一種立體停車場智能控制系統設計

張 甜 鐘旭東

（贛州金環磁選設備有限公司，江西 贛州341000）

0 引言

世界各大中城市汽車的擁有量急劇增加，使城市出現了嚴重的停車難題。作為解決城市靜態交通的有效措施--向空間、向高層發展的自動化立體停車設備，以其占地面積少、停車率高、布置靈活、高效低耗、性價比高、安全可靠等優點，越來越受到人們的青睞。本文設計了一種升降橫移式智能立體停車庫，具有結構簡單、操作方便、安全可靠、造價低等優點。

1 升降橫移式立體車庫機械結構

升降橫移式立體車庫主要由結構框架部分、載車板部分、橫移系統、提升系統、控制系統、安全防護系統六大部分組成。升降橫移類機械停車庫利用托盤移位產生垂直通道，實現高層車位升降存取車輛。其車位結構為2維矩陣形式，可設計為多層和多列。現以典型的地上3×3升降橫移式為例，說明停車庫的運行原理。車庫車位示意圖如圖1所示。它的結構特點是:一層只能平移,二層即可平移又能升降,三層只能升降,一層二層各有一個空位。當一層車位進出車時,不需移動其他托盤就可直接進行進出車處理。當二、三層車位進出車時,首先要判斷其對應的下方位置是否為空,不為空時要進行相應的平移處理,至到下方為空才可進行下降動作到達一層,進行進出車處理,進出車畢后再上升回到原位置。它運動的總原則是:升降復位,平移不復位。

2 控制系統硬件設計

圖1 立體停車庫車位示意圖

系統的硬件組成如圖2所示。

PLC采用了以計算機為核心的通用自動控制裝置，集微機技術、自動化技術、通訊技術為一體，可靠性強、性價比高、設計緊湊、擴展性好、操作方便，適用于頻繁啟動和惡劣的環境，因此在立體停車庫控制系統中通常采用PLC作為電控系統的核心，該控制系統選擇西門子S7-300作為主控單元。控制系統信號以開關量輸入輸出為主，電路簡單，對環境要求不高，憑PLC本身的抗干擾能力和隔離變壓器就能滿足要求，因此可不必再另外增加其他抗干擾措施。PLC是車庫控制系統的核心，其操作大致分為3類：以故障診斷和處理為主的操作、聯系現場狀況的數據I/O操作、執行用戶程序和服務與外部設備的命令操作。

圖2 控制系統硬件總體框圖

2.1 控制系統輸入分析

（1）傳感器。包括光電傳感器、行程開關、限位開關等。

（2）觸摸屏。觸摸屏是控制系統的操作界面，應該設有車位選擇、啟動/停止、急停、復位、自動/點動切換等控制按鈕。

2.2 控制系統輸出分析

（1）左右橫移電機。載車板的左右平移由電機的正反轉控制。

（2）垂直提升電機。載車板和各庫位均裝有鏈輥，由鏈輥電機正反轉實現小車的入庫和出庫。

（3）防墜裝置。當中間層或頂層載車板停放完畢后，為防止載車板墜落，在相應的位置裝有防墜裝置，由電磁鐵驅動打開和關閉。

（4）車庫的指示設備。運行燈、報警燈和警鈴。車庫中有車位動作時，運行燈亮，提醒人員注意；當出現緊急狀態時，報警燈閃爍，同時警鈴響起。

2.3 安全檢測系統

（1）延時保護：當車停不進設備時，設備將自動停止任何操作，處于保護狀態。

（2）緊急停止裝置：設置緊急制動開關，當出現異常情況時，能使停車設備立即停止運轉。

（3）車輛有無檢測。為了判斷載車板上是否存有車輛，每個載車板上應安裝檢測車輛有無的傳感器。

（4）準確定位檢測。為了保證載車板是否運動到指定位置，應在相應的車位上安裝檢測載車板是否升降或橫移到位的檢測裝置。

3 控制系統的軟件設計

控制系統軟件設計主要是完成自動存、取車操作和運行中故障處理操作，是由主程序、自動功能子程序、手動功能子程（序組成。其中手動功能子程序是在系統檢修維護或急停后應用，選擇上、下、左、右按鈕使車位移動到指定位置。

3.1 軟件設計中幾個關鍵問題的處理

掉電保護。所使用的狀態元件、定時器、數據存儲器均采用電池后備的元件。當掉電時保存現場信息,待上電后繼續完成被中斷的動作。

故障處理。當隅到電氣或機械故障時,軟件按超時方式進行判斷并啟動聲光報警,轉入半自動方式即可進行故障處理。

急停處理。當發生意外情況時,可按下急停按鈕,終止正在進行的動作。PC對急停也按掉電處理,并保護現場斷點信息。

3.2 車輛調度系統

控制系統的核心是存取車控制，存取車控制算法的優劣直接影響存取車的可靠性和效率。根據立體車庫的使用要求，存車操作分為自動存車和叫位存車2種方式，而取車操作只有叫位取車方式。自動存車控制由控制系統根據存車路線最優原則自動確定存車的車位號，叫位存車和叫位取車控制均為對指定的車位進行存取車操作，其關鍵是根據車位移動的最優路徑，建立下行通道，確保高效存取車輛。車庫層數用i（1≤i≤n）表示，列數用j（1≤j≤m）表示，車位號用aij表示，其中包括空位。

對于某空車位進行存取車操作時，須對其以下各層車位進行相應的橫移操作，使該車位所在列的以下各層車位均為空位，建立該車位的下行通道，進行存取車操作。采用路徑最優原則，即建立下行通道的時間最短，或者建立下行通道時橫移的車位數最少，則選擇的空車位aij應滿足

其中，kh為第h行空位所在的列數。選擇的空車位所在的層數i、列數j需同時滿足公式(1)、(2)2個條件,自動選擇車位時，應先選擇低層的車位存車。

［1］廖常初.S7-300 PLC編程及應用[M].北京:機械工業出版社,2007.

［2］陳瑞陽.工業自動化技術[M].北京:機械工業出版社,2011.

［3］閏宏偉,潘宏俠.立體停車庫在中國的發展前景[J].建筑機械化,2004:49-51.