基于PLC技術(shù)的智能車庫優(yōu)化設(shè)計

代夫富 洪晨晨 張婷婷 楊靖

摘?要：為了有效緩解日益增長的汽車保有量與目前車位少、停車難、管理差的城市車庫現(xiàn)狀之間的矛盾，本文針對實際性問題，根據(jù)當(dāng)前科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的研究成果，優(yōu)化設(shè)計了一款技術(shù)先進(jìn)、自動化程度極高的停車場智能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)將先進(jìn)的云端計算技術(shù)、自動控制技術(shù)、人工智能及PLC控制等技術(shù)有效地結(jié)合，綜合運(yùn)用于停車場智能管理體系中，創(chuàng)建一種在區(qū)域性內(nèi)全方位發(fā)揮作用的準(zhǔn)時、高效率的停車智能管理體系，通過采用PLC技術(shù)對停車場存取車進(jìn)行設(shè)計，車輛的存取記錄則由云端來進(jìn)行全方位記錄，停車時長價格結(jié)算可由手機(jī)或庫外停車操作系統(tǒng)的觸摸屏進(jìn)行結(jié)算，以達(dá)到停車場智能化、高效化。

關(guān)鍵詞：PLC停車管理系統(tǒng);泊位預(yù)定技術(shù);車庫機(jī)械結(jié)構(gòu)

1 引言

本文主要研究設(shè)計的是一種基于PLC技術(shù)與智能物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的智能車庫。這種立體車庫主要是由PLC和智能物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行控制，利用云計算可以根據(jù)車庫現(xiàn)存車輛和車輛停放的位置，以最快的速度計算出最合適的存取車位，再利用PLC技術(shù)控制載車板將汽車送至預(yù)定車位，極大的提高了停車和取車的效率，改善車位少、停車難、管理差的城市車庫現(xiàn)狀。

2 智能車庫系統(tǒng)功能設(shè)計

2.1車位預(yù)留功能

這項功能需PLC和智能物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合實現(xiàn)，軟件需由承辦建造智能車庫方邀軟件開發(fā)公司開發(fā)與微信和支付寶合作，車主在微信小程序或支付寶城市服務(wù)中先行登記自己的車輛信息，絕對保密，系統(tǒng)將此數(shù)據(jù)上傳云端，便于車主在任何時間地點(diǎn)停車。車主在到達(dá)停車場前可先通過手機(jī)進(jìn)行預(yù)約停車位，5G云計算將會根據(jù)車主事先登記的車輛信息發(fā)送給PLC，PLC再根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)留出合適車主車型的停車位，預(yù)留時間為5分鐘，若車主沒在規(guī)定時間進(jìn)行停車操作，那么該預(yù)留車位便會取消，留給下一位預(yù)留的車主進(jìn)行操作。車位停取的實時信息會在網(wǎng)絡(luò)上和車庫門前的觸摸屏上顯示出來，當(dāng)然，車主也可以在車庫門前的觸摸屏上進(jìn)行實時操作，做為收費(fèi)依據(jù)。

2.2 車輛停取功能

因車庫是復(fù)式結(jié)構(gòu)，相對封閉，因此車主只需將車開到指定停車道，停車道上鋪有傳輸帶。車主將車停好后，可以在手機(jī)或車庫外觸摸屏上進(jìn)行確認(rèn)停車操作，網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完成時，PLC接收信號，驅(qū)動車庫內(nèi)機(jī)械載車板與停車道上傳輸帶完美契合，傳輸帶自動將車運(yùn)輸?shù)綑C(jī)械載車板上，載車板上機(jī)械固定裝置將車輛固定，平穩(wěn)安全的送達(dá)至指定停車位，同理，取車的時候車主可通過手機(jī)或觸摸屏操作，車主只需在指定的安全地帶等候即可，停車或取車時間大概1分鐘即可。

2.3 車庫控制原理設(shè)計

本文設(shè)計是基于PLC和智能物聯(lián)網(wǎng)與5G網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，來實現(xiàn)越來越智能化的停車系統(tǒng)。5G云端能存儲極大的車輛車位信息，前文所提到的預(yù)留系統(tǒng)就需要5G的云計算來進(jìn)行，云端會記錄下每輛車的出入信息，實時更新車庫里停車位是否空閑的情況，便于多位車主隨時停車。在5G和智能物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合下，無需車主決定，系統(tǒng)會根據(jù)已知車輛信息，預(yù)留好停車位，再由PLC控制車輛的存取的機(jī)械運(yùn)動。車輛出入庫流程如下圖1所示。

3 智能車庫機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 主框架部分

材料選用45號鋼和2020B型號的鋁材復(fù)合搭建，基本輪廓如圖2所示。

主體鋼結(jié)構(gòu)可采用H型鋼、槽鋼、鋼板焊接成型，用高強(qiáng)度螺栓連接成框架結(jié)構(gòu)，具有很好的強(qiáng)度和剛性。為了防銹與美觀，一般在涂敷前進(jìn)行噴砂、噴丸或機(jī)械除銹等處理方法。防腐涂層一般要用底漆、中間漆和面漆;底漆跟熱浸鋅的機(jī)理是一樣的，犧牲涂層保護(hù)基材，面漆起到密封氣孔和美觀的作用。

3.2 載車板的組成

載車板是停車設(shè)備中用來存放汽車的托板，用來承載庫存車輛的運(yùn)輸工具。本設(shè)計載車板采用下置橫移系統(tǒng)，上置提升系統(tǒng)式設(shè)計，采用梯形式結(jié)構(gòu)，由高強(qiáng)度鋁合金和波紋板相互咬合拼接成，極大避免了載車板平臺在長期工作過程中的磨損和銹蝕，一定程度上保障了用戶的生命及財產(chǎn)安全。邊梁用高強(qiáng)度螺栓與載車臺連接以保證的剛性與了載車板的鋼度和強(qiáng)度，載車臺設(shè)有阻車和限位裝置，以保證運(yùn)營安全，如圖3和圖4所示。

智能車庫載車板平臺，對載車板的運(yùn)行進(jìn)行了優(yōu)化，采用了數(shù)電結(jié)合的設(shè)計理念，包括傳動軸、傳動帶、傳動電機(jī)以及通過若干根轉(zhuǎn)軸和限位輔助裝置組成，所述傳動軸的兩末端還對應(yīng)設(shè)有用于嚙合至車庫車架相對應(yīng)的傳動機(jī)構(gòu)上的導(dǎo)向部件，即分別對應(yīng)設(shè)置與之配合的導(dǎo)向槽的導(dǎo)向滾輪。相比與傳統(tǒng)載車板，本設(shè)計的載車板簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，使載車板平臺在立體車庫運(yùn)行過程中能穩(wěn)定行進(jìn)，提高運(yùn)行效率、增加安全性、降低了制造及運(yùn)行成本，載車板升降機(jī)構(gòu)能使立體停車裝置容車率提高，更便于推廣使用。

4 智能車庫管理系統(tǒng)設(shè)計

該車庫控制系統(tǒng)采用了西門子S7-200的PLC和最先進(jìn)的智能物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)和5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。本文中的PLC主要負(fù)責(zé)車庫中機(jī)械載車板的運(yùn)行，計算與停車道傳動帶的精準(zhǔn)對接，在車庫用觸摸屏操作的運(yùn)動一般由PLC進(jìn)行計算發(fā)送信號并實現(xiàn)。只要在5G基站信號覆蓋范圍內(nèi)，5G云端計算就能無時無刻的更新智能車庫的數(shù)據(jù)，為用戶呈現(xiàn)實時車位動態(tài)信息，5G高達(dá)10Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸率在理論上可以代替PLC的一些數(shù)據(jù)運(yùn)行功能，但為了保險起見，該車庫進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)和PLC雙存儲計算方式，5G主要用于車主遠(yuǎn)程預(yù)約車位，PLC主要計算用戶在現(xiàn)場操作的數(shù)據(jù)并運(yùn)行車輛存取的機(jī)械活動，PLC的作用顯而易見，要想做到高效智能，二者缺一不可。若是車庫外固定操作系統(tǒng)無多余的位置，可以用手機(jī)掃車庫外二維碼進(jìn)行登錄確認(rèn)車主車輛信息，然后進(jìn)行停取車操作。

5 小結(jié)

通過對該智能車庫的研究分析，再結(jié)合實際需要，完成了該智能車庫的各方面設(shè)計。后期用電腦進(jìn)行仿真校核，基本達(dá)成了該設(shè)計的目標(biāo)，能高效率最大化的進(jìn)行車輛的存取，實現(xiàn)極高的智能化，自動化，高效化水平。該設(shè)計基本解決了傳統(tǒng)車庫停車的難題，很大程度上減少了土地資源的浪費(fèi)，且建立了更多方便快捷的停車位。

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基金項目：滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院大學(xué)生科研項目《基于PLC技術(shù)的智能車庫優(yōu)化設(shè)計》;

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