蘇鵬波 李飛

【摘 要】論文基于可編程控制器（PLC）設(shè)計(jì)了一套智能車庫控制系統(tǒng)，以PLC為控制中心，實(shí)現(xiàn)了立體車庫的自動(dòng)控制。整個(gè)系統(tǒng)由載車部分、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。使用PLC編寫控制程序來控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，使用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制車位的上下左右移動(dòng)實(shí)現(xiàn)存取車的自動(dòng)化。

【Abstract】This article is based on programmable controller （PLC） to design a set of control system for intelligent garage with PLC as the control center， the stereo garage can be automatically controlled. The whole system consists of car parts， transmission system， control system， etc..The control program written using PLC to control the operation of the whole system， using the motor positive inversion to control the movement of the car， to realize the automation of saving and taking the car.

【關(guān)鍵詞】PLC；智能車庫；自動(dòng)控制；自動(dòng)化

【Keywords】PLC； intelligent garage； automatic control； automation

【中圖分類號(hào)】TP273 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）02-0135-02

1引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)不斷發(fā)展，人們的生活水平在不斷提高，同時(shí)汽車的研發(fā)水平也在不斷提高，這就使得汽車的普及率也會(huì)隨之提高。所以，就會(huì)導(dǎo)致在各個(gè)城市中出現(xiàn)相同的問題——停車難。車輛大量增加，而城市里停車位置的增加速度無法跟上，甚至出現(xiàn)不增反減的情況[1]。雖然在很多城市都在使用地下停車場(chǎng)，同時(shí)也會(huì)有好幾層的位置用于車輛停放，但是這些常規(guī)的停車場(chǎng)的空間利用率都太低，并不能完全滿足車輛的增長(zhǎng)率。特別是在一線城市的中心地帶，常常會(huì)出現(xiàn)一個(gè)6層地下停車場(chǎng)也無法滿足這個(gè)商場(chǎng)的停車需求，即使將旁邊的公路的一部分利用起來，也不能完全解決這個(gè)問題，并且，這種借道的方法也是不得已而為之的方法，還會(huì)嚴(yán)重影響交通的暢通性，致使城市交通的流通能力大大下降，甚至癱瘓的情況發(fā)生。從近幾年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，車輛增長(zhǎng)速度15%～20%[2]，但是停車位的增長(zhǎng)速度只有2%～3%[3]，這比我們想象的還要嚴(yán)重。為了更好地解決這個(gè)問題，立體車庫的概念被提出。由于這個(gè)新興的創(chuàng)意完全符合現(xiàn)在的城市發(fā)展需求，使得它的發(fā)展速度非常迅速。立體車庫具有占地面積小，空間利用率高，自動(dòng)化程度高，可控性高，智能化控制等特點(diǎn)，避免了地面停車場(chǎng)的占地面積過大的劣勢(shì)，同時(shí)也不需要像地下停車場(chǎng)一樣設(shè)置過高的層間距和太多的通行道路。整個(gè)過程都是機(jī)械傳動(dòng)減少了人為的操作時(shí)間，不需要人再去車庫里尋找停車位。這不僅是解決城市停車問題的一種合理方法，同時(shí)也是未來停車場(chǎng)的一種發(fā)展趨勢(shì)。

2 停車庫概述

智能立體車庫的建立形式有很多種，可以按照其修建的位置以及其內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)方向的不同將其分為以下幾種類型：升降橫移式，垂直升降式，巷道堆垛式，水平循環(huán)類機(jī)械式和垂直循環(huán)式等。其中，升降橫移類停車設(shè)備的形式比較多，對(duì)場(chǎng)地的適應(yīng)性較強(qiáng)，對(duì)土建要求較低，可建在露天，也可建在大樓的地下，規(guī)?？纱罂尚。筛鶕?jù)不同的地形和空間進(jìn)行任意組合、排列，空間利用率高，設(shè)備安全可靠，存取車快捷，使用、維護(hù)簡(jiǎn)便，價(jià)格較低。垂直升降式主要是安裝在室外或者是與建筑綁定在一起安裝，所以這種立體車庫的空間利用率是最高的，但是由于這種的建設(shè)成本比較高，主要用于非常需要節(jié)約空間的地方，特別是在老城改造和繁華的城市中心地段非常適合[4]。巷道堆垛類停車設(shè)備通常是屬于技術(shù)含量較高，智能化程度和自動(dòng)化水平也比較高的停車設(shè)備?？筛鶕?jù)實(shí)際的需求滿足不同場(chǎng)景的實(shí)施，如室外、室內(nèi)、地上或地下。空間利用率高，安全可控，但是車庫的建設(shè)成本也會(huì)非常高。水平循環(huán)類機(jī)械式和垂直循環(huán)式的基本思路都是一樣的，都是減少車輛間隙，增加停車位置，不同之處在于前者從水平方向，后者從垂直方向?？梢允沟猛＼囄惠p松布滿整個(gè)停車空間，采用封閉式結(jié)構(gòu)，通過機(jī)械作上下左右自由移動(dòng)，再由升降機(jī)的提升進(jìn)出庫，無須另設(shè)走道，同時(shí)水平類型在運(yùn)作時(shí)比垂直類型的要節(jié)約能源一些[5]。

3 智能立體車庫的基本結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)是一個(gè)3層3列9車位的升降橫移式立體車庫，頂層只能進(jìn)行升降動(dòng)作，底層平面只能進(jìn)行平移動(dòng)作。立體車庫中總共有9個(gè)車位，中間和底層各預(yù)留一個(gè)空位向載車盤提供上升和下降的通道，另外七個(gè)車位用于存放車輛。當(dāng)?shù)讓悠矫孳囄贿M(jìn)出車時(shí)，可以不用移動(dòng)其他托盤就能直接進(jìn)出車。當(dāng)頂層車位進(jìn)出車時(shí)，首先要判斷其對(duì)應(yīng)的下方位置是否為空，不為空時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的平移處理[6]，直到下方為空才可進(jìn)行下降動(dòng)作到達(dá)下層平面，進(jìn)行進(jìn)出車處理，進(jìn)出車完畢后上升回到原位置。根據(jù)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律存取車的過程主要包括3個(gè)步驟， ①橫移，可以使得空位載車板到前方的位置以便使用；② 升降，可以使得待載車板到達(dá)目標(biāo)位置；③定位，可以使得在到達(dá)目標(biāo)位置后再精確到具體的停車位。

3.1 檢測(cè)系統(tǒng)

本文的智能立體車庫總共具有3層車庫，總共可以停放9輛車，采用3立柱結(jié)構(gòu)，由導(dǎo)軌，移動(dòng)小車，立柱（隨小車移動(dòng)）和上載車板構(gòu)成，立柱可以相對(duì)小車旋轉(zhuǎn)。其中還包括固定框架，上載車板安裝在固定框架上，固定框架上裝設(shè)有可使上載車板移動(dòng)框架沿固定框架水平運(yùn)動(dòng)的水平導(dǎo)軌，固定框架和移動(dòng)框架上分別裝設(shè)有可使上載車板沿所述移動(dòng)框架上下運(yùn)動(dòng)的豎直導(dǎo)軌；固定框架兩側(cè)分別安裝有一條環(huán)形鏈條，上載車板和固定框架上分別設(shè)有自動(dòng)卡緊裝置和松開裝置，載車板通過所述自動(dòng)卡緊裝置和松開裝置與所述環(huán)形鏈條卡緊或松開從而在所述環(huán)形鏈條的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)所述上載車板的水平和上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)存取。

①載車板上車輛存在性檢測(cè)：載車板上都會(huì)安裝對(duì)角光電開關(guān)，檢測(cè)載車板上是否存在車輛。②車板平移距離檢測(cè)：在相應(yīng)的位置安裝限位開關(guān)，檢測(cè)車輛是否平移到了指定的位置。③載車板升降距離檢測(cè)：在相應(yīng)的位置安裝限位開關(guān)，檢測(cè)車輛是否升降到了指定的位置。

3.2 電氣控制系統(tǒng)整體

本文中用到的硬件較多，對(duì)硬件的參數(shù)有一定的要求，主要包括電機(jī)功率、熔斷器的分?jǐn)嚯娏?、熱繼電器的整定電流、接觸器的額定電壓和電流、PLC的最大輸入輸出點(diǎn)及輸入輸出信號(hào)。此外，本文的智能立體車庫電氣控制系統(tǒng)由一臺(tái)PLC對(duì)整個(gè)模擬立體車庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，通過PLC控制平臺(tái)傳動(dòng)裝置以完成對(duì)車輛的存取操作。各車位內(nèi)車輛的調(diào)入、調(diào)出由PLC根據(jù)當(dāng)前各車位的車輛存放情況，按照相應(yīng)的調(diào)度策略調(diào)度車輛進(jìn)出。

立體車庫的自動(dòng)存取車控制系統(tǒng)主要包括：①各種信號(hào)的采集和控制輸出。PLC輸出信號(hào)給接觸器線圈，控制接觸器的接通與關(guān)斷，同時(shí)將車位的空閑情況用燈泡顯示。②電機(jī)控制線路、控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的接觸器、到位限位、平臺(tái)的上下行程限位及閘門的開閉。

3.3 部分電氣系統(tǒng)

智能立體車庫控制系統(tǒng)是為了使得需要停放的車輛可以快速、準(zhǔn)確地停放到目標(biāo)位置。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)就必須先垂直移動(dòng)或者先水平移動(dòng)，不可能將兩者同時(shí)進(jìn)行。為了使其到達(dá)的位置非常精準(zhǔn)，就需要在每層設(shè)有行程開關(guān)，升降機(jī)構(gòu)碰到行程開關(guān)時(shí)，電機(jī)開始減速直至電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，向前平移工作臺(tái)，送車入號(hào)。當(dāng)一輛車停放完畢后，智能立體車庫控制系統(tǒng)將處于待機(jī)狀態(tài)，等待下一輛帶停放車輛的進(jìn)入。在升降橫移式立體車庫中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對(duì)象首先是車庫內(nèi)的橫移電機(jī)和升降電機(jī)，控制系統(tǒng)就是使它們?cè)诓煌臅r(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，其次是車庫內(nèi)的各種輔助裝置，如指示燈及其各種安全設(shè)施等。

4 結(jié)論

立體車庫是一種多平面的空間立體停車庫，它以單層平面停車場(chǎng)為核心，通過可編程控制器PLC控制的車位的空間變動(dòng)使車位能夠?qū)崿F(xiàn)空間到平面的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)了多重單層平面停車的功能。本系統(tǒng)采用可編程控制器PLC和電機(jī)的結(jié)合來達(dá)到控制立體車庫自動(dòng)手動(dòng)運(yùn)行目的，由于PLC的安全可靠性強(qiáng)和停車系統(tǒng)的智能化，大容量的要求，PLC的特點(diǎn)很適合作為這樣的控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用PLC的梯形圖設(shè)計(jì)，直觀易懂，易于擴(kuò)展，更容易合理地安排編程模塊，系統(tǒng)中采用PLC仿真，也很直觀地觀察到設(shè)計(jì)的可靠性，正確性。

【參考文獻(xiàn)】

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