CN206346547U - 多环式立体停车库自动存取车控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及多环式立体停车库的应用领域，提供一种多环式立体停车库自动存取车控制系统，包括上位工控计算机、下位机PLC、传感器、变频器、吊笼曳引电机、叉梳推进装置、转盘旋转装置及开关门装置；所述上位工控计算机的输入端与读卡机相连，上位工控计算机通过以太网与下位机PLC连接通信，所述下位机PLC的输入端与传感器相连，下位机PLC的输出端通过变频器与吊笼曳引电机相连，所述叉梳推进装置由进退电机驱动，所述转盘旋转装置由旋转电机驱动，所述开关门装置由开关门电机驱动，进退电机、旋转电机、开关门电机通过接触器组与变频器相连。本实用新型具有自动化程度高，可靠性、抗干扰性强等优点。

Description

多环式立体停车库自动存取车控制系统

技术领域

本实用新型涉及多环式立体停车库的应用领域，特别涉及一种多环式立体停车库自动存取车控制系统。

背景技术

随着我国国民经济的高速发展和城市化水平的不断加快，车辆的拥有量在飞速的增长。由于停车场地的严重缺乏，尤其是地铁口、商业中心区、医院周边停车场地的严重不足，造成了车辆乱停乱放现象，间接地造成了城市交通的混乱，破坏了城市的居住环境和城市形象。目前，我国城市内大多采用平面式停车场，该种停车场占地面积大，设备复杂，有效停车位置少，对人员车辆安全的保障性差。故建造立体车库已经到了必不可少的地步。

垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。多环式立体停车库利用垂直提升式立体车库的工作原理，但在车库结构上进行了较大的改进，有多个车辆出入口，有多个升降机，根据建筑环境，可以设计二环、三环等多环式立体停车库，多环式立体停车库主要特点是比垂直提升式立体车库造价低，充分利用有限空间，为客户带来最大的利益，以狭小的空间争取最多的停车空间，可将1—3层设在底下，有效利用地下空间。多环式立体停车库一方面具有运转平稳，无噪音，运行速度快，存取时间短等优点，符合城市环保要求，另一方面目前大多数的多环式立体停车库的控制系统存在不够完善、自动化程度不高等缺点。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术的不足，提供一种多环式立体停车库自动存取车控制系统，具有自动化程度高，可靠性、抗干扰性强的特点。

本实用新型的目的是通过如下技术措施来实现的：多环式立体停车库自动存取车控制系统，包括上位工控计算机、下位机PLC、传感器、变频器、吊笼曳引电机、叉梳推进装置、转盘旋转装置及开关门装置；所述上位工控计算机的输入端与读卡机相连，上位工控计算机通过以太网与下位机PLC连接通信，所述下位机PLC的输入端与传感器相连，下位机PLC的输出端通过变频器与吊笼曳引电机相连，所述叉梳推进装置、转盘旋转装置及开关门装置均设于吊笼内，所述叉梳推进装置由进退电机驱动，所述转盘旋转装置由旋转电机驱动，所述开关门装置由开关门电机驱动，进退电机、旋转电机、开关门电机通过接触器组与变频器相连。

在上述技术方案中，所述传感器包括楼层传感器、触点式限位开关、外部车位检测传感器；所述楼层传感器为光电式接受传感器，每层一只，设于楼层底板下30cm处，与吊笼上装有的一只红外发射器相配合；所述触点式限位开关分别安装在叉梳推进装置、转盘旋转装置及开关门装置的机械运动端点；所述外部车位检测传感器为一组光电传感器，设置在车库门外数米处。

在上述技术方案中，所述进退电机为三相异步鼠笼式电机，通过蜗杆蜗轮和齿轮齿条系统驱动叉梳运动；所述旋转电机为三相异步电机，通过齿轮齿条系统驱动转盘往复运动；所述开关门电机为小功率可正反转的单相电机，驱动车库门运动。

在上述技术方案中，停车司机配有无线电遥控器，无线电遥控器的接收装置将接收到的无线信号转换成电脉冲信号，与PLC的中断相连。

本实用新型多环式立体停车库自动存取车控制系统，针对多环式立体车库的控制系统进行了系统设计，实现了立体车库出入智能无人值守控制，具有自动化程度高，可靠性、抗干扰性强的特点，可满足城市立体车库建设的需要。

附图说明

图1为本实用新型控制系统的组成示意图。

图2为本实用新型中上位机控制字的内容含义。

图3为本实用新型中PLC的主程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

本实用新型多环式立体停车库自动存取车控制系统设计为主从模式，使用PLC作为下位机，工控机作为上位机。按照车库结构及动作特点，设计了PLC的运动控制规则，实现了PLC的动作控制程序和与上位机的通信程序；上位机管理控制程序利用VC语言和MS SQL数据库设计实现，控制整个车库的动作流程，接收来自IC卡的信息，根据数据库内容查询车位当前状态，形成对PLC的命令控制字，与下位机通信，发送命令和接收反馈信息；数据管理程序更新数据，计费以及报表打印。

如图1所示，本实施例提供一种多环式立体停车库自动存取车控制系统，包括上位工控计算机、下位机PLC、传感器、变频器、吊笼曳引电机、叉梳推进装置、转盘旋转装置及开关门装置；所述上位工控计算机的输入端与读卡机相连，上位工控计算机通过以太网与下位机PLC连接通信，所述下位机PLC的输入端与传感器相连，下位机PLC的输出端通过变频器与吊笼曳引电机相连，所述叉梳推进装置、转盘旋转装置及开关门装置均设于吊笼内，所述叉梳推进装置由进退电机驱动，所述转盘旋转装置由旋转电机驱动，所述开关门装置由开关门电机驱动，进退电机、旋转电机、开关门电机通过接触器组与变频器相连。所述进退电机为三相异步鼠笼式电机，通过蜗杆蜗轮和齿轮齿条系统驱动叉梳运动；所述旋转电机为三相异步电机，通过齿轮齿条系统驱动转盘往复运动；所述开关门电机为小功率可正反转的单相电机，驱动车库门运动。

在上述实施例中，上位机为PC，通过自行开发的监控软件，完成以下各项任务：

（1）调度整个电控系统，显示系统的工作状态，建立内部的数据库，如车辆信息及停放时间。

（2）接收来自读卡机的用户信息，并根据上位机存储的内容确定下位机的工作，形成控制指令。

（3）通过以太网向下位机发送指令，PLC通过程序执行完成对各操作机构的动作指令。

（4）通过PLC采取现场各传感器和接触器的状态，在监控画面中动态显示。

（5）必要的情况下打印工作信息。

在上述实施例中，下位机为西门子200系列PLC，该PLC采用模块化接口，结构紧凑，配置灵活，可根据车库容量的大小配置相应的I/O模块。S7-200的用户程序中包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂的数值运算以及其他智能模块通讯或完成运动控制功能。CPU采用226型，其CPU将微处理器，电源和数字I/O点集成在一起，结构紧凑，其自带输入为24点，输出为16点。选配继电器型输出，特点是输出电流大，且抗干扰能力强。其任务如下：

（1）采集来自各传感器和限位开关等的状态，并由PLC内部处理后通过以太网上传到上位机。

（2）通过以太网接受来自上位机的指令，并通过程序执行返回相应的应答信息。

（3）进行指令译码，形成动作程序以驱动各运动部件，实现执行机构动作，完成车库车辆的存取。

在上述实施例中，变频器为西门子MM440多功能标准变频器，该变频器采用高性能的矢量控制技术，提供低转速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载能力，其主电路为三相IGBT桥，并配有能耗制动电路(外接制动电阻)，它适合于重力负载，由其驱动曳引电机运动，能满足现场应用。

变频器外接380V／50Hz电源，输出频率可从0Hz连续调节到上百Hz，可遵循V／f=常数的原则即电磁力矩可以恒定。它的输出接曳引电机的定子。考虑到吊笼系统承载的重物为汽车，不涉及人员，因而不存在舒适感的问题，所以我们不加编码盘和PG卡系统，这样可以提高系统的可靠性并降低成本。采用4级变速的方式进行调速，变频器输出频率分别为：6Hz、20Hz、35Hz、50Hz，所对应的线速度分别为：0．12m／s、0．34m／s、0．6m／s、0．85m／s。

在上述实施例中，传感器包括楼层传感器、触点式限位开关、外部车位检测传感器。

（1）楼层传感器。每层设有光电式接受传感器一只，其位置在楼层底板下30cm处，反映吊笼运行的位置。吊笼上装有一只红外发射器，当吊笼运行到某层时相应的接收传感器输出有效，传输给PLC。考虑到立体车库为钢架结构，并不封闭，干扰光源很多。因此，发光毹；为调制光脉冲输出。实验证明，这种方式有很高的抗光干扰性能。

（2）触点式限位开关。分别安装在叉梳、转盘、开门机构的机械运动端点，由机械装置使其通断。此类传感器的状态与PLC的输入相连接。

（3）外部车位检测传感器。为了确定在取车过程后汽车是否离开车库(这是关闭车门的重要依据，关系到车辆和人身的安全)，在车库门外数米处安装一组光电传感器2、3个逻辑串联，当汽车驶入该位置时遮住光线，传感器输出有效，PLC由此确定关门动作。

在上述实施例中，读卡机负责通过用户刷卡获取用户的信息，该信息通过RS-485口与上位机连接，上位机根据用户数据、车库内部状态等条件判定电控系统应进行的动作，形成相关的控制指令，然后通过以太网传向下位机PLC，由其驱动变频器、各种电机完成对用户的服务。

在上述实施例中，停车司机配有无线电遥控器，在存车过程中，在车辆驶近车库门时，司机在车内用无线电遥控器发出开门请求信号，接收装置收到该信号后，将其转换成一个电脉冲信号，与PLC的中断相连接，PLC依此自动完成开门动作，然后等待上位机发来的后续控制指令，进行后续动作。

本实施例的工作方法如下：

车辆入库，出库一般由可编程控制器PLC实现控制，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控制系统，PLC系统通过判断卡号，自动把对应的载车盘移动到人车交接的位置，只有当车辆停放在安全位置后，停车正常指示灯才会亮启，司机离开车辆后，载车盘自动将车辆入库。取车时车主在读卡器上读卡，自动读取车位号，车库控制系统将车自动移动到人车交接的位置，收费后，司机可开车出库。

在本实施例中，PLC的工作方式为扫描工作方式，CPU采集输入信号，通过程序执行，控制输出处理。过程是初始化后先等待由上位机传来的控制字，通过有关标志位的定义来使PLC进行相应动作，控制字长度最终处理为1字节，存于MBl0中，其各位的意义如下图2所示。

根据控制字的内容，PLC进入相应的子程序，以三层楼以上立体车库为例，各子程序的名称为：

SPR_0: 3楼及以上存车(控制字为7X)；

SPR_1: 3楼及以上取车(控制字为6X)；

SPR_2: l楼存车(控制字为71)；

SPR_3: 2楼存车(控制字为72)；

SPR_4: 1楼取车(控制字为61)；

SPR_5: 2楼取车(控制字为62)。

其中X代表3楼以上的楼层。如图3所示，为PLC的主程序流程图。

在本实施例中，工控机与PLC的通信采用主从模式，能够自动的实现存取车、和监控故障诊断功能，而且还能够进行数据的处理、保存，并根据车库管理运行情况决定是否收费，便于管理和维护。

工控机与PLC为主从模式，工控机发送一个信息，PLC反馈一个信息。两者的通信接口采用与西门子公司S7-200PLC相匹配以太网通信模块CP243-1，来完成工控机与PLC的通信，通过以太网模块和交换机还可以将PLC的工作状态同时传送到不同的监控主机上。

依照以上通信协议，在PLC内部编写相应的通信协议参数程序，主要是对PLC内部的特殊寄存器SMB30、SMB87、SMB89、SMW90、SMB94的值进行参数设置，并利用工控机中的VC编写相应的通信控制程序，便可完成对PLC的指令发送和接受，完成上位机和PLC的通信。

在本实施例中，上位机主要有三大功能：通信功能、动作控制功能和数据管理功能。通信程序负责上位机PC和下位机PLC之间的数据发送与接收；动作控制程序根据卡号决定PLC的动作，形成PLC控制字。数据管理包括对用户信息的管理，车位状态的管理，系统参数的管理和记费的管理。下面说明动作控制功能：

上位机对系统动作进行控制，它既是用户对系统的管理界面，同时也是对PLC的控制部分。当用户刷卡后，程序从读卡器中读取卡号，存放于系统数据库中，根据该卡号查询是否为合法用户。判断完成，为注册用户，由卡号自动判断是进行存车还是取车动作，以及该卡号对应的车位的楼层和左右位，在系统中生成PLC的命令字，发送给PLC，由PLC执行动作。如果发送不成功自动重新发送。PLC执行完毕，系统向数据库中传送参数，修改该车位的状态(空—满、满—空)，同时记录该用户的信息和刷卡时间。如果用户为取车，记录取车时间后进行记费，存放在数据库的相关记录表中。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.多环式立体停车库自动存取车控制系统，其特征在于：包括上位工控计算机、下位机PLC、传感器、变频器、吊笼曳引电机、叉梳推进装置、转盘旋转装置及开关门装置；所述上位工控计算机的输入端与读卡机相连，上位工控计算机通过以太网与下位机PLC连接通信，所述下位机PLC的输入端与传感器相连，下位机PLC的输出端通过变频器与吊笼曳引电机相连，所述叉梳推进装置、转盘旋转装置及开关门装置均设于吊笼内，所述叉梳推进装置由进退电机驱动，所述转盘旋转装置由旋转电机驱动，所述开关门装置由开关门电机驱动，进退电机、旋转电机、开关门电机通过接触器组与变频器相连。

2.根据权利要求1所述的多环式立体停车库自动存取车控制系统，其特征在于：所述传感器包括楼层传感器、触点式限位开关、外部车位检测传感器；所述楼层传感器为光电式接受传感器，每层一只，设于楼层底板下30cm处，与吊笼上装有的一只红外发射器相配合；所述触点式限位开关分别安装在叉梳推进装置、转盘旋转装置及开关门装置的机械运动端点；所述外部车位检测传感器为一组光电传感器，设置在车库门外数米处。

3.根据权利要求1所述的多环式立体停车库自动存取车控制系统，其特征在于：所述进退电机为三相异步鼠笼式电机，通过蜗杆蜗轮和齿轮齿条系统驱动叉梳运动；所述旋转电机为三相异步电机，通过齿轮齿条系统驱动转盘往复运动；所述开关门电机为小功率可正反转的单相电机，驱动车库门运动。

4.根据权利要求1所述的多环式立体停车库自动存取车控制系统，其特征在于：停车司机配有无线电遥控器，无线电遥控器的接收装置将接收到的无线信号转换成电脉冲信号，与PLC的中断相连。