基于PLC控制的垂直循環(huán)式立體車庫設(shè)計

王定邦，劉耀文

（吉林工程技術(shù)師范學(xué)院 電氣工程學(xué)院，吉林 長春 130000）

近些年來國民經(jīng)濟的快速增長，交通行業(yè)得到了快速發(fā)展，一方面使得購車需求居高不下，汽車保有量日益增長，2018年汽車保有量繼續(xù)保持10%的高增長，據(jù)公安部統(tǒng)計，2018年全國新注冊登記機動車3172萬輛，機動車保有量已達(dá)3.27億輛，另一方面由于城市機動車停車場布局不合理、城市中心眾多的老城區(qū)導(dǎo)致城市規(guī)劃和交通規(guī)劃不合理，停車設(shè)施嚴(yán)重不足。

1 項目研究背景及其目的

1.1 垂直循環(huán)式立體車庫的研究背景

如今我國經(jīng)濟發(fā)展迅速生活水平不斷提高，汽車成為每個家庭都擁有的交通工具。目前汽車數(shù)量成穩(wěn)定上升趨勢，由于汽車龐大數(shù)量以驚人速度的增長量，且停車設(shè)施建設(shè)速度遠(yuǎn)滯后于汽車保有量增長速度，停車位供給缺口巨大。相比于日益增長的汽車保有量，我國停車位數(shù)量嚴(yán)重偏低。私家車保有量出現(xiàn)“井噴式”增長，但長期以來，我國對停車場等問題重視不夠，歷史“欠賬”很多，停車位缺口很大。據(jù)國家發(fā)改委此前發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，大城市小汽車與停車位的比例約為1∶0.8，中小城市約為1∶0.5，與發(fā)達(dá)國家的1∶1.3相比。我國停車位比例仍然偏低，停車設(shè)施建設(shè)有待完善。

1.2 垂直循環(huán)式立體車庫的研究目的

現(xiàn)階段我國大多數(shù)停車場都是為了提高土地的利用率，在一定土地面積上能更有效地存放更多的車輛，基于這個理念，提出了垂直循環(huán)式立體車庫的設(shè)計。設(shè)計垂直循環(huán)式立體車庫的目的是解決現(xiàn)在停車位少且占地面積廣、土地資源利用不充分、車輛隨意停放在道路兩邊所造成的交通堵塞、破壞城市的美觀等一系列問題。

2 項目研究的意義

當(dāng)前我國大部分城市停車基本上都是大型公共停車場，利用的空間范圍比較大，建設(shè)需要巨大的經(jīng)費。現(xiàn)在城市的居民區(qū)還沒有利用循環(huán)立體車庫來解決私家車的停放問題。為了解決這一問題，只能利用小區(qū)內(nèi)較小的面積來建立立體車庫，這樣能節(jié)省很多小區(qū)里狹小的空間，使占地面積最小化，利用率最大化。研究的意義如下：

2.1 空間的節(jié)省

垂直立體車庫的所需面積為一般停車庫面積的40%，并且利用率比大型停車場提高了70%，主要是在大型的購物中心、學(xué)校等車流量較多的場所，發(fā)揮的作用非常大。

2.2 存取車方便快捷

車主不需要進出車庫，把車停下自動存取車，司機可在門口直接刷卡或者繳費，從而存車或者取車，非常便捷。減少了時間的浪費，更減少了尾氣的排放，安全無污染。

2.3 成本投資

建設(shè)方面主要是空間大小和硬件以及軟件使用，由于垂直立體車庫占地面積小，可以有效地減少了投資的費用，并且空間利用率非常高，工作可以減少能源的損耗，減少人力的管理，降低成本。根據(jù)統(tǒng)計，本車庫單個車庫需要3萬～5萬元，相比之下一般車庫的費用達(dá)到10萬元以上，由此可見，可以減少使用費用。

2.4 靈活的設(shè)計

立體車庫可以單獨設(shè)計，根據(jù)地方可設(shè)在不同的位置，比如在地上、地下或者半地下，有很多的類型，有很廣的適應(yīng)性。

2.5 改善地區(qū)環(huán)境

立體車庫不僅能有效地節(jié)省停車的面積，還可以減少廢氣的排放，噪聲和土壤覆蓋面積，增加了行車流量；改善了人的環(huán)境生活，成功實現(xiàn)了人車分流，停車不占地面，增加綠化面積。

3 項目主要研究內(nèi)容

本項目是基于PLC的循環(huán)式立體車庫，全過程可以實現(xiàn)自動存取，存取車獨立，結(jié)構(gòu)較為簡單，容易維護，增加停車位，減緩?fù)＼囄痪o缺的壓力。

3.1 垂直循環(huán)式立體車庫的方案確定

根據(jù)現(xiàn)階段的城市的停車位數(shù)量和與多種立體式車庫進行多次比較，從經(jīng)濟性、與城市現(xiàn)狀的契合情況還有安全性，經(jīng)過最終決策，選用垂直循環(huán)式立體車庫。

垂直循環(huán)式立體車庫的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，該車庫由整體框架、機械系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)三大部分組成。如圖1所示。

圖1

3.2 對于垂直循環(huán)式立體車庫的機械系統(tǒng)進行設(shè)計與分析

利用垂直循環(huán)式立體車庫的總體功能和各個系統(tǒng)的相互聯(lián)系，對車庫進行模型設(shè)計和各個系統(tǒng)分別分析制作。

3.3 對橋廂速度進行建模仿真與分析

根據(jù)建模仿真計算出橋廂最佳速度，并畫出相應(yīng)的運行曲線，將其進行分析。

4 垂直循環(huán)式立體車庫的工作原理

該車庫的工作原理：存車時司機將車停在規(guī)定停車的位置，通過光電感應(yīng)傳感器，以及規(guī)定的位置所安放的壓力傳感器共同作用，使其機械系統(tǒng)的電動機和開始運轉(zhuǎn)，電動機正向運轉(zhuǎn)時帶動鏈條，齒輪，鏈輪等零件一起運動，當(dāng)達(dá)到相應(yīng)位置時經(jīng)過傳感器，傳感器發(fā)送給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)接收到命令，反饋給執(zhí)行器，在制動器、雙極行星減速器共同作用下，令車停在相應(yīng)的位置上。

取車時司機只需要刷卡就可以實現(xiàn)取車，刷卡時會有相應(yīng)的指令發(fā)送給PLC控制系統(tǒng)，PLC再發(fā)送給電動機，電動機反轉(zhuǎn)，原理與上面流程一致，由于該車庫具有換向系統(tǒng)，利用承載汽車的圓形底盤進行換向，所以一個車口可以進也可以出。

自動控制系統(tǒng)是該車庫的運行核心，類似人的大腦一樣，由自動收費，自動存取，監(jiān)控系統(tǒng)三部分組成，全部以PLC（西門子S7-200SMART系列）為中心來進行運轉(zhuǎn)。

該控制系統(tǒng)主要控制的是電動機的正反轉(zhuǎn)，為了保證承載汽車的底板能正常到達(dá)指定位置，可使用光電傳感器，以及行程開關(guān)確保運行的準(zhǔn)確性。

該控制系統(tǒng)核心PLC具有的干擾性強，穩(wěn)定，靈敏度高，可以進行編程來改變運行狀況等優(yōu)點。

5結(jié)語

該垂直循環(huán)式立體車庫是一種基于PLC控制的立體車庫，具有占地面積小，存取車輛方便、成本低、靈活的設(shè)計等優(yōu)點，其中立體車庫的外形設(shè)計及與周邊環(huán)境配套還需要進一步考察與研究，以使其能夠和所在住宅小區(qū)渾然一體，達(dá)到既安全可靠又經(jīng)濟實惠。