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郭俊鸽
中船重工海为郑州高科技有限公司郑州
摘要:以构建节能环保智慧城市的新思路为背景,以缓解我国大中城市“停车难、停车位紧缺”为目的,明确机械立体车库的需求和研发目标的基础上,结合工程实例设计研发并成功调试了一种小型智能垂直循环立体车库的PLC控制系统。该控制系统由PLC、安全检测系统和HMI组成,具有自动化程度高、操作简易、安全可靠的特点,具有较高的实用价值。
关键词:智能垂直循环立体车库;PLC控制系统;自动化
中图分类号:TH.3文献标识码:B文章编号:-()09--03
0引言
国民经济持续高速增长,居民收入增加,购买力不断提高;城镇化进程进入提速阶段,城镇化带来城市规模不断扩张,人们对机动车的依赖性也越来越大,汽车数量呈井喷式增长。汽车拥有量不断增加,公共场所、居民小区汽车泊位严重不足,由此引发“停车难、停车位紧缺、违章停车、交通堵塞、盗车抢劫”等城市交通和安全问题,同时也制约了智慧城市的建设。垂直循环立体车库具有占地面积小,结构简单、操作简易、安全方便的优点,在城市狭小地带采用垂直循环立体车库成为一种新型停车形式,是节能环保的汇聚体,它从根本上解决了停车难问题,为构建节能环保可持续发展和谐的智慧城市贡献力量。
1垂直循环立体车库的工作原理
垂直循环立体车库是垂直方向做循环运动的停车设备系统,由钢结构框架(包含搬运器)、驱动器、传动机构、电气控制系统、安全和检测报警系统组成。本车库拥有12个小轿车搬运器,可以容纳12辆轿车,在正常待机状态下,车库的最顶端和最低端都要设有一个搬运器,其余10个搬运器平均分配在车库的两边。PCX12D垂直循环立体车库的总体结构见图1。垂直循环立体车库通过驱动器带动传动机构,在牵引链条上每隔一定距离安装一个搬运器,当驱动器启动时,搬运器随链条一起做垂直循环运动,当刷卡或者按键键入的所需车位运动到最下端时,可以进行车辆的存取作业。该设备通过PLC控制系统完成自动存取车辆。
图1PCX12D垂直循环立体车库总体结构2垂直循环立体车库控制系统流程
电气控制系统由电气控制柜和HMI(数字按键/刷卡式人机界面)组成,电气控制柜包括断路器、相序保护器、接触器、继电器、按钮及三位旋钮、指示灯、端子排、时间控制器、西门子PLC等,如图2所示。
该垂直循环立体车库运行方式分为自动、手动和配置模式,可通过HMI上的三位旋钮开关切换。在车库正常运行时使用自动模式;在设备维修和调试时使用手动模式;进行母卡子卡配置或者清除母卡和子卡数据时使用配置模式。
自动模式和手动模式均采用PLC可编程控制器控制,PLC是对现场执行机构操作控制的核心部件,选用西门子公司的CN,其主要作用是对驱动电机进行控制、车位使用信息的提取、搬运器走位的精确定位、运行状态显示、与HMI的通信等[1]。
带有HMI的垂直循环立体车库控制系统的存取操作步骤:管理员在HMI上键入车位号或者刷卡,PLC接收和分析传输过来的数据和指令并进行控制;判断检测元件的状态,控制电机的转动方向及转动的车位数;将相应车位旋转到车库的最低位,车库最低车位处装有2个接近开关,车位转到位后使电机停止,车主即可将车辆驶入或驶出,完成车辆存取操作[2]。存取车流程如图3所示。
图2HMI人机界面3垂直循环立体车库控制系统功能
垂直循环车库的搬运器上有一个固定编号(车位号),车位号的相对位置是固定的,车库最低车位处装有2个接近开关,车位转到位后电机停止。系统上电后需复位,即将1号车位旋转到位,然后即可根据1号车位计算出其余车位。通过目标车位号与当前车位号的差值来选择最短运行方向,判断电机是正转或者反转以及车位旋转到位的计数次数。
考虑到车库的可靠性和安全性,根据国家标准,在图3存取车流程软件和硬件中增设了安全保护和故障检测功能:最低车位的前后两端设有2个光电传感器,检测人车误入和车身是否超长;卷帘门出入口设置上下限位开关,检测卷帘门是否开关到位,实现软件的联锁保护;当控制系运行时,蜂鸣器一直鸣响,进行运行警示保护;软件设有超时保护功能,当电机或者卷帘门电机运行超时时提供保护;控制系统还具有控制联锁功能和电气系统断相、错相保护功能、紧急停机保护功能,可保证车库在任何模式下安全运行,并可在HMI上对应显示运行状态及故障信息。
4结语与展望
垂直循环立体车库是结构简单、配置灵活、操作方便、占地面积小、智能经济、安全可靠的小型机械式立体车库,适用于狭小的不适合大面积破土改造的城市社区、繁华市区、商业中心。将新理念、新技术注入到垂直循环立体车库中,解决了城市停车难的问题,改善了城市环境,从而为加快城市智慧停车的步伐构建智慧城市做出积极贡献。
展望未来,新能源电动汽车是国家倡导的节能环保绿色汽车,虽可以实现零排放,但由于电池技术的制约,续航能力有限,须为电动汽车配套足够多的充电桩。因此,立体车库上加装充电桩,将立体车库与充电桩技术相结合,不仅可以解决停车难的问题,还可以减少汽车尾气排放,节能环保。充电桩融合在立体车库中是未来的新趋势。
参考文献[1]顾建凯.基于PLC的低成本机械式立体停车控制系统研究[D].兰州交通大学,.
[2]马红麟.垂直循环式立体车库的PLC控制[J].起重运输机械,9(10):85-87.