發(fā)布時(shí)間：2022-03-08 10:43:01 人氣： 來(lái)源：未知
0 引言
立體車(chē)庫行業(yè)近年來(lái)進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。升降橫移式、平面移動(dòng)式、垂直升降式和垂直循環(huán)式立體車(chē)庫作為四類(lèi)主流車(chē)庫類(lèi)型，企業(yè)的研發(fā)熱情較高。截止2019 年2 月，擁有垂直循環(huán)類(lèi)資質(zhì)的企業(yè)有170 家。層數分布在3 層到21 層之間。其中7 層最多，占比79.4%，135 家企業(yè)可以制做7 層垂直循環(huán)式立體車(chē)庫[1]。
垂直循環(huán)式立體車(chē)庫具有以下優(yōu)點(diǎn)：運行平穩，安全可靠；存取方便，經(jīng)濟性高；設計美觀(guān)，可以作為城市景觀(guān)；占地少，容量大，利用2.5 個(gè)地面停車(chē)位的位置最多可停放數十輛汽車(chē)。
1 工作原理
垂直循環(huán)式停車(chē)設備采用垂直于地面的循環(huán)運動(dòng)來(lái)存取車(chē)輛。工作原理：減速電機帶動(dòng)傳動(dòng)機構，在牽引鏈條上每隔一定距離安裝一個(gè)存車(chē)托架。車(chē)輛停放在存車(chē)托架上。電機轉動(dòng)時(shí)，存車(chē)托架與鏈條一起循環(huán)運動(dòng)，到達地面時(shí)用戶(hù)即可存取車(chē)輛。
存車(chē)時(shí)，用戶(hù)輸入車(chē)位號碼，系統自動(dòng)選擇耗時(shí)最短的旋轉方向，將目標托架移動(dòng)至地面層。用戶(hù)將車(chē)輛駛入停妥后即可離開(kāi)。取車(chē)方法與存車(chē)相同。目標托架移動(dòng)至地面后，用戶(hù)將車(chē)輛駛離。
2 系統設計
2.1 方案設計
本文所述為7 層12 個(gè)車(chē)位的垂直循環(huán)式立體車(chē)庫的控制系統設計，見(jiàn)圖1。
設備控制系統以PLC 為控制器，使用變頻器驅動(dòng)循環(huán)電機。循環(huán)電機可變速運行，起停平緩。系統啟動(dòng)后，電機先高速運行；接近地面時(shí)，電機降為低速運行；到達停止位置后，電機在低速狀態(tài)下停止，電機抱閘快速鎖緊。
使用非接觸式接近開(kāi)關(guān)作為定位元件。通過(guò)接近開(kāi)關(guān)進(jìn)行計數，控制器存儲每個(gè)存車(chē)托架的位置，從而可計算出耗時(shí)最短的旋轉方向。
2.2 功能設計
2.2.1 人機接口
使用立體車(chē)庫專(zhuān)用彩屏操作器，可以為用戶(hù)提供多種車(chē)位號碼輸入方式：按鍵、感應卡和手機藍牙掃碼。操作器集成操作模式切換功能，系統可區分手動(dòng)和自動(dòng)操作模式。用戶(hù)正常使用時(shí)為自動(dòng)模式，特殊情況下管理員使用手動(dòng)模式。操作器上提供急停按鈕，用于緊急情況下的停機制動(dòng)。
使用LED 屏顯示系統狀態(tài)，即設備狀態(tài)（正在運行、急停、停用等）和報警信息。
使用LED 屏顯示空閑車(chē)位數和空閑車(chē)位號。由于設備高度達16 m，用戶(hù)無(wú)法目視設備內是否有空車(chē)位，空車(chē)位的車(chē)位號也不得而知。有空車(chē)位時(shí)，LED 屏交替顯示空閑車(chē)位數和空閑車(chē)位號。無(wú)空車(chē)位時(shí)，LED 屏顯示“車(chē)位已滿(mǎn)”。
系統使用紅色旋轉指示燈作為運行警示，使用蜂鳴器進(jìn)行報警提示。
2.2.2 定位功能
由于車(chē)位托架循環(huán)運行，系統需要計算并存儲每個(gè)車(chē)位的位置。顯然，只要已知第1 號車(chē)位的位置，其他車(chē)位按照順序排列即可。因此，使用一個(gè)定位開(kāi)關(guān)專(zhuān)門(mén)標定第1 號車(chē)位。設備首次上電后，系統需要對第1 號車(chē)位進(jìn)行尋址操作。
垂直循環(huán)立體車(chē)庫具有兩個(gè)旋轉運行方向，規定其中一個(gè)方向為正方向，另一個(gè)方向為負方向。第1 號車(chē)位確定后，使用另一個(gè)定位開(kāi)關(guān)進(jìn)行計數，正方向運行時(shí)計數器增加，負方向運行時(shí)計數器減少。通過(guò)計數器的數值，可以計算出每個(gè)車(chē)位與地面的距離。第1 號車(chē)位和第12 號車(chē)位之間過(guò)渡時(shí)，計數器需要重新賦值。
2.2.3 車(chē)庫門(mén)聯(lián)鎖
車(chē)庫自動(dòng)門(mén)與設備聯(lián)鎖運行。車(chē)庫門(mén)打開(kāi)時(shí)，循環(huán)電機不能運行；循環(huán)電機運行之前，車(chē)庫門(mén)必須關(guān)閉。車(chē)庫門(mén)關(guān)閉過(guò)程中，如果有人車(chē)闖入，車(chē)庫門(mén)停止關(guān)閉，并發(fā)出聲光報警。
2.2.4 檢測裝置
1）超長(cháng)檢測
超長(cháng)檢測使用對射型光電開(kāi)關(guān)，分別安裝在車(chē)庫一層的前端和后端。車(chē)輛駛入車(chē)庫后，如果光線(xiàn)被遮擋，系統則認為車(chē)輛超長(cháng)。
2）人車(chē)闖入檢測
人車(chē)闖入檢測使用對射型光電開(kāi)關(guān)，安裝在車(chē)庫入口處。車(chē)庫門(mén)關(guān)閉時(shí)，如果光線(xiàn)被遮擋，系統認為人車(chē)闖入，設備停止運行并報警。
3）車(chē)輛有無(wú)檢測
車(chē)輛有無(wú)檢測使用對射型光電開(kāi)關(guān)，安裝在一層，采用對角線(xiàn)照射。如果托架上有車(chē)，光線(xiàn)被遮擋，系統則記錄此車(chē)位有車(chē)。
2.2.5 報警功能
當設備出現異常時(shí)，控制系統在LED 屏上顯示報警信息。用戶(hù)或者管理員可以根據報警信息迅速判斷異常原因和位置，并及時(shí)進(jìn)行合理處置。主要報警點(diǎn)見(jiàn)表1。
3 硬件設計
PLC 選用歐姆龍CP1E 系列。CP1E 系列作為歐姆龍經(jīng)濟型控制器，性?xún)r(jià)比出色，靈活支持小型系統，擴展性高，應用廣泛，滿(mǎn)足七層12 車(chē)位垂直循環(huán)式立體車(chē)庫的性能要求。
循環(huán)電機變頻器使用臺達CH2000 系列。臺達CH2000 系列高性能矢量變頻器，可滿(mǎn)足起重、運輸、數控機床等領(lǐng)域的沖擊性瞬間負載、高過(guò)載及重負荷等特殊需求。其過(guò)載能力在額定電流150% 時(shí)可達60 s，200% 可達3 s。
操作器、LED 屏、接近開(kāi)關(guān)和光電開(kāi)關(guān)等控制元件均采用性能可靠的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品?？刂葡到y結構如圖3 所示，PLC 主要輸入輸出點(diǎn)
4 程序設計
控制程序由初始化程序段、車(chē)庫門(mén)控制程序段、報警顯示程序段和循環(huán)存取程序段組成。電機加減速時(shí)間和抱閘制動(dòng)時(shí)間通過(guò)最大偏載試驗進(jìn)行設定。制動(dòng)時(shí)間短，剎車(chē)噪聲大，電機抱閘磨損較快；制動(dòng)時(shí)間長(cháng)，容易出現偏載溜車(chē)現象。
4.1 初始化
設備上電時(shí)，控制器需要記錄每個(gè)車(chē)位的位置以及是否空閑。因此先將設備完整循環(huán)運行一圈進(jìn)行標定，根據檢測開(kāi)關(guān)的信號將車(chē)位的位置和使用情況依次存儲在內部寄存器中。
初始化完成后，空閑車(chē)位的數量和號碼交替顯示在LED 屏上。未進(jìn)行初始化或者初始化程序被中斷時(shí)，設備不能在自動(dòng)模式下運行。
4.2 控制流程
程序控制流程如圖5 所示。車(chē)庫門(mén)與循環(huán)轉動(dòng)動(dòng)作聯(lián)鎖，車(chē)位托架循環(huán)轉動(dòng)的前提條件是車(chē)庫門(mén)必須完全關(guān)閉。循環(huán)運行結束后，車(chē)庫門(mén)自動(dòng)打開(kāi)。
4.3 存取程序
用戶(hù)輸入車(chē)位號碼后，程序根據各個(gè)車(chē)位的當前位置，選擇耗時(shí)最短的旋轉方向。
循環(huán)轉動(dòng)時(shí)，每轉動(dòng)一個(gè)車(chē)位間隔，根據旋轉方向和定位開(kāi)關(guān)的信號，計數器增加或減少計數。通過(guò)計數值判斷目標車(chē)位與地面的距離。
目標車(chē)位接近地面時(shí)，程序控制變頻器進(jìn)行減速。到達目標位置時(shí)，電機停止轉動(dòng)并鎖緊抱閘。
5 結論
垂直循環(huán)式立體車(chē)庫控制系統的實(shí)現方法有多種。本文以變頻器驅動(dòng)電機的方式實(shí)現電機平緩起停，加減速曲線(xiàn)平滑。根據定位行程，PLC 通過(guò)變頻器控制電機的轉速，高低速搭配運行可顯著(zhù)縮短存取車(chē)時(shí)間。實(shí)際設備完成安裝后進(jìn)行了負載試驗，運行平穩，定位準確，效果良好。
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