摘要：為了解決目前的傳統車庫存取時間長、耗電量大、管理維護費用較高的瓶頸問題，在研究現有傳統車庫的種種不足基礎之上，借鑒鏈傳動托盤和升降梯式車庫結構，提出一種同時有多輛車存取的多進程立體車庫方案，所研究的車庫三層結構所有獨立單元能與升降電梯配合工作；該車庫控制基于西門子S7-200CPU，配合使用定位模塊。通過觸摸屏及刷卡器實現對立體車庫進行實時管理與控制。本文介紹了該系統的結構及控制實現方法，通過測試結果表明，該車庫最大存取時間小于90秒，優于現有車庫。

關鍵詞：多進程；立體車庫；西門子S7-200；

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0引言

隨著我國汽車工業和各大城市經濟的迅速發展，越來越多的家庭擁有私家車，各大城市相繼出現了停車困難的尷尬狀況。有限的停車空間已無法應對汽車數量的增長。解決停車難這一問題有助于城市經濟發展，然而國內市場上現有的一些立體機械停車設備，多以升降橫移式、垂直提升式、巷道堆垛式這幾種立體車庫類型為主。其中升降橫移式建設土地利用率卻不高，層數也嚴重限制存取車時間。垂直提升式設備安全性要求加工安裝精度要求很高，導致投資要求較高。對立體車庫進一步分析研究后，發現獨立單元管理，高效、多進程、合理地管理獨立單元是解決立體車庫相關問題的關鍵所在。

1升降式多進程立體車庫結構及工作原理

1.1升降式多進程立體車庫結構

該立體車庫由機械和控制兩個部分組成。立體車庫機械部分主要由出入車庫通道及載車電梯裝置、出入車位運載小車、鋼筋混凝土車位、安全保護裝置等組成，主要實現車輛的轉運和存儲功能.所研究立體車庫結構分三層，每層設有6個車位，分布在載車電梯裝置的兩側，載車電梯裝置前后為小車出入通道，中間為升降電梯間，用于提升汽車。每個車位配備獨立的運載小車。

圖1升降式多進程立體車三維模型

1.2升降式多進程立體車庫工作原理

當用戶需要存車時，用戶在入口處先進行刷卡，通過顯示屏提示選擇存儲車位，如果所選車位位于二層或三層，則升降電梯啟動，當升降電梯運行到所選車位時，對應的車庫的光電接收端接收到升降電梯發送出的光電信號之后，控制系統將此信息通過無線通信中控機將命令發送給所選泊位內置的運載小車，所選泊位內置的運載小車經泊位橫向軌道、運載通道的縱向軌道移動到升降電梯的軌道上，升降電梯運行至入口處，用戶將車輛駛到運載小車上，當預存車輛正確停放后，經停車位置檢測系統檢測成功后綠色指示燈點亮，提示用戶下車，通過按動觸摸屏上升降電梯升起按鈕后，運載小車及預存車輛被升降電梯送至預存儲層，運載小車承載著預存車輛駛離升降電梯，駛入該層運載通道的縱向軌道，運載小車通過本體攜帶的行車位置檢測傳感器判斷當前位置，當行至泊車位時，小車停止前進，并準確停止轉向位，在小車轉向機構的作用下，小車實現90度轉向，并沿橫向軌道進入泊車位，實現一次存車作業；如用戶選擇將車輛存入一層車庫，將省去升降電梯的提升作業，直接調取運載小車進行儲車作業。提車作業與儲車作業相反，當用戶需要提車時，用戶在入口處進行刷卡，用戶界面便會顯示用戶信息，包括卡號信息、存車時間、存車位置、取車時間、單價以及收費金額等信息，用戶繳納費用以后，控制系統控制升降臺到達車輛所在位置，目標車庫內載有車輛的運載小車運行至升降臺上，系統控制升降臺運行至入口處，完成一次提車作業。此為一個升降電梯工作原理，在本立體車庫中具有多個可同時操控且互不影響的升降電梯，可在上一臺升降電梯工作的同時，另外閑置的升降電梯對下一輛需要存取的車輛進行操作，大大提高存車的效率。

2升降式多進程立體車庫控制系統

2.1升降式多進程立體車庫設計方案

升降式多進程立體車庫控制系統設計由兩部分組成，一部分是安裝在車庫內部的控制箱，另一部分是地面監控系統。

車庫內部的控制箱包括控制系統核心控制器，車庫內運車電梯運行位置檢測、電機控制電路、無線通信電路等；可以實時檢測車庫是在存車、取車或者是等待任務時期。同時可以獲取車庫內運車電梯的具體位置以及運行狀況，以及將整個信息通過通信傳送給地面監測系統。

地面監控系統包括人機交互界面、車庫電梯運行狀況顯示、以及通信電路。通過通信電路獲取由控制箱發來的電梯運行具人情況并進行顯示及分析。

圖2升降式多進程立體車庫控制系統方案

2.2控制系統核心的選擇

升降式多進程立體車庫控制系統的控制核心選擇是至關重要的，要根據系統的要求和工作進行選擇。

升降式多進程立體車庫控制系統的控制核心主要作用是通過地面監測系統發來的信息，利用位置檢測傳感器的反饋信息來控制電機以實現車庫里電梯的存車和取車過程，該任務可以通過單片機、PLC或是結合計算機來控制都可以很好的完成。但該任務的關鍵環節是要使整個系統的穩定運行，安全可靠。由于PLC可靠性高、抗干擾能力強、功耗低、

維護方便的優點，而且該控制系統需要控制電機，PLC控制更加方便。

所以綜合以上各點，最終選擇使用以PLC為核心的控制系統來完成升降式多進程立體車庫的控制任務。

2.3控制系統的組成框架

圖3升降式多進程立體車庫控制系統方案

PLC主要實現的是對三組電機的正反轉控制和對接近開關信號的處理，以及于上位機的通信。PLC等待上位機位置信息，然后動作；接近開關將接收回來的各個位置信息傳給PLC。系統的路徑規劃是由上位機端算法實現的，也就是說在存車時，上位機通過內部算法規劃最優路徑，并將路徑信息傳給PLC執行運動指令。通過接近開關的位置信息用作運動指令的節點和路徑數據的監控、記錄。從而完成模型試驗的動作過程，為后續開發提供物理模型和設計參考。

3控制系統的軟件流程及上位機軟件設計

3.1控制系統的軟件流程

根據項目方案要求，本次設計實現的功能是系統自動實現立體車庫取車存車任務，并且保證完成以下指標，包括位置精度、存車取車最優化時間等。

在升降式多進程立體車庫控制系統設計中電機控制分為兩個部分，第一個部分包括電梯廂升降控制電機、電梯移動電機和存車或者取車的托盤控制電機。第二部分便是存車或者取車的時候車庫里的電機。

在控制第一部分電機的時候，PLC是通過控制繼電器的通斷來控制電機的正反轉從而實現電梯的運轉和存車取車的運行。

第二部分的電機控制是通過控制光電發射小燈加上光電對管電路的設計，從而實現車庫里的電機運轉。

圖4控制系統程序流程圖

3.2升降式多進程立體車庫上位機軟件設計

在本控制系統中，將采用VB進行上位機的開發，在VB環境下PC機利用RS485實現與PLC間的通訊，從而對下位機的指令發布，同時時刻獲取下位機信息。將采集得到的數據進行動態跟蹤的顯示、分析、繪制曲線及數據存儲。該上位機所實現的功能主要有三點：一是實時數據顯示界面，即下位機存車取車運行狀態實時顯示；二是可以查詢歷史數據，并可以對歷史數據進行處理；三是用戶需求任務執行。

在上位機也就是PC與PLC通信過程中，上位機要實時顯示立體車庫里面的運轉現狀，包括車庫目前存車數量，各存車車輛存車時間以及正在存車的客戶資料等。

圖5車輛存儲狀態顯示

本設計在界面設計中車庫存車狀態使用色彩分別，即車庫中沒有車輛的時候用一個灰色的小車表示，當車庫中存有車輛時用彩色的小車表示。這樣就可以很明顯的分別車庫中車輛存儲狀態。

在界面設計中存車客戶信息不適用姓名，只使用卡號。當用戶有取車或者存車需求時，使用自己的卡在刷卡器上刷一下，用戶界面便會顯示用戶信息，包括卡號信息、存車時間、存車位置、取車時間、單價以及收費金額，并且在界面設計中還有存車記錄，記錄有最近客戶存車取車時間等信息。

圖6設計界面

4總結

由于我國社會經濟水平的不斷提高，人們對資源的需求量在不斷的增大，存車問題在我國越來越讓人難以處理。升降式多進程立體車庫為解決這一問題提供一種可行的方案。

本論文在詳細了解了項目方案內容的基礎上，通過同國內外相關技術領域的比較與分析，提出了自己的解決方案。采用多對象群控技術，在運行狀態下可對多個停車單元同時同步控制，為多輛小車同時提供停車服務；并研制可通過無線傳輸方式實現與總的控制系統進行數據交互，具有運行、轉向功能的運載小車，豐富立體車庫的結構形式，為快速存取車輛提供了可能；在將現代的無線通信技術、即充即用的蓄電池充電技術、多對象的群控技術及其相關的通信技術有機結合起來，提高了車庫管理與運行的智能化水平的同時，也對車庫結構進行優化，使得研制的立體車庫具有占地面積小、制造成本低、智能化程度高、存取車倆方便快捷的優點。

通過實驗，從理論上驗證了該控制系統的正確性，但這不能說明在實際的應用中不會出現問題。如有機會進行實際實驗，并通過大量的實驗來完善系統，這樣該控制系統才能算是一個真正符合設計要求的控制系統。

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第一作者簡介：唐杰，1994年11月30日出生，男，籍貫重慶市忠縣新立鎮，大學本科生。