孫少鵬，馮壯壯，王中星，趙子莜，邵若時

（河南科技大學(xué)，河南 洛陽 471003）

1 項目背景

隨著生活水平的提高，私人轎車的擁有量一直在增加。到目前為止，全國汽車保有量高達2.05億輛，其中31個城市的汽車數(shù)量超過100萬輛，北京、成都、重慶、上海、蘇州、深圳、天津、鄭州、西安、東莞汽車總量位居全國前十，均超過250萬輛，北京市汽車數(shù)量更是高達550萬輛，各大城市的馬路擁堵、亂停亂放等問題逐漸凸顯出來。汽車數(shù)量的快速增長導(dǎo)致人們對停車位的數(shù)量有更高的需求。然而公共場所、住宅小區(qū)停車位嚴重不足，進一步引發(fā)停車難等問題。由于土地容量有限，停車位往往占用較多空間，這些均表明停車位的建設(shè)與發(fā)展受到了空間條件的制約。對于以上情況，我們可采用基于PLC的立體循環(huán)式停車機構(gòu)來解決。該立體停車機構(gòu)占地空間小，資源利用率高，結(jié)構(gòu)比較簡單，造價低廉，因此得到廣泛應(yīng)用。

2 基于PLC的立體循環(huán)式停車機構(gòu)及工作原理

立體循環(huán)式停車機構(gòu)把停放車輛用的各個托架按著一定的間距安裝在轉(zhuǎn)動的鏈條上，托架在豎直面內(nèi)呈橢圓形配置。電動機帶動鏈輪，鏈輪帶動鏈條，使存車托架隨鏈條一同作循環(huán)運動，以此完成存取車輛的目的。圖1所示為基于PLC的立體循環(huán)式泊車機構(gòu)示意圖。

圖1 基于PLC的立體循環(huán)式泊車機構(gòu)

本文設(shè)計的車庫是小型的五層八車位的的立體循環(huán)式停車機構(gòu)，該立體車庫共分為五層，每一個停車位均可依靠鏈輪作循環(huán)運動。該機構(gòu)的最下層為存取車輛的必經(jīng)層，當某個車位需要存取車輛時，只需托架作簡單的循環(huán)運動使該托架位于最下層即可。本文設(shè)計的車庫可涉及多個車位的存取，位于最下層的車輛可以直接開出，對于高層中車輛的存取，是通過托架沿鏈條的循環(huán)運動實現(xiàn)的。當最下層停有車輛時，該機構(gòu)會自動將新的空車位轉(zhuǎn)動到最下層。當進行取車操作時，系統(tǒng)會將該車位沿最短路徑方向旋轉(zhuǎn)至最下層。為了實現(xiàn)效益最大化，即減少停取車時間，該電動機應(yīng)具有正反轉(zhuǎn)的功能以達到快速存取的目的。該機構(gòu)中托架的運行是通過PLC控制系統(tǒng)完成的。在這個控制系統(tǒng)中，針對如何可以讓托架運動到目標位置，我們應(yīng)用了行程開關(guān)。行程開關(guān)分為多種，這種開關(guān)被用來限定機械運動的位置。為了能夠保證托架平移到指定的位置，所以選用滾輪式行程開關(guān)。

我們采用光電開關(guān)來判斷托架上是否停有車輛。光電開關(guān)安裝在不同的位置上具有不同的功能，從而進一步提高了它的實用性。為了判斷車輛是否停到指定位置，我們在托架的兩側(cè)分別安裝了光電開關(guān)的接受和發(fā)射裝置。與此同時，我們在托架的對角上也安裝了光電開關(guān)，目的是為了判斷托架上是否有車輛。我們還安裝了光電開關(guān)在車位的入口兩側(cè)，這樣可以進一步提高機構(gòu)的安全性。光電開關(guān)種類很多，在實際應(yīng)用中，一般采用對射型光電開關(guān)來判斷停車位上有沒有車以及車是否停放在指定位置。對射式光電開關(guān)的特點在于：靈敏度高，亮度高，功耗小，響應(yīng)時間短，使用壽命長。如果在機構(gòu)運行過程中發(fā)生意外情況，光電開關(guān)就會被遮擋，此時PLC會接收到信號，輸入發(fā)生變化，蜂鳴器就會報警，設(shè)備運行自然就停止了。

圖2 PLC的基本結(jié)構(gòu)

圖3 控制系統(tǒng)組成框圖

3 基于PLC的立體循環(huán)式停車機構(gòu)的控制系統(tǒng)

3.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)

PLC的基本結(jié)構(gòu)如下圖2所示，主要由CPU、電源、存儲器和輸入輸出接口電路等組成。中央處理單元由控制器、運算器和寄存器三部分構(gòu)成。

3.2 立體循環(huán)式停車機構(gòu)的控制系統(tǒng)

立體循環(huán)式停車機構(gòu)的控制系統(tǒng)組成框圖如圖3所示，該控制系統(tǒng)主要由檢測系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、存取車系統(tǒng)組成。

（1）檢測系統(tǒng)。檢測系統(tǒng)主要用來檢測各停車所用托架是否有車以及判斷托架是否運行到了指定位置，因此，光電開關(guān)和行程開關(guān)廣泛分布在檢測系統(tǒng)當中，同時，檢測系統(tǒng)還起到安全的作用。

圖4 控制流程圖

圖5 存取車流程圖

（2）PLC控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)是立體循環(huán)式停車機構(gòu)的控制系統(tǒng)的核心，它的主要功能是接收和分析計算機傳輸過來的數(shù)據(jù)進行整合然后做出合理的安排，再反饋到循環(huán)轉(zhuǎn)動裝置去控制電動機的轉(zhuǎn)向以及需要轉(zhuǎn)動托架的編號，從而完成車輛的存取操作。圖4所示為具體控制流程圖。

（3）存取車系統(tǒng)。車輛進出口處安裝有IC卡讀卡機以識別車主身份，車主存車時，車主需進行刷卡并按下存車鍵，此時計算機將IC卡號以及時間讀入，然后通知檢測系統(tǒng)開始查找空托架并且提供空托架對應(yīng)的編號（每個托架都對應(yīng)一個編號），通信模塊把轉(zhuǎn)向以及車位號傳輸給PLC，PLC控制系統(tǒng)再控制循環(huán)傳動裝置把對應(yīng)的托架轉(zhuǎn)動到入口處，車主將車開入托架，穩(wěn)定后按確認鍵即可。車主取車時需進行刷卡并按下取車鍵，計算機開始讀取數(shù)據(jù)并計算存車時長進行收費，同時將IC卡號，存取車時間等信息通過打印機打印出來，然后通信模塊把轉(zhuǎn)向以及車位號傳輸給PLC，PLC控制系統(tǒng)再控制循環(huán)傳動裝置把對應(yīng)的托架轉(zhuǎn)動到出口處，車主將車開離，檢測系統(tǒng)檢測到車已開離時，車庫關(guān)門。圖5所示為存取車流程圖。

4 結(jié)語

基于PLC的立體循環(huán)式停車機構(gòu)占地空間小，資源利用率高，結(jié)構(gòu)比較簡單，設(shè)計靈活性大，安全性高，可將其放置在地下車庫，小區(qū)停車場等位置，放置地點不受限制，其控制系統(tǒng)的核心PLC具有抗干擾性強，工作穩(wěn)定性高，結(jié)構(gòu)模塊化等優(yōu)點。因此該機構(gòu)可廣泛應(yīng)用以緩解日趨嚴重的馬路擁堵、亂停亂放、停車難等問題，可以實現(xiàn)管理系統(tǒng)的自動化，推動立體停車機構(gòu)的發(fā)展。