謝晉鎮(zhèn)

摘 要：伴隨城市化進程的加快，城市交通系統(tǒng)不斷發(fā)展，垂直升降式立體車庫技術(shù)逐漸取得新的革新與進步，在城市交通系統(tǒng)的建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用。本文在對于垂直升降式立體車庫整體結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)化分析的基礎(chǔ)上，開展了立體車庫的創(chuàng)新型設(shè)計，包括硬件、軟件以及安全可靠性設(shè)計等方面，并對于實際應(yīng)用做出效果評價。

關(guān)鍵詞：升降；立體車庫；創(chuàng)新；設(shè)計

中圖分類號：U491 文獻標志碼：A

0 引言

近年來我國城市建設(shè)得到大力推進，人民生活水平不斷提升，城市汽車數(shù)量急劇增加，給城市公共交通系統(tǒng)帶來較大的負擔，也出現(xiàn)了停車難的問題。車位不足已嚴重影響到城市公共交通系統(tǒng)的安全性。車庫系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計已引發(fā)廣泛關(guān)注，其中垂直升降式立體化車庫作為一項高度集成的運輸系統(tǒng)，為目前停車難的問題提供了良好的解決方案，高度融合了自動化控制技術(shù)、計算機通信技術(shù)等，實現(xiàn)了泊車的智能化與立體化，一方面，極大地提升了城市空間系統(tǒng)的利用率，另一方面，整體智能化的實現(xiàn)也有利于停車效率及安全性能的提升。垂直升降式立體車庫較好地緩解了城市車輛增多帶來的泊車壓力，且可與商業(yè)廣場配套應(yīng)用，逐漸成為未來泊車設(shè)施的發(fā)展趨勢，不斷促進城市交通系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

1 垂直升降式立體車庫整體結(jié)構(gòu)

垂直升降式立體車庫整體架構(gòu)較為復(fù)雜，如圖1所示，該立體車庫每層分兩庫位（A、B區(qū)），機械結(jié)構(gòu)包括整體框架結(jié)構(gòu)、載車板、升降臺、安全防護裝置和存取裝置等。轎車在電磁制動的三相異步電動機的驅(qū)動下經(jīng)升降臺到達各層載車板，此外，還包括開門電動機、升降電動機、旋轉(zhuǎn)電動機及橫向移動電動機等輔助性動力裝置。

垂直升降式立體車庫配置車輛交接機構(gòu)，實現(xiàn)車輛的進出，具有傳動性能優(yōu)良、維護方便等特性，通過伺服電動機進行裝置的驅(qū)動，可高效實現(xiàn)車輛通行。為實現(xiàn)車輛的高效存取并便于管理，車庫內(nèi)配置有回轉(zhuǎn)裝置系統(tǒng)，可依據(jù)實際需要高效地進行車輛調(diào)度及整理。車庫升降裝置包括曳引驅(qū)動機、傳動機構(gòu)、平衡鏈和升降導(dǎo)軌等，曳引驅(qū)動機涵蓋了電機、制動機減速裝置，通過鋼絲繩及鏈輪等傳動裝置實現(xiàn)對動力的傳輸，實現(xiàn)升降臺的升降運動；為提升車輛存取的精度，采用變頻變壓調(diào)速電動機，進一步提升系統(tǒng)啟動及制動的精確度。

2 垂直升降式立體車庫的創(chuàng)新設(shè)計

2.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

垂直升降式式立體車庫系統(tǒng)硬件設(shè)計主要通過工業(yè)控制計算機PLC系統(tǒng)完成，PLC系統(tǒng)以其優(yōu)異的編程便捷性能、安全可靠性能在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，且具有較好的拓展性能，適用于升降式車庫系統(tǒng)等需要頻繁啟?？刂频墓I(yè)自動化控制領(lǐng)域。硬件系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計流程如圖2所示，主要包括PLC模塊、上位機、升降電機、橫移電機和傳感器等主要組件以及LED顯示屏、操作面板、讀卡設(shè)備、打印設(shè)備、收款設(shè)備、語音設(shè)備以及鍵盤等輔助設(shè)備。其中PLC模塊采用S7-300型模塊化系統(tǒng)產(chǎn)品作為核心控制器，具有優(yōu)異的抗震性能以及電磁兼容性能，并可實現(xiàn)分布式配置，數(shù)字量輸入輸出模塊分別選用DI32xDC24V、D032xDC24V/0.5A，上位機與下位機間通過MPI總線實現(xiàn)高效通信，PLC系統(tǒng)程序?qū)τ诟黝悅鞲衅餍盘栠M行采集、處理，并輸送至執(zhí)行機構(gòu)，完成車輛的存取過程。

由于該系統(tǒng)未設(shè)置模擬量輸入輸出端口，后期可依據(jù)實際需求進行拓展，輸入口包括鑰匙開關(guān)（手動或自動對于系統(tǒng)總電源的通斷進行控制）、按鈕開關(guān)（包括車位選擇、庫門開關(guān)等控制）、繼電器接電（可實現(xiàn)變頻器故障報警）、行程開關(guān)（升降臺升降及橫移動作）、平層開關(guān)（各平層信號的處理）等；輸出口包括繼電器線圈（實現(xiàn)各電機正反轉(zhuǎn)的控制）以及指示燈（運行及停車、報警狀態(tài)的指示）等。

2.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

垂直升降式立體車庫的控制系統(tǒng)軟件設(shè)計采用STEP-7軟件，對于控制系統(tǒng)的主程序、子程序進行編寫，程序編寫流程如圖3所示，主程序可實現(xiàn)系統(tǒng)的故障檢測及操作模式的實時切換。

在軟件系統(tǒng)設(shè)計中車庫主體功能通過自動存取程序?qū)崿F(xiàn)，因此需進行高效化設(shè)計，程序設(shè)計中首先執(zhí)行故障檢測程序，在確認無故障后執(zhí)行自動與手動控制程序，并通過開關(guān)輸入量去冗余，并利用互鎖模塊提升系統(tǒng)可靠性。

2.3 控制系統(tǒng)安全與可靠性設(shè)計

垂直升降式立體車庫系統(tǒng)在實際應(yīng)用中需確保高效的安全可靠性能，考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜性，需不斷完善系統(tǒng)的閉鎖系統(tǒng)，并設(shè)置相應(yīng)的安全防護措施，提升系統(tǒng)整體的安全、可靠性能，主要從硬件及軟件系統(tǒng)的高效設(shè)計兩方面入手。首先，在硬件系統(tǒng)設(shè)計中，通過光電傳感器對于車輛外圍是否超限進行自動化監(jiān)測，并通過與旋轉(zhuǎn)編碼器間的冗余信號對于承載臺的啟停進行有效控制；其次，在軟件系統(tǒng)設(shè)計中，需提升傳感器的故障自診斷性能，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤動作引發(fā)的各類故障，并防止過沖。系統(tǒng)可靠性系統(tǒng)的設(shè)計流程如圖4所示，橫移電機配置位置自校正程序，提升叉架升降過程的穩(wěn)定性及精度，并利用邏輯關(guān)系提升故障檢測的精度。

3 實際應(yīng)用與評價

系統(tǒng)采用S7-300系列PLC產(chǎn)品作為控制器，可實現(xiàn)對于立體升降式車庫系統(tǒng)的優(yōu)化控制，結(jié)合高效的硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟件系統(tǒng)設(shè)計以及安全可靠性系統(tǒng)的設(shè)計提升了整個立體車庫系統(tǒng)的運行效率，實際應(yīng)用中該垂直升降式立體車庫系統(tǒng)運行效率較高，為城市“停車難”問題提供了有效的解決思路。

參考文獻

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