自動化升降停車庫的智能控制設計與關鍵硬件選型

馬洪波

(黑龍江林業職業技術學院，黑龍江 牡丹江 157011)

0 引言

隨著人們生活水平的不斷提高，私家車的保有量得到快速增長，在提高人們生活水平的同時，停車難的問題也嚴重困擾著人們。在人們的生活環境中，無論是小區地下停車位還是商場、醫院、辦公樓等的地下車庫，都因為面積有限，難以滿足眾多車輛的停放需求，導致部分小區、辦公場所周邊存在大量車輛違規停放問題，嚴重的甚至會影響道路交通秩序。針對這一突出問題，仍然以傳統的形式擴大停車場的建造規模已經難以滿足社會和生活的需要，因此，利用有限的空間實現最大化車輛停放功能的立體停車庫是未來車輛停放的主要方式之一，立體停車庫不僅具有節省土地資源的優點，更使停車過程變得簡單舒適，因此具有高度自動化功能的升降式立體停車場將成為替代現階段地下停車位的有效途徑。

1 自動升降停車庫的結構原理

1.1 基本結構

自動化升降停車庫的優勢是最大化利用了空間資源，使傳統的平層停放優化為多層的矩陣式停放模式。盡管現階段的自動升降停車庫形式和應用的技術各不相同，但是基本結構和工作原理大體相似，如圖1所示為5層停放升降停車庫，其主要功能結構包括以下幾大部分。

圖1 升降停車庫結構示意

(1)支撐架體。主要采用工業常用型材焊接而成，例如工字鋼、槽鋼、角鋼等，通過總成焊接后再進行螺紋連接裝配的形式實現多層架體的固定，形成對各個車位的支撐作用。

(2)汽車托板。既作為傳統的停車入位作用，同時還能夠承載汽車重量進行升降和移動，汽車托板多是通過矩形鋼管或角鋼焊接成架體，再與鋼板進行裝配或焊接制造而成的，汽車托板的尺寸根據常見的停車位尺寸進行設計，方便汽車的快速停入。

(3)傳動結構。傳動的形式主要包括垂直升降和水平移動兩種。通常來說垂直升降通過液壓系統、電機裝置和減速器組成，并具有上升至指定位置的制動功能；水平移動功能通過電機提供動力，減速器帶動汽車托板在導軌上實現水平位置的移動。

(4)控制系統。主要對汽車的升降、轉移、空位移動等動作進行控制，包括了自動控制、手動控制兩種形式。其中自動控制功能，包括對監測系統的數據分析、空車位自動供給、停車完畢后自動轉移、停車狀態檢測等；手動控制通過人工控制空車位下降和人工轉移已停車位等功能。此外，控制系統還包括了手動急停、自動檢測車長、超重警報、人員誤入檢測等安全功能。

1.2 工作原理

當有車輛需要停放或已經停放的車輛需要駛出時，駕駛員或停車場工作人員應先選擇相應的功能按鍵，目標汽車托板則被選定并進行垂直和水平移動，最終運行到最下層，以便于汽車停入或駛出車位。若目標車位位于最底層，則只進行水平移動而無需升降，若二層及以上車位為目標車位，則不僅需要水平移動，還必須通過下方每一層的水平移動調整出空位才能逐漸下降至一層，通常情況下，一層的初始車位只進行水平移動，頂層的初始車位只進行升降移動，而中間層的初始車位既進行水平移動又同時進行升降移動。

2 智能控制功能設計

2.1 控制功能與流程設計

控制系統的主要功能如圖2所示，包括了停車功能選擇與安全檢測、PLC自動控制、停車動作執行及狀態顯示三大主要功能，智能停放過程首先對車輛信息進行讀取，讀取的方式通過車牌自動錄入進行，通過攝像頭自動獲取車牌號碼使車輛與待停放車位相關聯，車輛選擇停放功能后，PLC控制器自動供給一個空車位到一層，空車位的確定通過光電直返式傳感器檢測實現，駕駛員駕駛車輛進行停車入位并通過傳感器檢測車輛位置、長度、重量是否符合停車要求。待駕駛員離開車輛到達安全位置后，停車保護相關裝置執行到位，保證車身固定，控制器控制汽車托板攜帶車輛回到托板的初始位置進行停放，利用中間繼電器對接觸器的自鎖互鎖功能實施控制，同時傳感器檢測車輛是否到位，如出現異常警示器會自動報警。

圖2 控制系統的主要功能

2.2 主要硬件選型標準

2.2.1 PLC選型

現階段市場上的PLC產品呈多樣化趨勢，由于不同種類的PLC產品在結構、安裝形式、性能等方面存在較大差異，因此，對于自動升降停車庫的PLC選型，應以實際功能需求為主。建議選用具有模塊化結構的PLC，以適應多種工況的停車要求，并便于未來的功能擴展，由于停車入位的運行方案相對簡單，通常選用小型的集中式PLC安裝即能實現控制策略功能要求，PLC只需要具備運算、定時、計數等功能即可滿足升降停車庫的功能需求。

2.2.2 電機選型

為滿足汽車托板升降和移動的需求，通常需要電機與減速器進行合理匹配，以保證汽車托板運動過程的速度均勻與平穩。通常情況下，用于垂直升降的電機功率要比水平移動的電機功率高一些，對于家用車的停放來說，水平移動電機的功率通常在0.75 kW左右即可，而垂直升降的電機功率需要在3.75 kW以上，才能保證升降過程的安全性。

2.2.3 其他硬件選型

其他硬件主要包括了限位開關、光電開關、各種按鈕及多種傳感器等。限位開關主要用來實現設備運行到某一位置的限位保護功能，限位開關多安裝于汽車托板上，當限位開關與觸點接觸即開始制動工作，常用的限位開關包括WL系列、LXP1系列、CD4N系列行程開關；光電開關主要用于檢測汽車托板上是否有車輛停放，常用的光電傳感器包括OMRONE32-T16、坤式GBL41X等。

2.3 停車流程圖設計

對于目標車位的停車流程圖設計如圖3所示，考慮到了停車過程可能出現的故障問題，并有針對性地進行了檢測與故障自動處理，有效提高了停車過程的可靠性。

圖3 目標車位的停車流程圖

3 結語

自動升降停車庫是解決現階段停車困難的有效手段，也提高了環境利用率，降低了建造停車場的成本，但同時，要想快速實現自動升降停車場的應用與普及，就必須通過提升自動化和智能化程度來優化使用體驗，使停車更為便捷、高效。

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