立体车库控制系统的设计

立体车库控制系统的设计

随着人们生活水平的提高，城市人均汽车的数量逐渐增加，停车难已成为一个现实问题。采用多层停放的立体车库占地面积少,能充分利用立体空间,较好地解决停车难的问题,它的建造已刻不容缓。为了适应生活的快节奏,减少立体车库的车辆存取时间,立体车库应采用高度自动化控制技术。本文介绍一种基于PLC控制的立体车库车板运动控制子系统。1车板与车板的运动运动现以某立体车库中的B区为例,该区为双层12个车位12个车板,共有2层,每层有6个车位,上下各6个车板,每个车板上可以停放1辆车,下层右侧因建筑的原因,空间高度有限,作为下层车板的空位。图1是车位仃放和车板运动示意图。上层车板可以上下移动,下层车板只能左右平移。对上层进行存取车时,相对应的车板下应是空位,若有下层车板,则自动移开,之后,上层车板上行开锁后下降,下降到达下层,待车辆存取(车开进或开出)完成之后,车板就地待命。对下层车板上汽车的存取,若车板在原位则只需直接开进开出即可;若被移出(为上层车板腾出空位)后,前方无阻挡,也只需直接开进开出;若被建筑物(如立柱等)阻挡,车主选择对应车板位后,系统首先将上层的在下边的车板(若有的话)上移,到位后依据实际状况,快速移动后,将所选车板移回原位,等待存取,存取结束,原地待命。2安全检测系统mcss2.1检测点分布(1)汽车停放位置检测采用松下公司产长距离对射式光电开关在底层进行扫描检测,由于车板后端装有定位装置,因此,仅在车板前端进行检测,当车辆停放不到位时,光电开关光源被阻挡,此时系统不能动作,只有车辆停放到位后,系统才能正常工作。阻挡超时,系统会自动发出声、光报警,提示车主放好车辆,通知管理人员及时处理。(2)下层车板横移检测每一个下层车板的原始位置和移出位置分别装有接近开关,分别用于检测车板在位或移出。同时,下位车板在位开关还同时检测上位车板的下降运行是否到位。(3)上层车板的在位和是否挂锁、开锁,以及换向运行的检测合理利用上层车板的承重梁作为接近开关的遮挡板,在库架顶梁上安装开关支架,对应每个上层车板分别安装两只接近开关,当承重梁上升到可靠挂锁位置时,恰好离开下面的一只开关,运动控制系统(MCSS)控制车板反向运行,延时一定时间,检测是否可靠挂锁。当需下移时,上层车板上升到可靠开锁位置,承重梁遮挡上面一个开关,MCSS控制车板反向运行,完成开锁和下降运行,到达下层后遮挡下层车板的在位开关,运行结束。3有关运动控制的要求(1)mcss及系统车库每个区设一液压泵站,为车板的运行提供动力,2台油泵同轴安装,使用同一台电机驱动。每个油泵装设卸载阀,2台泵间设有合流阀,同时分别装有过压溢流阀和压力继电器用于过压保护和为运动控制系统、监控系统提供过压信号。通过MCSS的控制,泵站可为车板的运动提供不同的动力。为了加快存取速度,减少系统运行时间,车板上移时2台液压泵合流,接近到位时,1台卸载。下降时,开锁后即关闭油泵电机,以节约能源。横移时,需移动的车板大于两个时则同时移动两个车板。图2为泵站示意图。(2)油缸油气降升系统上层车板的拖动采用直立柱塞式油缸,用两个电磁铁控制一个换向阀。上升时由泵站提供动力,下降时靠自身重力作用将油缸中油通过回油管“挤回”泵站油箱,完成下降运行。由于使用特殊设计的阀门,具有良好的阻尼,因此下降过程很平稳。(3)换向阀的控制下层车板的拖动采用往复柱塞式油缸,用两个电磁铁控制一个换向阀。不论移出还是回位,都由泵站提供动力,将另一侧的油挤回油箱,完成平移运行。4运动控制系统为使系统控制线路简化和运行可靠,根据立体车库的特点和实际状况,采用可编程控制器PLC作为控制核心。目前,市场上的PLC品种和规格众多,控制功能各有特点却也大同小异,本文介绍使用欧姆龙(OMRON)CQM1型PLC为核心组成的运动控制系统,图3为其硬件接线示意图。系统设有专门的操纵箱,用来完成对该区车库的检修、调测、调试和正常存取车辆的操作;还设有紧急停止按钮和多功能复位按钮等。图4为某一车库的操纵箱面板图。5软件方案的设计5.1车辆可直接存取该系统为实时控制系统,即上位车板在存取车辆后是随即待命,同时因受既有建筑的限制,下层部分车板在移出后,车辆不能直接存取。因此,控制程序应能满足各种状态下的存取要求。基本流程图如图5所示。5.2车板的运动问题系统的动力配制:单号(含上、下两块车板)、双号车板分别由两台液压泵提供动力;同时系统要求使用同一台泵的车板,只能有一块在工作;另外,上位与下位车板也不能同时运动。因此,程序应设置相互闭锁。5.3报告和处理为了确保存取者的人身安全和已存放车辆的安全,系统软件应设置必须的保护和有效的处理措施。(1)报警响应口使用车板前的车辆停放到位检测开关,当系统运行时,有人员进入系统运行区域,系统立即停止运行,并报警(声、光报警并在操纵箱上显示报警类别),提示管理人员处理。管理人员在按压“复位”键,关闭报警后,根据现场情况有两种处理方式:一种是按压“运行/确认”键,系统继续运行;另一种是再次按压“复位”键(按压超过2S)解除本次运行。(2)道压力超标下层车板在平移过程中,如遇管道堵塞,造成管道压力超标,系统停止运行并报警。上层车板在上升过程中,如遇管道堵塞或因检测开关损坏造成管道压力超标,系统应控制上层车板下降同时报警。(3)下车板挂锁设置石线防止上层车板虽有机械挂锁保护,不致因油缸的泄露而跌落。但是,如果挂锁在静止时损坏,因下层车板可能存有车辆,上层跌落会压坏下层的车辆。因此,系统应时刻监视上层车板的状态,一旦出现跌落,立刻报警,故障不排除,报警不能复位。5.4软件的基本过程本例所述车库上、下各有六个车板,上层车板下移时,对应的下层必须是空位,下层的空位有六种,又因为上层车板在存取后是随即待命,所以,每个上层车板的下降运行应有5×5+1种运动方式,将其它上层车板在下层和在原位的运动方式合并,每个上层车板仍至少有6种运动方式。系统中仅上层车板就有36种运动方式。车位的增加、以及停车位的布局依据既有建筑而变化,则运动方式更为复杂,程序将出现激烈膨胀。因此如何使运行程序在保证安全、可靠运行的前提下得到优化是该软件设计的难点,也是系统成败的关键。下面对本系统的处理方法之一做一简介。本例车库,仅有一个空位,因此,上层车板在任何时候都只可能有一个车板在下面待命。当恰好选中该车板时,该车板的运动最为简单,仅上行和挂锁。就是说,选中在下位待命的上层车板,系统不做判断,直接运行。但是,如果选中在原位(上方)待命的上层车板,则比较复杂。将上层车板的车位号存入M100中,M100=1-6。如选中上层2号车位,则M100=2。将空位号存入M300中(M100、M300均为电池后备数据存储单元),空位信号的初值由车库原始位紧靠空位的下层车板在位和移出检测开关组合获得,如空位在第4位,则M300=4。上层车板下移时,将M100与M300中的数据进行比较,相等,说明空位恰在正下方,可直接下移;M100<M300,则表示空位在大号一侧,表明≥M100的下层车板应向大号一侧移动,直到M100=M300时上层车板才能下移。M100>M300时的过程与之相似。软件实现如图6所示。当0500=1(接通)时,上层车板可以下降,下层车板的运动依据0600—0630的状态进行移出或移回。6电气控制系统已具备火炬功能不同的车库结构,采用不同的软件优化设计方法,使得本系统施工的两大区17个分区共计186个车位的立体车库自投运以来,各机构运行平稳、可靠,满足了立体车库的停车要求。专家认为:该电气控制系统,设计合