基于plc的地下智能立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計

基于plc的地下智能立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，私家車的數(shù)量日益增多。機(jī)動車保有量的增長與泊車位的緊缺帶來的“停車難,停車貴”已經(jīng)深深地困擾著有車一族,甚至造成有車不敢開、不能開的尷尬局面。針對傳統(tǒng)車庫車位少、費(fèi)用高、空間利用率低等弊端,地下智能立體車庫系統(tǒng)提出了基于PLC為控制核心并結(jié)合RFID射頻識別技術(shù)的控制設(shè)計。與傳統(tǒng)地下車庫比較,地下智能立體車庫主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢。一是提高地下空間利用率。傳統(tǒng)地下車庫僅利用了地下一層進(jìn)行停放車輛,而地下智能立體車庫能在保證建筑安全性的前提下,利用地下三層的密閉空間,大大地提高了地下空間的利用率。二是智能化系統(tǒng)提高安全性。傳統(tǒng)地下車庫是敞開式管理,駕駛員需要將車駛?cè)胲噹觳ふ臆囄?在泊車、取車過程中在安全上存在諸多隱患,如車輛丟失隱患、車輛刮擦隱患、泊車駕駛員人身安全隱患等,而智能立體車庫則能完全排除上述隱患,智能立體車庫利用的是地下密閉空間,采用先進(jìn)的智能控制系統(tǒng),車主從泊車到取車全過程都是由智能系統(tǒng)自動完成,車主無需深入車庫存取車輛。三是高效性。系統(tǒng)響應(yīng)速度快,存車和取車過程相互獨(dú)立同時進(jìn)行,平均操作時間可控制在70s~120s內(nèi);利用RFID射頻系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離感應(yīng)功能,當(dāng)指定位置的RFID閱讀器感應(yīng)到走向取車亭駕駛員身上的射頻信號,就可以提前開始執(zhí)行取車操作,從而大大縮短駕駛員的取車等待時間,如果車輛泊位靠上的話甚至可以實(shí)現(xiàn)“車等人”;所以地下智能立體停車場必然是城市停車場未來發(fā)展的趨勢。1地下智能立體車庫的執(zhí)行機(jī)構(gòu)地下智能立體車庫系統(tǒng)的控制核心是PLC。目前市場上PLC品牌眾多,有美國AB、比利時ABB、松下、西門子、匯川、三菱、歐姆龍、臺達(dá)、富士、施耐德、信捷、創(chuàng)研等。各種品牌都有自身的優(yōu)勢和不足,在選型上應(yīng)根據(jù)工程具體選擇合適的PLC品牌。從I/O分配、機(jī)型容量、性價比等方面考慮并結(jié)合地下智能立體車庫的工程實(shí)際最終選定三菱FX系列中最先進(jìn)的FX2N-128MR為控制核心。系統(tǒng)還結(jié)合RFID無線射頻識別技術(shù),來實(shí)現(xiàn)待停車輛泊位的自動分配,同時驅(qū)動相應(yīng)閘門的自動升降和垂直升降機(jī)、平面往復(fù)搬運(yùn)機(jī)的協(xié)調(diào)動作以實(shí)現(xiàn)車輛的自動存取。地下智能立體車庫的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由地上存車亭、地上取車亭、地下三層車庫主體和其他相關(guān)附件組成。地上存車、取車亭系統(tǒng)是智能立體車庫設(shè)在地面的兩個重要設(shè)施,是地下車庫與地面的連接樞紐。如圖1、圖2所示,存、取車亭都是由設(shè)立在預(yù)定位置的兩個RFID射頻卡閱讀器、自動道閘、兩個車亭進(jìn)、出自動門和一部連接地上地下的車庫垂直升降機(jī)組成;其中圖1、圖2中的二、三號自動門為駕駛員進(jìn)出通道,一、四號自動門為車輛進(jìn)出通道;2號自動道閘為存車隔離道閘,是存車亭與侯存區(qū)分界線,當(dāng)存車亭處于存車進(jìn)程時該閘關(guān)閉,該閘可避免侯存車輛在存車亭處于存車期間誤入存車亭而發(fā)生掉落危險。地下三層車庫系統(tǒng)是立體車庫的主體,承當(dāng)著車輛精確入庫、平穩(wěn)停放和安全出庫等重要任務(wù)。因此不僅要求做到車位充足還要做到設(shè)計合理,運(yùn)行穩(wěn)定可靠。地下三層立體車庫由上往下分別為A、B、C三層,每層設(shè)4個泊位共計42個泊位,根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則每個泊位都有一個特定的編號如A-02,B-12,C-13等。每層有一個獨(dú)立的平面往復(fù)搬運(yùn)機(jī),可在本層中每個泊位間自由往復(fù)運(yùn)動且兩層間平面往復(fù)搬運(yùn)機(jī)互不干擾可同時運(yùn)動。有1、2號兩臺垂直升降機(jī)分別與地上的存、取車亭聯(lián)通,無存取指令時,1號存車升降機(jī)處于升降機(jī)最高位置即上升至存車亭地面等高的位置處于待命狀態(tài),2號取車升降機(jī)處于升降機(jī)底層位置即處于地下車庫C層位置處于待命狀態(tài)。圖3、圖4分別為地下智能立體車庫的側(cè)視圖和俯視圖。2整體控制程序根據(jù)既定的方案,系統(tǒng)PLC控制程序采用步進(jìn)方式進(jìn)行編程,系統(tǒng)整體框圖如圖5所示。采用步進(jìn)方式進(jìn)行編程,不需對時刻變化的工序步進(jìn)動作進(jìn)行設(shè)計,工序之間的聯(lián)鎖或雙重輸出的處理SFC均能自動進(jìn)行,只要對存車、取車的各個工序進(jìn)行簡單的順序設(shè)計就能保證閘門、自動門、升降機(jī)以及平面往復(fù)搬運(yùn)機(jī)的正確動作;且使用步進(jìn)編程在程序調(diào)試以及故障檢查方面非常方便。圖6是立體車庫的動作流程圖,部分I/O分配詳見表1。智能立體車庫在編程中采用并行性流程控制,使存車與取車過程相互獨(dú)立同時進(jìn)行,大大加快了車輛存取速度,從而提高了車庫的運(yùn)行效率。圖7為車庫并行性流程控制示意圖。基于PLC控制的智能立體車庫難點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)車輛的自動存與自動取,下面就這兩個難點(diǎn)進(jìn)行分析設(shè)計。在自動存車過程中泊位的分配采用變址的方式進(jìn)行處理,具體如圖8所示。當(dāng)?shù)谝淮伟聪麓孳嚢粹o時,在X0的上升沿,程序?qū)?傳送至MZ0,此時Z0=0即M0被置1,松開X0時在X0的下降沿將Z0自加1即Z0=1;在第二次按下存車按鈕時,在X0的上升沿將1傳送至MZ0,此時Z0=1即M1被置1,松開X0時在X0的下降沿Z0再次自加1即Z0=1+1=2,以此類推實(shí)現(xiàn)變址。利用變址程序?qū)玫揭来伪恢?的M1,M2,M3,…,M42,利用這些中間繼電器的信號可以實(shí)現(xiàn)01號泊位到42號泊位的準(zhǔn)確定位。以A層的01到14號泊位為例,01號泊位對應(yīng)M1、X12,02號泊位對應(yīng)M2、X13,以此類推,14號泊位對應(yīng)M14、X27。步進(jìn)編程程序如圖9所示。第175行對應(yīng)Y7得電即驅(qū)動平面往復(fù)搬運(yùn)機(jī)前行動作,第173行為車輛泊位定位程序,例如此時車輛分配存儲到第7個泊位,此時被置1的是M7,當(dāng)搬運(yùn)機(jī)碰到微動開關(guān)X12,由于M1未被置1所以程序?qū)⒉话l(fā)生跳轉(zhuǎn)即S23不能被置1,直至搬運(yùn)機(jī)運(yùn)動到第7個泊位時,微動開關(guān)X20被壓合時由于M7已被置1此時左右母線通過X20、M7再經(jīng)過[SETS23]接通,程序發(fā)生跳轉(zhuǎn),Y7失電即搬運(yùn)機(jī)停止前行定位于7號泊位,緊接著進(jìn)行車輛入位操作。車輛存儲層次以A層為優(yōu)先,當(dāng)A層存滿時方才進(jìn)行B層的存儲。判斷標(biāo)準(zhǔn)是Z0的數(shù)值,當(dāng)Z0芨14,車輛存儲至A層同時將M201強(qiáng)行置1的指令寫并寫入射頻卡;當(dāng)14芨Z0<28時車輛存儲至B層同時將M202強(qiáng)行置1的指令寫入射頻卡;當(dāng)28芨Z0<42時,車輛存儲至C層同時將M203強(qiáng)行置1的指令寫入射頻卡;同時寫入射頻卡的還有M204對應(yīng)A層01泊位,M205對應(yīng)A層02泊位,以此類推,M217對應(yīng)A層14泊位;M218到M231分別對應(yīng)B層01泊位到B層14泊位;同理,M232到M245也分別對應(yīng)C層01泊位到14泊位。當(dāng)相應(yīng)泊位被存放時,對應(yīng)中間繼電器被強(qiáng)行置1的指令也寫入射頻卡。取車時,當(dāng)3號射頻卡閱讀器檢測到駕駛員隨身攜帶的射頻卡信號時,依照設(shè)定PLC內(nèi)部相應(yīng)的代表層與泊位的繼電器將被置1。取車泊位定位程序如圖10所示。2號升降機(jī)默認(rèn)位置為C層,當(dāng)待取車輛位于A或B層時,升降機(jī)需上升即第244行中M201或M202將閉合,上升繼電器Y15得電將驅(qū)動升降機(jī)上升。以A-06泊位為例,當(dāng)3號閱讀器檢測到A-06時,PLC內(nèi)部M201、M209被置1。M201一旦閉合,升降機(jī)將上升直至碰到A層標(biāo)志微動開關(guān)X33,程序跳轉(zhuǎn)至第252行,此時A層平面搬運(yùn)機(jī)動作前行,當(dāng)搬運(yùn)機(jī)壓合06泊位標(biāo)志微動開關(guān)X17時,程序發(fā)生跳轉(zhuǎn),搬運(yùn)機(jī)停止于06泊位前,緊接著進(jìn)行車輛出位操作,完成取車操作(見圖11)。3應(yīng)急響應(yīng)保障系統(tǒng)地下智能立體車庫能有效地利用地下空間,解決了城市車輛無處停放的問題并且降低停車成本。同時地下智能立體車庫以PLC為控制核心,將取卡機(jī)、道閘、自動門、電子顯示屏、信號燈等設(shè)備進(jìn)行有機(jī)整合,并加入非接觸式遠(yuǎn)距離控制的RFID射頻技術(shù),引入先進(jìn)的應(yīng)急后備安全保障系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)存車、取車自動化。在節(jié)省寶貴時間的同時,地下智能車庫