基于PLC控制的垂直循环式立体车库设计

2019-05-21王定邦刘耀文

时代农机 2019年3期

王定邦，刘耀文

（吉林工程技术师范学院电气工程学院，吉林长春 130000）

近些年来国民经济的快速增长，交通行业得到了快速发展，一方面使得购车需求居高不下，汽车保有量日益增长，2018年汽车保有量继续保持10%的高增长，据公安部统计，2018年全国新注册登记机动车3172万辆，机动车保有量已达3.27亿辆，另一方面由于城市机动车停车场布局不合理、城市中心众多的老城区导致城市规划和交通规划不合理，停车设施严重不足。

1 项目研究背景及其目的

1.1 垂直循环式立体车库的研究背景

如今我国经济发展迅速生活水平不断提高，汽车成为每个家庭都拥有的交通工具。目前汽车数量成稳定上升趋势，由于汽车庞大数量以惊人速度的增长量，且停车设施建设速度远滞后于汽车保有量增长速度，停车位供给缺口巨大。相比于日益增长的汽车保有量，我国停车位数量严重偏低。私家车保有量出现“井喷式”增长，但长期以来，我国对停车场等问题重视不够，历史“欠账”很多，停车位缺口很大。据国家发改委此前发布的数据显示，大城市小汽车与停车位的比例约为1∶0.8，中小城市约为1∶0.5，与发达国家的1∶1.3相比。我国停车位比例仍然偏低，停车设施建设有待完善。

1.2 垂直循环式立体车库的研究目的

现阶段我国大多数停车场都是为了提高土地的利用率，在一定土地面积上能更有效地存放更多的车辆，基于这个理念，提出了垂直循环式立体车库的设计。设计垂直循环式立体车库的目的是解决现在停车位少且占地面积广、土地资源利用不充分、车辆随意停放在道路两边所造成的交通堵塞、破坏城市的美观等一系列问题。

2 项目研究的意义

当前我国大部分城市停车基本上都是大型公共停车场，利用的空间范围比较大，建设需要巨大的经费。现在城市的居民区还没有利用循环立体车库来解决私家车的停放问题。为了解决这一问题，只能利用小区内较小的面积来建立立体车库，这样能节省很多小区里狭小的空间，使占地面积最小化，利用率最大化。研究的意义如下：

2.1 空间的节省

垂直立体车库的所需面积为一般停车库面积的40%，并且利用率比大型停车场提高了70%，主要是在大型的购物中心、学校等车流量较多的场所，发挥的作用非常大。

2.2 存取车方便快捷

车主不需要进出车库，把车停下自动存取车，司机可在门口直接刷卡或者缴费，从而存车或者取车，非常便捷。减少了时间的浪费，更减少了尾气的排放，安全无污染。

2.3 成本投资

建设方面主要是空间大小和硬件以及软件使用，由于垂直立体车库占地面积小，可以有效地减少了投资的费用，并且空间利用率非常高，工作可以减少能源的损耗，减少人力的管理，降低成本。根据统计，本车库单个车库需要3万～5万元，相比之下一般车库的费用达到10万元以上，由此可见，可以减少使用费用。

2.4 灵活的设计

立体车库可以单独设计，根据地方可设在不同的位置，比如在地上、地下或者半地下，有很多的类型，有很广的适应性。

2.5 改善地区环境

立体车库不仅能有效地节省停车的面积，还可以减少废气的排放，噪声和土壤覆盖面积，增加了行车流量；改善了人的环境生活，成功实现了人车分流，停车不占地面，增加绿化面积。

3 项目主要研究内容

本项目是基于PLC的循环式立体车库，全过程可以实现自动存取，存取车独立，结构较为简单，容易维护，增加停车位，减缓停车位紧缺的压力。

3.1 垂直循环式立体车库的方案确定

根据现阶段的城市的停车位数量和与多种立体式车库进行多次比较，从经济性、与城市现状的契合情况还有安全性，经过最终决策，选用垂直循环式立体车库。

垂直循环式立体车库的总体结构设计，该车库由整体框架、机械系统、自动控制系统三大部分组成。如图1所示。

图1

3.2 对于垂直循环式立体车库的机械系统进行设计与分析

利用垂直循环式立体车库的总体功能和各个系统的相互联系，对车库进行模型设计和各个系统分别分析制作。

3.3 对桥厢速度进行建模仿真与分析

根据建模仿真计算出桥厢最佳速度，并画出相应的运行曲线，将其进行分析。

4 垂直循环式立体车库的工作原理

该车库的工作原理：存车时司机将车停在规定停车的位置，通过光电感应传感器，以及规定的位置所安放的压力传感器共同作用，使其机械系统的电动机和开始运转，电动机正向运转时带动链条，齿轮，链轮等零件一起运动，当达到相应位置时经过传感器，传感器发送给PLC控制系统，PLC控制系统接收到命令，反馈给执行器，在制动器、双极行星减速器共同作用下，令车停在相应的位置上。

取车时司机只需要刷卡就可以实现取车，刷卡时会有相应的指令发送给PLC控制系统，PLC再发送给电动机，电动机反转，原理与上面流程一致，由于该车库具有换向系统，利用承载汽车的圆形底盘进行换向，所以一个车口可以进也可以出。

自动控制系统是该车库的运行核心，类似人的大脑一样，由自动收费，自动存取，监控系统三部分组成，全部以PLC（西门子S7-200SMART系列）为中心来进行运转。

该控制系统主要控制的是电动机的正反转，为了保证承载汽车的底板能正常到达指定位置，可使用光电传感器，以及行程开关确保运行的准确性。

该控制系统核心PLC具有的干扰性强，稳定，灵敏度高，可以进行编程来改变运行状况等优点。