基于PLC地下智能立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王禮平

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷進(jìn)步，我國的汽車普及率越來越高，但在許多公共場(chǎng)合如住宅小區(qū)、寫字樓、商業(yè)區(qū)等繁華地段往往存在車輛停放困難的現(xiàn)象，傳統(tǒng)車庫的容量和設(shè)計(jì)難以滿足當(dāng)前車輛停放的需求，為解決這種困難，基于PLC的地下智能立體車庫控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。為此，本文針對(duì)基于PLC的地下智能立體車庫的概念進(jìn)行闡釋，并從地下智能立體車庫的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行研究分析，以期對(duì)基于PLC的地下智能立體車庫控制系統(tǒng)的完善優(yōu)化提供參考。

關(guān)鍵詞：PLC；地下智能立體車庫；控制系統(tǒng)；升降橫移

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.120

0 前言

在許多大中小城市中，越來越多的家庭擁有兩輛以上的車輛，同時(shí)這些車輛的大部分時(shí)間處于停泊狀態(tài)中，而城市用地中用于停泊車輛的面積有限，導(dǎo)致市區(qū)的商業(yè)街、居民小區(qū)以及企業(yè)等地段停車?yán)щy，基于PLC的地下智能立體車庫能夠有效解決停車?yán)щy的問題，并具有結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、規(guī)模變化靈活、場(chǎng)地適應(yīng)性較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，為此本文針對(duì)基于PLC的地下智能立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，先對(duì)PLC以及地下智能立體車庫的相關(guān)概念進(jìn)行闡釋，再對(duì)其硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行分析研究。

1 基于PLC的地下智能立體車庫的相關(guān)概念

1.1 PLC的概念以及工作原理

PLC即可編程邏輯控制器，這種設(shè)備本質(zhì)上是一種帶有編程功能的存儲(chǔ)器，通過PLC能夠?qū)ζ鋬?nèi)部存儲(chǔ)的程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制等，完成各種面向用戶的指令，同時(shí)通過數(shù)字或者模擬信號(hào)的輸入和輸出來控制機(jī)設(shè)備的生產(chǎn)操作過程。

PLC的工作包括三個(gè)階段：輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。這三個(gè)步驟的完成能夠成為一個(gè)掃描周期，PLC的CPU對(duì)不同的用戶重復(fù)進(jìn)行掃描周期的工作。

1.2 立體車庫

立體車庫是一種將順序控制、運(yùn)動(dòng)控制、過程控制結(jié)合在同一機(jī)電體中的現(xiàn)代化產(chǎn)品。立體車庫的主要功能是通過控制系統(tǒng)的管理實(shí)現(xiàn)車輛的存取自動(dòng)化。

如圖1所示，空位處為無載車板的空間，是車輛升降移動(dòng)的通道，空車位不進(jìn)行車輛存檔，在地面層一層的的車輛可以直接存取，載車板只進(jìn)行橫向平移，二、三、四層的載車板除了進(jìn)行橫向移動(dòng)，還承擔(dān)著上下移動(dòng)的功能，但頂層的載車板不能進(jìn)行橫向平移，只能進(jìn)行上下的移動(dòng)，智能立體車庫系統(tǒng)通過PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制，通過一系列數(shù)據(jù)的處理，實(shí)現(xiàn)車位的升降和橫移，達(dá)到自動(dòng)存取車輛的目的。

1.3 基于PLC的地下智能立體車庫的優(yōu)勢(shì)

基于PLC的地下立體智能車庫系統(tǒng)采用RFID的射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)車輛進(jìn)行識(shí)別，不僅在地下一層進(jìn)行車輛停泊，還能在保證建筑安全的前提下，利用地下三層進(jìn)行車輛停放，提高了對(duì)地下空間的利用率；除此之外，智能化也提高了系統(tǒng)的安全性，傳統(tǒng)車庫需要車主進(jìn)入車庫尋找車位，帶來許多安全隱患，但地下智能車庫系統(tǒng)從存車到取車的全部過程都是自動(dòng)完成，車主可以不需要深入車庫，提高了安全性和效率。

2 地下智能立體車庫控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

地下智能立體車庫系統(tǒng)的控制核心是PLC。PLC設(shè)備的發(fā)展較為迅速并不斷創(chuàng)新，目前市場(chǎng)上PLC品牌數(shù)量較多，應(yīng)用較為廣泛的有Siemens、Schneider、AB、GE、松下、三菱、OMRON等，這些品牌都存在著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行產(chǎn)品選擇應(yīng)從系統(tǒng)要求、I/O分配、性價(jià)比等性能進(jìn)行考慮，搭配地下智能立體車庫的應(yīng)用實(shí)際進(jìn)行選擇。本文選擇三菱FX系列的FX2N-128MR作為控制的核心。地下智能立體車庫系統(tǒng)結(jié)合了RFID射頻識(shí)別技術(shù)，通過掃描識(shí)別對(duì)車輛的停泊位置進(jìn)行自動(dòng)分配，同時(shí)還結(jié)合驅(qū)動(dòng)閘門的升降和平面往復(fù)搬運(yùn)的協(xié)調(diào)動(dòng)作完成對(duì)車輛存取。地面上實(shí)現(xiàn)車輛停泊的樞紐設(shè)施是地上存取車亭系統(tǒng)，其中設(shè)置了RFID射頻卡閱讀器、自動(dòng)道閘以及車亭進(jìn)出自動(dòng)門與連接地上地下的升降機(jī)組成。

在地下智能立體車庫系統(tǒng)中，三層立體車庫是應(yīng)用較為廣泛的一種，該系統(tǒng)主要從上到下分為ABC三層，每一層都有一個(gè)獨(dú)立的平面往復(fù)搬運(yùn)機(jī)，使得層與層之間的平面往復(fù)搬運(yùn)機(jī)不會(huì)相互干擾。而系統(tǒng)中的垂直升降機(jī)與地面的存取車亭系統(tǒng)相互聯(lián)系，在沒有存取指令時(shí)，存車升降機(jī)處于地面等高處進(jìn)行待命，取車升降機(jī)則位于底層待命。

3 地下智能立體車庫控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用步進(jìn)方式進(jìn)行程序的編寫，其整體的程序框圖如下：

進(jìn)行軟件編程的內(nèi)容主要包括兩部分：一是手動(dòng)擋位的編程，二是自動(dòng)擋位的編程。兩種編程內(nèi)容具有不同的功能。

手動(dòng)擋位編程主要是提供給對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢修、管理與維護(hù)的工作人員使用，其設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要思路是，如果PLC的控制系統(tǒng)出現(xiàn)了問題，維修技術(shù)人員怎樣進(jìn)行故障的檢查，并進(jìn)一步排除故障，因此在維護(hù)管理的人員選擇手動(dòng)擋位時(shí)，對(duì)控制面板的車位按鈕直接進(jìn)行操作，這樣能夠直接對(duì)車位進(jìn)行移動(dòng)升降。這種方法能夠有效地對(duì)每一個(gè)車位進(jìn)行無遺漏的故障檢查，操作的準(zhǔn)確性較高。在完成檢查后確認(rèn)停車準(zhǔn)備，將車庫門關(guān)閉然后手動(dòng)對(duì)所有載車板位置進(jìn)行復(fù)位的調(diào)整。

自動(dòng)擋的編程則關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和運(yùn)行流暢度，直接決定了存取車系統(tǒng)運(yùn)行的效率，在設(shè)計(jì)自動(dòng)擋的存取車程序應(yīng)采取最優(yōu)化的存取車策略，以高效安全地完成存取車操作。

圖3是三層立體車庫自動(dòng)擋位控制的設(shè)計(jì)流程圖，當(dāng)操作人員選擇自動(dòng)擋位時(shí)，系統(tǒng)開始自動(dòng)工作，車主按下存車按鈕，并選擇空余車位號(hào)碼，系統(tǒng)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)的記錄，然后系統(tǒng)對(duì)車位號(hào)進(jìn)行識(shí)別，判斷其層數(shù)（譬如選擇車位在3層），然后確定其是否具有直接下降的通道，如果沒有直接下降的通道，系統(tǒng)將會(huì)把1層和2層的載車板橫移，通過創(chuàng)建兩個(gè)空車位的下降通道，使得3層載車板先下降到一層，然后系統(tǒng)開啟車庫門，車主進(jìn)行停車，然后在一層的光電位置檢測(cè)開關(guān)工作，確認(rèn)停車的位置正確，車主離開，關(guān)閉車庫門，再將所有載車板復(fù)位，存車過程就此結(jié)束。取車過程也與此類似。

4 結(jié)束語

為解決當(dāng)前居民小區(qū)、寫字樓、商業(yè)區(qū)停車?yán)щy的問題，采用基于PLC的地下智能立體車庫系統(tǒng)能夠有效解決停車位不足的問題，進(jìn)行地下智能立體車庫系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)中，主要包括硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)兩部分，通過車主進(jìn)行空車位選擇，載車板對(duì)車輛進(jìn)行升降和平面的移動(dòng)進(jìn)行車輛停泊，然后系統(tǒng)進(jìn)行車位的復(fù)位，完成存車的過程。

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