陳福東 鐘畝欣 陳炳州

摘 要：該車庫主要由四大模塊組成：車庫框架，升降臺，搬運小車，PLC控制系統(tǒng)。出入庫采用刷卡方式，整體結(jié)構(gòu)采用鋼制材料制作，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，拆裝方便，占地面積小，使用方便等優(yōu)點。搬運小車通過單片機和PLC經(jīng)過藍(lán)牙進行信息交流，紅外感應(yīng)檢測精準(zhǔn)定位，進行橋車搬運。車庫設(shè)置信號燈提示：紅燈亮，車庫系統(tǒng)有故障;綠燈亮，車庫運正常行;藍(lán)燈亮，當(dāng)前車庫有空位;白燈亮，正在存車;黃燈亮，正在取車。

關(guān)鍵詞：工作原理;PLC控制;單片機控制;通信模塊

1 引言

目前，城市用地資源越來越緊缺，生活水平的不斷提高，家用轎車也越來越多，停車位已滿足不了人們的需求。為了緩解這問題，研究一種立體垂直升降車庫。立體車庫的優(yōu)點很多，具有高度的機械化、智能化[4]。它具有占地面積小、空間利用率高等優(yōu)勢，可有效緩解城市停車難的現(xiàn)狀。同時5G的快速發(fā)展，uRRLLC將會在工業(yè)精確控制發(fā)揮巨大的作用[4]，立體車庫更能體現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展程度。對改善城市面貌具有重大意義，具有廣闊的發(fā)展前景，車輛無處停放的問題是城市的社會、經(jīng)濟、交通發(fā)展到一定程度產(chǎn)生的結(jié)果，車庫已經(jīng)成為人們研究的對象。

2 工作原理

研究車庫設(shè)計靈活性，采用單元組設(shè)計，第一層為存取車位，第二層以上為停車位?？筛鶕?jù)空地大小和車位需求，進行單元組的組合，實現(xiàn)停放更多的車輛，對空地有更多的選擇性和靈活性。存取車工作如下：

（1）存車時，汽車進入一層停車臺（車主離開車位刷卡），搬運小車從升降臺出來，進入汽車下面，抬升裝置啟動，將汽車抬離存取車位地面，搬運小車運載汽車到升降臺。

（2）升降臺與鋼索連接，在步進電機的牽引作用下，鋼索收卷，升降臺直線上升，到達預(yù)定的停車位層數(shù)，升降臺停止，搬運小車將汽車放置在預(yù)定的停車位，抬升裝置啟動，將汽車放在停車位回到升降臺，升降臺降至地面，存車完畢。

（3）取車時，車主刷卡，根據(jù)對應(yīng)存車信息，升降臺到達汽車所在車位層數(shù)，抬升裝置工作，搬運小車將汽車運載到升降臺上，將升降臺放到地面，抬升裝置將汽車送到一層存取車位，抬升裝置放下汽車后回到升降臺，取車完畢。

3 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

通過研究，車庫整體利用鋁型材、直角三維連接件和L型角件搭建，用T型螺栓、螺母和無頭內(nèi)六角緊定螺絲進行固定等進行搭建。在底層存放車位裝有刷卡系統(tǒng)，來識別車輛存放信息。載車板上裝有光電開關(guān)，用來檢測有無車位，確定車位信息，把信息反饋給PLC控制系統(tǒng)，來控制電機，進一步實現(xiàn)升降臺的升降。設(shè)置報警裝置：當(dāng)車庫出現(xiàn)故障時，必須有提示和報警裝置。為此我們設(shè)置了提示燈和蜂鳴器報警裝置。

3.1 搬運小車設(shè)計

車庫核心在于搬運小車，采用單片機控制系統(tǒng)，用藍(lán)牙實現(xiàn)與PLC控制系統(tǒng)連接通信。用步進驅(qū)動電機實現(xiàn)在車庫里進行直線往返運動，來實現(xiàn)車輛的運輸。在搬運小車底部裝有紅外傳感器，當(dāng)感應(yīng)到車位黑色物質(zhì)時，立即停止運動，并把信息反饋到PLC控制系統(tǒng)，實行下一步。搬運小車的抬升裝置采用三角工作原理，給相應(yīng)的脈沖，雙電機同步驅(qū)動?；瑝K向前移，抬升塊頂起，雙齒輪嚙合啟動，讓載車板實現(xiàn)垂直升降，可以把汽車抬起或放下。

3.2 車位墊板設(shè)計

在車位墊板上，設(shè)計了導(dǎo)軌避免搬運小車不在軌跡上行走，并且設(shè)計安全擋塊和黑色感應(yīng)物質(zhì)有利于小車的精準(zhǔn)定位，來確保搬運小車能停在相應(yīng)位置，準(zhǔn)確抬放汽車。

3.3 垂直升降臺設(shè)計

車庫中間部位安裝升降臺，將汽車輸送到高層或底層車位。在車庫頂部裝有步進電機，采用齒齒嚙合一級傳動方式，給滾軸提供動力，通過卷筒收放鋼索并繞在U型滑輪上，實現(xiàn)升降臺的垂直升降運動。升降臺由4條鋼制滑軌和8個直線導(dǎo)軌滑塊裝配而成，直線導(dǎo)軌滑塊并兩兩垂直相接。采用鋼制導(dǎo)軌和兩兩直線導(dǎo)軌滑塊兩兩相接的好處就是，鋼的硬度大，不易變形，導(dǎo)軌光滑，滑動順暢，不會出現(xiàn)晃動和卡頓現(xiàn)象，以便升降臺平穩(wěn)上升或下降。

4 控制系統(tǒng)制作

控制系統(tǒng)中，搭建好PLC和單片機的電路后，分別編寫PLC和單片機的控制程序。滿足條件則觸發(fā)相應(yīng)的程序。PLC和搬運小車上的單片機通信搭建藍(lán)牙通信，PLC和單片機中也編寫相應(yīng)的通信程序。例如語句a，當(dāng)用戶采用刷卡方式取車時，PLC則發(fā)送“a”給單片機，單片機執(zhí)行相應(yīng)的程序，移動到升降臺后;發(fā)送“d”給PLC，“告訴”PLC，小車已把車取出并已經(jīng)回到升降臺，然后PLC控制電機轉(zhuǎn)動，使升降臺下降回到第一層。

4.1 PLC系統(tǒng)設(shè)計

PLC作為基本的工業(yè)控制設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備功能已經(jīng)成為PLC的重要技術(shù)指標(biāo)之一[2]。本文研究的車庫使用的是西門子S7-200系列中的PLC，型號是CPU226 CN 24V直流供電，圖1中詳細(xì)標(biāo)明了PLC與各被控制部件的連接線路。

除通信部分和電機驅(qū)動外，其他受控制部分都是通過PLC控制電路的通斷完成。

指示燈：以白燈為例，當(dāng)用戶正在存車時，滿足程序設(shè)定的條件，PLC控制Q1.0端口輸出高電平，此時白燈所在的回路形成了電流，白燈亮，提示用戶正在存車。蜂鳴器同理。

光電開關(guān)：光電開關(guān)和接近開關(guān)均為三線制，即電源正極，電源負(fù)極，信號線。并且都是PNP型，高電平有效，因為該PLC為源型輸入。電源正極和電源負(fù)極正常接24V直流電源。信號線接PLC的輸入端。以光電開關(guān)1為例：當(dāng)車位有車時，光電開關(guān)發(fā)射的光線被遮擋，光電開關(guān)隨之從信號線提供24V電壓，使光電開關(guān)1所在的回路導(dǎo)通，PLC的輸入端子10.0得電，由此可以讓PLC判斷車庫的車位是否有車。

接近開關(guān)的觸發(fā)原理基本相同，車庫為三層，因此共有三個接近開關(guān)，安裝在每一層車位的最左側(cè)，當(dāng)升降臺上升時，會觸發(fā)接近開關(guān)，PLC中和接近開關(guān)聯(lián)接的計數(shù)程序會進行計數(shù)，第一層為1，第二層為2，第三層為3。接近開關(guān)的作用是使升降臺能精確的停留在某一層。