1陈万武 2陈观国
一、垂直循环机械式立体车库车辆存取模型构建
1.车库的基本结构
垂直循环机械式立体车库占地面积少，充分利用立体空间。该车库是采用在垂直平面做循环运动的停车系统，垂直循环机械式立体车库由机械系统、控制系统两大部分组成。
（1）机械系统
机械系统主要由两大部分组成：整体机架、运动装置。整体机架支撑着运动装置与所存车辆；运动装置通过做循环升降运动，将车辆托盘运转至最底层，进行车辆的存取工作。①整体机架。车库的整体机架如图 1-1 所示，最中间的是支架（见图中编号 3），最底层是一轿车托盘（见图中编号 6），多个轿车托盘均匀分布在车库一周，车库一周环绕着角轮导轨（见图中编号 1）和托架导轨（见图中编号 2），导轨的周围环绕着链条，4 和 5 均为两个平台，上面的平台为主动轮的平台（见图中编号 4），下面的平台为从动轮的平台（见图中编号5），托盘在这些轨道上完成循环升降运动。
②运动装置。运动装置由电动机、制动器、减速器、联轴器、输送链等设备组成，这些设备构成了运动装置的主要部分。他们安装在整体机架的上面平台上（见图中编号 4），输送链条通过链片连接着托盘，当输送链工作时带动轿车托盘在垂直平面内旋转。
2.控制系统
（1）车库的自动检测系统
通过安装在托盘底部的光电传感器（俗称"光电开关"）检测托盘上是否有车。在存车时，每个托盘的底部都有一个光电开关，光电开关主要有接收器和发射器，它们分别安装在底层两边，组成了红外发射电路，红外接收电路两条电路，如果红外线被遮挡住，接收器会收到信号，说明检测结果是车位上有车，输出结果为 1，反之就为 0，随后检测结果存入计算机中；取车时，检测要取车辆的托盘的位置，并且检测地面层托盘上的车辆是否被取走；存取车时都需要检测车辆托盘是否转动到位。如检测到托盘到位，检测系统将数据输入至 PLC 控制系统，PLC 会输出信号，控制电机转动。
（2）自动车辆存取车控制系统
当用户进入停车场后开始存车，首先需要用户刷卡，入口车库门会自动打开，同时存车系统会自动记录用户刷卡的用户信息及存车的时间，工控机系统将命令传达给 PLC 控制系统， PLC 会控制传感器自动检测车库是否有空托盘（查看系统是否满车），若有空车位，传感器会将检测的信息输入到 PLC 系统，PLC 会控制电机把检测出的距离地面层最近的空托盘根据最短路径转动到最底层，用户将车开入指定的地面层托盘中，存车结束，随后计算机会将用户存车的托盘号个存车时间都录入 IC 卡及电脑系统中。
取车时，用户刷卡，此时车库门打开，同时计算机扫描数据库，系统读入 IC 卡用户刷卡的用户信息及取车的时间，系统传指令给 PLC， PLC 会控制传感器自动检测取车的托盘号，传感器将检测到的信息输入至 PLC 控制系统中，PLC 控制电机转动，根据最短路径，电机将载车的托盘转动至地面层，托盘转的到位后，用户进入车中，将车驶出，取车结束，车库关门。如图1-2车库控制系统组成框图。
二、机械式立体车库智能管理控制系统设计
1.系统软硬件设计
整个系统由上位机监控管理系统和下位机PLC 控制系统组成。上位机采用了计算机 + Profi-bus 现场总线主站接口卡(本设计选用 CP5611)做一类主站，监控站与一类主站一体化的形式。由于组态软件在数据采集与过程控制方面具有良好的用户开发界面和简捷的使用方法，本系统应用组态王软件采集数据实现车库的实时动态监控，同时结合使用 VC + + 6．0 开发的收费管理软件，以弥补组态王功能的局限性。组态王与 VC 软件之间采用 DDE 通信方式，组态王作为服务器，VC 软件作为客户端。整个上位机监控管理系统以工控机为核心，同时配备有 IC 卡读卡器、打印机、摄像机、收款机和显示器等。同时，利用现场级控制设备反馈的数据实现进出车辆识别、信息记录存储、故障查询分析、车辆计时收费、设备运行控制以及报警等功能。
2.监控系统软件组成
一般的监控系统都是由摄像机和软件系统两大部分组成。在前述论文中，车库中的监控系统也是需要在车辆出入库的门口安装摄像机，以用来录入存取车相关的信息。车库监控系统开发软件主要指的是组态软件，如组态王等。工程管理器、工程浏览器和开发运行系统三大部分，是构成组态王软件的主要部分。其中，工程管理器是用于新建工程、搜索工程、管理工程等；组态王开发系统内嵌于工程浏览器中。组态软件主要是为了实现系统的实时监控画面和历史查询记录，包括设备的设置、数据库的建立、画面的制作、SQL 访问管理器以及系统的配置等内容。
（1）画?开发运?系统
实时监控画面系统由制作系统和运行系统两个部分组成，在制作系统中，用户主要选用相关的图库、线条形状、文本及按钮完成画面设计和动画连接。运行系统是"组态王"软件的实时运行环境，在开发系统中设计的画面，先选择"全部存"来保存画面，再切换到运行系统，运行系统从工业控制对象中采集数据，并记录在实时数据库中。
（2）?程浏览器
打开新建的工程管理器就会进入到工程浏览器的界面，组态王的工程浏览器为用户提供了便利的开发环境。用户在这个界面内可以完成大部分的设置工作，包括设备的连接配置，数据库的建立和连接、系统的配置、还可以做配方、做报表等。
（3）PC 机监控管理系统设计
机监控管理系统设计工控机的监控管理系统包括三大部分：一是存取车控制部分，二是车库信息管理，三是系统管理。车库信息管理包括车位信息、计费、客户信息、以及信息查询等一系列的管理。如图 2-1所示是立体车库监控管理系统架构。
（4）计费管理及客户信息管理
当用户需要存车时，首先用 IC 卡在车库入门处的 IC 读卡器上刷卡，同时车库入口处的摄像机会录入一些视觉信息，包括车辆的品牌、车辆的颜色、车辆的车牌号等信息。车库管理员通过打印机为车主打印凭条，凭条上有用户进入的时间、用户的 IC 卡号、车的品牌、车牌号等信息。系统也将这一系列信息录入管理系统的数据库。当用户取车时，同样刷卡，出口处的摄像机对车辆的车牌号、车辆品牌、颜色再次进行录入，写入管理系统数据库，如表 2-1 所示。与入库时录入的客户存车信息进行对比，信息一致时执行取车操作。同时计算机系统会根据存取车的时间来计算该车的停车时间，再根据收费标准计算收取的停车费用，通过 IC 卡自动扣除。再次打印拼条，此凭条上除了一系列客户信息外，还有存车的费用。
3.连机总体调试
（1）自动操作
将键盘的右侧"手动 /自动 "开关拔到自动位置,各个停车位及载车盘将由上位监控系统控制运行。1）取车 :点击对应停车位的载车盘 , 该载车盘将下降 (步骤如手动下降 )，当碰到底层的限位开关后 ,载车盘停止运行, 汽车便可开走。再点击该载车盘 ,载车盘将上升至本身停车位 (步骤如手动上升)。2）存车 :是取车的相反过程 。3）归位:按归位按钮, 无论在什么状态, 各个停车位及载车盘都将运行到原始位置 。
（2）手动操作
1）左移 :按住相应停车位的左移按键 , 相应的停车位将向左移动, 如果左边还有其它停车位, 将一起向左移动 ,直到左边的位置检测开关闭合。2）右移 :同左移的操作方法一样 , 只是要按右移按键 。3）下降 :按住相应停车位的下降按键 , 相应停车位的载车盘将下降 ,如果该停车位不在正确的位置上 ,将先移动 (移动步骤如上 )到正确的位置 ,到位后如果车位下面有其它停车位, 下面的停车位将移开,待完全移开后,载车盘再下降。4）上升 :按住相应停车位的上升按键 , 相应停车位的载车盘将上升 ,在上升过程中其它停车位都不能移动 。
结语：
本文设计了立体车库监控系统。它通过数据采集卡与立体车库控制单元实现数据交换。通过测试,系统运行良好。它能反映立体车库内部的实际运行情况,作为软件、硬件 、机械自动化的一种综合应用，本文对同类系统的开发有着很强的工程意义。
参考文献：
[1] 张文涛.论升降横移式立体车库传动机构[J] .机械世界, 2016(3)
[2] 刘丽娜.浅谈立体车库的特点及其应用[J] .技术与工程，2007(12)
[3] 李敏涛.机械式立体车库控制系统设计[J] .建筑学，2017（9）
[4] 朱新鑫.立体车库自动控制系统工程设计[J] .北京:机械工业出版社，2010（7）
论文作者:1陈万武 2陈观国
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/19
标签：系统论文; 托盘论文; 车库论文; 停车位论文; 车辆论文; 控制系统论文; 管理系统论文; 《中国西部科技》2019年第11期论文;