升降横移（精选七篇）
升降横移 篇1
随着我国经济的快速发展, 人们的物质生活水平越来越优越, 拥有私人车辆的梦想已不再遥不可及。在我国已经有越来越多的家庭或个人拥有汽车, 然而在人们出行变得方便的同时, 找到一个停车位却成为了开车人首先要解决的棘手问题。无论是在商场还是其他集群建筑都要考虑有一定规模的停车场, 但现今占据绝大比例的普通停车场已经不能满足日渐增多车辆停车的要求, 特别是在大城市。现阶段中国快速发展, 高楼大厦掘地而起, 国土资源比较紧缺, 不可能再多建更多的平面停车场, 停车场发展趋势定然会往空间发展, 相应的多层立体式停车场就得到了越来越广泛的应用, 采用技术先进和自动化程度高的机电设备, 将机械、电子计算机和自控设备以及智能IC卡技术有机地结合起来, 用户通过在PC端预先注册信息, 管理人员设置一定的收费标准, 即可实现脱机运行并提供给用户—种高效智能的管理服务。
1 存取车原理
升降横移式停车设备主要由五部分组成, 包括组合式钢结构框架、存取车是用来承载车辆的载车板、升降和横移传动系统、升降横移控制系统以及安全防护装置等。
升降横移式停车库的工作原理是通过操纵载车板移位产生垂直通道, 实现高层或地下车位升降存取车辆。每辆车都有汽车承载板, 所需存取的车辆通过升降和移位操作到达地面, 司机进入车库, 存取车辆。以停在地面的车辆为基准, 停在地面的车辆只作横移运行, 不需升降, 而位于其上层或下层的车位要经过中间层横移空出车位。在载车板下降或上升到地面层之后.驾驶员才可以进入车库把汽车开进或开出车库。这是一种多平面的空间立体车库。它以单层平面停车库为核心, 以存取车和收费系统搭建人机交互界面, 通过上位机对车库进行统一的管理、监控。通过PLC控制电机的运转来实现车位的空间位置变动, 使车位实现由空间到平面的转化.从而实现多层平面停车的功能。
升降横移式立体车库的车位结构可为N*M二维矩阵形式来表示, 其车库所能容纳的车位数为:P=N*M- (N-1)
上式中:N为二维矩阵的行, 即立体车库的层数M为二维矩阵的列, 即立体车库的列数。但是由于受传动装置及存取车时间的限制, 国家规定该类车库一般最高只能建6层, 具体可根据停车量来决定停车库的规模。以3*3立体车库为例, 其存取车流程如图1所示。
第一层有两个停车位、一个空位, 第二层的车位分布与第一层相同。第三层有三个停车位, 没有空位。假设车库中车位已经停满, 若要对6号车位进行取车操作, 则首先应将5号车位下面的4, 2号车位车辆移开给6号车位下降动作留着位置, 故其工作过程为, 首先横移机构动作将4, 2号车位向左移, 接下来升降机构动作将6号车位移到第一层, 用户进入车库取车, 取车动作完成, 存车动作与之类似。
2 停车收费计时系统原理
该系统连接工控机与PLC控制系统的桥梁, 以单片机作为控制核心, 其硬件结构组成如图2所示。此模块主要实现的功能包括与PC通信、与PLC通信、LCD显示、IC卡识别。为了实现存取车的无人智能化管理, 对于固定用户, 采取实名注册并发IC卡, 用户需在卡内存入一定的金额。当用户需要入库停车时, 只需要刷一下自己的IC卡, 系统将会给PLC控制系统发送指令, 为用户自动分配一个停车位。当用户取车时, 车主也只需刷一下自己的IC卡, 此时PLC控制系统接收到指令将用户的车取出, 同是LCD显示屏上为车主显示停车时间及所扣除的停车费用。对于非固定用户, 如果要入库进行停车, 则需要在管理员处缴费并发放一张IC卡, 然后其存取车流程即同固定用户一致, 最后在管理员处交回IC卡并退回剩余费用或进行补缴。
3 升降横移式立体车库的控制系统设计
3.1 升降横移式立体车库的硬件设计
三层三列7车位升降横移式立体车库有两种工作方式:自动控制和手动控制, 自动控制主要由PLC软件进行自动存取车辆和收费控制, 手动控制主要针对突发事件和车库整修。
升降横移式立体车库存取车的工作原理主要是通过控制横移小电机和升降大电机来实现的, 利用按钮操作进行改变横移电动机电源相序完成载车板左右和上下移动。
控制系统的输入为各检测传感器的信号, 输出为电机的升降和横移以及指示装置, 三层三列7车位升降横移式立体车库采用西门子S7-200系列PLC为控制中心, 输入输出分配表如表1和2所示。
3.2 PLC控制系统程序设计
PLC控制的三层三列7车位升降横移式立体车库控制系统的程序设计完全从顾客角度出发, 充分考虑如何减少顾客存取车时间, 实现立体车库自动化达到更高的效率。本文采用顾客就近停车和最优路径停车原则。根据升降横移式立体车库的特点, 当第一层车库有空车位时, 通过上位机显示空车位号, 由顾客选取就近车位停车。当第一层车位已满, 若一层有取车命令时, 优先响应取车命令。若一层无取车命令时, 则选择第二和第三的最优路径存车。通过PLC对所有空车位进行比对, 哪个空车位下方没有托盘, 优先选取这个车位, 通过大电机进行升降来存取车。如果所有空车位下方都有托盘时, 就选取横移步数最少的车位, 停车时先通过小电机横移再通过大电机升降。等停车完成后, 开始计时收费。其控制系统存车流程如图3所示。
4 结束语
为了满足存取车及收费的无人化和智能化的需求, 本文提出了一种新颖的IC卡智能结算的存取控制方法。该系统具有良好的人机交互界面, 控制简单方便, 大大提高了用户存取车的效率。采用无人化值守和智能化结算的必将成为立体车库管理系统趋势。
摘要：针对现有立体车库停车管理系统所存在的缺陷, 本文提出了一种新颖的IC卡智能结算的立体车库存取车方案。具体介绍了车库的存取流程和收费标准, 并给出了PLC控制系统的硬件和软件设计。本文选用结构简单易于实现指令控制S7-200系列的PLC, 车辆的进出库和收费都通过PLC的软件系统实现, 大大节省了用户的时间。立体车库具有占地面积少, 存取车方便, 易于管理和防盗, 越来越受到人们的青睐。
关键词：升降横移,立体车库,PLC智能计费
参考文献
[1]廖常初.PLC编程及应用[M].4版.北京:机械工业出版社, 2011.
[2]杨丽英.升降横移式智能化立体车库设计与研究[D].山东大学, 2010.
[3]武乡.低成本、机械式立体车库人机交互系统研究与设计[D].兰州交通大学, 2013.
[4]张桂香, 耿长清.基于PLC的升降横移式立体车库自动控制[J].自动化仪表2013, 34 (7) :35-37.
升降横移 篇2
关键词：升降横移；机械式停车设备；立体停车设备
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）20-0074-02
1 机械式立体停车设备的背景
随着我国城市经济和汽车工业的迅速发展，近十年机动车保有量快速增长。据公安部交管局统计，截至2012年底全国汽车保有量达1.2亿辆，年增长1510万辆，我国已经步入“汽车社会”。而与此相对应的是停车位需求量激增，土地资源紧缺，城市停车难问题不断恶化，如何解决好停车问题，已经成为当今世界城市发展过程中普遍遇到的一个难题。因地制宜，采用机械式立体停车设备，将停车位向地下、地上空间发展，是目前世界上公认的最有效地解决“停车难”的方法。
机械式立体停车设备以其占地面积少、停车率高、布置灵活、操作方便、安全可靠、高效低耗等优点，越来越受到人们的青睐。据中国重型机械工业协会停车设备工作委员会统计，机械式立体停车设备已经连续四年28%以上的增长，预计2013年仍能保持30%左右的增长，年新增泊位有望达到50万个，拥有量超过200万个。
2 升降横移类机械式停车设备的类型及特点
目前市面上常见的机械式立体停车库有升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类、简易升降类、汽车专用升降机9种，其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低、规模可大可小等优点，在国内车库市场占有85%以上的市场份额。
升降横移类机械式停车设备一般为准无人方式，即人将汽车开上载车板后将汽车停好，而后人离开汽车移动载车板，通过升降横移装置将汽车移动到指定位置。主要分类和型式有：
2.1 按避让的运动方式分
2.1.1 左右横移避让方式。传统的升降横移类机械式停车设备，也是最常见的，其工作原理为：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。该避让方式的特点是结构简单、造价低、地面及地坑都可做，缺点是中间层及地面层都必须留出一个空位供上层及地下层车位做升降，最不利的条件时下层的车位都需做横移避让，车位数量相应有所减少。
图1
2.1.2 前移旋转避让方式。这种类型停车设备的地面层载车板不做左右横移避让，而是往前移出一个车位的长度后载车板整体向左或向右旋转90°后再向前移动一段距离，为该车位的上层载车板下降到地面留出空位，从而实现上层车位的避让。当存取完上层车辆后，地面层载车板按相反的动作退回至取车前的位置。该避让方式的最大特点是类似简易升降设备，可做到单个车体独立增加车位，却能实现简易升降设备所不能实现的上下车位的自动存取功能。这种避让方式的缺点是存取上层车辆时地面层载车板需前移旋转避让，占用通道，地面基础要求平整，存取车时间较长，且在通道的角落无法安装，否则上层车辆将无法开出，目前这种类型的停车设备国内只有两层。
2.1.3 无避让方式。如图2所示，这种方式在存取上层车辆时下层车辆无需移动避让，整台设备沿着导轨向外移动，到位后上载车板旋转90°后下降至地面，此时驾驶员就可以将车辆开进或开出载车板，然后载车板以相反的动作退回起点，完成整个存取车过程。与前两种避让方式相比，无避让方式停车设备的最大特点是存取上层车辆时无需下层停车位作避让移动，存取车无需等候，对于过道较窄的地方，车位可以打斜安装，单台设备维修不会影响相邻及全部停车位。这种避让方式的缺点是设备占用的宽度较大，对于地下室两柱间距要求较大，设备价格较高。
图2
2.2 按提升方式分
2.2.1 钢丝绳提升方式。在多层（超过两层）升降横移类机械式停车设备中，因提升高度大，要求整根提升索具很长，而钢丝绳提升方式具有强度高、挠性好、自重轻、运行平稳等诸多优点，因而钢丝绳相对于其他提升装置是较好的选择。其缺点是当钢丝绳绕过卷筒和滑轮时，受交变弯曲和挤压作用，在弯曲处产生弯曲应力和挤压应力，加剧钢丝绳的磨损，影响钢丝绳的寿命，且在钢丝绳与滑轮之间容易发生打滑现象，导致传动比不固定，更不能保证载车板两边同步上升。
2.2.2 链条提升方式。链条传动的优点是传动比准确、维修简单、造价低廉，运行过程中稳定性较强，适于工作条件恶劣的场合，可承受足够大的冲击力而不至于断裂。其缺点是链条在提升过程中会发出较大的声响，尤其是当层数提升高度增加到三层以上时，载车板上的链条吊点与纵梁上的链轮不在同一平面时容易出现偏齿、卡齿甚至跳齿的现象。
2.2.3 液压缸提升方式。液压缸提升的升降横移类机械式停车设备液压传动系统由液压泵、液压缸、控制元件和辅助元件四部分组成。液压缸提升的优点是一台泵站可以驱动多个载车板，体积小、重量轻、结构紧凑，运行平稳、反应快、冲击小，能高速启动、制动和换向，能实现无级调速、自动防止过载，操作简便，容易实行自动化。其缺点是成本高、密封技术要求高、油液易污染，在传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比，对油温的变化比较敏感，液压传动在出现故障时不易诊断。
2.2.4 滚珠螺杆提升方式。滚珠螺杆由螺杆、螺母和滚珠组成，它的功能是将旋转运动转化成直线运动。这种结构的特点是摩擦阻力小、运行平稳、定位精度高、寿命高，可做高速正逆向的传动及变换传动，具有结构紧凑、检查维修方便、停车空间大等优点。其缺点是对环境污染要求较高，如果在滚道上落入脏物或使用肮脏的润滑油，不仅会妨碍滚珠的正常运转，而且使磨损急剧增加。
2.2.5 液压缸+钢丝绳组合提升方式：这两种型式组合常用于高层的停车设备，最大的优点是防冒顶，防过载，升降速度快，运行成本低，载车板下降过程中靠自身重力下降，无需动力。但其缺点也同时包含了上述两种提升方式的缺点。
2.2.6 链条+钢丝绳组合提升方式：这种提升方式常见的是半地坑式、一机多板式升降横移类，链条只起平衡作用，而钢丝绳通过卷筒带动载车板做升降运动。两种型式组合的特点是：设置结构更加简洁，占用地下空间更少，便于维护保养。
2.3 按设备结构分
2.3.1 单柱形式：这种结构稳定性好，有较好的强度和刚度，适用于多层或重列升降横移类机械式停车设备。缺点是限制了车位的宽度尺寸，存取车时对驾驶员的技术要求较高。
2.3.2 跨梁形式：根据结构不同有二跨度、三跨度、四跨度等形式。跨梁形式视野好，进出车辆方便，结构简单但较单柱形式跨度大，所以运输、安装不太方便。
2.3.3 后悬臂形式：这种结构的最大优点是视野开阔，存取车方便。缺点是对设备运行的稳定性和结构框架的强度、刚度、设计要求严格，且不能做重列式，这种结构大多用于二层升降横移类机械式停车设备。
2.4 按电机带动载车板数量分
2.4.1 一机一板：即一台减速电机只带动一台载车板做升降运行，其优点是设备安全、可靠、快捷、稳定性高，一台电机出现故障不会影响到其他车位的运行，缺点是每个上载车板都要有一台电机带动，成本高。
2.4.2 一机多板：即一台减速电机驱动两台以上载车板做升降运行，这种型式的停车设备最大的优点是造价低，但存在以下缺陷或不足：电机功率较大，一旦提升机构出现故障，可能会出现整个库陷于瘫痪的不利局面，每取上层一个载车板，同一根钢丝绳要动一次，且钢丝绳经过多个车位滑轮、卷筒反复正反向卷绕，起吊用钢丝绳寿命成倍地减小，大大地缩短了使用寿命。
3 结语
随着我国机动车数量越来越多，停车难成为城市发展中一个亟待解决的问题，而机械式立体停车设备正是解决城市停车难问题的一种发展趋势。面对市场上类型多种多样的机械式立体停车设备，用户可根据现场的实际情况及机械式立体停车设备各种类型的特点来选择一种合适的停车设备。
参考文献
[1] 中国重型机械工业协会停车设备管理委员会.机械式立体车库[M].北京：海洋出版社，2001：33-47.
[2] 李祥启.立体车库的选型与应用[J].建筑科技，2008，（4）：66-67.
[3] 张建锋，武瑞之.机械式立体停车库提升方式安全性介绍[J].中国重型装备，2008，（4）：35-37.
升降横移 篇3
1 钢结构设计内容及分析
1.1基本参数及结构形式
该钢结构适停车辆最大尺寸;长×宽×高:5200 mm×1850 mm×1550 mm;适停车辆最大重量1700 kg;载车盘质量300 kg;设计所容车位8;横梁采用热轧工字钢Q235A型号(H100×68×4.5×8)执行标准为GB706-88;载车盘材料采用镀锌钢板0.8×1250×2500。
1.2停车库设计基本形式,如图1所示
1.3钢结构及结构形式
本设计采用如图2所示单柱形式结构,该结构紧凑,安装、搬运方便,规则结构会给驾驶员一种导正的作用,若装有平衡装置则在升降过程中有全程平衡保护[2]。单柱形式在结构上稳定性较好,其刚度、强度比较好,特别适用于多层式和重列式的升降横移类立体停车库。
2 钢结构骨架特点和力学模型的建立
(1)停车库钢结构骨架是柱、梁和杆的组合体,通过有限元软件进行分析。在建立结构分析模型时,用三维梁单元和杆单元模拟实际结构,用固定约束边界模拟钢结构在基础上的安装情况来建立停车库骨架力学模型,对典型工况进行结构分析,得到在各工况载荷作用下结构的变形和应力状态,为钢结构的合理设计奠定了基础,用有限元法分析结构,力学模型的建立是关键的步骤[3]。如图3所示,停车库钢结构骨架的力学模型。
在约束处理时,钢结构骨架因为与地面通过地脚螺栓刚性连接,故将其视为刚性约束,即完全限制整个钢架6个自由度位移δx、δy、δz、θy、θz、θx。因此,用固定约束边界条件模拟其在基础上的安装情况[4]。
(2)网格划分。为立体停车库钢结构进行网格划分,其中各空间杆、柱用高强度螺栓铆接或焊接成。由力学模型可得钢结构每个参考面8个节点,4个参考面共32个节点和54个梁单元。
3 停车库的结构受力及基本假设
3.1 钢结构的受力
停车库钢结构受力主要包括:钢结构本身自重,结构架上各停车位的车辆及托盘重力,提升系统起制动所产生的惯性力,驱动装置的重力,整体结构所收的风力、地震载荷以及结构由于外界环境温度变化而引起的温度应力等,以集中或均布方式作用[5]。
3.2 基本假设
(1)按停车库单独矗立,不与其它任何建筑物相接的最危险状态计算。
(2)不计由于结构向阳背阴温度变化所引起的热应力。
(3)整体结构无初始变形和缺陷。
(4)由于结构高度较低不考虑风载及地震载荷。
(5)按最危险满载9车位且载荷对称分布为计算工况。
3.3 计算各点张力
单元划分结构应力图。首先汽车与载车盘共重2吨,其次,钢结构为对称结构虽然实际容车8辆但按最危险状况计算应为满载9辆,将其重力分配到节点[6]:
4 SAP5程序分析及分析
SAP5是通用的结构有限元分析程序,其流程框图如图4所示。首先根据分析要求和结构特点建立结构的力学模型;然后对力学模型离散化,得到有限元模型;再根据程序数据系统的要求,组织模型的有关数据信息,建立适合SAP5程序使用的数据文件;最后,启动SAP5程序,则程序自动完成。
钢结构有限元计算结果及分析:通过运用SAP5得出钢结构骨架各节点、杆、梁的内力,应力值,并按所的计算结果绘出各单元应力值得分布图,如图5所示。
结论:中间两立柱受力最大;横梁几乎不受力,竖梁受力也很小。
5 结论
通过本文对升降横移类停车库的结构分析得出以下结论:
(1)升降横移式立体停车库作为机械停车设备的一种形式,以其独有的特点而被广泛接受,并将成为未来停车设备的主流形式。(2)利用SAP5软件对停车库钢结构进行优化设计,这将大大提高车库钢结构在应用的可靠性,并为工程分析、钢结构选型提供了有力的理论依据。
参考文献
[1]徐格宁,王鹰,仁少云.升降式立体停车库钢结构设计计算[J].起重运输机械,2000(2):5-9.
[2]安伟光.结构体系可靠性和基于可靠性的优化设计[M].国防工业出版社,1997:5 8-62.
[3]Shigley J E.Mechanical Engineering Design[Z].New York:McGraw-Hill,1997.
[4]龚海峰.停车库控制系统[D].甘肃工业大学,2000.
[5]宗听聪.钢结构构件和结构体系概论[M].同济大学出版社,1989.
升降横移 篇4
关键词：升降横移式,立体车库,PLC,组态技术,智能化控制
0 引言
汽车的急增致使城市停车难问题不断恶化,而作为解决城市静态交通问题的有效措施——向空间、向高层发展的自动化立体停车设备,以其占地面积少、停车率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点,越来越受到人们的青睐。目前市面上常见的机械式立体停车库有:升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类等8种,其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点,在国内车库市场占有绝对优势的市场份额[1]。
1 升降横移式立体车库系统
升降横移式立体停车库集机械、电子、信息技术于一体[2]。它主要由主框架、载车台、传动系统、控制系统、安全防护系统五大部分组成。升降横移式立体停车库每个车位均有托盘,所需存取车辆的托盘通过升、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。地面上布置的升降横移立体车库结构特点是:一层只能平移,顶层只能升降[3],中间层既可平移又可升降。除顶层外,中间层和底层都必须预留一个空车位,供进出车升降之用。当底层车位要存取车时,无需移动其它托盘就可直接进出车;中间层、顶层进出车时,先要判断其对应的下方位置是否为空,不为空时要进行相应的平移处理,直到下方为空才可进行下降和进出车动作,进出车后托盘再上升回到原位置。其运动总原则是:升降复位,平移不复位。托盘升降由一台电机驱动,通过钢丝绳拖动托盘垂直升降,横向移动借助导轨,也是利用一台电机便可实现车位的移动,它的主要优点在于同一层的车位移动独立,可以自由动作,并且动作时间短,缩短了存取车的时间[4]。运行方式分自动和手动2种,可通过开关切换,在车库正常运行时使用自动方式,在设备维修和调试时可使用手动方式。自动方式和手动方式均采用P L C控制,因此可保证设备在任何方式下的安全运行。设备有多种安全装置可确保人车安全,如防坠装置、限位及防过卷装置、断电自动刹车制动装置、错断相保护等。
以目前比较流行的三层立体车库为案例,以人机界面和P L C为控制核心,设计了三层升降横移式立体车库的自动控制系统。
2 升降横移式立体车库运行原理
升降横移立体车库车位结构为X×Y二维矩阵形式,可设计为多层、多列,车库提供的总车位容量为:
其中,X为二维矩阵的行,即车库的层数;Y为二维矩阵的列,即车库的列数。
由于受收链装置及进出车时间的限制,车库一般为2~4层(国家规定最高为4层),其中以2、3层者居多。实际设计要求规定,立体车库为3层结构,考虑到升降横移式车库本身的特点即中间层和底层必须留有一个空位,如果要设计一座能提供1 3个车位升降横移式立体车库,即X=3,Z=13,则Y>4,设计3×5立体车库完全可满足要求[6],如图1所示。第一层和第二层都有4个停车位、1个空位,第三层有5个停车位,无空位。在存车时根据车库的已有停车状态选择最佳的停车方式,同时应考虑到一些频繁存取的车和较长时间存取的车在车库中的存放位置。以图1状态为例来说明具体过程:要把车停放到1 1号停车位上,则首先应将1 1号停车位下的车位移开,即把6号车位上的托盘向右移一个车位,此时因为6号车位右边仍有托盘,故应先把7、8、9号车位上的托盘都向右移动一个车位,当1 1号车位下降到第二层时再把正下方的1号车位上的托盘向右移动一个车位,最后就可以将11号车位的托盘降至底层,车停到托盘上,然后托盘复位。
3 PLC程序设计
控制系统是整个升降横移式立体停车库装置的核心部分,其设计的优劣,直接影响着整个车库装置的性能。控制系统安全可靠、操作方便,能自动完成进出车动作并显示停车信息(车位有无车状态显示)。程序又是控制系统中的核心,程序编制的好坏也影响着车库的正常运行,在编制程序中要多方面考虑,使程序趋于完美。
升降横移式立体停车库控制系统分为2种工作方式:手动和全自动,可用开关来进行选择。其中手动方式主要用于调试维修或应急情况,也就是通过P L C实现“点动”,即当选择了车位号后,再按下“上”、“下”、“左”、“右”键,就可以把托盘调整到预定的位置。全自动方式是立体停车库的正常工作方式,当键入取车命令后,系统可自动判断对应托盘所在的位置,并移动托盘,自动完成进出动作。
在立体停车库的控制系统中,最主要的是要解决托盘的问题,如要从某一托盘取下车辆时,就要移开它下面的所有托盘,这就涉及到怎样移开的问题,怎样移动才能使得所花的时间最少,移动的方式最简单,同时车位的移动引起的车位变化也需要系统用计算机进行记忆,对每个托盘与所对应的车位号的关系进行赋值,并刷新托盘有无车辆信息。等下一次存取车的时候才能重新进行车位的移动,不至于引起混乱。
程序分为两大部分来编制:主程序块和子程序块。第一部分主程序控制整个车库的运行情况,调用子程序处理各种请求。开机后,车库控制系统处于待命状态,车辆存取时,先存下层车位,然后再存上层车位,一层车位的存取直接进行,一层以上车位的存取要进行车位的横移和升降才能完成。在主程序中有自动程序的按钮和手动程序的按钮;出现紧急情况时的总停开关;正常运行时的运行指示灯;存车、取车指示灯;各种安全检测信号,如当有人进入车库时,由于人挡住了光电开关,运行灯停止,车库自动停止运行;每个车位和立柱两侧的光电开关,用来检测有无托盘以及车辆,当检测到不符合规定的项目时,车库不能运行。子程序块可分赋值、选位、下降和复位模块。赋值模块是对各个托盘对应的车位号赋值;选位模块是在存车时通过计算找到移动次数最少的托盘位置;下降模块是通过一定的算法自动使得指定的托盘下降;复位模块是使托盘复位。程序的运行原理图如图2所示,自动情况下的存车流程如图3所示。
在本系统中,PLC采用GE FANUC PACSystems RX3i控制器,其所带的Proficy Machine Edition开发软件可以使PLC编程方便、快捷。PACSystems RX3i控制器是一个高集成的控制系统,与常见的西门子、三菱、欧姆龙等不一样,其I/O模块与控制器独立,这样的结构特点使得I/O点数可以不受硬件大小的限制,通过添加I/O模块可以实现点数无限扩展的能力。
根据升降横移式立体车库运行原理,结合控制系统PLC程序设计流程,对I/O模块输入输出点进行分配,分别如表1和表2所示。
输入信号主要是各种面板操作按钮,各类限位开关以及用于检测托盘状态的光电传感器等,另外还有电机状态的检测信号。本系统中所用到的输入点数为102点,由于GE FANUC的开关量I/O模块一般为16点和32点2种,从经济的角度考虑选择32点输入模块,再根据10%的冗余准备,选择4个32点的输入模块可以满足使用需要。
输出信号控制主要是各类状态指示灯和系统中使用到的8台横移小电机和9台升降大电机的运转控制。系统中输出信号共有77点,结合成本考虑选择32点输出模块,用3个输出模块来满足系统设计的需要。
P L C控制程序采用模块化编程形式,车位运行过程中只需调用子程序模块,这样大大降低了程序的复杂程度,方便了程序的修改,而且为车位的拓展提供了便利的条件。整个程序包括主程序模块以及手动按键、紧急停车按键、初始化、存取车位号赋值、空车位号与移动车位号赋值、托盘平移运动、光电开关、托盘升降运动和故障报警等子程序模块。
4 HMI设计
立体车库的现场监控是采用基于GE FANUC HMI/SCADA IFIX的上位机(操作员站)来实现的。利用上位机的数据通信手段,数据处理能力和图形显示、多媒体技术,可以通过现场总线,实时接收和处理下位机P L C从现场采集的各种状态、控制、报警信号,并利用这些信号驱动P C控制界面中的各种图形,实时显示现场的各种状况,在操作员和停车库之间构造出形象、直观的界面,对操作运行和故障给出提示、报警等。
组态监控画面的制作,是采用GE FANUC HMI/SCADA IFIX软件来实现的。界面既是车库运行状态的反映,也是进行操作控制的平台,具有很好的便捷性。系统具备历史数据存储的功能,能把各个时段的数据分类存放在指定的位置,以便查询。新手可以通过管理员手册熟悉系统操作。
5 结语
采用PLC和Profibus现场总线控制,使升降横移类立体车库的控制系统的可靠性大大提高,满足了车库的控制功能与使用性能的要求,完全实现了进出车的智能控制。采用了手动、半自动和全自动多级冗余控制方式,配合软件/硬件联锁保护,大大提高了系统的可靠性;同时,PLC软件设计上的优化处理,使得本系统对于车位的扩展实现较为简便,软件设计还采用了“并行分支与汇合”的技巧,大大缩短了进出车时间,提高了工作效率。
参考文献
[1] 杜桂荣,彭斌,等.多层升降横移式立体停车库的结构和控制系统[J].起重机运输,2002,4
[2] 马红麟.基于PLC 控制的升降横移式立体车库的研究与设计[J].智能建筑与城市信息,2007,9
[3] 程怀舟.基于PLC的多层立体车库设计[EB/OL]
[4] 张启君.立体车库的主要形式及技术特点[J].机电产品开发与创新,1999 ,(55)
[5] 张云生,刘炜,张寿明,等.多层升降平移式立体车库监控系统[J].电气传动,2000, 5, 22-24
升降横移 篇5
1 立体停车库的特点
1.1 高倍率的技术经济指标
自动立体停车库停车容量大、占地面积小, 也可停放各种类型的车辆, 特别是轿车。传统停车库平均每个车位占地35m2。立体停车库平均每个车位占地面积13m2, 仅为传统车库的30%。
1.2 外观同建筑协调, 管理方便
自动立体停车库最适合用于商场、宾馆、办公楼前、居住区, 以及改造项目。许多装置基本无须专门的操作人员, 一个司机就可单独完成。
1.3 完备的配套设施及“绿色”环保
自动立体车库具有完整的安全系统, 如障碍物确认装置、紧急制动装置、防止突然落下装置、过载保护装置、漏电保护装置、车辆超长及超高检测装置等等。由于车辆在存取过程中只在极短的时间内低速行驶, 故而噪声、排气极其轻微。
1.4 较强的实用性
施工周期缩短, 满足特定条件下, 也适合改造项目。
2 立体停车库分类
根据国家质量监督检验检疫总局颁布的《特种设备目录》将立体车库分为九大类, 具体是:升降横移类、巷道堆垛类、简易升降类、垂直循环类、水平循环类、多层循环类、平面移动类、垂直升降类和汽车专用升降机。
下面就市场上常用的二类立体停车库类型升降横移类、巷道堆垛类进行分析与比较:
2.1 升降横移式:
是利用载车板的升降或 (和) 横向平移存取停放汽车的机械式停车设备。
特点:型式较多, 规模灵活, 适应性强, 造价较低, 施工快, 操作简单, 适用于住宅小区、地下室、立交桥下、改造项目等。应用最为广泛, 目前市场占有份额达到70%。存车层数七层以下, 二层升降横移类是目前性价比最高的一种机型。无论几层或者几个单元, 每个车库前面最少需要6米宽的行车通道。随着层数的增加设备制造成本也会随之增加, 运行效率反之降低。
主要设备及停车方式:由金属钢结构用、载车板、驱动系统、控制系统、安全防护措施等组成。停放车辆的载车板兼做运送车辆的搬运装置, 车辆出入层的载车板只做横移运动, 顶层载车板只做升降运动。司机需将车辆倒入首层载车板, 然后下车操作控制面板, 设备自动将载车板搬运到所停的车位。出车程序反之, 司机自行将车开出载车板。
缺点:每组设备最少需要留有一个空车位, 使用率低于巷道堆垛停车类车库。整套设备为链条牵动运行, 事故率较高。升降横移式立体车库如中下层某个车位出现故障, 则整个单元系统就会瘫痪。
2.2 巷道堆垛式:
是用巷道堆垛机或特种起重机将汽车水平且同时垂直移动到预定泊车位置或相反取出汽车的机械式停车设备。可根据场地的不同设置在室外 (一般采用全封闭型式) 、室内、地上或地下。同时, 该设备也要求存车空间相对独立, 无其它设备的干扰, 且设备成本较高。一部巷道堆垛机和搬运器所负责的车辆在50~100辆之间较为合适, 不宜超200辆。每一层的停车数量一般在20辆以上, 层数的确定应根据不同车库的具体使用面积。在停车设备的市场份额约占3-5%。存车层数七层以下, 通常选择五层左右较为合适。
注:巷道式停车设备需基坑深 (mm) 900
特点:全封闭车库, 存车率高、安全可靠、节省空间、控制操作方便等特点。该类车库主要适用于大型密集式存车。
主要设备及停车方式:进出口设备、库内搬运设备、车辆存放设施、电控系统、安全检测装置等设备。通常停车位设置在巷道两边或一侧, 入库时司机只需将车停到进出口设备上, (对停车方向无要求) , 其余工作由搬运装置完成。出库时司机操作控制面板, 汽车自动由升降机泊出至司机等候地点。降低了对司机技术的要求, 缩短了人车交换时间。
缺点:设备结构复杂, 设有完善的闭锁和监测系统, 采用足够的安全措施和消防系统, 相对比较故障率高。最远车位一般一次取车需2分钟, 高峰取车时间依次取车时间过长, 库内存放车辆越多集中取车等待时间就越长。
3 结论
升降横移 篇6
随着我国城市经济和汽车工业的迅速发展, 拥有私家车的家庭越来越多, 而与此相对应的是城市停车状况的尴尬。城市的机动车拥有量的增长速度远远超过了停车基础设施的增长速度, 这一现状对于渴望“车者有其位”的车主来说, 形势不容乐观。立体车库是解决停车难问题的有效途径之一, 在功能上可以取代传统停车车库, 而且立体车库与传统车库相比, 它的存取效率以及管理水平可以避免传统车库带来的为取车而排队等待, 为寻找车位而徘徊许久等问题, 为车主提供更加舒心、便捷的服务。对提高工业的自动化水平, 具有很重要的实践意义。
1立体车库的基本结构
传统的露天停车场是对有限土地资源的严重浪费;另一方面, 汽车占道停放又造成城市交通拥堵, 通过对不同类型立体车库的优缺点进行分析, 综合各立体车库的特点, 设计了升降横移式立体车库结构。该设计对地的适应性较强, 规模可大可小, 主要由控制系统及车库执行两部分组成, 来实现自动存车、取车等过程。
2系统工作原理
本设计是一套基于嵌入式技术的高校利用车库空间自动摆放及空车位查询的升降横移式立体车库。当车主想要停车时, 只需要把车停在停车场的入口, 然后从容地下车, 立体车库系统会检测当前空闲车位, 并将爱车送入车位。当车主来取车时, 只需要轻松的按下按钮, 车就会由车库送出, 停在车主面前。立体车库的设计免去了一切驾车工作、休闲、旅游的烦恼, 让人们安心停车, 舒心取车。
3系统设计基本思路
立体车库是一套全自动的存取车系统。即通过RFID射频识别技术及无线传感器网络将整个立体车库覆盖, 收集小区用户车辆信息及停车位是否空闲的信息, 最终形成一个系统。小区用户可以在进入停车场之前, 通过RFID射频识别系统读取车辆信息直接将车停在车库入口, 立体车库将会通过步进电机及直流电机系统控制的升降台和横移台自动将车辆停放在用户独有的空闲的立体车库中。若为非小区车辆可以凭从门卫处领到的临时射频卡进入停车场, 在一个显示界面获得空车位的信息后选择要停放的空车位, 不必像以前一样进入停车场再慢慢寻找空车位也不用愁没车位可停。如图1所示为信息识别查询平台, 图2所示为立体车库系统框图。
4芯片的选型
立体车库的每一个车位都需要设置无线信号的收发装置, 进而实现全系统的无线网络覆盖。因此采用NRF905无线模块组网, 其具有的功耗低、传输距离远、抗干扰能力强等特点可以使立体车库的每一个车位节点都得到有效控制, 对其组网又实现了传输效率的极大利用。
主控芯片采用51系列单片机, 51系列处理器是一种极高性能的高速处理芯片, 低电压、超低功耗, 以及超快的中断控制单元, 可以对每一个车位节点各项参数实现全面的控制。
此外, 还集成了对车辆进行搬运的运载车辆的控制, 也就是对直流、步进电机的控制。利用步进电机实现运载车的升降以及横向移动, 其过载性能较好, 在非超载情况下, 能够不受负载大小的影响。为了达到对车辆位置的精确搬运, 每个车位节点附近都装上了红外感应传感器来监测车辆的位置。
5具体实施方案
根据以上设计方案, 可完全实现升降横移式立体车库的基本控制功能。
设计立体车库演示系统分为两层, 实际开发可以根据需要做成多层, 原理类似。当车辆到达时, 利用RFID射频识别系统所采集的用户信息数据通过无线模块发送到立体车库控制端的无线接收模块上, 系统会根据现有车位情况判断将车辆存放在哪个位置。立体车库控制端的无线接收模块和主控制板将用户信息接收并与数据库匹配再传递给立体车库的步进电机及直流电机驱动模块, 以此控制车库升降及横移平台运动, 将车精准的存放在空闲的车位上。
如果这一层没有空闲的车位, 系统将自动启动升降装置将车辆搬运到二层或者三层, 实现存车过程。取车过程即是存车过程的反过程, 用户只需在出口等待自己的爱车即可。通过传感器, 将采集到的车位信息通过RF无线通信方式发送到停车场入口前的LCD显示屏上, 以便用户查询及操作, 更直接的控制立体车库的存车及取车过程。
6适用范围及推广前景
本产品适用于商业、机关、住宅小区等配套停车场使用。与传统车库相比, 升降横移式立体车库节省了土地的使用面积, 建设的周期也相对较短, 降低了投入成本, 扩大了车库的社会利用率和经济效益。另外, 立体车库存取车迅速, 等候时间短, 大大方便了人们的出行。在商业区推广使用后, 车库可以组建成自动收费式停车设备, 虽然需要一定的前期投入, 但是考虑长远的利益来说, 基于嵌入式技术的升降横移式立体车库必将为建设者带来更大的收益, 也让顾客能够舒心停车、安心取车。
摘要：本设计以51系列单片机为核心控制单元, 结合RFID射频识别技术、传感器技术及无线通信技术, 建立了一套基于嵌入式技术的高效利用车库空间自动摆放及空车位查询的升降横移式立体车库系统。试验证明, 该系统具有功能丰富, 高可靠性等优点, 具有一定的实用参考价值。
关键词：立体车库,嵌入式,全自动
参考文献
[1]贺拥军.立体车库的结构形式及应用与发展[J].建筑科学与工程学报, 2009, 04.
[2]蒋金周, 顾蓉蓉.升降横移式立体车库自动控制系统设计[J].南通职业大学学报, 2004, 02.
升降横移 篇7
1 升降横仪式车库的工作原理
升降横移类停车库是指所需存取车辆的载车板通过升降和横移运动到达地面层, 驾驶员进入车库, 存取车辆, 完成存取过程的停车库, 主要由主框架部分、载车板部分、传动系统、控制系统和安全防护装置五部分组成如图1所示。
其运行过程是:1、2号停车位可直接存取车辆;7号停车位可直接下降到地面后存取车辆;3、4号停车位通过1、2号停车位横移出空位后下降到地面存取车辆;5、6、7号停车位通过3、4号停车位和1、2号停车位的横移让出空位后, 再下降到地面存取车辆。例如, 需在6号停车位存取车辆, 则将4号和2号停车位向右移动, 6号停车位下降即可。
2 控制策略的选择
目前, 升降横移式立体停车库存取车的策略有存车优先、取车优先、原地待命、交叉存取等四种, 本文结合实际情况, 把上述几种策略相结合起来, 根据不同的工作情况, 自动或者人为地选择某种策略, 实践证明, 这种策略可以提高车库的工作效率, 降低能耗。
3 升降横移式立体停车库的控制系统设计
在升降横移式立体停车库中, 控制系统是整个车库的大脑。主控单元的主要控制对象首先是车库内的升降电机和横移电机, 使它们在不同的时段实现正反转;其次是车库的各种辅助装置, 如:指示灯、行程开关、光电开关和传感器如烟温传感器。
控制系统主要有控制核心单元、接口、、驱动执行单元和操作界面等几部分组成, 其中控制核心单元是整个控制系统的“大脑”。。操作界面是操作人员与停车设备控制核心单元信息交流的平台, 操作人员可以通过界面向操作系统发送动作意图, 停车系统向操作人员反馈系统运作状况。
3.1 控制单元的选择
PLC控制可以将控制逻辑以程序方式存储到存储器中, 具有操作、维护简单, 程序直观, 设计周期短, 电路简单等优点, 非常适合全是开关量输入输出的升降横移式立体停车库。
3.2 PLC的选型
本系统输出端需要控制41台电机 (20台横移小电机和21台升降大电机) , 加上一些用于人机交流及安全检测的数字量输入输出, 如数字键盘输入、LED数码显示、安全检测及各种操作按钮等。在分配输入输出点时, 按照控制功能分段, 相同功能的输入和输出组成一组, 一般情况下输入点与输入信号, 输出点与输出控制一一对应, 分配好后, 按系统配置的通道与接点号分配给每一个输入信号和输出信号。在本系统中报警器是几个信号共用一个输出点, 各报警因素逻辑关系并联后接到报警输出点。
升降横移式立体停车库的输入/输出点大约为96个。再考虑到系统的可扩展性, 选用三菱公司的FX2N系列的128点可编程序控制器完全满足容量的要求。
3.3 程序设计
自动模式工作流程如图2所示
小结
本文根据排队理论的基本原理, 提出了取车优先、存车优先、原地待命和交叉存取策略, 并对不同控制策略进行了优化分析, 然后利用PLC对升降横移式立体停车库的控制系统进行了设计, 其中包括控制单元进行选择、PLC的选型、最后绘制了控制程序流程图, 通过实际运行取得了良好的控制效果。
参考文献
[1]胡玉庆, 张建锋, 苗庆华.一种新型机械式防坠装置在立体车库中的应用[J].机械管理开发, 2008, (5) :64-66.
[2]李振良, 程志毅, 庞磊.经济型立体车库[J].湖北工学院学报, 2004, (3) :126-127.