【導(dǎo)讀】城市城區(qū)的一個越來越突出的問題。立體停車庫的產(chǎn)生與廣泛威用能夠在很大程。度上解決這個城市靜態(tài)交通中的重大問題。論文還就立體車庫的運(yùn)行原理作了整。體的分析，如定位原理、調(diào)速方法、速度控制、工作流程等方面。文章先從車庫的選型著手，分析了各類車庫的功能特點(diǎn)與適用范疇。靜態(tài)交通規(guī)劃層面來進(jìn)行車庫的選址策劃。隨后詳盡地以升降橫移式立體停車設(shè)。行優(yōu)化建模，從而獲得智能停車庫的流暢性優(yōu)化設(shè)計。

　　

【正文】 的可靠性，并具有良好的擴(kuò)展性和兼容性。本車庫需實(shí)現(xiàn)的具體功能主要有以下幾個方面： 自動存取功能。自動存取車輛是立體車庫最重要的功能，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)對任意車位的存、取操作。因?yàn)楸拒噹煜到y(tǒng)處于研發(fā)初期，所以設(shè)計有兩套存取系統(tǒng)，這兩套系統(tǒng)下的用戶操作流程已在第 2 章提及。對于 IC 卡系統(tǒng)，需要實(shí)現(xiàn)刷卡存車、刷卡取車和管理員操作；對于觸摸屏系統(tǒng)，需要實(shí)現(xiàn)的功能：用戶利用車牌號和密碼存取，管理員存車 (自動選擇車位或手動選擇車位 )，管理員取車 (按車牌取車或按車位取車 )，系統(tǒng)復(fù)位，車位查詢，取消功能等。 復(fù)位功能。 PLC 上電后，車 庫開始工作，此時升降臺和橫移電機(jī)的位置對PLC 而言是未知的，所以必須通過復(fù)位來建立系統(tǒng)的初始狀態(tài)。 取消功能。存車或取車操作中途取消可以為用戶提供方便，節(jié)省時間。由于立體車庫的流程比較復(fù)雜，在取消上需要做的邏輯處理和運(yùn)動控制也比較棘手。 傳感器故障自診斷和報警功能。傳感器故障其實(shí)是很危險的，很可能會引起系統(tǒng)錯誤動作，因此，必須對車庫的狀態(tài)進(jìn)行檢測，例如每個庫位都有光電、霍爾傳感器，分別用于檢測是否有車和是否有板。 行機(jī)構(gòu)運(yùn)行保護(hù)功能。運(yùn)行保護(hù)是安全保護(hù)的重要方面，如果運(yùn)行當(dāng)中系統(tǒng)出現(xiàn)某些故障或者異常情況，很 可能導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)過沖、沖撞、不到位等失控現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的后果，因此，很有必要對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行加以保護(hù)，避免意外的發(fā)生。 監(jiān)控安保系統(tǒng)監(jiān)控安保系統(tǒng)是指在中央控制室進(jìn)行監(jiān)視控制車庫現(xiàn)場的運(yùn)行狀況。它可以具有運(yùn)動檢測、車牌識別、網(wǎng)絡(luò)連接、各種類型的報警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連動等功能，可以實(shí)現(xiàn)無人看守。 視頻監(jiān)控功能：在車庫各出入口，值班室和車庫內(nèi)主要區(qū)段安裝定焦攝像機(jī)，在大范圍車位區(qū)安裝球形云臺，以便實(shí)現(xiàn)對車庫全方位的實(shí)時監(jiān)控。如果在車庫光照條件不好的情況下，可選用黑白攝像機(jī)。 運(yùn)動檢測功能：可以在夜間設(shè)置車庫的運(yùn)動檢測 區(qū)域，當(dāng)檢測區(qū)有移動目標(biāo)時，運(yùn)動檢測功能發(fā)出報警信號，提醒值班人員。 華北理工大學(xué)輕工學(xué)院 19 車牌識別功能：它能夠設(shè)置車庫參照車輛的車牌、車型。當(dāng)參照車輛進(jìn)入車庫監(jiān)視區(qū)域，系統(tǒng)自動對比參照車輛圖像，有異常情況，發(fā)出報警信號，并自動切換和記錄相關(guān)圖像。 數(shù)字錄像功能：可以連續(xù)記錄一個同在車庫所發(fā)生事件，可以同步回放多個圖像，可選擇任意圖像進(jìn)行整體放大和局部放大，記錄、回放、備份可同步進(jìn)行各種信息。 軟件的主體架構(gòu) 本控制系統(tǒng)采用模塊化編程，程序由初始化組織塊、周期中斷組織塊、主程序以及多個子程序組成， PLC 總是順序地、循環(huán)地執(zhí) 行主程序，而主程序又不斷地調(diào)用相關(guān)的子程序，子程序當(dāng)中還可以嵌套予程序 (功能或者功能塊 )，這就是軟件的總體架構(gòu)。主程序流程圖 (IC 卡系統(tǒng) )如圖 所示，容易看出，主程序直接調(diào)用的子程序包括復(fù)位、存車、取車、取消、傳感器故障自診斷和報警、接收消息處理、新消息存入發(fā)送緩沖區(qū)、發(fā)送數(shù)據(jù)等。周期中斷組織塊是時間中斷，用于 PI 計算和頻率輸出，中斷的使能和禁止均由運(yùn)行子程序 (功能塊 )控制。第四章立體車庫控制系統(tǒng)軟件的主體方案設(shè)計和集體實(shí)現(xiàn) 20 準(zhǔn) 備開 機(jī) 保 護(hù)復(fù) 位 子 程 序 調(diào)用 條 件 成 立 ？檢 測 存 車 按 鈕 并 判斷 存 車 標(biāo) 志 位檢 測 取 車 按 鈕 并 判定 取 車 標(biāo) 志 位檢 測 取 消 按 鈕 并 判斷 取 消 標(biāo) 志 位取 消 子 程 序 調(diào)用 程 序 成 立 ？取 消復(fù) 位傳 感 器 故 障 自 診 斷存 車 子 程 序 調(diào)用 條 件 成 立 ？取 車 子 程 序 調(diào)用 條 件 成 立 ？接 收 到 新 消 息 ？調(diào) 用 相 關(guān) 子 程 序 ， 若 有 新消 息 生 成 ， 將 其 發(fā) 送 緩 沖區(qū)發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 條 件成 立 ？結(jié) 束存 車取 車接 受 消 息 處 理發(fā) 送 數(shù) 據(jù)圖 主程序流程圖 (IC卡系統(tǒng) ) 華北理工大學(xué)輕工學(xué)院 21 車庫剛開始運(yùn)行時，執(zhí)行機(jī)構(gòu)初始位置 未知，必須建立新的初始狀態(tài)，在主程序的控制下，系統(tǒng)首先進(jìn)行開機(jī)保護(hù)掃描，確認(rèn)庫位中的傳感器無故障并且與系統(tǒng)記錄相符合后，允許復(fù)位；復(fù)位、存車、取車不能同時進(jìn)行，因此主程序中需有相應(yīng)的屏蔽處理．對于取消操作，當(dāng)升降臺處于加速或者勻速段時，系統(tǒng)生成新的速度給定曲線，以使升降臺停至最近的一層，再進(jìn)行后續(xù)的處理，這種情況下主程序不再調(diào)用存車或者取車子程序；但如果升降臺處于減速或爬行段、橫移電機(jī)正在運(yùn)行時，主程序?qū)⑼瑫r調(diào)用存取子程序和取消子程序，直至運(yùn)行到位后，主程序繼續(xù)調(diào)用取消子程序以進(jìn)行后續(xù)處理。 程序中還包含了 很多數(shù)據(jù)塊，既有全局?jǐn)?shù)據(jù)塊，也有背景數(shù)據(jù)塊。 CPU 31 3C的數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)是被保持的，即使斷電，數(shù)據(jù)也不會消失。對于立體車庫而言，停車記錄是非常重要的，我們將相關(guān)的信息存儲在一個數(shù)據(jù)塊中，該數(shù)據(jù)塊為每個車位分配了一定的存儲區(qū)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖 4． 2 所示。 停 車 位 的 數(shù) 據(jù)結(jié) 構(gòu)標(biāo) 志 位車 位 號所 在 層所 在 側(cè)卡 號密 碼是 否 有車是 否 有板是 否 被鎖 定是 否 管 理員 所 存 圖 42 停車位的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第四章立體車庫控制系統(tǒng)軟件的主體方案設(shè)計和集體實(shí)現(xiàn) 22 基本功能的原理和程序流程 傳感器故障自診斷功能 在自動化立體停車庫的運(yùn)行過程中，難免因?yàn)榛騼?nèi)部或外部的一些偶然因素造 成各種異常的狀態(tài)。當(dāng)車庫運(yùn)行在這些異常狀態(tài)下的時候是很危險的，小則出現(xiàn)指令運(yùn)行錯誤，大則會引發(fā)重大安全事故，導(dǎo)致機(jī)械損毀、人員傷亡．所以充分利用 PLC 的控制能力，在控制程序中加入系統(tǒng)異常狀態(tài)的自診斷功能是很有必要的。 (1)安全鉤異常狀態(tài) 當(dāng)車位進(jìn)行正常丹降運(yùn)動時，需將安全鉤置于“打開”位置，使其不阻礙車位運(yùn)動；當(dāng)車位上升到位后，安全鉤恢復(fù)到“關(guān)閉”位置，從而起到保護(hù)作用。當(dāng)安全鉤發(fā)生故障無法按照需要打開和關(guān)閉時，會對車位的升降運(yùn)動造成阻礙，或者失去保護(hù)作用，從而為車庫系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來隱患。 系統(tǒng)自診斷： 控制系統(tǒng)通過向拉動安全鉤運(yùn)動的電磁鐵發(fā)出通、斷電信號控制安全鉤的打開和關(guān)閉，并通過安全鉤動作方向上的行程開關(guān)對其狀態(tài)進(jìn)行檢測。 設(shè)定安全鉤動作超時時間為 T秒。即 PLC發(fā)出安全鉤電磁鐵動作信號時 PLC內(nèi)部計時器開始計時，若達(dá)到計時器設(shè)定時間 (T 秒 )仍未收到行程開關(guān)的位置變化信號，則判定安全鉤動作超時。此時，檢測到的安全鉤位置視為“不可信”，不可將其用于決定車位運(yùn)動條件的依據(jù)?？刂葡到y(tǒng)中斷等待進(jìn)一步處理，并向用戶界面設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備發(fā)布狀態(tài)信息，狀態(tài)信息具體到某一故障車位以便于故障檢修。 (2)車位停止?fàn)顟B(tài)異常 車庫自動工作狀態(tài)下 (手動工作模式可以人工確定車位的運(yùn)動方式與位置，故不在手動工作模式下啟用車位停止?fàn)顟B(tài)異常的自動診斷 )，當(dāng)整個車庫處于靜 止?fàn)顟B(tài)時，車庫中某個或幾個車位的當(dāng)前停位無法通過傳感器信息獲得。 系統(tǒng)自診斷：系統(tǒng)控制 PLC 獲取各傳感器信號，當(dāng)控制運(yùn)動接觸器處在斷開位置時，某列升降車位垂直運(yùn)動行程開關(guān)均無到位信號，即可判定為升降車位停止?fàn)顟B(tài)異常；同理，當(dāng)某水平移動車位的水平運(yùn)動行程開關(guān)均無到位信號，即可判定為水平車位停止?fàn)顟B(tài)異常。此時，系統(tǒng)向用戶界面設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備發(fā)出異常狀態(tài)信息，由 PLC 對各位置傳感 器信號進(jìn)行處理后，狀態(tài)信息精確到發(fā)生停止異常的具體車位。 (3)行程開關(guān)狀態(tài)異常 華北理工大學(xué)輕工學(xué)院 23 用于檢測車位垂直、水平運(yùn)動行程開關(guān)發(fā)出實(shí)際情況中不可能出現(xiàn)的組合信號，使得控制程序陷入邏輯混亂。 系統(tǒng)自診斷：用于檢測車位位置的傳感器中相互對立的兩個或多個傳感器同時發(fā)出到達(dá)信號時，即可判定為行程開關(guān)狀態(tài)異常。比如，同一升降車位的上、下垂直運(yùn)動行程開關(guān)同時發(fā)出到位信號；或者一行水平車位中，每一車位兩側(cè)均發(fā)出到位信號等。當(dāng)發(fā)生此類狀況時，控制系統(tǒng)通過獲得具體行程開關(guān)的信息，發(fā)布該行 I 列異常狀態(tài)信息。 (4)車位運(yùn)行動作超時 車庫 在車位運(yùn)動過程中，當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)出某車位的運(yùn)動指令后，長時間車位不能到達(dá)指定位置。長時間車位的連續(xù)運(yùn)動會導(dǎo)致車庫機(jī)械結(jié)構(gòu)的損壞，由傳感器失效導(dǎo)致的車位長時間運(yùn)動會車位運(yùn)動超過允許極限的嚴(yán)重安全事故。 系統(tǒng)自診斷：在車庫自動工作模式下，當(dāng)計時器到達(dá)設(shè)定時間而車位仍然沒有運(yùn)動到位時，發(fā)出車位運(yùn)動超時狀態(tài)異常信息，并停止系統(tǒng)運(yùn)動等待進(jìn)一步處理。超時計時器的超時時間設(shè)置取決于車位運(yùn)動時間，即由運(yùn)動驅(qū)動電機(jī)所提供的車位運(yùn)動速度和本次運(yùn)動所需要的距離以及一定的安全系數(shù)共同決定。 (5)車位運(yùn)動發(fā)生干涉 當(dāng)兩個或兩個以上車 位向同一日標(biāo)空間內(nèi)運(yùn)動時，即發(fā)生車位運(yùn)動干涉。此類異常狀態(tài)主要為水平運(yùn)動車位和垂直運(yùn)動車位發(fā)生同時運(yùn)動。 系統(tǒng)自診斷：為了保證車位運(yùn)動不發(fā)生干涉，升降和水平運(yùn)動不能同時進(jìn)行。因此，控錈 t 邏輯中將升降和水平運(yùn)動信號取“與”關(guān)系。故障診斷程序向用戶界面設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備發(fā)出故障信號。 復(fù)位功能 系統(tǒng)復(fù)位可以建立新的初始狀態(tài)，這里的復(fù)位操作，是使得升降臺下降至零層，橫移電機(jī)移動至最左側(cè)或最右側(cè)后回移至安全距離內(nèi)。零層的底部安裝有接近開關(guān)，當(dāng)同時檢測到光電開關(guān)傳感器和接近開關(guān)信號，視為已降至零層．對于橫移電機(jī) 的復(fù)位，共有三種可能：第一種是不帶板復(fù)位，電機(jī)運(yùn)動至最左側(cè)后回移；第二種是帶板左復(fù)位，運(yùn)動過程與第一種類似，附加電磁鐵的處理；第三種是帶板右復(fù)位，電機(jī)運(yùn)動至最右側(cè)后回移。判斷橫移電機(jī)到達(dá)最左或最右側(cè)的方法：如果持續(xù)停留在某個定位點(diǎn)上的時間超過 2S，認(rèn)為電機(jī)已運(yùn)動至邊端。復(fù)位子程序流程見圖 4． 3。 第四章立體車庫控制系統(tǒng)軟件的主體方案設(shè)計和集體實(shí)現(xiàn) 24 準(zhǔn) 備是 否 到 達(dá) 最 左或 最 右是 否 回 移 完 成載 車 臺 是 否 有載 車 板平 移 電 機(jī) 是 否在 左 側(cè)向 左 移 動向 右 移 動是 否 到 達(dá) 零 層升 降 臺 下 降結(jié) 束載 車 臺 是 否 有載 車 板平 移 電 機(jī) 是 否在 左 側(cè)向 右 復(fù) 位向 左 復(fù) 位圖 復(fù)位子程序流程圖 存車功能 存車的正常流程已在第 2 章提及，完整的存車子程序不僅需要實(shí)現(xiàn)正常存車，還要能處理存車操作中的一些異常狀況， 例如車庫已滿、用戶兩次設(shè)定的密碼不同、目標(biāo)車位的傳感器異常、車輛超出停車要求 (超長或超寬等 )、車輛停放不到位等。存車的正常流程 (不含用戶交互以及信息存儲部分 )如圖 所示。華北理工大學(xué)輕工學(xué)院 25 開 始升 降 臺 是 否 有載 車 板是 否 停 靠 在 零層車 輛 是 否 符 合停 車 標(biāo) 準(zhǔn)提 示 退 出 待 車輛 推 出 后 取 消停 車結(jié) 束選 擇 目 標(biāo) 車 輛 并 取出 載 車 板調(diào) 動 相 應(yīng) 傳 動 機(jī) 構(gòu)車 輛 是 否 停 靠到 位用 戶 確 認(rèn) 停 車啟 動 相 應(yīng) 傳 動 機(jī) 構(gòu)將 車 輛 停 入 停 車 位橫 移 電 機(jī) 平 移 、 升降 臺 平 層等 待 確 認(rèn)報 警 圖 存車子程序流程圖 取車功能 取車的正常流程 (不合用戶交互部分 )如圖 所示，完整的取消子程序不僅需要實(shí)現(xiàn)正常的取車流程，還要能處理取車操作當(dāng)中可能出現(xiàn)的異常流程，例如車庫中無相應(yīng)的車、密碼輸入錯誤超過三次、車位被鎖定、目標(biāo)車位的傳感器異常等情況。 第四章立體車庫控制系統(tǒng)軟件的主體方案設(shè)計和集體實(shí)現(xiàn) 26 準(zhǔn) 備升 降 臺 是 否 有載 車 板當(dāng) 前 是 否 停 靠在 車 輛 所 在 層橫 移 電 機(jī) 是 否移 動 至 邊 端是 否 將 車 輛 移出 泊 位將 空 載 車 板 存 回 它所 在 的 停 車 位升 降 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 作 升 降臺 停 靠 在 目 標(biāo) 層調(diào) 動 橫 移 機(jī) 構(gòu)橫 移 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 作 取 出車 輛 位 置 的 載 車 板升 降 臺 是 否 ?？?在 零 層用 戶 是 否 將 車取 走取 車 完 成 后 清 除 該車 位 的 停 車 記 錄 和停 車 標(biāo) 志結(jié) 束調(diào) 動 升 降 機(jī) 構(gòu)檢 測 相 應(yīng) 傳 感器圖 取車子程序流程 運(yùn)行控制 運(yùn)行控制是所有程序塊中最復(fù)雜的部分，立體車庫的所有動作都需要通過這部分程序來實(shí)現(xiàn)．本控制系統(tǒng)的運(yùn)行控制包括升降運(yùn)行控制和橫移運(yùn)行控制，采用功能塊的形式，功能塊有自己的背景數(shù)據(jù)塊，即使調(diào)用結(jié)束，背景數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)仍然保持。運(yùn)行控制一般是被復(fù)位、存車、取車等子程序調(diào)用，這些子程序根據(jù)一個與動作完成相關(guān)的標(biāo)志位來判斷是否調(diào)用運(yùn)行控制子程序，而這個標(biāo)志位的置位是由運(yùn)行控制子程序完成的。運(yùn)行控制子程序主要由初始化、速度給定 、運(yùn)行保護(hù)、到位檢測和動作完成后處理這幾部分組成。 升降運(yùn)行控制需要完成的幾種動作是：升降臺的復(fù)位、升降臺層間運(yùn)動、升降臺的微平層。車輛入庫或出庫時，鋼絲繩因受力的變化而發(fā)生形變，導(dǎo)致升降臺的上浮或下沉現(xiàn)象，因此需要微平層處理。升降運(yùn)行控制功能塊的輸入變量包括高速計數(shù)器計數(shù)值、運(yùn)行方向、初始層、目標(biāo)層、復(fù)位動作標(biāo)志位、爬行動作標(biāo)志位。 華北理工大學(xué)輕工學(xué)院 27 橫移運(yùn)行控制需要完成的動作有：橫移電機(jī)的復(fù)位、橫移電機(jī)側(cè)間