基于PLC的立体车库控制系统设计

来源:用户上传      作者: 王兵

　　摘 要： 立体停车库生产在中国是个新兴行业，立体停车库可缓解城市动、静态交通问题，改善居住环境，有效利用土地价值，本系统采用PLC、计算机结合组态画面监控，按动按钮或控制组态画面即可完成汽车存取过程，操作简单，存取方便，控制电路部分采用交流接触器传统方式，使运行安全可靠，设计采用可分组合，模块式安装，方便灵活，具备维护使用方便，造价低等特点，目前常用的立体车库结构形式有：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式。
　　关键词： 立体车库；可编程控制器；组态监控
　　中图分类号：TD175.5 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1210063－01
　　1 设计背景及意义
　　随着经济的发展和人民生活水平逐渐的提高，小轿车数量增长迅猛，人们对车库的需求也越来越高。由于绝大部分的轿车集中在大、中城市，城市轿车数量的大幅度增加必然引起对停车位需求的增加，预计在今后5年内我国城市至少要有约250万个停车库才能满足需求。车库门的年需求量高达300万套，而实际产量为150万套。自动门、工业门的需求量为460万平方米，其中自动门的需求量为250万平方米。
　　作为电气工程的技术人员应努力把当今高新技术成果引入其设计自动车库门中，设计一套低成本、高效率、高可靠性、人性化的自动车库门，才能在市场竞争中处于有利地位。自动车库应用范围广泛，既可用于商业性车库，又可用于住房配套用车库，其推广应用社会经济效益十分显著，对改善城市面貌有重大意义。
　　
　　图1 5层20库位立体车库示意图
　　2 立体车库存取车控制流程
　　立体车库控制系统包括车辆存取车系统、车辆管理系统（车辆身份认证、停车收费等）以及监控保安系统等。自动存取车系统是立体车库控制的核心，由PLC控制。包括卡号识别与载重箱移动两个过程。在车库入口（也是出口）处设一个非接触式读卡器，用户进入车库时，在门口刷卡进入，读卡机自动把数据传送到PLC，PLC系统自动判断该卡是否有效，若有效，则库门打开，系统把载重箱移到人车交接位置，来以缩短存取车时间。
　　3 立体车库主电路设计
　　主拖动电动机采用一台22KW的交流双速电动机，KM1接上升接触器，KM2接下降接触器，KM3接通低速绕组，KM4接通高速绕组，KM4短路切除高短路切除高速起动电抗，KM31短接切除低速电抗。L为限制电流的平波电抗器。起动（制动）时为了限制起动（制动）电流、减少电网电压冲击和起动（制动）时的加速度，采用定子绕组串联一级电抗形式，逐级降压起动（制动）。
　　4 立体车库的PLC程序设计
　　立体车库的控制不同于电梯控制，表现在：1门厅或轿内指令的呼唤，车库门厅指令按钮位于库门内侧操纵箱上，车库轿内指令按钮位于载重箱内操纵箱上，其它地方没有任何按钮；2平层控制线路，采用四角平层方式，由四台平层补偿电动机各自控制，占八个输入点；3减速感应器，位于每层主限位开关（除顶层、底层外，上下各一个）400mm处；4横向、纵向控制线路，载重箱除垂直运行外，还可以左右、前后移动。即在每层的，BD区呼唤时，载重箱在上升过程中，同时向后移动。
　　5 各楼层所用电路
　　1）库层感应电路。库层感应由每层4角中主平层行程开关的通/断来实现，感应出库层信号，用于指层、选向、选层、门厅呼叫的消号等。要求感应信号是连续的，该信号只有在载重箱移动至上层或下层时才消失。
　　2）轿内或门厅呼叫电路。该电路与电梯控制不同，在立体车库轿内和门厅呼叫电路中，轿内呼叫按钮置于载重箱内操作箱上，平时不使用，只有在维修或者管理员需要进入指定库区位时才使用，方便操作。
　　3）横向移动电路。横向移动电路是指当载重箱移到指定层并平层后，将车推入（或拉出）左右库位的控制电路，该动作是由平层后（电磁阀开锁）信号发布，终止于电磁阀锁扣（载重箱上限位开关）动作。
　　4）载重箱起动换速、平层电路。交流双速电动机有两套绕组：高速绕组和低速绕组，高速绕组为4极，低速绕组为16极，速比为4:1。
　　6 创新点、应用与推广价值及市场前景
　　1）可安装性：该装置结构简单紧凑，采用滑块-连杆机构与PLC协同作用，在实际安装环境中方便。
　　2）可制造性：结构简单，利用现有的资源并采用小型PLC控制系统，造价低廉。
　　3）可设计性：设计时运用机械系统仿真技术，能降低机械产品开发的风险，缩减设计所需要的费用，提高设计的质量。
　　4）市场可开拓性：自动车库应用范围广泛并具备低成本、高效率、高可靠性、人性化等特点。故可用于商业性车库，又可用于住房配套用车库，其推广应用社会经济效益十分显著，对改善城市面貌有重大意义。
　　5）五层20库位的PLC控制较为复杂，但满足顺序控制规律，应用顺序控制设计法，分模块设计、调试，可以简化设计过程，减少设计步骤。因为采用软接线的PLC程序控制，系统的可靠性大大提高。基于PLC的立体车库自动控制系统，使操作过程简单、运行可靠、减少维护费用，实现了控制过程的智能化。本系统在存取车流程上尽量使一些动作同时运行，如载重箱升、降和前、后移动等，大大节省存取车时间。另外，本系统还可以向高层、多库位方向扩展，适合汽车密集社区或停车场。
　　
　　参考文献：
　　[1]蒋圣平、颜景龙、裴焕斗，陈晔PLC在立体车库系统中的应用，测试技术学报，2000（2）：76.
　　[2]郭建江、于有生，PLC在塔式立体车库控制系统中的应用，机电工程技术，2003，32（5）.
　　[3]马红麟，《智能建筑与城市信息》基于PLC控制的多层立体车库的研究与设计，维普资讯网，2007.9.
　　[4]张华强、王陶、苏晓良、王蕾，基于HMI和PLC的立体车库自动控制系统《电气传动》，维普资讯网，2005.8.
　　
　　作者简介：
　　王兵（1984-），男，汉族，新疆乌鲁木齐市人，本科，现为新疆钢铁学校电气工程方向的骨干教师，主要工作方向为：维修电工，电气设备维修的一体化教学。

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