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行業(yè)近年來進入高速發(fā)展時期。升降橫移式、平面移動式、垂直升降式和垂直作為四類主流車庫類型。垂直循環(huán)式立體車庫具有以下優(yōu)點:運行平穩(wěn),安全可靠;存取方便,經(jīng)濟性高;設計美觀,可以作為城市景觀;占地少,容量大,利用2.5個地面停車位的位置最多可停放數(shù)十輛汽車。
工作原理
垂直循環(huán)式停車設備采用垂直于地面的循環(huán)運動來存取車輛。工作原理:減速電機帶動傳動機構,在牽引鏈條上每隔一定距離安裝一個存車托架。車輛停放在存車托架上。電機轉(zhuǎn)動時,存車托架與鏈條一起循環(huán)運動,到達地面時用戶即可存取車輛。
存車時,用戶輸入車位號碼,系統(tǒng)自動選擇耗時最短的旋轉(zhuǎn)方向,將目標托架移動至地面層。用戶將車輛駛入停妥后即可離開。取車方法與存車相同。目標托架移動至地面后,用戶將車輛駛離。
系統(tǒng)設計
2.1 方案設計
本文主要依7層12個車位的垂直循環(huán)式立體車庫的控制系統(tǒng)設計。
設備控制系統(tǒng)以PLC為控制器,使用變頻器驅(qū)動循環(huán)電機。循環(huán)電機可變速運行,起停平緩。系統(tǒng)啟動后,電機先高速運行;接近地面時,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關作為定位元件。通過接近開關進行計數(shù),控制器存儲每個存車托架的位置,從而可計算出耗時最短的旋轉(zhuǎn)方向。
2.2 功能設計
2.2.1 人機接口
使用立體車庫專用彩屏操作器,可以為用戶提供多種車位號碼輸入方式: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(tǒng)可區(qū)分手動和自動操作模式。用戶正常使用時為自動模式,特殊情況下管理員使用手動模式。操作器上提供急停按鈕,用于緊急情況下的停機制動。
使用LED 屏顯示系統(tǒng)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 屏顯示空閑車位數(shù)和空閑車位號。由于設備高度達16 m,用戶無法目視設備內(nèi)是否有空車位,空車位的車位號也不得而知。有空車位時,LED 屏交替顯示空閑車位數(shù)和空閑車位號。無空車位時,LED 屏顯示“車位已滿”。
系統(tǒng)使用紅色旋轉(zhuǎn)指示燈作為運行警示,使用蜂鳴器進行報警提示。
2.2.2 定位功能
由于車位托架循環(huán)運行,系統(tǒng)需要計算并存儲每個車位的位置。顯然,只要已知第1號車位的位置,其他車位按照順序排列即可。因此,使用一個定位開關專門標定第1號車位。設備首次上電后,系統(tǒng)需要對第1號車位進行尋址操作。
垂直循環(huán)立體車庫具有兩個旋轉(zhuǎn)運行方向,規(guī)定其中一個方向為正方向,另一個方向為負方向。第1號車位確定后,使用另一個定位開關進行計數(shù),正方向運行時計數(shù)器增加,負方向運行時計數(shù)器減少。通過計數(shù)器的數(shù)值,可以計算出每個車位與地面的距離。第1號車位和第12號車位之間過渡時,計數(shù)器需要重新賦值。
2.2.3 車庫門聯(lián)鎖
車庫自動門與設備聯(lián)鎖運行。車庫門打開時,循環(huán)電機不能運行;循環(huán)電機運行之前,車庫門必須關閉。車庫門關閉過程中,如果有人車闖入,車庫門停止關閉,并發(fā)出聲光報警。
2.2.4 檢測裝置
1)超長檢測
超長檢測使用對射型光電開關,分別安裝在車庫一層的前端和后端。車輛駛入車庫后,如果光線被遮擋,系統(tǒng)則認為車輛超長。
2)人車闖入檢測
人車闖入檢測使用對射型光電開關,安裝在車庫入口處。車庫門關閉時,如果光線被遮擋,系統(tǒng)認為人車闖入,設備停止運行并報警。
3)車輛有無檢測
車輛有無檢測使用對射型光電開關,安裝在一層,采用對角線照射。如果托架上有車,光線被遮擋,系統(tǒng)則記錄此車位有車。
2.2.5 報警功能
當設備出現(xiàn)異常時,控制系統(tǒng)在LED 屏上顯示報警信息。用戶或者管理員可以根據(jù)報警信息迅速判斷異常原因和位置,并及時進行合理處置。主要報警點見表1。
硬件設置
PLC選用歐姆龍CP1E系列。CP1E系列作為歐姆龍經(jīng)濟型控制器,性價比出色,靈活支持小型系統(tǒng),擴展性高,應用廣泛,滿足七層12 車位垂直循環(huán)式立體車庫的性能要求。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,可滿足起重、運輸、數(shù)控機床等領域的沖擊性瞬間負載、高過載及重負荷等特殊需求。其過載能力在額定電流150% 時可達60 s,200% 可達3s。操作器、LED 屏、接近開關和光電開關等控制元件均采用性能可靠的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。控制系統(tǒng)結構如圖所示,PLC主要輸入輸出點如圖所示。
程序設置
控制程序由初始化程序段、車庫門控制程序段、報警顯示程序段和循環(huán)存取程序段組成。電機加減速時間和抱閘制動時間通過最大偏載試驗進行設定。制動時間短,剎車噪聲大,電機抱閘磨損較快;制動時間長,容易出現(xiàn)偏載溜車現(xiàn)象。
4.1 初始化設備上電時,控制器需要記錄每個車位的位置以及是否空閑。因此先將設備完整循環(huán)運行一圈進行標定,根據(jù)檢測開關的信號將車位的位置和使用情況依次存儲在內(nèi)部寄存器中。
初始化完成后,空閑車位的數(shù)量和號碼交替顯示在LED 屏上。未進行初始化或者初始化程序被中斷時,設備不能在自動模式下運行。
4.2 控制流程程序控制流程如圖所示。車庫門與循環(huán)轉(zhuǎn)動動作聯(lián)鎖,車位托架循環(huán)轉(zhuǎn)動的前提條件是車庫門必須完全關閉。循環(huán)運行結束后,車庫門自動打開。
4.3 存取程序
用戶輸入車位號碼后,程序根據(jù)各個車位的當前位置,選擇耗時最短的旋轉(zhuǎn)方向。
循環(huán)轉(zhuǎn)動時,每轉(zhuǎn)動一個車位間隔,根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向和定位開關的信號,計數(shù)器增加或減少計數(shù)。通過計數(shù)值判斷目標車位與地面的距離。
目標車位接近地面時,程序控制變頻器進行減速。到達目標位置時,電機停止轉(zhuǎn)動并鎖緊抱閘。
結論
垂直循環(huán)式立體車庫控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方法有多種。本文以變頻器驅(qū)動電機的方式實現(xiàn)電機平緩起停,加減速曲線平滑。根據(jù)定位行程,PLC 通過變頻器控制電機的轉(zhuǎn)速,高低速搭配運行可顯著縮短存取車時間。實際設備完成安裝后進行了負載試驗,運行平穩(wěn),定位準確,效果良好。