升降橫移式立體停車庫控制系統(tǒng)總體方案研究

尹波 楊瑋

文章介紹了升降橫移式立體停車庫的結(jié)構(gòu)和原理，構(gòu)建了三層十八工位停車庫模型。分析了基本結(jié)構(gòu)和工作原理。對控制系統(tǒng)整體方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)說明，根據(jù)功能要求研究了車庫的硬件組成，控制系統(tǒng)各部分功能，控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)。

立體停車庫，是在有限的空間內(nèi)最大量存放車輛的機(jī)械設(shè)備。本文所設(shè)計(jì)的模型主要為3×6地面上布置的升降橫移式立體車庫。

一、停車庫模型的結(jié)構(gòu)

停車庫模型的結(jié)構(gòu)有以下五部分組成：一，支撐裝置主框架。為確保車輛的存放的安全性與可靠性，支撐裝置采用的是具有較好的強(qiáng)度和剛度的熱軋H型鋼、槽鋼、扁鋼、鋼板通過焊接制成，再采用高強(qiáng)度螺栓連接成框架結(jié)構(gòu)；二，用來存放車輛的載車板，它也有兩種結(jié)構(gòu)形式。一種是采用型鋼和鋼板焊接而成，中間有突起，上面鋪上鋼板。另一種是采用鍍鋅鋼板沖壓或滾壓成組裝件的拼版結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)采用咬合拼裝成載車板，再用高強(qiáng)度螺栓連接而成。三，停車庫傳動(dòng)系統(tǒng)，包括這幾個(gè)方面：將車輛提升的升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、將車輛橫移的橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、既能升降又能橫移的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由這幾部分組成：提供動(dòng)力的電機(jī)、控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的減速器、制動(dòng)裝置；橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)除了有電機(jī)、制動(dòng)器、減速器外還有驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪、導(dǎo)軌等組成。升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)合就構(gòu)成了升降橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。四，停車庫的控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的電路有主回路和控制回路兩部分組成。車板的升降、橫移主要由主回路電路來控制；為人、車安全而設(shè)計(jì)的由控制回路來控制。其采用PLC控制形式。五，車庫安全防護(hù)裝置，一般裝有以下安全防護(hù)裝置：急停開關(guān)、限位開關(guān)、防止人及車輛誤入的光電開關(guān)、防止載車板墜落的裝置、警示裝置等。

二、車庫工作原理

圖1是在地面上布置的3層，每層6位的升降橫移式立體停車庫，共18個(gè)停車位，只有16個(gè)載車板，每個(gè)停車位停一輛車，最多停16輛車，n號(hào)載車板上停放的是n號(hào)車。地面這一層只能在該層做平移運(yùn)動(dòng)，頂上的這一層只能做上下升降運(yùn)動(dòng)，地面層和最頂層之間的中間層既可做平移運(yùn)動(dòng)又可做升降運(yùn)動(dòng)。頂層6個(gè)載車板，6個(gè)車位，中間層和底層都是5個(gè)載車板6個(gè)停車位，供進(jìn)出車升降之用。圖中底層1、2、3、4、5號(hào)車直接存取；中間層停放的車則需1、2、3、4、5號(hào)車橫移出空位后下降到地面層后再存取車。頂層車位通過底層車位先橫移出空位，中間層車位橫移出空位再下降讓出車位后，頂層車輛才下降到地面層再存取車輛。如需在7號(hào)車位存取車則2、3、4、5號(hào)車位向右橫移，7號(hào)車位下降即可。

根據(jù)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，分析的出，存車取車過程中，與其相關(guān)的有三個(gè)方面：一是為了給中間層和頂層讓出空位，底層或中間層的載車板需要橫移；二是為了存取車，中間層或頂層的載車板需要升降；三是載車板需要左右橫移到一個(gè)準(zhǔn)確的停車位位置和升降到準(zhǔn)確的位置。

三、停車庫控制系統(tǒng)分析

本停車庫模型的控制系統(tǒng)中，主要有兩方面的開關(guān)信號(hào)，一種是控制電動(dòng)機(jī)的啟停信號(hào)，另一種是傳感器的檢測信號(hào)。控制模式有邏輯控制以及順序控制這兩種控制模式。選擇可編程控制器作為主控單元進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。傳感器的信號(hào)輸入到系統(tǒng)的PLC，PLC再根據(jù)這些信號(hào)測量值進(jìn)行分析判斷，然后經(jīng)過運(yùn)算，將信號(hào)通過輸出通道下傳實(shí)現(xiàn)對升降電動(dòng)機(jī)、橫移電動(dòng)機(jī)等執(zhí)行元件的控制從而完成對載車板橫移、升降以及定位的精準(zhǔn)控制。橫移定位利用安裝在橫移導(dǎo)軌上規(guī)定位置的行程開關(guān)來完成，升降定位通過安裝在地面以及車位架規(guī)定位置的行程開關(guān)來完成。橫移電機(jī)和升降電機(jī)的控制可以看作是控制系統(tǒng)信號(hào)的輸出，行程開關(guān)可以看作是控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入。

（一）控制系統(tǒng)的輸入檢測器件

（1）車輛進(jìn)入庫口時(shí)，光電傳感器對車輛的長寬高進(jìn)行檢測。若超出允許值，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，車輛駛出。若未超出允許值，車輛可以進(jìn)入載車板。

（2）限位開關(guān)對升降的位置進(jìn)行限制和對載車板進(jìn)行精準(zhǔn)定位。

（3）光電傳感器實(shí)時(shí)對車庫的空位進(jìn)行檢測并通過總線傳給顯示器顯示。

（二）系統(tǒng)輸出信號(hào)及聯(lián)動(dòng)連鎖控制

PLC驅(qū)動(dòng)升降電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器，載車板控制電機(jī)運(yùn)行接觸器。可編程控制器將控制信號(hào)發(fā)至接觸器線圈，接觸器的接通與關(guān)斷受其控制。控制要求如下：

（1）升降機(jī)的牽引，電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)制動(dòng)。

（2）上層載車板沒能正確歸位，下層載車板和汽車不能向上移動(dòng)，下層載車板沒能正確歸位，上層載車板和汽車不能向下移動(dòng)。

（3）車輛長寬高檢測，超過允許范圍不能.進(jìn)到載車板上，也不能啟動(dòng)升降機(jī)牽引電機(jī)。汽車未進(jìn)入載車板的導(dǎo)軌時(shí)候，也不能啟動(dòng)升降電機(jī)。

（4）緊急制動(dòng)按鈕按下，立即斷開所有電機(jī)電源開關(guān)。

四、結(jié)語

本模型通過對3×6升降橫移式立體停車庫的結(jié)構(gòu)，工作原理分析，確定了總體控制方案，包括控制系統(tǒng)分析，輸入輸出信號(hào)及聯(lián)動(dòng)連鎖控制。為進(jìn)一步研究與開發(fā)立體車庫奠定了基礎(chǔ)。（作者單位為陜西科技大學(xué)）