多层升降横移式立体停车库的结构和控制系统

文章编号:1000-5889(2003)01-0064-03

甘 肃 工 业 大 学 学 报

JournalofGansuUniversityofTechnologyVol.29No.1

Mar.2003

多层升降横移式立体停车库的结构和控制系统

杜桂荣,彭 斌,邵 兵,刘振全

(甘肃工业大学机电工程学院,甘肃兰州 730050)

摘要:介绍了立体停车库的主要形式,着重分析了多层升降横移式立体停车库的结构及控制系统原理,编制了多层升降横移式立体停车库控制系统的程序.经调试、运行证明:采用可编程序控制器(PLC)作为控制系统可行、简单且易于实现.

关键词:立体停车库;多层升降横移式立体停车库;可编程序控制器(PLC)中图分类号:TH122 文献标识码:A

Configurationandcontrolsystemofmultistoryup-and-down

translationalspatialcarparkinglot

DUGu-irong,PENGBin,SHAOBing,LIUZhen-quan

(CollegeofMechano-ElectronicEngineering,GansuUniv.ofTech.,Lanzhou 730050,China)

Abstract:Maintypesofstereoscopiccarparkinglotareintroduced.TheconfigurationandprincipleofPLCcontrolsys-temofmultistoryup-and-down,andtranslationalspatialcarparkinglotareanalyzedemphatically.Theprogrammeof

controlsystemhasbeenedited,debuggedandrunsuccessfully.AdoptingPLCascontrolsystemisprovedtobefeasible,simpleandeasytoberealized.

Keywords:spatialcarparkinglot;multistoryup-and-downtranslationalspatialcarparkinglot;programmablecon-troller(PLC)

自从1994年国家制定了汽车产业政策,将汽车产业作为国家的支柱产业以来,有效地刺激了汽车工业的生产和发展,特别是近年来人们经济收入的快速增长和生活水平的不断改善,轿车急增使城市停车难问题日益突出,不仅影响了道路交通顺畅,破坏了城市的绿化和美化,而且污染了城市观瞻,随着中国加入WTO之后,这些问题将会越来越严重.从新加坡、日本等许多经济发达国家的成功经验可以看出,建立立体停车库不失为解决城市/停车难0的理想手段,而且必将成为一个独具特色的阳光产业.

量变化比较大,可满足不同用户要求.但都具有建筑

面积小,停车层数多,地上和地下空间利用率高的优点,停相同数量的车,在车辆流量大的繁华地段建一座立体停车库比建一地面停车场节省将近50%~70%的投资.严格的车库管理还保证了车库安全运行的可靠性和车辆的自身保护,为存车人提供了最大的方便,存车人只需把车开到指定位置,下面的事都可由立体停车库来完成.

多层升降横移式立体停车库是中小型车库的一种典型机电一体化产品,由于占地面积小且动作灵活、易操作、造价低,因此是公司及单位在建造立体停车库时的理想选择.以四层四排存车为例,可存车13辆,且占地面积仅有25m左右.

多层升降横移式立体停车库采用卷筒、滑轮和钢丝绳进行升降,在整个机构中有交流减速横移电机和升降电机、钢丝绳、停车位框架、搬运器和横移导轨等.总共有13个停车位,以每一个停车位为一个基本单元,也就是有13个基本单元.它的优点是结构简单,柔性好,启动平稳,噪声小,且安全可靠.2[1]

1 机械传动结构

立体停车库的主要型式有:电梯式(升降机式)、垂直循环式、多层升降横移式、多层平面循环式、多层液压式、多层角循环式、多层中间循环式和二层水平循环式等.它们的类型众多,设计各有不同,库容

收稿日期:2002-06-14

作者简介:杜桂荣(1943-),女,河北定兴人,教授.

第1期 杜桂荣等:多层升降横移式立体停车库的结构和控制系统 # 65 #

升降由一台大电机进行驱动,通过钢丝绳拖动搬运器垂直升降,横向移动借助导轨,利用一台小功率电机便可实现车位的移动.它的主要优点在于同一层的车位移动独立,可以自由动作,并且动作时间短,缩短了存取车的时间.

第一层有三个停车位;第二层有三个停车位,一个空位;第三层与二层相同,也是三个停车位,一个空位;第四层有四个停车位,如图1a所示.

失为一种行之有效的方法.

可编程序控制器硬件结构基本上与微机相同,都是由微处理器(CPU)、存储器(EPROM,ROM)、输入输出(IPO)模块、外设IPO接口、电源等组成,各部分通过总线(电源总线、控制总线、地址总线、数据总线)连接而成.

可编程序控制器的工作方式与微机有较大的不同,可编程控制器不是采用微机的中断方式,而是采用循环扫描工作方式,即对程序进行反复的循环扫描,并对其逐条解释执行.如一个输出线圈被接通或断开,该线圈的所有触点(常开或常闭)不会像电气继电控制中的继电器那样立即动作,而必须等到扫描到该触点时才动作.由于扫描时间一般只有几十ms,其速度远高于继电器动作时间(100ms以上),对一般开关量来说可以认为是没有因间断采样而引起的误差.

可编程序控制器投入运行后,要完成一系列的操作,大致分为三类:(1)以故障诊断和处理为主的操作;(2)联系现场状况的数据IPO操作;(3)执行用户程序和服务与外部设备的命令操作.该系统中主控单元的主要控制对象首先是车库内的横移小电机和升降大电机,控制系统就是使它

[3]

图1 多层升降横移式立体停车库运动示意图Fig.1 Schematicoftranslationinmultistoryspatialparkinglotwithup-downandtranslatorymovement

们在不同时间实现正反转;其次是车库内的各种辅助装置,如指示灯等.为了保证车位架能横移到预定位置以及搬运器能上升或下降到准确位置,采用了

行程开关.为了判断搬运器上有无车辆,采用了光电开关.选用按钮控制便于操作,但对于大型车库来说要用上位机来进行控制.同时在车库中还运用了一些传感器,如烟温传感器,以及安全预警装置,其控制原理见图2.

假如停车库的状态如图1b所示,其它车位有车,只有A42是空的,现在要把车放到A42停车位上,则首先应将A42停车位下的车位移开,再将A43向上移至顶层,然后将A32,A22,A12向左移,最后将A42降至底层,车就可以停到A42上,图1为停车全过程的运动示意图,同样n层m排的存取车原理相同.

[2]

2 控制系统

控制系统的功能就是使多层升降横移式立体停车库能准确无误地完成各种动作.用可编程序控制器(PLC)作为主控单元,它的主要优点是稳定性比较高,且技术比较成熟,易实现逻辑控制,很适用于全是开关量输入输出的多层升降横移式立体停车库.操作维护比较简单,且程序也直观,设计周期短,电路简单,使整个车库的运动智能化.每一个车位都能准确地停靠到位,控制准确、安全.对环境要求不高,抗干扰性强,使整个系统有条不紊地工作.对操作人员以及维护人员的要求不太高,安装、调试比较简单,设备数量少,所以采用PLC作为控制系统不图2 控制原理图

Fig.2 Schematicofcontrolprinciple

因本系统只有开关量输入而无模拟量输入,凭可编程序控制器本身的抗干扰能力和隔离变压器就能满足要求,可不必再另外增加其它抗干扰措施.

本系统对开关控制量的速度要求不高,可选用[4]

# 66 # 甘肃工业大学学报 第29卷

一般的可编程序控制器,其具有的自诊断功能和采用的循环扫描工作方式完全能满足要求.

本系统输入端有各种开关,工作时有总开、总停按钮和其它一些移动键,若干信号输入、输出端需要控制18个电机,并需故障报警控制等.考虑到系统的可扩展性,选用最大150点(IPO)左右可编程控制器能完全满足容量的要求.

控制软件采用梯形图语言编写,一层停车位的汽车存取可直接在对应的位置进行,二、三、四层停车位汽车的存取流程图如图3所示.

图4 电机正反转控制

Fig.4 Controlofpositiveandreverserotationofmotor

用PLC作为控制系统,由于程序直观且具有诸多优点而使其调试方便,运行平稳、可靠

[7,8]

.

3 结论

1)多层升降横移式立体停车库的机械传动结构简单,安全可靠,易于实现.

2)通过对多层升降横移式立体停车库控制系

统的调试、运行,采用可编程序控制器(PLC)作为控

图3 二、三、四层车位存取车程序流程图[5]

Fig.3 Flowchartofstoringandtaking-offprogramofcar-spotonfloors2,3,and4

制系统是可行的.

参考文献:

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与创新,1999,(55):7-9.

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[6] 万 舟,刘 龙,许晓平.实现立体车库智能化的构想[J].昆

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[7] 王芳卿.立体停车库及其控制[J].电器传动,1998,(6):45-51.[8] 朱善君,翁 樟,邓丽曼,等.可编程序控制器的系统原理#应用

#维护[M].北京:清华大学出版社,1993.1-30.

在程序设计中,采用了模块化编程形式,车位运

行过程中只需调用子程序模块,这样大大降低了程序的复杂程度,方便了程序的修改,而且对于车位的拓展提供了便利的条件.当车位从层数或排数上增加时,只需就其中的一个子程序和主程序进行相应的改动,而其他的子程序基本不必改动,大大减轻了以后重新编程的任务.程序可分为两大部分,第一部分为主程序,第二部分为子程序.子程序又分为三个模块,各模块的作用为:(1)进行新的存取车操作之前把上层托盘复位;(2)空出上层操作托盘下的车位,使操作托盘可以下降;(3)确定运动托盘的层数

[6]

并赋予相应的值.

在存取车时,车位的升降不能同时进行,车位的升降和横移也不能同时进行,这些在程序中可采用联锁和互锁的方法来解决,电机的正反转控制及互锁如图4所示.