CN105442887B - 一种基于两层升降横移类停车设备的控制系统 - Google Patents

Abstract

一种基于两层升降横移类停车设备的控制系统，包括有人机界面、主控箱、主站分控箱、不多于15个从站分控箱和声光报警器以及若干个检测部件，主控箱中配设有CPU模块和总配电单元，主站分控箱中配设有远程IO主模块和分配电单元、从站分控箱中配设有远程IO从模块和分配电单元，分配电单元对应连接用于驱动底层停车位载车板横移的横移电机或用于驱动位于底层停车位正上方的上层停车位载车板升降的升降电机；本发明避免了传统PLC集中控制式控制系统面对不同项目现场环境所产生的重复性设计、编程及调试工作的问题，实现了标准化、模块化控制，且降低了施工成本，缩短了施工工期。

Description

一种基于两层升降横移类停车设备的控制系统

技术领域

本发明涉及立体车库机械停车设备控制系统，尤其是一种基于两层升降横移类停车设备的标准化、模块化控制系统。

背景技术

近些年来，在新建车库项目中升降横移类机械式停车设备的市场占有率约80%，以年均约10万个泊位的速度增长，且逐年递增。目前，国内使用最广泛的升降横移类停车设备为两层升降横移类停车设备，该停车设备具有若干个机械式停车单元及其控制系统，其中若干个机械式停车单元共同组成x排、y列、2层的立体车库联合体，每个机械式停车单元对应一个停车位，其中在立体车库联合体的底层设置有至少一列空车位，并且每个停车位均设有载车板及相应的驱动电机和检测部件。停车设备的电气控制系统多采用PLC集中控制方式，即1个分区（或台套）停车设备由1台PLC控制柜控制，本分区（或台套）停车设备内所有的光电开关、限位开关等传感器信号和所有电机、防坠装置的驱动等全部接入PLC控制柜。

升降横移类停车设备的分区是需要根据现场环境和条件来划分的。升降横移类停车设备底层泊位一般不需进行存取车操作，直接将车开进（开出）底层载车板即可。但有的泊位前方有砼柱阻挡，底层泊位车辆不能直接进出，因此需取消该位置的上层停车泊位，并且在编程时需考虑底层泊位的存取车操作；有的泊位上方有空调风管或消防管道导致上层泊位停车空间不足，而不得不取消上层泊位；有的泊位右方有砼柱阻挡底层车位横移，而不得不取消底层泊位作为预留空位；还有些位置由于空间、通道的局限性，适宜作前、后排布置。以上种种因素均会引起停车设备分区的不同。

对于PLC集中控制式控制系统而言，停车设备分区的不同将直接引起PLC的IO点的变化以及控制程序的变化。具体表现为PLC集中控制柜外形尺寸以及内部配置元器件的不同，往往在一个项目的几十个分区中，没有几台PLC集中控制柜能是完全相同的。虽然这些控制系统之间的差异很小，基本上大同小异，但均需重新设计出图、编程、调试，往往一个项目的设计、编程、调试工作是相当繁重的。

升降横移类停车设备的PLC集中控制式控制系统需根据现场环境条件对每个分区进行详细设计、编程、调试，存在着繁重的重复设计、编程、调试工作，并且现场布线复杂，电气施工量大，施工工期长。因此,开发一种标准化、模块化的控制系统，对于降低施工难度，缩短施工期限，将工程技术人员从繁重的重复设计、编程、调试工作中解放出来，就显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的就是要解决当前升降横移类停车设备所采用的PLC集中控制式控制系统需要重复设计、编程和调试，并且现场布线复杂，施工工期长的问题，为此提供一种基于两层升降横移类停车设备的标准化、模块化控制系统。

本发明的具体方案是：一种基于两层升降横移类停车设备的控制系统，包括有人机界面、主控箱、主站分控箱、不多于15个从站分控箱和声光报警器以及若干个检测部件，其特征是:主控箱中配设有CPU模块和总配电单元，主站分控箱中配设有远程IO主模块和分配电单元、从站分控箱中配设有远程IO从模块和分配电单元，分配电单元对应连接用于驱动底层停车位载车板横移的横移电机或用于驱动位于底层停车位正上方的上层停车位载车板升降的升降电机；

所述检测部件包括有安装在停车设备中每个底层停车位的左、右限位开关和安装在每个上层停车位的上、下极限行程开关，上、下限位开关，松链检测微动开关与防坠器，以及安装在停车设备四角部位的立柱上的前、后超长检测光电开关和人车误入检测光电开关；

所述人机界面设有刷卡操作模式和按键操作模式，以供采集存车信息和取车信息，并将存车信息和取车信息发送给CPU模块，同时接收CPU模块的远程指令，显示与存车信息和取车信息相对应的停车位上载车板的运行状态和声光报警器所发出的报警信息；

所述总配电单元分别为CPU模块、远程IO主模块以及远程IO从模块提供工作电源；所述CPU模块用于实时接收前、后超长检测光电开关和人车误入检测光电开关所反馈的信息，并发出控制指令，控制总配电单元为各个分配电单元提供正序/逆序动力电源，来实现横移电机和升降电机的正/反转方向控制，并且在故障工况下控制声光报警器发出声光报警指示；

所述远程IO主模块负责将采集到的左、右限位开关，上、下极限行程开关和上、下限位开关以及松链检测微动开关与防坠器的状态信息发送给CPU模块，并接收CPU模块发送过来的控制指令，通过控制分配电单元相应的接触器的通断，来控制横移电机或升降电机的运行/停止；

所述远程IO从模块负责将采集到的左、右限位开关，上、下极限行程开关和上、下限位开关以及松链检测微动开关与防坠器的状态信息通过CAN总线传输到远程IO主模块，并经过远程IO主模块发送给CPU模块，同时CPU模块将控制指令发送给远程IO主模块后，通过CAN总线传输至相应的远程IO从模块，通过控制分配电单元相应的接触器的通断，来控制横移电机或升降电机的运行/停止。

本发明中所述CPU模块采用三菱FX3U系列型号为FX3U-16MR的PLC，并使用GXWorks进行结构化编程,CPU模块具有本体集成IO口，具体为8个数字量输入口（DI）和8个数字量输出口（DO），并且CPU模块的IO口具体实现的功能如下表:

所述远程IO主模块具有2个RS485串行通讯接口，其中一个RS485串行通讯接口采用PLC内置的串口通讯协议直接连接到主控箱中CPU模块的RS485串行通讯接口，另一个串行通讯接口采用CANBUS串行通讯技术与远程IO从模块、人机界面相连接，远程IO主模块如同网关将远程IO模块间的CANBUS通讯转换为PLC内置的串口通讯。同时，远程IO主模块与远程IO从模块一样具有本体集成IO，具体为8个数字量输入口（DI）和4个数字量输出口（DO），远程IO主模块和远程IO从模块的IO口具体实现的功能如下表：

本发明中所述前、后超长检测光电开关均由光电开关投光器和光电开关受光器组成，其中前超长检测光电开关的光电开关投光器和光电开关受光器分别安装在停车设备前侧的左右边角部位，后超长检测光电开关的光电开关投光器和光电开关受光器分别安装在停车设备后侧的左右边角部位；所述松链检测微动开关设有四个，四个松链检测微动开关构成串联回路，且分别对应布置在上层停车位的四角部位，与驱动上层停车位载车板上升或下降的四根链条相对应；所述防坠器设有四个，四个防坠器分别与上层停车位载车板的四角部位挂接在一起，且四个防坠器的动作开关相互连接构成串联回路。

本发明中所述人机界面（简称HMI）具有本体，本体的正面设有键盘和液晶显示器，在本体中设有内置于液晶显示器背面的读卡器，本体的背面设有通讯接口。当用户采用刷卡操作模式时，用户将与车位号绑定的IC卡靠近刷卡区，读卡器读取IC卡号，HMI将IC卡号转换为绑定的车位号后发送给CPU模块，从而实现存取车；当用户采用按键操作模式时，用户通过键盘键入车位号以实现存取车。所述读卡器使用RFID（无线射频识别）技术无接触式读取IC卡卡号；所述键盘用于按键操作模式时用户键入车位号、转换操作模式时输入密码以及手动操作，键盘由 “0”-“9” 共10个数字键和“∧“、“∨”、“＜”、“＞”、“ESC”、“RUN”共6个功能键组成；所述液晶显示屏采用LCD显示器，支持中文显示，可显示两排文字（或符号），液晶显示屏主要用来进行操作提示信息和报警信息的显示；通讯接口负责与CPU模块通讯，将按键及刷卡信息经远程IO主模块发送给CPU模块，并接收远程IO主模块转发的来自CPU模块的操作提示和报警显示信息。

本发明中所述主控箱具有矩形箱体，箱体由碳钢板折弯焊接而成，箱体的安装底板镀锌，箱体的侧壁和箱盖的表面均作静电喷涂处理，箱体的防护等级为IP54。

本发明中所述主站分控箱和从站分控箱均由“L”型壁挂式底座和箱罩构成分体式箱体结构。

本发明的控制系统的具体搭建时，每套控制系统配备一个主控箱和一个主站分控箱和最多15个从站分控箱，人机界面可按需配置，最多不超过两个；并且，对于当前市场上使用最广泛的两层升降横移类停车设备而言，将任意上下正对应的上层停车位和底层停车位列为一组，该组与其所属的排和列位置不同的组中停车位上所安装的检测部件及驱动设备的规格和数量都是相同的，因此，在每组停车位（上层停车位和底层停车位）对应配备一个从站分控箱（其中，必须有一组停车位配备一个主站分控箱），由此，组成了分布式控制网络。

本发明具有以下优点:

(1)本发明中硬件系统可实现标准化设计，大大减小了项目设计的工作量，具体体现在：主控箱、主站、从站分控箱和HMI均可实现设计标准化及生产制造标准化，形成标准化产品。不管停车库现场环境和现场条件如何变化，不管升降横移类停车设备在库内如何布置、如何分区，均可应用本发明中的主控箱、主站、从站分控箱和HMI的标准产品像搭积木一样组成用户需要的控制系统，而无需根据现场条件和停车设备分区情况重新设计、制造，从而避免了传统PLC集中控制式控制系统面对不同项目现场环境所面临的重复性硬件设计工作。

(2)本发明的控制程序可实现标准化、通用化，减小了项目编程及调试工作量。本发明只需要一套通用标准程序就能适应项目现场各种复杂空间环境，无需重复编程调试，即根据项目现场不同情况设置停车设备层数、列数及前方/上方/右方有障碍物的车位，既可满足了各种不同项目现场情况的控制要求，又避免了传统PLC集中控制式控制系统面对不同项目现场环境所产生的重复性编程及调试工作。

(3)本发明采用分布式控制系统结构，各车位的限位开关、防坠器、电动机等电气器件只需就近连接到本车位的主站分控箱或从站分控箱，从主站分控箱或从站分控箱连接至主控箱只需1条电源电缆和1条总线电缆就够了，从而可以极大的节约电缆用量。经测算，相比较传统PLC集中控制式控制系统，本发明可节约电缆用量50%左右，从而减少电气施工量，缩短了项目施工工期，并且减小了故障率，方便了后期的维护。

(4)本发明降低了工程成本，经测算，相比较传统的PLC集中控制式控制系统，本发明的工程成本可降低30%左右。

(5)本发明中主站分控箱和从站分控箱采用分体式箱体结构，解决了当前在整体式结构的箱体中安装电器元器件时，由于考虑到装配、接线及操作的需要而预留操作空间，从而使得整体式结构的箱体体积较大的问题，由此，本发明不仅大大缩小了主站分控箱和从站分控箱箱体的体积，而且更便于安装固定，方便了操作人员对箱体内部元器件的安装和维护。

附图说明

图1是本发明应用于1排、3列、2层升降横移类停车设备的安装结构示意图；

图2是本发明的控制系统网络结构图；

图3是本发明中安装于主控箱中的总配电单元的电气原理图；

图4是本发明中用于前、后超长和人车误入检测以及断相/相序保护、急停控制的电路接线图；

图5是本发明中CPU模块的IO口的接线电路图；

图6是本发明中远程IO主模块或远程IO从模块的IO口的接线电路图；

图7是本发明中安装于主站分控箱和从站分控箱中的分配电单元的电气原理图；

图8是本发明应用于1排、3列、2层升降横移类停车设备的检测部件的安装结构示意图；

图9是本发明应用于1排、3列、2层升降横移类停车设备中安装于上层停车位的检测部件的平面布置图；

图10是本发明应用于1排、3列、2层升降横移类停车设备中安装于底层停车位的检测部件的平面布置图；

图11是本发明中主站分控箱和从站分控箱的结构示意图。

图中：1—主控箱，2—主站分控箱，3—从站分控箱，4—人机界面，5—“L”型壁挂式底座，6—箱罩，7—升降电机，8—横移电机，9—载车板，10—立柱，11—防坠器，12—链条。

具体实施方式

本实施例以1排、3列、2层升降横移类停车设备为例对本发明的控制系统进行描述。

参见图1，1排、3列、2层升降横移类停车设备具有5个机械式停车单元共同组成1排、3列、2层的立体车库联合体，每个机械式停车单元对应一个停车位，其中停车设备的底层停车位分别为101车位、102车位，并在102车位的右侧设有一个空车位，上层停车位为分别设置在101车位、102车位和空车位正上方的201车位、202车位和203车位，每个机械式停车单元包括有设置在每个车位的载车板9及相应的驱动电机和检测部件，其中停车设备底层的载车板9只能横移，相应地该载车板9下安装的驱动电机为横移电机8，停车设备上层的载车板9只能升降，相应地驱动该载车板9的驱动电机为升降电机7，并且，停车设备中所有底层停车位载车板上均安装有一个横移电机及相同数量和规格的检测部件，停车设备中所有上层停车位载车板上均安装有一个升降电机及相同数量和规格的检测部件。

1排、3列、2层升降横移类停车设备的控制系统包括有1个主控箱1、1个主站分控箱2和2个从站分控箱3以及1个人机界面4,其中主控箱1具有矩形箱体，箱体由碳钢板折弯焊接而成，箱体的安装底板镀锌，箱体的侧壁和箱盖的表面均作静电喷涂处理，箱体的防护等级为IP54；主站分控箱2和从站分控箱3均由“L”型壁挂式底座5和箱罩6构成分体式箱体结构，参见图11。

参见图1，人机界面1标记为HMI，主控箱2标记为CP1，位于203车位的主站分控箱3标记为UP0，位于202车位的从站分控箱4标记为UP1，位于201车位的从站分控箱4标记为UP2。主控箱CP1安装于停车设备右侧后立柱10上，中心距地1.4米。HMI安装于停车设备右侧前立柱10上，中心距地1.4米。主站分控箱UP0和从站分控箱UP1、UP2分别悬挂安装在停车设备后横梁对应各车位中点处。另有声光报警器HA1安装于停车设备右侧前立柱10上，底部距地2米。

本实施例中所述主控箱CP1中配设有CPU模块和总配电单元，主站分控箱UP0中配设有远程IO主模块和分配电单元，从站分控箱UP1、UP2中配设有远程IO从模块和分配电单元，总配电单元从外部接入三相380V交流电源，向CPU模块和远程IO主模块以及远程IO从模块提供工作电源，并向主站分控箱UP0和从站分控箱UP1、UP2提供动力电源，参见图3、图4、图5、图6、图7。所述CPU模块采用三菱FX3U系列型号为FX3U-16MR的PLC，并使用GX Works进行结构化编程，CPU模块通过RS485总线连接远程IO主模块，远程IO主模块与远程IO从模块、人机界面之间均采用CANBUS串行通讯技术进行通讯连接。参见图2，主控箱CP1与主站分控箱UP0之间，主站分控箱UP0与从站分控箱UP1之间，以及从站分控箱UP1与从站分控箱UP2之间的动力电源连接线依次用RVVP-5×1.5型动力电缆相互连接，并且CPU模块和远程IO主模块、远程IO从模块以及人机界面的通讯接口间具体采用RVVSP-4×0.5型屏蔽双绞通讯电缆进行连接。

由于在停车设备中，检测部件分别标准配置在底层停车位载车板和上层停车位载车板上，下面以101车位和201车位的载车板上检测部件的安装布局为例进行描述。

参见图8、图9、图10，在101车位载车板上安装有左限位开关SQ1L和右限位开关SQ1R。

在201车位载车板9上安装有上极限行程开关SQ2UU、下极限行程开关SQ2DD、上限位开关SQ2U、下限位开关SQ2D和松链检测微动开关以及防坠器11，其中松链检测微动开关设有四个，分别为SQ2C1、SQ2C2、SQ2C3、SQ2C4，四个松链检测微动开关构成串联回路，且分别对应布置在201车位的四角部位，与驱动该车位载车板9上升或下降的四根链条12相对应，四根链条12与升降电机7构成传动连接；所述防坠器11设有四个，四个防坠器11分别与201车位载车板9的四角部位挂接在一起，且四个防坠器11的动作开关YA2L1、YA2L2、YA2R1、YA2R2相互连接构成串联回路。

除此之外，检测部件还包括前、后超长检测光电开关和人车误入检测光电开关，其中前、后超长检测光电开关和人车误入检测光电开关均由光电开关投光器和光电开关受光器组成，前超长检测光电开关的光电开关投光器SQ0F1-S1和光电开关受光器SQ0F1-R1分别安装在停车设备前侧的左右边角部位；后超长检测光电开关的光电开关投光器SQ0B1-S1和光电开关受光器SQ0B1-R1分别安装在停车设备后侧的左右边角部位；人车误入检测光电开关的光电开关投光器SQ0F2-S1和光电开关受光器SQ0F2-R1分别安装在停车设备前侧的左右边角部位。

本实施例中所述人机界面HMI设有刷卡操作模式和按键操作模式，以供采集存车信息和取车信息，并将存车信息和取车信息发送给CPU模块，同时接收CPU模块的远程指令，显示与存车信息和取车信息相对应的停车位上载车板的运行状态和声光报警器HA1所发出的报警信息。

所述CPU模块实时采集前、后超长检测光电开关和人车误入检测光电开关以及HMI上的急停按钮信号、复位按钮信号与刷卡/按键信息，并发出控制指令，控制总配电单元的供电主回路上接触器KM0.1、KM0.2和KM0.3的通断，来控制主站分控箱UP0和从站分控箱UP1、UP2中分配电单元的正序/逆序动力电源的供应，来实现相应车位的横移电机和升降电机正/反转方向控制，并且在故障工况下控制声光报警器HA1发出声光报警指示，参见图3、图4、图5、图7，且在图5中具体表示了CPU模块的IO口与前、后超长检测光电开关和人车误入检测光电开关以及声光报警器HA1的连接电路图。

在停车设备中的203车位，安装在主站分控箱UP0中的远程IO主模块负责将采集到的上极限行程开关SQ2UU、下极限行程开关SQ2DD、上限位开关SQ2U、下限位开关SQ2D和松链检测微动开关以及防坠器11的状态信息发送给CPU模块，并接收CPU模块发送过来的控制指令，控制主站分控箱UP0中分配电单元的供电主回路上接触器KMv的通断（参见图7），来控制升降电机7的正反转，以达到控制203车位载车板9的上升和下降的目的；参见图6,在图6中具体标示了203车位的检测部件与该车位主站分控箱UP0中的远程IO主模块IO口的连接电路。

在停车设备中同属于一列的101车位和201车位，安装在201车位从站分控箱UP2中的远程IO从模块负责将采集到的101车位的左限位开关SQ1L、右限位开关SQ1R与201车位的上极限行程开关SQ2UU、下极限行程开关SQ2DD、上限位开关SQ2U、下限位开关SQ2D和松链检测微动开关以及防坠器11的状态信息通过主站分控箱UP0中的远程IO主模块传输给CPU模块，同时CPU模块将控制指令再通过主站分控箱UP0中的远程IO主模块传输至本车位的远程IO从模块，远程IO从模块通过控制从站分控箱UP2中分配电单元的供电主回路上接触器KMh的通断（参见图7），来控制横移电机8的正反转，以达到控制101车位载车板9的左移或右移；远程IO从模块通过控制从站分控箱UP2中分配电单元的供电主回路上接触器KMv的通断（参见图7），来控制升降电机7的正反转，以达到控制201车位载车板9的上升或下降；参见图6,在图6中具体标示了同属于一列的101车位和201车位的检测部件与对应该车位从站分控箱UP2中的远程IO从模块IO口的连接电路。同理，用于控制同属于一列的102车位载车板的横移和202车位载车板的升降的控制原理与同属于一列的101车位和201车位的控制原理相同。

以上所述仅是为了便于大家理解本发明而提出的一种优选实施方式，应当指出的是本实施例所述的控制系统适用于x排、y列（y≤15）、2层的升降横移类停车设备，对于本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于两层升降横移类停车设备的控制系统，包括有人机界面、主控箱、主站分控箱、不多于15个从站分控箱和声光报警器以及若干个检测部件，其特征是:主控箱中配设有CPU模块和总配电单元，主站分控箱中配设有远程IO主模块和分配电单元、从站分控箱中配设有远程IO从模块和分配电单元，分配电单元对应连接用于驱动底层停车位载车板横移的横移电机或用于驱动位于底层停车位正上方的上层停车位载车板升降的升降电机；

所述检测部件包括有安装在停车设备中每个底层停车位的左、右限位开关和安装在每个上层停车位的上、下极限行程开关，上、下限位开关，松链检测微动开关与防坠器，以及安装在停车设备四角部位的立柱上的前、后超长检测光电开关和人车误入检测光电开关；

所述人机界面设有刷卡操作模式和按键操作模式，以供采集存车信息和取车信息，并将存车信息和取车信息发送给CPU模块，同时接收CPU模块的远程指令，显示与存车信息和取车信息相对应的停车位上载车板的运行状态和声光报警器所发出的报警信息；

所述总配电单元分别为CPU模块、远程IO主模块以及远程IO从模块提供工作电源；所述CPU模块用于实时接收前、后超长检测光电开关和人车误入检测光电开关所反馈的信息，并发出控制指令，控制总配电单元为各个分配电单元提供正序/逆序动力电源，来实现横移电机和升降电机正/反转方向控制，并且在故障工况下控制声光报警器发出声光报警指示；

所述远程IO主模块负责将采集到的左、右限位开关，上、下极限行程开关和上、下限位开关以及松链检测微动开关与防坠器的状态信息发送给CPU模块，并接收CPU模块发送过来的控制指令，通过控制分配电单元相应的接触器的通断，来控制横移电机或升降电机的运行/停止；

所述远程IO从模块负责将采集到的左、右限位开关，上、下极限行程开关和上、下限位开关以及松链检测微动开关与防坠器的状态信息通过CAN总线传输到远程IO主模块，并经过远程IO主模块发送给CPU模块，同时CPU模块将控制指令发送给远程IO主模块后，通过CAN总线传输至相应的远程IO从模块，通过控制分配电单元相应的接触器的通断，来控制横移电机或升降电机的运行/停止；

所述前、后超长检测光电开关和人车误入检测光电开关均由光电开关投光器和光电开关受光器组成，其中前超长检测光电开关和人车误入检测光电开关的光电开关投光器和光电开关受光器分别安装在停车设备前侧的左右边角部位，后超长检测光电开关的光电开关投光器和光电开关受光器分别安装在停车设备后侧的左右边角部位；所述松链检测微动开关设有四个，四个松链检测微动开关构成串联回路，且分别对应布置在上层停车位的四角部位，与驱动上层停车位载车板上升或下降的四根链条相对应；所述防坠器设有四个，四个防坠器分别与上层停车位载车板的四角部位挂接在一起，且四个防坠器的动作开关相互连接构成串联回路；

所述主控箱具有矩形箱体，箱体由碳钢板折弯焊接而成，箱体的安装底板镀锌，箱体的侧壁和箱盖的表面均作静电喷涂处理，箱体的防护等级为IP54。

2.根据权利要求1所述的一种基于两层升降横移类停车设备的控制系统，其特征是：所述主站分控箱和从站分控箱均由“L”型壁挂式底座和箱罩构成分体式箱体结构。