自動化立體車庫設計

李璐

（安徽理工大學，安徽 淮南 232001）

1 立體停車庫的研究現狀及意義

1.1 立體停車庫的研究現狀

從當前的相應情況來看，國外立體車庫早已推出技術密集型相應產品，其充分應用了以機械、磁控以及液壓等眾多先進技術。我國立體停車業已經進入了一個極佳的發展趨勢，但仍然存在一些問題。例如早期構建的立體車庫沒能在自動化以及安全性等上達到較高的程度。此外，關于立體車庫的相應政策管理也沒能達到較為完善的標準。因此，針對立體車庫行業，應該出臺更為完善的管理法規，加大扶持該行業發展的力度。同時，還要積極推動科研設計單位及高校的加入，從而實現相應技術創新。

當前在該領域存在著以下問題。

第一，投資者對早期的高投資以及后期經濟效益不佳感到氣餒。第二，完工后維修費用很高，部分車庫維修工作很復雜。第三，在設計控制系統時未考慮操作的便利性，較為繁瑣，設備結構也很復雜，這會讓用戶覺得不安全。第四，為降低成本，制造商沒有考慮載車板的設計問題，導致難以停放車輛。第五，實際效果不佳，缺乏科技成分，使得各方面技術以及經濟效益低。

1.2 立體停車庫研究的目的及意義

第一，需求量很大。許多在建以及已經構建起來的住宅區的停車位都屬于傳統類型的，無法滿足停車需求，這就會降低居民生活質量。第二，初期投資少，難以推廣。大型自動立體車庫一般一個車位平均要花費二十萬元左右，中型則要十萬元左右，小型則要三萬元左右。這種開放式機械立體車庫是與當前發展趨勢相適應的，推廣起來也更為便利，開發周期也會更短一些，難度也不大。第三，能耗低。由于車庫是開放式的，無需用到照明以及通風等設備，這就能夠將能耗控制在較低標準，符合節能減排的相應要求。

2 立體車庫PLG控制系統的設計

2.1 車庫的框架結構組成及實現原理

（1）車庫的框架結構組成。該框架結構由四大部門構成。第一，主體結構：出于將成本控制在較低標準的考量，主框架上選擇了開放式機械型的，使用熱軋H型鋼以及鋼板等焊接成一定形狀，并利用強度較高的螺栓進行連接，從而使得相應結構能夠在強度以及剛度上達到更高標準，便于承擔各方重量。因為使用的結構是開放式的，無需用到照明以及通風等相應裝置，這樣就能夠減少開發成本。第二，載車板：載車板采用Q235B型鋼材，采用一體沖壓工藝成型，厚度為2mm，上下連接采用活動是連接件，考慮到現有小轎車的高度大約在1550mm，所以我們將載車 板之間的高度間隙設定為1600mm，載車板的尺寸為5500mm×1870mm。充分考慮載車板在車子駛入開始，駛入中，駛入結束這三個工作狀態對載車板端部，拖拽鋼絲與整個載車板連接處以及載車板之間的連接處等進行受力分析以便更好的進行后期機械框架設計。第三，傳動結構：從現場使用的實際需求出發，在對比分析各種傳動方式的優缺點之后，最終選定了使用鋼絲繩傳動。將驅動電機當作是動力源，再利用傳動軸、導向輪與鋼絲繩等來形成傳動系統。還能夠利用導向靴以及導向槽來讓載車板的運動更為安全以及可靠。第四，載車板選擇機構：該控制系統為了進一步節省成本和減少能源消耗，提出了一個驅動電機通過類似離合器裝置的機械結構控制三列載車板，通過單片機和PLC聯合驅動小型電機首先帶動圓柱凸輪機構轉動，帶動凸輪機構中的槽內小滑塊向上滑行，從而帶動滑移齒輪與主動齒輪嚙合，其中單片機負責監控整個機動結構，然后將完成信息狀態傳輸給PLC。

（2）車庫的整體控制原理。第一，單片機控制系統，主要用來實現人機交互。第二，上位機系統，主要用來實現信息的現場監控和數據庫管理。第三，PLC電氣控制系統，主要用來實現現場執行器操作控制，它又由六大部分構成。第四，各控制部分通信系統，其主要是由PLC電氣控制系統發揮核心作用。

（3）車庫的運行原理。其控制系統的應用主要是為了實現在任何情況下都能完全滿足車庫的操作要求，因此在設計系統時會形成兩種模式。一種是在線模式，另一種則是離線模式。通過監視上位機的在線/離線轉換按鈕來設置兩種模式之間的切換。在線模式下，在現場車庫管理人員的情況下，PLC通過操作監控和監控軟件界面發送到PLC，提取PLC反饋信息，從而實現對下位機執行器的直接控制，最終達成進車輛的停取。在離線模式下，當車庫管理器不存在時，用戶通過人機交互直接訪問汽車，監控計算機僅在監控車庫操作是否安全時起作用。

在設計該系統的時候，要考慮設備工作安全的細節，并將處理方法反映到系統設置中，充分利用各控制系統的利用點，監控計算機和人機交互。單片機與PLC控制系統的有效集成，實現了控制系統的優化，確保了車庫設備的絕對安全。三維車庫分為在線和離線兩種模式。因此，在這兩種模式下設置整個車庫控制系統的操作過程尤為重要，因此負責每個設計模塊的設計人員都有一個共同的標準，并且知道自己所涉及的設計任務遍布整個控制過程，以便更好地執行自己的研究和設計工作，結果符合車庫控制過程的需求。總的來看，該車庫具備開放性以及低成本的特征。

2.2 PLC控制系統總體方案

（1）PLC控制系統。該系統的設計要按照現場使用的實際需求以及成本等相應情況來開展。從市場實際情況來看，當前使用得較多的有三種類型的控制系統。其一是繼電器控制，其二是單片機控制，其三是可編程控制器控制。

當首次使用立體車庫的時候，廣泛使用繼電器邏輯電路控制形式，其通過繼電器和要控制的接觸器所需的電氣原理連接。優點是電路簡單，開發成本低，缺點主要是智能不強，難以實現復雜的控制要求。單片機的出現在一定程度上解決了繼電器控制中智能化程度低的缺陷。同時，它具有功耗低，成本低，體積小，操作簡單等優點，但其軟件編程周期長，抗干擾程度低，不用寬促銷范圍。而PLC的出現不僅具有上述兩種控制系統的優點，而且具有上述兩種控制系統都沒有的優點。例如，直接面對問題的編程語言大大減少了開發周期。且非?？煽?，電氣控制電路也簡單明了，易于開發人員學習和掌握，這使得其在極大范圍內得到了廣泛應用。

通過對該車庫相應情況的考量，本文最終選定了利用可編程控制器來對控制系統開展相應設計。這與其開發周期不長、能夠很好抗干擾以及智能化等特征有著密切關聯。

（2）系統功能設計。第一，為車庫的三大關鍵動作（存車、取車以及復位）供應原始觸發信號，并利用接觸器、繼電器以及電氣連接等為平穩開展驅動傳動工作提供便利，從而確保載車板能夠獲得相應動力，便于達成上下移動，實現車輛的存取以及復位。第二，在該車庫控制中，載車板電氣控制是極為關鍵的一部分，它對載車板能否精準、可靠而穩定地運動意義重大。為此，本文設計出了兩套監控系統。在PLC聯合工作中添加了編碼器以及變頻器，這樣能夠更好地控制相應的電動機，確保其啟停滿足車庫運行的方面需求。第三，實現人機交互MCU與監控計算機間的通信，確保信息的高度精準傳輸。其主要是利用CP340串口實現S7-300和MCU模塊的通信。

（3）PLC控制系統結構組成。第一，PLC輸出輸入信號。其主要含括了三大主要方面的內容。其一是載車板運動的各種開關，其二是曳引電機以及擋桿轉動電機等的啟停信號輸出，其三是存車以及取車提示燈的輸出。第二，相應電氣輸出控制。其主要涉及到了安全連接各種電機電氣線路，比如主接觸器以及繼電器等的安置。第三，PLC和監控計算機以及單片機等通信的實現。其主要是利用485串口來和兩者達成相應通信。并要按照實際要求來精準連接485串口通信的相應硬件。

3 結語

隨著生活水平的進一步提高，以及科學技術的飛速發展，人們對生活和工作環境的要求更具舒適性、便捷性、安全性和智能性。所以智能大廈、智能小區和自動化立體車庫具有很大的發展空間（包括技術和數量）。自動化立體車庫目標特點是高智能性、高協同性、高便捷性及高可靠性。