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自动化车库控制系统设计.doc
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2023-07-05
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自动化车库控制系统设计.doc
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自动化车库控制系统设计
摘要 自动化立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施。随着城
市汽车保有量的不断增加,停车难问题己经成为大中型城市的一个普遍现象。机械式立体车
库可充分利用上地资源,发挥空间优势,最大限度地停放车辆,成为解决城市静态交通问题
的重要途径。本课题以较为典型的升降横移式立体车库为研究对象,综合考虑立体车库制造
成本和运行效率的双重因素,对自动化车库的设计进行了简单的探讨。
本文在对国内外车库现状及发展趋势做了基本调研的基础上,简单介绍了车库的主体结
构和特点,对车库的控制系统也作了简单的说明,依据升降横移式自动化立体车库的运行原
理,对车库的框架结构、横移传动系统中轴和升降传动系统中轴作了简单介绍。在对自动化
立体车库控制系统的设计中,采用了先进的 PLC 控制,运用编程软件编制了升降横移式立体
车库控制系统的程序,证明采用可编程序控制器(PLC)作为控制系统简单易行。其稳定、可
靠、快速、性价比高的特点使得控制系统性能良好。为了使停车设备满足使用要求,根据国
家关于机械式停车设备通用安全要求的标准、升降横移式立体车库的实际,在自动化立体车
库中使用了一些必要的安全技术,这样保证了车辆的绝对安全,使得整个车库可以安全平稳
的运行。
关键词 立体车库,控制系统,可编程序控制器,自动控制
1 绪论
停车问题是城市在发展过程中出现的静态交通(车辆停放状态)问题,静态交通是相对
于动态交通(车辆行驶状态)而存在的一种交通形态,二者相互联系,互相影响,停车设施
是城市静态交通的主要内容,随着城市的不断发展,各种车辆的不断增加,对停车设施的需
求也在不断增加,如果两者之间失去平衡,城市里就会出现停车难的一系列问题。数据显示,
最近几年我国城市机动车辆平均增长速度在 15%-20%,而同时期城市停车基础设施的平均增
长速度只有 2%-3%,特别是大城市的机动车拥有量的增长速度远远超过停车基础设施的增长
速度,因此,我们必须重视城市停车难的问题,并积极探求解决的措施。
2 自动化车库的结构及工作原理
2.1 车库的结构
如图 2.0 所示,车库分上下两层,各十四个车位,当然可以根据情况扩展车位至数十个
甚至上百个。车位传感器 1 将车位空/满信号传送至 PLC 控制器 3 输入端口,PLC 控制器通
过串口将信号传到上位机 8,上位机 8 安装的图形界面系统显示车库各个车位状态,液晶显
示器 LCD6 也可显示每层停车情况;用户在读卡器 10 刷卡后进入管理系统,通过触摸屏 9 选
择车层及车位,一旦选定,系统将及时更新数据库,并向 PLC 控制器 3 发出开门信号,PLC 控
制器 3 经过处理,输出信号给直流伺服电机 5 开启进库大门。停车后车位传感器 1 信号改变,
信息经 PLC 控制器 3 输入端传至上位机 8,上位机 8 实时更新数据库并刷新车位图形界面汽
车出库时情况类似:刷卡后系统记录该用户停车时间及费用,如信息无误,上位机 8 对 PLC 控
制器 3 发关门信号,车驶出车库后,车库大门传感器 2 接受信号并传输 PLC 控制器 3,汽车驶
出后延时一段时间,车库关闭,数据库刷新,车库内泊车情况在 PLC 控制器 3 输出口控制的对
应车位的显示灯 4 可观察到,车库空/满信号灯 7 显示车库储车状态。
1 .各个车位传感器 2.车库大门传感器 3.PLC控制器 4.对应车位的显示灯 5 .
直流伺服电机 6 .液晶显示器 LCD 7 .车位空/ 满信号灯 8 .上位机 9.触摸屏
10.读卡器
图 2.0 自动车库系统的结构示意图
2.2 自动化车库的工作原理
升降横移式立体车库是指利用载车板的升降或横向平移存取停放车辆的机械式停车设
备。升降横移式立体车库每个车位均有载车板,所需存取车辆的载车板通过升、降、横移运
动到达地面层,驾驶员进入车库,存取车辆,完成存取过程。停泊在这类车库地面的车只作
横移,不必升降,上层车位或下层车位需通过中间层横移出空位,将载车板升或降到地面层,
驾驶员才可进入车库内将汽车开进或开出车库。图 2.1 为一个地上 7 车位的升降横移式停车
设备,其工作原理是:三层三个车位可以升降,二层两个车位可以升降和平移,一层的两个
车位只能横向横移,空车位供三层和二层的车位下降时借用。1 、2 号车位可以直接存放车
辆;7 号车位需下降后再存放车辆,3 号车位,则需先将 1 号和 2 号载车板右移,再将 3 号载
车板下降; 4 号车位,则需先将 2 号载车板右移,再将 4 号存车板下降;5 号车位需要先将
1、2、3、4 号四个载车板右移,再将 5 号载车板下降;6 号车位则需要先将 2、4 号载车板
右移,再将 6 号载车板降下。由于升降横移式停车设备对场地的适应性强,介绍系统各机械
部分部件结构和功能 可根据不同的地形和空间进行任意的组合、排列,规模可大可小,对
土建的要求比较低,因此,应用非常广泛。
2.3 车辆的存取
车辆的存入。当车主插卡并在触摸屏上选择空车位后,管理机将 IC 卡号及当前时间读
入,同时发信息给上位机通知有车辆存。上位机接到信息后立刻扫描数据库并更新车位显示
屏,库门自动打开,车主将汽车驶入车库。完成后,管理机将其读人的车辆信息传入上位机,
由上位机将数据库中每辆车的车位号用当前所占用的车位号刷新并在显示屏上实时显示。
车辆的取出。取车时,用户将 IC 卡插入读卡机并按取出确认键确认。系统扫描数据库,
如有车则读人取车时间,收费,并将 IC 卡号、存取时间、收费金额作为历史数据保存。然
后,读出要取出的车的位置,库门开启完成取车操作。当取车操作完成后, 将数据库按当
前车库的车位占用情况予以刷新并在显示屏上实时显示 。
2.4 控制系统
该自动车库系统由硬件和软件两大部分组成 。硬件部分由PLC、停车位霍尔传感器、大
门处安装的传感器、两个读卡器及一台服务器组成。软件系统为用组态软件开发的数据库管
理软件。PLC控制底层设备,如各个传感器、与传感器相对应的显示灯、车库空/满的标志
及液晶数字显示等需连到PLC的输入,门控信号连到PLC的输出,驱动直流伺服电机;PLC还
要与服务器进行串行通讯;微机上需开发图形界面实时显示各车位的满空状态,其数据库能
实时记录车主的入库出库信息及每次泊车费用,并可处理每月车主停车的总费用。软件主要
控制车库模型的输入输出信号,软件还需开发数据库管理系统可根据读卡器及数据库信息为
PLC发出控制指令,PLC将执行指令并反馈系统信号,系统将反馈信息及时更新数据库。数据
库有加密功能,只有管理者有权处理数据据库信息。
3 车库的一般控制流程
3.1 图形显示面
自动车库控制系统通过触摸屏实现人机对话。在上位机上开发的图形界面可以实时显示
各车位的满空状态,其数据库能实时记录车主的入库出库信息及每次泊车费用,并可处理每
月车主停车的总费用。
3.2 停车管理流程
停车的管理流程见图3.1。首先进入车库前要刷卡并在触摸屏上选择停泊车位。一旦车
位选择好,车库进口门开取,进口灯由红变绿,用户按提示停车 。只要车位被占,该车位
传感器激活 ,信号传导PLC表明车位被占。当用户出来时 , 再次刷卡,系统计录停车离开
时间,出口门开,该车位感器激活,将空位信号传 给PLC表明车位空闲。如果车位被占,门
外还有一灯显示一下。每一层还有一个液晶显示当层的泊车情况。由于系统可以控制所有状
况。所以该系统非常稳定可靠。因为车库发生费用都是电脑自动完成的,该车库管理模式不
需要员工现场处理现金,所有费用都可通过信用卡付账,也可通过电子卡按月付账。系统开
发 费用低廉可靠 ,不需要人工实时监控 ,系统在月底可以给车库主人提供当月发生停车费
用的报表 。
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