基于PLC的地下智能立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計

...wd......wd......wd...基于PLC的地下智能立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計摘要：針對傳統(tǒng)車庫車位少、費用高、空間利用率低等弊端，提出了基于PLC為控制核心并結(jié)合RFID射頻識別技術(shù)的地下智能立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計。系統(tǒng)以PLC〔可編程控制器〕作為控制核心接收地面發(fā)出的存、取車輛指令，通過傳感器、微動開關(guān)和RFID射頻閱讀器來采集系統(tǒng)的狀態(tài)和車輛信息，并驅(qū)動垂直升降機和平面往復搬運機的運動實現(xiàn)車輛的自動存取。關(guān)鍵詞：PLC；立體車庫；智能；RFID；人類在不斷完善社會功能的過程中，科技給予其無限的力量同時科技也在挑戰(zhàn)著人類的思維模式，城市開展所帶來的困惑越來越突出。隨著經(jīng)濟的開展和人民群眾生活水平的不斷提高，私家車數(shù)量日趨增長。機動車保有量的增長與泊車位的緊缺帶來的“停車難，停車貴〞已經(jīng)深深的困擾著有車一族，甚至造成有車不敢開、不能開的為難局面。如何利用有限的空間改善人類的生存環(huán)境和生活質(zhì)量是如此迫切的需要答復。針對傳統(tǒng)車庫車位少、費用高、空間利用率低等弊端，地下智能立體車庫系統(tǒng)提出了基于PLC為控制核心并結(jié)合RFID射頻識別技術(shù)的控制設(shè)計。與傳統(tǒng)地下車庫比較地下智能立體車庫主要有以下幾點優(yōu)勢：①提高地下空間利用率：傳統(tǒng)地下車庫僅利用了地下一層進展停放車輛，而地下智能立體車庫能在保證建筑安全性的前提下，利用地下三層的密閉空間大大的提高了地下空間的利用率；②智能化系統(tǒng)提高安全性：傳統(tǒng)地下車庫是敞開式管理，駕駛員需要將車駛?cè)胲噹觳ふ臆囄?，在泊車、取車過程中在安全上存在諸多隱患，如車輛喪失隱患、車輛刮擦隱患、泊車駕駛員人身安全隱患等，而智能立體車庫那么能完全排除上述隱患，智能立體車庫利用的是地下密閉空間，采用先進的智能控制系統(tǒng)，車主從泊車到取車全部過程都是由智能系統(tǒng)自動完成，車主無需以身犯險深入車庫存取車輛；③高效性：系統(tǒng)響應速度快，存車和取車過程相互獨立可同時進展，平均操作時間都可控制在70s到120s內(nèi)；利用RFID射頻系統(tǒng)的遠距離感應功能，當指定位置的RFID閱讀器感應到走向取車亭駕駛員身上的射頻信號，就可以提前開場執(zhí)行取車操作，從而大大縮短駕駛員的取車等待時間，如果車輛泊位靠上的話可以甚至可以是“車等人〞；所以地下智能立體停車場必然是城市停車場未來開展的趨勢。1、地下智能立體車庫硬件系統(tǒng)設(shè)計地下智能立體車庫系統(tǒng)的控制核心是PLC，目前市場上PLC品牌眾多如美國AB，比利時ABB，松下，西門子，匯川，三菱，歐姆龍，臺達，富士，施耐德，信捷，創(chuàng)研等。各種品牌都有自身的優(yōu)勢和缺乏，在選型上應根據(jù)工程具體選擇適宜的PLC品牌。從I/O分配、機型容量、性價比等方面考慮并結(jié)合地下智能立體車庫的工程實際最終選定三菱FX系列中最先進的[1]為控制核心。系統(tǒng)還結(jié)合RFID[2]無線射頻識別技術(shù)，來實現(xiàn)待停車輛泊位的自動分配，同時驅(qū)動相應閘門的自動升降和垂直升降機、平面往復搬運機的協(xié)調(diào)動作以實現(xiàn)車輛的自動存取。地下智能立體車庫的執(zhí)行機構(gòu)主要由地上存車亭、地上取車亭、地下三層車庫主體和其他相關(guān)附件組成。地上存車、取車亭系統(tǒng)是智能立體車庫設(shè)在地面的兩個重要設(shè)施，是地下車庫與地面的連接樞紐。如圖3、圖4所示，存、取車亭都是由設(shè)立在預定位置的兩個RFID射頻卡閱讀器、自動道閘、兩個車亭進、出自動門和一部連接地上地下的車庫垂直升降機組成；其中兩圖中的二、三號自動門為駕駛員進出通道，一、四號自動門為車輛進出通道；2號自動道閘為存車隔離道閘，是存車亭與侯存區(qū)分界限，當存車亭處于存車進程時該閘關(guān)閉，該閘可防止侯存車輛在存車亭處于存車期間誤入存車亭而發(fā)生掉落不安全；地下三層車庫系統(tǒng)是立體車庫的主體，承當著車輛準確入庫、平穩(wěn)停放和安全出庫等重要任務(wù)。因此不僅要求做到車位充足還要做到設(shè)計合理，運行穩(wěn)定可靠。地下三層立體車庫由上往下分別為A、B、C三層，每層設(shè)12個泊位扣除垂直升降機的占用位置分左右分別為8個和6個共計42個泊位，根據(jù)預設(shè)規(guī)那么每個泊位都有一個特定的編號如A-02，B-12，C-13等。每層有一個獨立的平面往復搬運機，可在本層中每個泊位間自由往復運動且兩層間平面往復搬運機互不干擾可同時運動。有1、2號兩臺垂直升降機分別與地上的存、取車亭聯(lián)通，無存取指令時，1號存車升降機處于升降機最高位置即上升至存車亭地面等高的位置處于待命狀態(tài)，2號取車升降機處于升降機底層位置即處于地下車庫C層位置處于待命狀態(tài)。圖1、圖2分別為地下智能立體車庫的側(cè)視圖和俯視圖。2立體車庫的PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計根據(jù)既定的方案，系統(tǒng)PLC控制程序采用步進方式進展編程，系統(tǒng)整體框圖如圖5所示。采用步進方式進展編程，不需對時刻變化的工序步進動作進展設(shè)計，工序之間的聯(lián)鎖或雙重輸出的處理SFC均能自動進展，只要對存車、取車的各個工序進展簡單的順序設(shè)計就能保證閘門、自動門、升降機以及平面往復搬運機的正確動作；且使用步進編程在程序調(diào)試以及故障檢查非常方便。圖6是立體車庫的動作流程圖，局部I/O分配詳見表1。智能立體車庫在編程中采用并行性流程控制，使存車與取車過程相互獨立同時進展大大加快了智能立體車庫的車輛存取速度，從而提高了車庫的運行效率。圖7為車庫并行性流程控制[3]示意圖。表1局部I/O分配表輸入輸出元件名稱作用輸入點元件名稱作用輸出點存車取卡按鈕分配車輛泊位X0車輛泊位空閑指示指示車庫泊位Y0一號自動門檢測傳感器檢測存車亭是否有待存車輛X11號自動道閘抬起輸出驅(qū)動1號道閘抬起Y1一號自動門開門到位微動開關(guān)檢測自動門是否完全翻開X22號自動道閘抬起輸出驅(qū)動2號道閘抬起Y21號升降機壓力感應開關(guān)檢測車輛是否駛上升降機X3一號自動門翻開輸出驅(qū)動一號自動門翻開Y3ABH-50L紅外對射檢測傳感器檢測汽車是否完全駛?cè)肷禉CX4一號自動門關(guān)閉輸出驅(qū)動一號自動門關(guān)閉Y41號升降機A層標志檢測1號升降機是否在A層X5一號升降機下降輸出驅(qū)動一號升降機下降Y51號升降機B層標志檢測1號升降機是否在A層X6一號升降機上升輸出驅(qū)動一號升降機上升Y61號升降機C層標志檢測1號升降機是否在A層X7A層平面往復搬運機前行驅(qū)動A層平面往復搬運機前行Y7基于PLC控制的智能立體車庫難點在于實現(xiàn)車輛的自動存與自動取，下面就這兩個難點進展分析設(shè)計。在自動存車過程中泊位的分配采用變址[3]的方式進展處理，具體如圖8所示。當?shù)谝淮伟聪麓孳嚢粹o時，在X0的上升沿，程序?qū)?傳送至MZ0此時Z0=0即M0被置1，松開X0時在X0的下降沿將Z0自加1即Z0=1；在第二次按下存車按鈕時，在X0的上升沿將1傳送至MZ0此時Z0=1即M1被置1，松開X0時在X0的下降沿Z0再次自加1即Z0=1+1=2，以此類推實現(xiàn)變址。利用變址程序?qū)玫揭来伪恢?的M1，M2，M3，…,M42，利用這些中間繼電器的信號可以實現(xiàn)01號泊位到42號泊位的準確定位。以A層的01到14號泊位為例01號泊位對應M1、X12，02號泊位對應M2、X13，以此類推14號泊位對應M14、X27，步進編程程序如圖9所示。第175行對應Y7得電即驅(qū)動平面往復搬運機前行動作，第173行為車輛泊位定位程序，例如此時車輛分配存儲到第7個泊位，此時被置1的是M7，當搬運機碰到微動開關(guān)X12由于M1未被置1所以程序?qū)⒉话l(fā)生跳轉(zhuǎn)即S23不能被置1，直至搬運機運動到第7個泊位時，微動開關(guān)X20被壓合時由于M7已被置1此時左右母線通過X20、M7再經(jīng)過[SETS23]接通，程序發(fā)生跳轉(zhuǎn)Y7失電即搬運機停頓前行定位于7號泊位，緊接著進展車輛入位操作。車輛存儲層次以A層為優(yōu)先，當A層存滿時方才進展B層的存儲。判斷標準是Z0的數(shù)值，當Z0≦14，車輛存儲至A層同時將M201強行置1的指令寫并寫入射頻卡；當14≦Z0<28時車輛存儲至B層同時將M202強行置1的指令寫入射頻卡；當28≦Z0<42時車輛存儲至C層同時將M203強行置1的指令寫入射頻卡；同時寫入射頻卡的還有M204對應A層01泊位，M205對應A層02泊位，以此類推M217對應A層14泊位；M218到M231分別對應B層01泊位到B層14泊位；同理M232到M245也分別對應C層01泊位到14泊位，當相應泊位被存放時對應中間繼電器被強行置1的指令也寫入射頻卡。取車時當3號射頻卡閱讀器檢測到駕駛員隨身攜帶的射頻卡信號時，依照設(shè)定PLC內(nèi)部相應的代表層與泊位的繼電器將被置1。取車泊位定位程序如圖10所示。2號升降機默認位置為C層，當待取車輛位于A或B層時，升降機需上升即第244行中M201或M202將閉合上升繼電器Y15得電將驅(qū)動升降機上升。以A-06泊位為例，當3號閱讀器檢測到A-06時，PLC內(nèi)部M201、M209被置1。M201一旦閉合升降機將上升直至碰到A層標志微動開關(guān)X33，程序跳轉(zhuǎn)至第252行，此時A層平面搬運機動作前行，當搬運機壓合06泊位標志微動開關(guān)X17時程序發(fā)生跳轉(zhuǎn)，搬運機停頓于06泊位前，緊接著進展車輛出位操作完成取車操作。3小結(jié)地下智能立體車庫能有效的利用地下空間，解決了城市車輛無處停放的問題并且降低停車成本。同時地下智能立體車庫以PLC為控制核心，將取卡機、道閘、自動門、電子顯示屏、信號燈等設(shè)備進展有機整合，并參加非接觸式遠距離控制的RFID射頻技術(shù)，引入先進的應急后備安全保障系統(tǒng)，實現(xiàn)存車、取車自動化。在節(jié)省珍貴的時間同時，地下智能車庫的自動化、精準、穩(wěn)定、安全的控制系統(tǒng)可以防止常規(guī)車庫中由于治安或其他車主駕駛水平等原因所造成的車體內(nèi)外的損壞甚至車輛的喪失的問題。地下智能立體車庫研究設(shè)計到達了車輛自動存、取的目的，真正實現(xiàn)了停車只需熄滅引擎，取車只需走向車庫的愿望，使車庫系統(tǒng)實現(xiàn)智能化、安全化、高效化、無人化管理。具有一定的創(chuàng)新性，是城市停車場未來開展的必然趨勢。參考文獻：[1]劉建華，