升降橫移式智能化立體車庫存取車控制策略

1、升降橫移式智能化立體車庫存取車控制策 略作者：湯長運(yùn)來源：科技視界 2014年第28期湯長運(yùn)(安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，安徽 淮南 232001)【摘 要】針對現(xiàn)有立體車庫停車管理系統(tǒng)所存在的缺陷，本文提出了一種新穎的IC卡智 能結(jié)算的立體車庫存取車方案。具體介紹了車庫的存取流程和收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，并給出了 PLC控制系 統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計。本文選用結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)指令控制S7-200系列的PLC，車輛的進(jìn)出庫 和收費(fèi)都通過PLC的軟件系統(tǒng)實現(xiàn)，大大節(jié)省了用戶的時間。立體車庫具有占地面積少，存取 車方便，易于管理和防盜，越來越受到人們的青睞?！娟P(guān)鍵詞】升降橫移；立體車庫；PLC智能計費(fèi)0 引言隨

2、著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平越來越優(yōu)越，擁有私人車輛的夢想已不再 遙不可及。在我國已經(jīng)有越來越多的家庭或個人擁有汽車,然而在人們出行變得方便的同時,找 到一個停車位卻成為了開車人首先要解決的棘手問題。無論是在商場還是其他集群建筑都要考 慮有一定規(guī)模的停車場,但現(xiàn)今占據(jù)絕大比例的普通停車場已經(jīng)不能滿足日漸增多車輛停車的要 求，特別是在大城市。現(xiàn)階段中國快速發(fā)展，高樓大廈掘地而起，國土資源比較緊缺，不可能 再多建更多的平面停車場，停車場發(fā)展趨勢定然會往空間發(fā)展，相應(yīng)的多層立體式停車場就得 到了越來越廣泛的應(yīng)用,采用技術(shù)先進(jìn)和自動化程度高的機(jī)電設(shè)備，將機(jī)械、電子計算機(jī)和自控 設(shè)備以及智能

3、IC卡技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，用戶通過在PC端預(yù)先注冊信息，管理人員設(shè)置一定 的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，即可實現(xiàn)脫機(jī)運(yùn)行并提供給用戶種高效智能的管理服務(wù)。存取車原理升降橫移式停車設(shè)備主要由五部分組成，包括組合式鋼結(jié)構(gòu)框架、存取車是用來承載車輛 的載車板、升降和橫移傳動系統(tǒng)、升降橫移控制系統(tǒng)以及安全防護(hù)裝置等。升降橫移式停車庫的工作原理是通過操縱載車板移位產(chǎn)生垂直通道，實現(xiàn)高層或地下車位 升降存取車輛。每輛車都有汽車承載板，所需存取的車輛通過升降和移位操作到達(dá)地面，司機(jī) 進(jìn)入車庫，存取車輛。以停在地面的車輛為基準(zhǔn)，停在地面的車輛只作橫移運(yùn)行，不需升降， 而位于其上層或下層的車位要經(jīng)過中間層橫移空出車位。在載車板下

4、降或上升到地面層之 后駕駛員才可以進(jìn)入車庫把汽車開進(jìn)或開出車庫。這是一種多平面的空間立體車庫。它以單 層平面停車庫為核心，以存取車和收費(fèi)系統(tǒng)搭建人機(jī)交互界面，通過上位機(jī)對車庫進(jìn)行統(tǒng)一的 管理、監(jiān)控。通過PLC控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)來實現(xiàn)車位的空間位置變動，使車位實現(xiàn)由空間到平面 的轉(zhuǎn)化從而實現(xiàn)多層平面停車的功能。升降橫移式立體車庫的車位結(jié)構(gòu)可為N*M二維矩陣形式來表示，其車庫所能容納的車位數(shù) 為：P=N*M-(N-1)上式中:N為二維矩陣的行，即立體車庫的層數(shù)M為二維矩陣的列，即立體車庫的列數(shù)。但 是由于受傳動裝置及存取車時間的限制，國家規(guī)定該類車庫一般最高只能建6層，具體可根據(jù) 停車量來決定停車庫的

5、規(guī)模。以3*3立體車庫為例，其存取車流程如圖1所示。圖1 存取車流程第一層有兩個停車位、一個空位，第二層的車位分布與第一層相同。第三層有三個停車位， 沒有空位。假設(shè)車庫中車位已經(jīng)停滿，若要對6號車位進(jìn)行取車操作，則首先應(yīng)將5號車位下 面的4，2號車位車輛移開給6號車位下降動作留著位置，故其工作過程為，首先橫移機(jī)構(gòu)動作 將4，2號車位向左移，接下來升降機(jī)構(gòu)動作將6號車位移到第一層，用戶進(jìn)入車庫取車，取車 動作完成，存車動作與之類似。停車收費(fèi)計時系統(tǒng)原理該系統(tǒng)連接工控機(jī)與PLC控制系統(tǒng)的橋梁，以單片機(jī)作為控制核心，其硬件結(jié)構(gòu)組成如圖 2所示。此模塊主要實現(xiàn)的功能包括與PC通信、與PLC通信、LCD

6、顯示、IC卡識別。為了實現(xiàn) 存取車的無人智能化管理，對于固定用戶，采取實名注冊并發(fā)IC卡，用戶需在卡內(nèi)存入一定的 金額。當(dāng)用戶需要入庫停車時，只需要刷一下自己的IC卡，系統(tǒng)將會給PLC控制系統(tǒng)發(fā)送指令, 為用戶自動分配一個停車位。當(dāng)用戶取車時，車主也只需刷一下自己的IC卡，此時PLC控制系 統(tǒng)接收到指令將用戶的車取出，同是LCD顯示屏上為車主顯示停車時間及所扣除的停車費(fèi)用。 對于非固定用戶，如果要入庫進(jìn)行停車，則需要在管理員處繳費(fèi)并發(fā)放一張IC卡，然后其存取 車流程即同固定用戶一致，最后在管理員處交回IC卡并退回剩余費(fèi)用或進(jìn)行補(bǔ)繳。圖2 硬件結(jié)構(gòu)組成升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)設(shè)計升降橫移式立

7、體車庫的硬件設(shè)計三層三列7車位升降橫移式立體車庫有兩種工作方式：自動控制和手動控制，自動控制主 要由PLC軟件進(jìn)行自動存取車輛和收費(fèi)控制，手動控制主要針對突發(fā)事件和車庫整修。升降橫移式立體車庫存取車的工作原理主要是通過控制橫移小電機(jī)和升降大電機(jī)來實現(xiàn)的， 利用按鈕操作進(jìn)行改變橫移電動機(jī)電源相序完成載車板左右和上下移動。控制系統(tǒng)的輸入為各檢測傳感器的信號，輸出為電機(jī)的升降和橫移以及指示裝置，三層三 列7車位升降橫移式立體車庫采用西門子S7-200系列PLC為控制中心，輸入輸出分配表如表1 和2所示。表2 輸出地址分配表PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計PLC 控制的三層三列 7 車位升降橫移式立體車庫控制系

8、統(tǒng)的程序設(shè)計完全從顧客角度出發(fā) 充分考慮如何減少顧客存取車時間，實現(xiàn)立體車庫自動化達(dá)到更高的效率。本文采用顧客就近 停車和最優(yōu)路徑停車原則。根據(jù)升降橫移式立體車庫的特點(diǎn)，當(dāng)?shù)谝粚榆噹煊锌哲囄粫r，通過 上位機(jī)顯示空車位號，由顧客選取就近車位停車。當(dāng)?shù)谝粚榆囄灰褲M，若一層有取車命令時， 優(yōu)先響應(yīng)取車命令。若一層無取車命令時，則選擇第二和第三的最優(yōu)路徑存車。通過PLC對所 有空車位進(jìn)行比對，哪個空車位下方?jīng)]有托盤，優(yōu)先選取這個車位，通過大電機(jī)進(jìn)行升降來存 取車。如果所有空車位下方都有托盤時，就選取橫移步數(shù)最少的車位，停車時先通過小電機(jī)橫 移再通過大電機(jī)升降。等停車完成后，開始計時收費(fèi)。其控制系統(tǒng)存車流程如圖3所示。結(jié)束語為了滿足存取車及收費(fèi)的無人化和智能化的需求，本文提出了一種新穎的IC卡智能結(jié)算的 存取控制方法。該系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互界面，控制簡單方便，大大提高了用戶存取車的效 率。采用無人化值守和智能化結(jié)算的必將成為立體車庫管理系統(tǒng)趨勢?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1廖常初.PLC編程及應(yīng)用M.4版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.2楊麗英升降橫移式智能化立體車庫設(shè)計與研究D.山東大學(xué)，2010.3武鄉(xiāng)低成本、機(jī)械