發(fā)布時(shí)間：2022-03-08 10:43:01 人氣： 來源：未知
0 引言
立體車庫行業(yè)近年來進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。升降橫移式、平面移動式、垂直升降式和垂直循環(huán)式立體車庫作為四類主流車庫類型，企業(yè)的研發(fā)熱情較高。截止2019 年2 月，擁有垂直循環(huán)類資質(zhì)的企業(yè)有170 家。層數(shù)分布在3 層到21 層之間。其中7 層最多，占比79.4%，135 家企業(yè)可以制做7 層垂直循環(huán)式立體車庫[1]。
垂直循環(huán)式立體車庫具有以下優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠；存取方便，經(jīng)濟(jì)性高；設(shè)計(jì)美觀，可以作為城市景觀；占地少，容量大，利用2.5 個(gè)地面停車位的位置最多可停放數(shù)十輛汽車。
1 工作原理
垂直循環(huán)式停車設(shè)備采用垂直于地面的循環(huán)運(yùn)動來存取車輛。工作原理：減速電機(jī)帶動傳動機(jī)構(gòu)，在牽引鏈條上每隔一定距離安裝一個(gè)存車托架。車輛停放在存車托架上。電機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，存車托架與鏈條一起循環(huán)運(yùn)動，到達(dá)地面時(shí)用戶即可存取車輛。
存車時(shí)，用戶輸入車位號碼，系統(tǒng)自動選擇耗時(shí)最短的旋轉(zhuǎn)方向，將目標(biāo)托架移動至地面層。用戶將車輛駛?cè)胪Ｍ缀蠹纯呻x開。取車方法與存車相同。目標(biāo)托架移動至地面后，用戶將車輛駛離。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 方案設(shè)計(jì)
本文所述為7 層12 個(gè)車位的垂直循環(huán)式立體車庫的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，見圖1。
設(shè)備控制系統(tǒng)以PLC 為控制器，使用變頻器驅(qū)動循環(huán)電機(jī)。循環(huán)電機(jī)可變速運(yùn)行，起停平緩。系統(tǒng)啟動后，電機(jī)先高速運(yùn)行；接近地面時(shí)，電機(jī)降為低速運(yùn)行；到達(dá)停止位置后，電機(jī)在低速狀態(tài)下停止，電機(jī)抱閘快速鎖緊。
使用非接觸式接近開關(guān)作為定位元件。通過接近開關(guān)進(jìn)行計(jì)數(shù)，控制器存儲每個(gè)存車托架的位置，從而可計(jì)算出耗時(shí)最短的旋轉(zhuǎn)方向。
2.2 功能設(shè)計(jì)
2.2.1 人機(jī)接口
使用立體車庫專用彩屏操作器，可以為用戶提供多種車位號碼輸入方式：按鍵、感應(yīng)卡和手機(jī)藍(lán)牙掃碼。操作器集成操作模式切換功能，系統(tǒng)可區(qū)分手動和自動操作模式。用戶正常使用時(shí)為自動模式，特殊情況下管理員使用手動模式。操作器上提供急停按鈕，用于緊急情況下的停機(jī)制動。
使用LED 屏顯示系統(tǒng)狀態(tài)，即設(shè)備狀態(tài)（正在運(yùn)行、急停、停用等）和報(bào)警信息。
使用LED 屏顯示空閑車位數(shù)和空閑車位號。由于設(shè)備高度達(dá)16 m，用戶無法目視設(shè)備內(nèi)是否有空車位，空車位的車位號也不得而知。有空車位時(shí)，LED 屏交替顯示空閑車位數(shù)和空閑車位號。無空車位時(shí)，LED 屏顯示“車位已滿”。
系統(tǒng)使用紅色旋轉(zhuǎn)指示燈作為運(yùn)行警示，使用蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警提示。
2.2.2 定位功能
由于車位托架循環(huán)運(yùn)行，系統(tǒng)需要計(jì)算并存儲每個(gè)車位的位置。顯然，只要已知第1 號車位的位置，其他車位按照順序排列即可。因此，使用一個(gè)定位開關(guān)專門標(biāo)定第1 號車位。設(shè)備首次上電后，系統(tǒng)需要對第1 號車位進(jìn)行尋址操作。
垂直循環(huán)立體車庫具有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)行方向，規(guī)定其中一個(gè)方向?yàn)檎较颍硪粋€(gè)方向?yàn)樨?fù)方向。第1 號車位確定后，使用另一個(gè)定位開關(guān)進(jìn)行計(jì)數(shù)，正方向運(yùn)行時(shí)計(jì)數(shù)器增加，負(fù)方向運(yùn)行時(shí)計(jì)數(shù)器減少。通過計(jì)數(shù)器的數(shù)值，可以計(jì)算出每個(gè)車位與地面的距離。第1 號車位和第12 號車位之間過渡時(shí)，計(jì)數(shù)器需要重新賦值。
2.2.3 車庫門聯(lián)鎖
車庫自動門與設(shè)備聯(lián)鎖運(yùn)行。車庫門打開時(shí)，循環(huán)電機(jī)不能運(yùn)行；循環(huán)電機(jī)運(yùn)行之前，車庫門必須關(guān)閉。車庫門關(guān)閉過程中，如果有人車闖入，車庫門停止關(guān)閉，并發(fā)出聲光報(bào)警。
2.2.4 檢測裝置
1）超長檢測
超長檢測使用對射型光電開關(guān)，分別安裝在車庫一層的前端和后端。車輛駛?cè)胲噹旌?，如果光線被遮擋，系統(tǒng)則認(rèn)為車輛超長。
2）人車闖入檢測
人車闖入檢測使用對射型光電開關(guān)，安裝在車庫入口處。車庫門關(guān)閉時(shí)，如果光線被遮擋，系統(tǒng)認(rèn)為人車闖入，設(shè)備停止運(yùn)行并報(bào)警。
3）車輛有無檢測
車輛有無檢測使用對射型光電開關(guān)，安裝在一層，采用對角線照射。如果托架上有車，光線被遮擋，系統(tǒng)則記錄此車位有車。
2.2.5 報(bào)警功能
當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，控制系統(tǒng)在LED 屏上顯示報(bào)警信息。用戶或者管理員可以根據(jù)報(bào)警信息迅速判斷異常原因和位置，并及時(shí)進(jìn)行合理處置。主要報(bào)警點(diǎn)見表1。
3 硬件設(shè)計(jì)
PLC 選用歐姆龍CP1E 系列。CP1E 系列作為歐姆龍經(jīng)濟(jì)型控制器，性價(jià)比出色，靈活支持小型系統(tǒng)，擴(kuò)展性高，應(yīng)用廣泛，滿足七層12 車位垂直循環(huán)式立體車庫的性能要求。
循環(huán)電機(jī)變頻器使用臺達(dá)CH2000 系列。臺達(dá)CH2000 系列高性能矢量變頻器，可滿足起重、運(yùn)輸、數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域的沖擊性瞬間負(fù)載、高過載及重負(fù)荷等特殊需求。其過載能力在額定電流150% 時(shí)可達(dá)60 s，200% 可達(dá)3 s。
操作器、LED 屏、接近開關(guān)和光電開關(guān)等控制元件均采用性能可靠的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3 所示，PLC 主要輸入輸出點(diǎn)
4 程序設(shè)計(jì)
控制程序由初始化程序段、車庫門控制程序段、報(bào)警顯示程序段和循環(huán)存取程序段組成。電機(jī)加減速時(shí)間和抱閘制動時(shí)間通過最大偏載試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)定。制動時(shí)間短，剎車噪聲大，電機(jī)抱閘磨損較快；制動時(shí)間長，容易出現(xiàn)偏載溜車現(xiàn)象。
4.1 初始化
設(shè)備上電時(shí)，控制器需要記錄每個(gè)車位的位置以及是否空閑。因此先將設(shè)備完整循環(huán)運(yùn)行一圈進(jìn)行標(biāo)定，根據(jù)檢測開關(guān)的信號將車位的位置和使用情況依次存儲在內(nèi)部寄存器中。
初始化完成后，空閑車位的數(shù)量和號碼交替顯示在LED 屏上。未進(jìn)行初始化或者初始化程序被中斷時(shí)，設(shè)備不能在自動模式下運(yùn)行。
4.2 控制流程
程序控制流程如圖5 所示。車庫門與循環(huán)轉(zhuǎn)動動作聯(lián)鎖，車位托架循環(huán)轉(zhuǎn)動的前提條件是車庫門必須完全關(guān)閉。循環(huán)運(yùn)行結(jié)束后，車庫門自動打開。
4.3 存取程序
用戶輸入車位號碼后，程序根據(jù)各個(gè)車位的當(dāng)前位置，選擇耗時(shí)最短的旋轉(zhuǎn)方向。
循環(huán)轉(zhuǎn)動時(shí)，每轉(zhuǎn)動一個(gè)車位間隔，根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向和定位開關(guān)的信號，計(jì)數(shù)器增加或減少計(jì)數(shù)。通過計(jì)數(shù)值判斷目標(biāo)車位與地面的距離。
目標(biāo)車位接近地面時(shí)，程序控制變頻器進(jìn)行減速。到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動并鎖緊抱閘。
5 結(jié)論
垂直循環(huán)式立體車庫控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法有多種。本文以變頻器驅(qū)動電機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)電機(jī)平緩起停，加減速曲線平滑。根據(jù)定位行程，PLC 通過變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，高低速搭配運(yùn)行可顯著縮短存取車時(shí)間。實(shí)際設(shè)備完成安裝后進(jìn)行了負(fù)載試驗(yàn)，運(yùn)行平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，效果良好。
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