基于PLC的新型智能立體車庫的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【三層七車位車庫】

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機(jī)械車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內(nèi)或車不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)該說，機(jī)械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。在地下車庫中采用機(jī)械存車，還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運(yùn)行中的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。機(jī)械車庫一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺(tái)集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢(shì)，在住宅區(qū)的每個(gè)組團(tuán)中或每棟樓下都可以隨機(jī)設(shè)立機(jī)械停車樓。這對(duì)眼下車庫短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便條件。目前，立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式。 (一）升降橫移式升降橫移式 升降橫移式立體車庫采用模塊化設(shè)計(jì)，每單元可設(shè)計(jì)成兩層、三層、四層、五層、半地下等多種形式，車位數(shù)從幾個(gè)到上百個(gè)。此立體車庫適用于地面及地下停車場(chǎng)，配置靈活，造價(jià)較低。 1. 產(chǎn)品特點(diǎn)： 1) 節(jié)省占地，配置靈活，建設(shè)周期短。 2) 價(jià)格低，消防、外裝修、土建地基等投資少。 3) 可采用自動(dòng)控制，構(gòu)造簡(jiǎn)單，安全可靠。 4) 存取車迅速，等候時(shí)間短。 5) 運(yùn)行平穩(wěn)，工作噪聲低。 6) 適用于商業(yè)、機(jī)關(guān)、住宅小區(qū)配套停車場(chǎng)的使用。 2. 安全裝置：防墜裝置，光電傳感器、限位保護(hù)器、急停開關(guān)等 （二） 巷道堆垛式 巷道堆垛式立體車庫采用堆垛機(jī)作為存取車輛的工具，所有車輛均由堆垛機(jī)進(jìn)行存取，因此對(duì)堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高，單臺(tái)堆垛機(jī)成本較高，所以巷道堆垛式立體車庫適用于車位數(shù)需要較多的客戶使用。 （三）垂直提升式立體車庫 垂直提升式立體車庫類似于電梯的工作原理，在提升機(jī)的兩側(cè)布置車位，一般地面需一個(gè)汽車旋轉(zhuǎn)臺(tái)，可省去司機(jī)調(diào)頭。垂直提升式立體車庫一般高度較高（幾十米），對(duì)設(shè)備的安全性，加工安裝精度等要求都很高，因此造價(jià)較高，但占地卻最小。 （四） 垂直循環(huán)式 垂直循環(huán)式垂直循環(huán)式產(chǎn)品特點(diǎn)： 1) 占地少，兩個(gè)泊位面積可停6~10輛車。 2) 外裝修可只加頂棚，消防可利用消防栓。 3) 價(jià)格低，地基、外裝修、消防等投資少，建設(shè)周期短。 4) 可采用自動(dòng)控制，運(yùn)行安全可靠。 二、立體車庫自動(dòng)控制系統(tǒng) 現(xiàn)代大型建筑的主流是智能化大廈和小區(qū)，因此自動(dòng)化立體停車設(shè)備或車庫的自動(dòng)控制系統(tǒng)將成為智能化大廈和小區(qū)的一個(gè)重要組成部分。操作簡(jiǎn)單、迅速，使用方便，安全可靠，維護(hù)量小，為用戶提供一個(gè)安全、簡(jiǎn)易的使用環(huán)境，這是自動(dòng)化立體停車設(shè)備的基本特點(diǎn)。停車設(shè)備的一切運(yùn)行狀況，車輛停放的時(shí)間，車輛存放交費(fèi)情況，車庫庫容量，車輛存放高、低峰情況，等信息均可通過網(wǎng)絡(luò)傳送到智能化控制中心，通過智能化控制中心運(yùn)算處理，與廣播系統(tǒng)和各分部管理辦公室相連，達(dá)到提前發(fā)布相關(guān)控制、管理信息，從而全部實(shí)現(xiàn)智能化管理。通過大廈和小區(qū)的智能化控制中心還可與社會(huì)相關(guān)職能部門聯(lián)網(wǎng)，將有關(guān)信息發(fā)布出去或收集進(jìn)來，擴(kuò)大車庫的社會(huì)利用率和經(jīng)濟(jì)效益。這將是自動(dòng)化車庫的發(fā)展方向。立體車庫自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要包含以下五個(gè)子系統(tǒng)：自動(dòng)收費(fèi)管理系統(tǒng)，自動(dòng)存取車系統(tǒng)，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，自動(dòng)道閘，監(jiān)控安保系統(tǒng)。以上子系統(tǒng)均由中央控制室統(tǒng)一控制，可為客戶規(guī)劃停車庫管理形式，發(fā)布車庫庫存容量，控制車流方案。 （一）自動(dòng)收費(fèi)管理系統(tǒng) 自動(dòng)收費(fèi)采用非接觸式IC卡。IC卡分長(zhǎng)期卡與儲(chǔ)值卡兩種。對(duì)固定用戶，發(fā)行長(zhǎng)期卡，費(fèi)用可在固定用戶交納管理費(fèi)用時(shí)一并交納；對(duì)臨時(shí)用戶，發(fā)行儲(chǔ)值卡，即：用戶交納的費(fèi)用存在卡內(nèi)，每次停車讀卡自動(dòng)從卡中扣除費(fèi)用。 （二） 自動(dòng)存取車系統(tǒng) 自動(dòng)存取車系統(tǒng)一般由小型可編程控制器PLC控制，包括卡號(hào)識(shí)別與移動(dòng)載車盤兩個(gè)過程。用戶進(jìn)入車庫時(shí)，在門口刷卡進(jìn)入，讀卡機(jī)自動(dòng)把數(shù)據(jù)傳送到PLC控制系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)通過判斷卡號(hào)，自動(dòng)把對(duì)應(yīng)的載車盤移動(dòng)到人車交接的位置，開啟車庫門，縮短存取車的時(shí)間。存車時(shí)，司機(jī)按照指示燈信號(hào)指引入庫，只有當(dāng)車輛停放在安全位置后，停車正常指示燈才會(huì)亮啟。存取車完成后，車庫門自動(dòng)關(guān)閉。移動(dòng)載車盤時(shí)，系統(tǒng)嚴(yán)格按照各種檢測(cè)信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行移動(dòng)，檢測(cè)信號(hào)包括超長(zhǎng)檢測(cè)、到位檢測(cè)、極限位置檢測(cè)、人員誤入檢測(cè)、急停信號(hào)檢測(cè)等。若有載車盤運(yùn)行不到位或車輛長(zhǎng)度超出車庫允許的長(zhǎng)度，所有載車盤將不進(jìn)行動(dòng)作，若檢測(cè)到急停信號(hào)，將停止一切動(dòng)作，直至急停信號(hào)消失。以上信號(hào)均為硬件信號(hào)，除此之外，還可從控制軟件中設(shè)置保護(hù)信號(hào)，比如時(shí)間保護(hù)，以保證因硬件損壞而導(dǎo)致信號(hào)失靈時(shí)保證主體設(shè)備及車輛的安全。 （三）遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)控制器可以通過網(wǎng)卡、Hub等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與控制中心的局域網(wǎng)相連接，可以通過MODEN實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，在控制中心即可進(jìn)行解決，方便管理人員、安保人員異地辦公。 （四）自動(dòng)道閘 在車庫出入口處各設(shè)非接觸式讀卡器、感應(yīng)線圈及道閘，用戶在車庫出入口處刷卡后，系統(tǒng)自動(dòng)判別該卡是否有效，若有效，則道閘自動(dòng)開啟，通過感應(yīng)線圈后，自動(dòng)?xùn)艡谧詣?dòng)關(guān)閉；若無效，則道閘不開啟，同時(shí)聲光報(bào)警。 （五）監(jiān)控安保系統(tǒng) 監(jiān)控安保系統(tǒng)是指在中央控制室進(jìn)行監(jiān)視控制車庫現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況。它具有運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、車牌識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)連接、各種類型的報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連動(dòng)等功能，可以實(shí)現(xiàn)無人看守。 系統(tǒng)簡(jiǎn)介：視頻監(jiān)控功能：在車庫各出入口，值班室和車庫內(nèi)主要區(qū)段安裝定焦攝像機(jī)，在大范圍車位區(qū)安裝球形云臺(tái)，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)車庫全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控。如果在車庫光照條件不好的情況下，可選用黑白攝像機(jī)。 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)功能：可以在夜間設(shè)置車庫的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)區(qū)域，當(dāng)檢測(cè)區(qū)有移動(dòng)目標(biāo)時(shí)，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)功能發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒值班人員。 車牌識(shí)別功能：它能夠設(shè)置車庫參照車輛的車牌、車型。當(dāng)參照車輛進(jìn)入車庫監(jiān)視區(qū)域，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)比參照車輛圖像，有異常情況，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并自動(dòng)切換和記錄相關(guān)圖像。 報(bào)警連動(dòng)功能：可以連動(dòng)各類報(bào)警主機(jī)，如啟動(dòng)繼電器發(fā)出聲光報(bào)警通知安保人員自動(dòng)放下道閘攔截車輛出入。 數(shù)字錄像功能：可以連續(xù)記錄一個(gè)同在車庫所發(fā)生事件，可以同步回放多個(gè)圖像，可選擇任意圖像進(jìn)行整體放大和局部放大，記錄、回放、備份可同步進(jìn)行各種信息。 據(jù)介紹，已經(jīng)開始有越來越多的居住小區(qū)開始采用機(jī)械停車庫了?？紤]到成本及維修，目前多數(shù)小區(qū)采用的是多層升降橫移式立體停車設(shè)備，大規(guī)模的倉儲(chǔ)式機(jī)械停車庫還很少。升降橫移式立體停車設(shè)備的泊車流程如下： （一）紅綠黃指示燈指示車庫運(yùn)行狀態(tài)。紅色指示燈指示有人正在進(jìn)行操作，請(qǐng)稍候；綠色指示燈指示目前無人操作，可進(jìn)行操作；黃色指示燈指示有故障發(fā)生，車庫不能工作。 （二）存車操作 司機(jī)駕駛車輛從車庫入口進(jìn)入。在入口處的非接觸式讀卡機(jī)前感應(yīng)區(qū)域晃以下自己的IC卡，感應(yīng)過程完畢，柵欄自動(dòng)升起，司機(jī)開車進(jìn)入車庫。車輛進(jìn)入后，柵欄自動(dòng)關(guān)閉。劃卡的同時(shí)，控制器讀取車位號(hào)，車庫內(nèi)對(duì)應(yīng)的載車盤自動(dòng)移動(dòng)到人車交接的位置，車庫單元門自動(dòng)打開。司機(jī)開車進(jìn)入，停車到位，拉手剎，下車走出車庫，用IC卡在車庫出口處晃一下IC卡，車庫單元門自動(dòng)關(guān)閉，完成存車操作。 （三）取車操作 司機(jī)進(jìn)入車庫時(shí)，在入口處的非接觸式讀卡機(jī)前感應(yīng)區(qū)域晃以下自己的IC卡，控制器自動(dòng)讀取車位號(hào)，車庫內(nèi)對(duì)應(yīng)的載車盤自動(dòng)移動(dòng)到人車交接的位置，車庫單元門自動(dòng)打開，司機(jī)進(jìn)入車庫，開車出來，在車庫出口處的自動(dòng)讀卡機(jī)前感應(yīng)區(qū)域晃一下自己的IC卡，感應(yīng)完畢，讀卡機(jī)接受信息，上位控制機(jī)自動(dòng)記錄、扣費(fèi)，柵欄自動(dòng)升起，司機(jī)開車出場(chǎng)，出場(chǎng)后，柵欄自動(dòng)關(guān)閉；同時(shí)，控制器自動(dòng)讀取車位號(hào)，對(duì)應(yīng)的車庫單元門自動(dòng)關(guān)閉。取車操作完畢。 車庫在運(yùn)行過程中，有完備的自我保護(hù)裝置。一系列光電開關(guān)、接近開關(guān)、行程開關(guān)等對(duì)載車盤準(zhǔn)確運(yùn)行到位起著決定性的作用；獨(dú)特的防墜落裝置、斷繩報(bào)警裝置、超速保護(hù)裝置對(duì)車輛的安全起到保護(hù)作用。 車輛超長(zhǎng)檢測(cè)、車輛停車不到位檢測(cè)、以及人員誤入檢測(cè)等信號(hào)對(duì)車輛及人員的安全起著決定性的作用。 三、實(shí)例 現(xiàn)以三層24車位為實(shí)例對(duì)升降橫移式立體停車設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行介紹。 此車庫為升降橫移式立體停車設(shè)備，共有24個(gè)單元，每個(gè)單元分為前后兩排，共三層，即上層、中層、下層，前后排各有8個(gè)車位，共16個(gè)車位。中層為車道層，用戶在中層完成出入庫人、機(jī)、車交接作業(yè)操作。每個(gè)車位編號(hào)如下： 其中A~R為載車盤所在位置編號(hào)，1~16為載車盤（停放車輛）編號(hào)。1~3為前排上層載車盤，4~5為前排中層載車盤，6~8為前排下層載車盤，9~11為后 排上層載車盤，12~13為后排中層載車盤，14~16為后排下層載車盤，“中”為過橋車代號(hào)（為后排車出入庫搭橋）。1~3，6~8，9~11，14~16只能上下移動(dòng)，4~5，12~13，中只能左右移動(dòng)。 該立體車庫的自動(dòng)存取車控制系統(tǒng)包括弱電與強(qiáng)電兩套系統(tǒng)。弱電系統(tǒng)主要包括各種信號(hào)的采集，報(bào)警與控制輸出。強(qiáng)電系統(tǒng)包括載車盤電機(jī)控制線路。 （一）弱電系統(tǒng)： 1. 檢測(cè)信號(hào)：車庫檢測(cè)信號(hào)是控制程序執(zhí)行的重要依據(jù)?？刂瞥绦蚋鶕?jù)檢測(cè)到的信號(hào)順序執(zhí)行，控制輸出。 對(duì)每個(gè)上、下層載車盤，其運(yùn)行狀態(tài)只有上升、下降動(dòng)作，載車盤停放位置只有上位或下位，所以都有以下檢測(cè)信號(hào)：載車盤上認(rèn)趾，載車盤上極限，載車盤下認(rèn)趾，載車盤下極限。在載車盤上位，均設(shè)有安全掛鉤，掛鉤也為兩種狀態(tài)，即掛鉤通電打開和斷電閉合，并通過一個(gè)特定的行程開關(guān)來獲取掛鉤狀態(tài)信息。載車盤向上運(yùn)行過程中，檢測(cè)到上認(rèn)趾信號(hào)，則自動(dòng)停止運(yùn)行，如果上認(rèn)趾開關(guān)被損壞，系統(tǒng)未檢測(cè)到信號(hào)，載車盤會(huì)繼續(xù)向上運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行到上極限開關(guān)處時(shí)，上極限信號(hào)就會(huì)切斷電機(jī)電源，使電機(jī)停電，無法繼續(xù)運(yùn)行，起著雙重保險(xiǎn)的作用。載車盤向下運(yùn)行過程中，首先打開對(duì)應(yīng)的掛鉤，系統(tǒng)檢測(cè)到掛鉤打開的信號(hào)后，系統(tǒng)開始下降，如果掛鉤未打開，載車盤不會(huì)下降。下降過程中，當(dāng)檢測(cè)到下認(rèn)趾信號(hào)時(shí)，自動(dòng)停止運(yùn)行，如果下認(rèn)趾開關(guān)被損壞，系統(tǒng)未檢測(cè)到信號(hào)，載車盤會(huì)繼續(xù)向下運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行到下極限開關(guān)處時(shí)，下極限信號(hào)就會(huì)切斷電機(jī)電源，使電機(jī)停電，無法繼續(xù)運(yùn)行，起著雙重保險(xiǎn)的作用。PLC還設(shè)有延時(shí)保護(hù)，在載車盤開始運(yùn)行的同時(shí)，PLC開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到，而載車盤未運(yùn)行到位時(shí)，載車盤停止運(yùn)行，同時(shí)系統(tǒng)報(bào)警。另外，若兩道認(rèn)址開關(guān)均被損壞，載車盤運(yùn)行到位而無信號(hào)返回時(shí)，載車盤會(huì)繼續(xù)向上或下運(yùn)行，從而發(fā)生不可預(yù)料的事故，但通過PLC的時(shí)間保護(hù)，則可對(duì)載車盤的運(yùn)行起到第三層保護(hù)的作用。 對(duì)中層載車盤，其運(yùn)行狀態(tài)只有左、右移動(dòng)動(dòng)作，載車盤停放位置只有左位或右位，所以有以下檢測(cè)信號(hào)：4在D位，4在E位，5在E位，5在F位，12在M位，12在N位，13在N位，13在O位。4號(hào)載車盤右移時(shí)，檢測(cè)到E位信號(hào)，則停止運(yùn)行；左移時(shí)，檢測(cè)到D位信號(hào)，則停止運(yùn)行。5號(hào)載車盤右移時(shí)，檢測(cè)到F位信號(hào)，則停止運(yùn)行； 5號(hào)載車盤左移時(shí)，檢測(cè)到E位信號(hào)，則停止運(yùn)行。12號(hào)載車盤左移時(shí)，檢測(cè)到M位信號(hào)，則停止運(yùn)行；右移時(shí)，檢測(cè)到N位信號(hào)，則停止運(yùn)行。13號(hào)載車盤左移時(shí)，檢測(cè)到N位信號(hào)，則停止運(yùn)行；右移時(shí)，檢測(cè)到O位信號(hào)，則停止運(yùn)行。 由于此車庫為前后雙列停放車輛，后排車的出入就得依賴前排的過橋車，過橋車的控制將是后排車出入的關(guān)鍵。過橋車有三個(gè)運(yùn)行位置，即左、中、右，所以有三個(gè)檢測(cè)信號(hào)：過橋車在D，過橋車在E，過橋車在F。 另外，每個(gè)車位設(shè)有車輛超長(zhǎng)檢測(cè)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到超長(zhǎng)信號(hào)時(shí)，所有載車盤均不能動(dòng)作，以保護(hù)車輛的安全。車庫入口處設(shè)有人員誤入檢測(cè)，防止人員在載車盤運(yùn)行過程中誤入，發(fā)生意外；也有在車庫入口處設(shè)有升降門或欄桿，起著防止人員誤入的作用，但升降門或欄桿的開啟關(guān)閉受系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)聯(lián)鎖控制。 2.急停信號(hào)：系統(tǒng)必須在明顯處設(shè)有急停開關(guān)，當(dāng)發(fā)生意外時(shí)，按下急停開關(guān)，斷所有電機(jī)的電源，使載車盤無法繼續(xù)運(yùn)行，以保護(hù)人員及設(shè)備的安全。 3.輸出控制信號(hào)：系統(tǒng)輸出控制信號(hào)包括控制電機(jī)運(yùn)行方向信號(hào)，控制電機(jī)運(yùn)行信號(hào)，控制電磁鐵得、失電信號(hào)，控制燈光報(bào)警信號(hào)，控制車庫照明信號(hào)。 （二）強(qiáng)電系統(tǒng)： 強(qiáng)電部分包括控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器，控制電機(jī)運(yùn)行接觸器。PLC輸出信號(hào)給接觸器線圈，控制接觸器的接通與關(guān)斷。 （三）系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 系統(tǒng)采用PLC控制，分設(shè)自動(dòng)，手動(dòng)，檢修三種狀態(tài)。檢修狀態(tài)下，所有檢測(cè)信號(hào)不參與控制。在手動(dòng)與自動(dòng)方式時(shí)，所有信號(hào)進(jìn)入PLC，PLC按照外部檢測(cè)信號(hào)，輸出控制信號(hào)，控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器線圈和電機(jī)接觸器線圈，以控制各載車盤運(yùn)行。 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)聯(lián)鎖控制：1、上層載車盤不在上位或運(yùn)行不到上位，中層載車盤及過橋車不能運(yùn)行。2、下層載車盤不在下位或運(yùn)行不到下位中層載車盤及過橋車不能運(yùn)行。3、中層載車盤及過橋車運(yùn)行不到位，上下層載車盤不能運(yùn)行。4、前后超長(zhǎng)開關(guān)只要被遮擋，所有載車盤都不能動(dòng)作。5、入口處人員誤入被遮擋，所有載車盤都不能動(dòng)。只有通過“復(fù)位”按鈕，才可解除此聯(lián)鎖。6、安全掛鉤不在開啟位置，無下降動(dòng)作。7、 任何載車盤觸發(fā)上、下極限限位開關(guān)，立即斷所有電機(jī)電源。8、急停按鈕按下，立即斷所有電機(jī)電源。 此項(xiàng)目已驗(yàn)收并投入使用，就使用情況來看，不僅占地面積相對(duì)擴(kuò)大了4倍，而且，經(jīng)實(shí)地測(cè)試，最長(zhǎng)的出車時(shí)間為85秒，真正做到了空間利用率高；運(yùn)行速度快，存/取車時(shí)間端。智能化控制，操作簡(jiǎn)便；耐用性高，維護(hù)方便。 四、結(jié)束語 “車庫”是大中城市的熱門話題，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委將“城市立體車庫”列為“近期行業(yè)技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)”，隨著家用汽車的不斷增加，公共場(chǎng)所及社區(qū)內(nèi)存車矛盾、車擠綠地的問題將會(huì)越來越突出，在人們對(duì)生活質(zhì)量和環(huán)境意識(shí)不斷增強(qiáng)之時(shí)“車庫”日漸成為熱門話題，機(jī)械自動(dòng)化立體車庫將會(huì)在新開發(fā)的樓盤及商業(yè)里大顯身手。 17