三層升降橫移立體停車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　三層升降橫移立體停車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：汽車(chē)的急增致使城市停車(chē)難問(wèn)題不斷惡化，而作為解決城市靜態(tài)交通問(wèn)題的有效措施—向空間、向高層發(fā)展的自動(dòng)化立體停車(chē)設(shè)備，以其占地面積少、停車(chē)率高、布置靈活、高效低耗、性價(jià)比高、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的青睞。目前市面上常見(jiàn)的機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù)有：升降橫移類、垂直循環(huán)類、多層循環(huán)類、水平循環(huán)類、平面移動(dòng)類、巷道堆垛類、垂直升降類、

2、簡(jiǎn)易升降類和汽車(chē)升降機(jī)類等9種，其中升降橫移類以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、安全可靠、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)車(chē)庫(kù)市場(chǎng)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的市場(chǎng)份額。以此為出發(fā)點(diǎn)，本文分析了升降橫移立體停車(chē)庫(kù)的特點(diǎn)，系統(tǒng)的研究了實(shí)現(xiàn)三層升降橫移立體停車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，研究結(jié)果可為類似多層升降橫移立體停車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的研究提供一定的理論依據(jù)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：升降橫移；立體車(chē)庫(kù)；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)研究； </p

3、><p>　　中圖分類號(hào)： S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　0.引言 </b></p><p>　　城市停車(chē)要占用相當(dāng)規(guī)模的土地和空間，傳統(tǒng)的單層平面停車(chē)場(chǎng)越來(lái)越不能滿足需求。機(jī)械式立體停車(chē)設(shè)備的應(yīng)用解決了停車(chē)難的問(wèn)題，尤其是全自動(dòng)化的機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù)，在很多國(guó)家和地區(qū)都得到了快速的發(fā)展。機(jī)械式立體停車(chē)方式是全

4、自動(dòng)化的停車(chē)方式，是今后停車(chē)改革的主要方向。尤其是在寸土如金的大城市，采用機(jī)械式立體停車(chē)方式，顯得尤為必要。它具有占地少、停車(chē)多、投資少、停車(chē)方式先進(jìn)等這些優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的重視，但設(shè)備制造、安裝、運(yùn)行要求較高。 </p><p>　　1.三層升降橫移立體停車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)概述 </p><p>　　1.1 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)特點(diǎn) </p><p>　　升降橫移

5、式立體停車(chē)庫(kù)集機(jī)械、電子、信息技術(shù)于一體。它主要由主框架、載車(chē)臺(tái)、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)五大部分組成。升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)每個(gè)車(chē)位均有托盤(pán)，所需存取車(chē)輛的托盤(pán)通過(guò)升、降、橫移運(yùn)動(dòng)到達(dá)地面層，駕駛員進(jìn)入車(chē)庫(kù)，存取車(chē)輛，完成存取過(guò)程。地面上布置的升降橫移立體車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：一層只能平移，頂層只能升降，中間層既可平移又可升降。除頂層外，中間層和底層都必須預(yù)留一個(gè)空車(chē)位，供進(jìn)出車(chē)升降之用。當(dāng)?shù)讓榆?chē)位要存取車(chē)時(shí)，無(wú)需移動(dòng)其它托盤(pán)就可直接

6、進(jìn)出車(chē)；中間層、頂層進(jìn)出車(chē)時(shí)，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，直到下方為空才可進(jìn)行下降和進(jìn)出車(chē)動(dòng)作，進(jìn)出車(chē)后托盤(pán)再上升回到原位置。其運(yùn)動(dòng)總原則是：升降復(fù)位，平移不復(fù)位。托盤(pán)升降由一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)鋼絲繩拖動(dòng)托盤(pán)垂直升降，橫向移動(dòng)借助導(dǎo)軌，也是利用一臺(tái)電機(jī)便可實(shí)現(xiàn)車(chē)位的移動(dòng)，它的主要優(yōu)點(diǎn)在于同一層的車(chē)位移動(dòng)獨(dú)立，可以自由動(dòng)作，并且動(dòng)作時(shí)間短，縮短了存取車(chē)的時(shí)間。運(yùn)行方式分自動(dòng)和手動(dòng)2種，可通過(guò)開(kāi)關(guān)切換，在車(chē)

7、庫(kù)正常運(yùn)行時(shí)使用自動(dòng)方式，在設(shè)備維修和調(diào)試時(shí)可使用手動(dòng)方式。自動(dòng)方式和手動(dòng)方式均采用PLC控制，因此可保證設(shè)備在</p><p>　　1.2 三層升降橫移式立體車(chē)庫(kù)運(yùn)行原理 </p><p>　　升降橫移立體車(chē)庫(kù)車(chē)位結(jié)構(gòu)為二維矩陣形式，可設(shè)計(jì)為多層、多列，車(chē)庫(kù)提供的總車(chē)位容量為： </p><p><b>　?。?） </b></p>

8、;<p>　　其中，為二維矩陣的行，即車(chē)庫(kù)的層數(shù)；為二維矩陣的列，即車(chē)庫(kù)的列數(shù)。 </p><p>　　由于受收鏈裝置及進(jìn)出車(chē)時(shí)間的限制，車(chē)庫(kù)一般為2-4層（國(guó)家規(guī)定升降橫移式立體車(chē)庫(kù)最高層數(shù)一般不超過(guò)5層），在通常設(shè)計(jì)中以2、3層者居多。實(shí)際設(shè)計(jì)要求規(guī)定，立體車(chē)庫(kù)為3 層結(jié)構(gòu)，考慮到升降橫移式車(chē)庫(kù)本身的特點(diǎn)即中間層和底層必須留有一個(gè)空位，如果要設(shè)計(jì)一座能提供13個(gè)車(chē)位升降橫移式立體車(chē)庫(kù)，即，，則，

9、設(shè)計(jì)3×5立體車(chē)庫(kù)完全可滿足要求，如圖1所示。第一層和第二層都有4個(gè)停車(chē)位、1個(gè)空位，第三層有5個(gè)停車(chē)位，無(wú)空位。在存車(chē)時(shí)根據(jù)車(chē)庫(kù)的已有停車(chē)狀態(tài)選擇最佳的停車(chē)方式，同時(shí)應(yīng)考慮到一些頻繁存取的車(chē)和較長(zhǎng)時(shí)間存取的車(chē)在車(chē)庫(kù)中的存放位置。 </p><p>　　以圖1狀態(tài)為例來(lái)說(shuō)明具體過(guò)程：要把車(chē)從9號(hào)停車(chē)位移出立體車(chē)庫(kù)上，則首先應(yīng)將1、2、4、5號(hào)車(chē)橫移一個(gè)車(chē)位，即把1、2、4、5號(hào)車(chē)位上的托盤(pán)分別依次向左移

10、一個(gè)車(chē)位，9號(hào)車(chē)下降兩個(gè)車(chē)位，司機(jī)進(jìn)入并開(kāi)出9號(hào)車(chē)，然后將車(chē)開(kāi)出車(chē)庫(kù)，之后9號(hào)車(chē)位上升復(fù)位。 </p><p>　　圖1 三層升降橫移立體車(chē)庫(kù)出車(chē)示意圖 </p><p>　　2.控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) </p><p>　　2.1 一次回路及電氣安全 </p><p>　　設(shè)備電源分為兩部分，380V動(dòng)力線路和220V市電線路。每條線路在接入本設(shè)

11、備時(shí)都配備空氣開(kāi)關(guān)和熔斷器，380v線路由于相序要求，增設(shè)電源保護(hù)器來(lái)防止電壓過(guò)高、電壓過(guò)低、缺相、逆相、三相電壓不平衡等對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響?？紤]車(chē)板或傳動(dòng)裝置有可能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，燒毀電動(dòng)機(jī)，因此對(duì)每個(gè)電動(dòng)機(jī)都設(shè)有熱繼保護(hù)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)卡死時(shí)，熱繼電器動(dòng)作，產(chǎn)生相應(yīng)信號(hào)給PLC，由PLC產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作并報(bào)警。三相電動(dòng)機(jī)可以通過(guò)改變線序的方法使同一個(gè)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。K1閉合電機(jī)正轉(zhuǎn)，K2閉合時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)。由于開(kāi)關(guān)是由PLC控制的，在程序中設(shè)置互鎖

12、，不允許兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)閉合。 </p><p><b>　　2.2 安全保護(hù) </b></p><p>　　立體停車(chē)庫(kù)屬于大型的機(jī)械裝置，一旦出現(xiàn)故障，會(huì)造成人身傷害和經(jīng)濟(jì)損失。為了提高立體車(chē)庫(kù)的實(shí)用性和安全性，必須考慮到可能發(fā)生的故障，并做出相應(yīng)的預(yù)防。對(duì)此，在車(chē)庫(kù)可以出入車(chē)位置的兩邊鋼架上安裝紅外線發(fā)射器和接收器。車(chē)板在移動(dòng)前檢查紅外線是否被遮擋。如果被遮擋說(shuō)明有車(chē)

13、超長(zhǎng)了，系統(tǒng)將報(bào)警，并禁止一切移動(dòng)操作，故障排除后，系統(tǒng)復(fù)位。當(dāng)車(chē)板在移動(dòng)中時(shí)，一旦紅外線被遮擋，說(shuō)明有人進(jìn)入，系統(tǒng)將急停，報(bào)警等待處理，復(fù)位后繼續(xù)工作。 </p><p><b>　　2.3 人機(jī)界面 </b></p><p>　　設(shè)備的人機(jī)界面使用了西門(mén)子公司的文本顯示器TD200C。TD200C支持兩行中文顯示，每行10個(gè)漢字，且可以內(nèi)置80條顯示信息；面板的4

14、/8個(gè)自定義按鍵也可以充分利用?？傮w上完全滿足此套立體停車(chē)庫(kù)的需求。TD200C人機(jī)界面的按鈕設(shè)置，如圖2所示。 </p><p>　　圖2 TD200C面板 </p><p>　　2.4 主控制裝置選擇 </p><p>　　經(jīng)統(tǒng)計(jì)，整套設(shè)備的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)為67輸入，39輸出。PLC主機(jī)選用S7-200 CPU 224，I/O擴(kuò)展為2塊EM223和3塊 <

15、/p><p><b>　　3.軟件設(shè)計(jì) </b></p><p>　　3.1 軟件總體架構(gòu) </p><p>　　采用開(kāi)發(fā)工具STEP 7 MicroWIN對(duì)PLC進(jìn)行編程開(kāi)發(fā)。它不但可以對(duì)PLC進(jìn)行程序的編寫(xiě)和調(diào)試，還可以對(duì)TD200顯示模塊進(jìn)行組態(tài)。為了使程序簡(jiǎn)化且容易修改，把整個(gè)程序分成幾個(gè)部分，通過(guò)相互的調(diào)用來(lái)完成不同的功能。主要分為：主程

16、序、故障檢測(cè)程序、車(chē)板移動(dòng)程序、報(bào)警程序等。寫(xiě)程序時(shí)用步進(jìn)編程方式，每個(gè)功能一個(gè)模塊，整個(gè)流程如圖3所示。 </p><p>　　圖3 控制程序流程框圖 </p><p>　　3.2 車(chē)位移動(dòng)子程序 </p><p>　　由于車(chē)位數(shù)不多，采用車(chē)板移動(dòng)子程序設(shè)計(jì)。用戶選擇好車(chē)位號(hào)后，程序跳轉(zhuǎn)到事先編好的相應(yīng)車(chē)位移動(dòng)子程序塊。子程序塊先檢測(cè)空位的位置，然后按規(guī)則移動(dòng)車(chē)板

17、，使用戶需要的車(chē)板到達(dá)在中層從而存取車(chē)輛。部分子程序的梯形圖，如圖4所示。程序都是使用梯形圖開(kāi)發(fā)，十分直觀且易于修改。 </p><p>　　圖4 部分程序梯形圖 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　城市停車(chē)問(wèn)題事關(guān)城市的發(fā)展，是現(xiàn)代城市規(guī)劃建設(shè)和管理的重要內(nèi)容，立體車(chē)庫(kù)在現(xiàn)代生活中地應(yīng)用越來(lái)越廣，給人們的生活帶

18、來(lái)了極大的便利。本文設(shè)計(jì)的以PLC為主控制器，并采取了一系列安全保護(hù)措施的立體停車(chē)庫(kù)，能夠有效地解決城市停車(chē)難的問(wèn)題，同時(shí)滿足安全性的要求，具有較好的實(shí)用價(jià)值。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]賀文華.升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的控制研究與仿真實(shí)現(xiàn)[D].長(zhǎng)安大學(xué),2011. </p><p>　　[2]鐘曉

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