9車位液壓升降雙層立體車庫系統(tǒng)設(shè)計

陳德平

摘 要：本文首先介紹了9車位液壓升降雙層立體車庫系統(tǒng)研究背景及其意義，接著介紹系統(tǒng)硬件的組成及其工作原理，然后闡明系統(tǒng)的控制設(shè)計以及主要控制部件PLC控制系統(tǒng)設(shè)計，最后設(shè)計了人機(jī)界面方便控制和使用。

關(guān)鍵詞：立體車庫；PLC控制；人機(jī)界面

1 研究背景和意義

我國城市經(jīng)濟(jì)水平不斷上漲的發(fā)展趨勢，使得個人的汽車的數(shù)量每年增長，同時帶來的就是汽車停放受到限制的狀況。近五年機(jī)動車年均增量1500多萬輛，截至2014年底，全國機(jī)動車保有量達(dá)2.64億輛，其中汽車1.54億輛。汽車數(shù)量急劇增長不能和車位的增長呈現(xiàn)正比，汽車停放位置與汽車的使用數(shù)量嚴(yán)重的不匹配，致使帶來的系列停車難、以及停車管理方面的困難。因此，我們必須重視城市停車難的現(xiàn)象，并進(jìn)一步積極的尋找探索解決的方法。街道、地下車庫、地面的停車場都不能解決停車?yán)щy的問題，需要探索新的機(jī)械立體停車設(shè)備，因為這種設(shè)備占地空間小，而且最大程度的利用了空間，是比較可行有效的方式。對于液壓升降系統(tǒng)本身功率重量比大、可以輕松實現(xiàn)無極調(diào)速，能夠安全停靠等優(yōu)勢。所以，進(jìn)一步研究創(chuàng)新液壓系統(tǒng)更好的應(yīng)用停車工程中。

2 國內(nèi)現(xiàn)狀及水平

在我國，立體停車所占的比例僅為2%至3%，整體上的發(fā)展還是滯后。隨著小汽車不斷進(jìn)入家庭，停車難的問題將日益突出。機(jī)械式立體車庫具有土地利用率和空間利用率高、適用性強(qiáng)的點(diǎn)， 將成為今后城市停車的主要方向。在停車設(shè)備行業(yè)向社會提供的停車設(shè)備中， 升降橫移式居于首位， 占了66.19%， 因此， 研究升降橫移式立體車庫具有廣泛的現(xiàn)實意義。但現(xiàn)的升降橫移式立體車庫中， 很大一部分車位必須既能升降又能橫移， 只有很少一部分車位只升降或只橫移， 這就使車庫的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜， 而雙層9車位液壓升降立體車庫中所有的車位升降的只升降， 橫移的只橫移， 很好地避免這種情況。本文介紹的立體車庫采用液壓驅(qū)動系統(tǒng)， 具有工作平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、電液聯(lián)合控制易于實現(xiàn)自動化的特點(diǎn)。控制系統(tǒng)采用PLC取代繼電器接觸器控制系統(tǒng)， 簡化了電路， 提高了車庫的安全可靠性， 且維護(hù)方便。

3 立體車庫系統(tǒng)硬件組成及其工作原理

本設(shè)計使用CQM1H型號PLC作為電氣控制核心部分，系統(tǒng)利用限位開關(guān)、光電開關(guān)等檢測系統(tǒng)和操作箱操作系統(tǒng)以及工控機(jī)操作系統(tǒng)，將檢測到的信號以及操作箱、工控機(jī)操作信息傳給PLC，通過PLC來控制上層車位升降，下層車位橫移以及傳遞信號給工控機(jī)。手動模式下，管理員可對任一上層車位進(jìn)行升降操作，任一下層車位進(jìn)行橫移操作，方便管理、維修；自動模式下，管理員可完成對上層任一車位的自動下降控制，方便停車。

圖1 9車位雙層立體車庫車輛存、取方式

如上圖所示，下層的8號位為空位， 無停車板。在存、取車的過程中，6、7和9、10號位的下層停車板可分別作向右或向左的水平移動，1、2、3、4、5號位的上層停車板作垂直升降運(yùn)動。如欲把車停在1號車位上， 停車位上， 停車庫的動作順序如下： 將7號位的停車板（無論7號位有車或無車） 向右平移到8號位，此時7號停車位己空； 再將6號位的停車板向右平移到7號位； 將1號停車位的上停車板降至地面， 司機(jī)將車開到停車板上；存車過程結(jié)束。從上面的存車過程可以看出， 車庫底層必須留有一個無停車板的空位， 以備下層停車板的左右移動。在整個存、取車的過程中， 下層停車板的水平移動和上停車板的升、降運(yùn)動都是由可編程控制器控制。

4 控制系統(tǒng)設(shè)計及其PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

上層車位上下升降運(yùn)動由液壓升降系統(tǒng)控制，由油缸驅(qū)動。液壓升降控制系統(tǒng)采用液控單向閥的鎖緊回路設(shè)計。鎖緊回路的功能是通過切斷執(zhí)行元件的進(jìn)油、出油通道來使它停在任意位置，并防止停止運(yùn)動后因外界因素而發(fā)生竄動。

下層車位只可做左右橫移運(yùn)動，由帶剎車的減速電機(jī)驅(qū)動。本設(shè)計電機(jī)平移控制電路采用常用的電機(jī)正、反轉(zhuǎn)接觸器控制電路，電機(jī)正、反轉(zhuǎn)接觸器控制電路所示，該電路具有正、反轉(zhuǎn)互鎖、過載保護(hù)功能。

CPU型號選擇。目前廣泛使用的OMRON公司生產(chǎn)的小型PLC是CQM1H系列，他是CQM1的升級產(chǎn)品，最多可插11個模版，最大I/O點(diǎn)數(shù)可達(dá)512點(diǎn)，有4中型號的CPU模塊，本設(shè)計選用的CPU型號是CQM1H-CPU21。

PLC輸入輸出模塊型號選擇。OMRON小型PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)，配置靈活，性價比高。前期生產(chǎn)的小型PLC主要是CQM1系列，最多可插11個模版，I/O點(diǎn)數(shù)可達(dá)到192點(diǎn)。內(nèi)置有標(biāo)準(zhǔn)串行通信RS-232接口，可方便與上位計算機(jī)及其他PLC連接。有各種不同功能的6種型號的CPU模塊可供選擇，有各種I/O模版可以按照控制需要自由組合。

5 人機(jī)界面設(shè)計

隨著社會的進(jìn)步，工業(yè)自動化技術(shù)迅猛發(fā)展，控制系統(tǒng)功能越來越強(qiáng)大，控制過程變得越來越復(fù)雜，系統(tǒng)操作最大透明化已經(jīng)成為一種需要。人機(jī)界面以其美觀易懂、操作人性化等顯著特點(diǎn)，正好滿足這種需求而得到廣泛的應(yīng)用。

6結(jié)語

本設(shè)計通過RS232建立組態(tài)王與PLC的通信連接。 在用組態(tài)軟件調(diào)試時，首先使用歐姆龍的CX-Programmer編程軟件，完成梯形圖程序的編寫。選擇工程，設(shè)置PLC型號為CQM1H，網(wǎng)絡(luò)類型為SYSMAC WAY。打開在線工作，如果前面設(shè)置沒有錯誤，則PLC與上位機(jī)連接成功，此時將程序傳送到PLC中。接下來的任務(wù)就是進(jìn)行調(diào)試，需要經(jīng)過多次的調(diào)試，直至實現(xiàn)預(yù)期的動作效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 方焦，張一柔，樊曉剛.立體車庫在住宅區(qū)中的應(yīng)用研究[J].山西建筑.2009（31）：12-13.

[2] 馬幼捷，張海濤，邵保福，等.電子智能化立體車庫的研究現(xiàn)狀與走向[J].電氣自動化.2008（05）：3-6.

[3] 董桂華，張壽明.自動立體停車庫監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].工業(yè)控制計算機(jī).2008（05）：92-93.

[4] 張獻(xiàn)峰，孟祥海.城市中央商務(wù)區(qū)（CBD）停車需求發(fā)展?fàn)顩r探析[J].黑龍江交通科技.2006（09）：123-124.

[5] 辻本和史，李國華.自動化立體庫巷道堆垛機(jī)技術(shù)發(fā)展歷程[J].物流技術(shù)與應(yīng)用.2006（08）：92-95.

[6] 方超林.立體車庫發(fā)展的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J].中國高新技術(shù)企業(yè).2013（09）：160-161.

[7] 楊運(yùn)平，李碩，徐麗華.我國大城市停車問題分析與對策[J].山西建筑.2005（17）：16-17.

[8] 白忠喜.城市停車難與機(jī)械式立體停車設(shè)備[J].紹興文理學(xué)院學(xué)報.2005（02）：43-47.