升降橫移式立體車庫(kù)設(shè)計(jì)與研究

張春 高俊 劉雪梅 洪雪芬 鄭鵬

摘 要：隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，機(jī)動(dòng)車保有量將持續(xù)保持快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。截至2017年底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)3.10億輛。由此可見(jiàn)傳統(tǒng)的停車位已不能滿足日益增長(zhǎng)的停車需求，尋找新的停車方案迫在眉睫。為解決停車難的問(wèn)題，新型停車模式——立體車庫(kù)，運(yùn)營(yíng)而生。其研究與實(shí)現(xiàn)正在快速發(fā)展。本文對(duì)升降橫移式立體車庫(kù)的電氣控制進(jìn)行了描述，并通過(guò)實(shí)際構(gòu)造闡述了升降橫移式立體車庫(kù)的主要工作原理和通過(guò)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行停取車的基本操作流程。并分析了通過(guò)PLC控制進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)和電機(jī)控制的形式實(shí)現(xiàn)車輛的停取流程，最后通過(guò)立體車庫(kù)的研究與發(fā)展做了總結(jié)并對(duì)未來(lái)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：立體車庫(kù);PLC控制;升降橫移式;步進(jìn)電機(jī)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車尤其是私家車的保有量大幅增加。在大中型城市，現(xiàn)有停車資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足正常的停車需求，同時(shí)車位緊張帶來(lái)的停車難題不僅是給車主帶來(lái)了困擾，更上升成為一項(xiàng)嚴(yán)峻的社會(huì)問(wèn)題。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，北上廣深四城平均停車泊位缺口率為76.3%，以致每個(gè)城市至少有200萬(wàn)的車輛無(wú)正規(guī)車位可停。而與此同時(shí)，許多大量經(jīng)營(yíng)性停車場(chǎng)卻存在長(zhǎng)期空置車位的問(wèn)題，近五成停車場(chǎng)泊位沒(méi)有得到合理利用，空置率高達(dá)44.6%，資源配置嚴(yán)重浪費(fèi)。由此可見(jiàn)傳統(tǒng)停車位的局限性比較大，資源利用率不高，社會(huì)急需尋找新型的停車方案。為此，本文就立體車庫(kù)電氣控制方面進(jìn)行了研究與討論，以及對(duì)未來(lái)立體車庫(kù)的發(fā)展做了簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)。

一、立體車庫(kù)的構(gòu)成

該立體車庫(kù)由傳感器、傳動(dòng)系統(tǒng)、編程控制器PLC控制系統(tǒng)[1]]等組成。傳感器部分由壓敏電阻[3]構(gòu)成，隨著壓敏電阻的壓力變化，壓敏電阻的阻值也將隨之改變，由此可將車輛位置信息、車輛狀況信息進(jìn)行收集，并反饋給PLC，（在一些關(guān)鍵部分裝有傳感器，保證電機(jī)在安全范圍內(nèi)工作），PLC控制系統(tǒng)接收到傳感器傳來(lái)的信息后進(jìn)行處理，準(zhǔn)確的控制電機(jī)對(duì)車輛進(jìn)行相應(yīng)的移動(dòng)，達(dá)到取車或停車的目的。PLC控制系統(tǒng)和傳感器相互配合，實(shí)現(xiàn)車庫(kù)的整體控制，調(diào)節(jié)和控制各種機(jī)械結(jié)構(gòu)的有序運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)高效準(zhǔn)確的停車或取車。真正實(shí)現(xiàn)了方便停取車輛，最大限度利用空間資源的目的。

二、立體車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

左端連接觸摸屏，將PLC數(shù)據(jù)顯示在觸摸屏上，達(dá)到可視化的目的。圖中以X開(kāi)頭的表示輸入信號(hào)，其中X0-X5分別表示1#原點(diǎn)、1#限位、2#原點(diǎn)、2#限位、3#原點(diǎn)、3#限位，X6為“有車檢測(cè)”，X7表示1庫(kù)有車標(biāo)志，X10表示2庫(kù)有車標(biāo)志，X11表示3庫(kù)有車標(biāo)志，X12表示4庫(kù)有車標(biāo)志，X13表示5庫(kù)有車標(biāo)志，X14表示啟動(dòng)，X15表示停止。以Y開(kāi)頭的表示輸出信號(hào)，Y0與Y1、Y2與Y3、Y4與Y5分別控制三個(gè)步進(jìn)電機(jī)。

（二）人機(jī)交互界面

人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)對(duì)車庫(kù)可視化控制來(lái)說(shuō)也是不可或缺的一部分，在觸摸屏上可以顯示許多重要的信息。本車庫(kù)觸摸屏上分為如下五部分：

（1）啟動(dòng)控制：開(kāi)啟或停止車庫(kù)的運(yùn)行狀態(tài)，控制車庫(kù)日常運(yùn)作，同時(shí)在緊急狀況時(shí)也起到了重要作用。

（2）進(jìn)出庫(kù)選擇：選擇汽車的進(jìn)出庫(kù)狀態(tài)。

（3）車庫(kù)回零：當(dāng)載車板正常停在正確的入庫(kù)位置時(shí)，按下“車庫(kù)回零”會(huì)控制載車板歸位到正確的入庫(kù)位置。

（4）出庫(kù)車輛選擇：使用者通過(guò)PLC觸摸屏選擇自己的車輛進(jìn)行出庫(kù)操作。

（5）各車庫(kù)顯示：此功能顯示了各個(gè)停車位的實(shí)時(shí)狀態(tài)，當(dāng)某個(gè)停車位有車輛的時(shí)候觸摸屏上會(huì)顯示“某車位有車”。

（三）步進(jìn)電機(jī)[5]的控制

圖3方框表示電機(jī)控制器，圓M表示電機(jī)，電機(jī)控制器左端分別接收從PLC傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。通過(guò)電機(jī)控制器的相關(guān)處理，控制三個(gè)電機(jī)的具體運(yùn)作。如下圖即為電機(jī)3D圖（圖4），電機(jī)實(shí)物圖（圖5），上圖圖3中列舉的為其中一個(gè)電機(jī)的控制圖解。圖4中標(biāo)注出了電機(jī)1、電機(jī)2、電機(jī)3電機(jī)控制器在接收到PLC控制系統(tǒng)傳來(lái)的訊號(hào)后控制電機(jī)2進(jìn)行上升操作，將載車板抬起，當(dāng)載車板觸碰到頂端的感應(yīng)器后，感應(yīng)器將訊號(hào)傳輸給電機(jī)控制器，而后電機(jī)控制器再將控制訊號(hào)傳輸給電機(jī)1，電機(jī)此刻進(jìn)行水平橫移的操作，電機(jī)1到達(dá)預(yù)定的車位后將訊號(hào)傳輸給電機(jī)控制器，電機(jī)控制器再將訊號(hào)傳輸給電機(jī)3，電機(jī)3下降將載車板降落下來(lái)，最后電機(jī)控制器控制電機(jī)1左移將載車板復(fù)位。

三、停取車基本原理及流程

（一）停車原理及流程圖

使用者將車停放在入庫(kù)區(qū)域的載車板后，人離場(chǎng)，在操作臺(tái)的PLC觸摸屏上選擇“入庫(kù)模式”，再選擇“啟動(dòng)”。PLC控制器將使用者的選擇轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送給電機(jī)控制器，此時(shí)電機(jī)將控制載車板上升，再橫移至相應(yīng)的車位。最后將車安全放入車庫(kù)之后復(fù)位。

（二）取車原理及流程圖

使用者在操作臺(tái)的PLC觸摸屏上選擇“出庫(kù)模式”，再選擇“啟動(dòng)”。PLC控制器將使用者的選擇轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送給電機(jī)控制器，此時(shí)電機(jī)將控制載車板上升，再橫移至相應(yīng)的車位下面，繼續(xù)上升將車抬起，最后重復(fù)橫移升降。最后將車安全停放到驅(qū)車口，用戶即將車開(kāi)走。

四、總結(jié)與展望

（一）論文總結(jié)

現(xiàn)如今，隨著人們生活水平的提高，車輛數(shù)量逐年增加，停車難題日益嚴(yán)重。現(xiàn)階段，這一問(wèn)題亟待解決。本文對(duì)升降橫移式立體車庫(kù)的的電氣控制進(jìn)行了研究。車庫(kù)控制主要由編程控制器PLC控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、傳感器組成，PLC精確的控制，使操作更加方便、安全。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了充分利用上部空間的目的，基本解決了停車難的問(wèn)題。此立體車庫(kù)采用拼接式模塊，安裝簡(jiǎn)便，迅速，可移植性高，停取車操作也十分簡(jiǎn)便，普及率相對(duì)較高。

（二）前景展望

立體車庫(kù)基本解決了停車難的問(wèn)題，但智能取車仍有很大發(fā)展。立體車庫(kù)可以與互聯(lián)網(wǎng)+相結(jié)合，達(dá)到智能取車的目的。手機(jī)終端作為主要載體，服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和終端實(shí)時(shí)連接，形成一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)。車主使用終端向云處理器發(fā)送信息的操作，處理器接收并處理信息，然后反饋給車庫(kù)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)根據(jù)車主的指令控制車庫(kù)，車主可以在不同的地方控制車庫(kù)進(jìn)行停取車，從而大大減少了等待停取車過(guò)程所需的時(shí)間。監(jiān)控裝置和相關(guān)傳感器也可以添加到立體車庫(kù)中，車主需要了解自己車輛的狀態(tài)時(shí)，可以通過(guò)手機(jī)終端向云處理器發(fā)送指令。云處理器接收并控制監(jiān)控設(shè)備和相關(guān)傳感器的工作，以便它們能夠向用戶的移動(dòng)電話終端反饋有效信息。也可以多條指令一起發(fā)送，云處理器在接收到這些信息后可以逐一處理，這樣立體車庫(kù)就可以有序高效地滿足多種停車需求。

參考文獻(xiàn)：

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[2]傅靜，徐政，孫丹峰.壓敏電阻器的應(yīng)用與發(fā)展[J].江蘇陶瓷，2002（04）：5-7.

[3]馬文斌，楊延竹，洪運(yùn).步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2015，41（11）：11-13.

通訊作者：高俊（1988-），男，助教，主要從事機(jī)電液一體化研究。