應(yīng)用背景
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,我國城市汽車擁有量在逐年急劇地增長(zhǎng)。由于我國人口基數(shù)很大, 人們生活水平在改革開放后提高較快, 汽車的擁有量也逐漸增長(zhǎng)，這種增長(zhǎng)的勢(shì)頭必將繼續(xù)下去。城市汽車擁有量的增加不僅給城市道路交通帶來巨大壓力，同時(shí)也出現(xiàn)了停車難的問題.為了解決此問題，開始逐漸對(duì)立體車庫進(jìn)行設(shè)制改造。
解決方案
本套立體車庫控制系統(tǒng)以現(xiàn)實(shí)車庫為基礎(chǔ)，擁有立體車庫的核心硬件結(jié)構(gòu)，采用了美國通用電氣公司（GE） 高端產(chǎn)品PACSystems™ Rx3i自動(dòng)化系列產(chǎn)品、高精度PACmotion作為主要驅(qū)動(dòng)電機(jī)、12吋View觸摸屏構(gòu)成完好的控制系統(tǒng)。車輛存取完全依靠車庫的機(jī)電設(shè)備和控制系統(tǒng)來完成。當(dāng)司機(jī)刷卡并設(shè)定密碼后，車閘門機(jī)構(gòu)打開，當(dāng)汽車“行駛”到閘門機(jī)構(gòu)后，即可交車，汽車將進(jìn)入車庫指定存車泊位，并建立運(yùn)行數(shù)據(jù)庫。當(dāng)司機(jī)預(yù)想取車，只需刷卡并通過密碼驗(yàn)證，系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)用數(shù)據(jù)庫，尋找車位，將車取出到閘門機(jī)構(gòu)。整個(gè)存取車過程, 司機(jī)不需進(jìn)入車庫, 車庫實(shí)行封閉式管理，汽車在庫內(nèi)及存取時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)由車庫的各種檢測(cè)裝置、傳感器等進(jìn)行檢測(cè), 并將這些信息輸入給控制器，并可進(jìn)行管理計(jì)費(fèi)統(tǒng)計(jì)。
一、 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
立體車庫控制系統(tǒng)硬件主要由承載小車，轎箱，車庫，自動(dòng)道閘和框架等部分組成。
1.承載小車硬件結(jié)構(gòu)
承載小車機(jī)構(gòu)是本車庫的精髓部分，采用“非”字形狀的結(jié)構(gòu)，與車庫架交叉運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)車輛的存取工作。
承載小車包括行走運(yùn)動(dòng)（前進(jìn)及后退）、升降運(yùn)動(dòng)（上升及下降）、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
行走運(yùn)動(dòng)：主要完成對(duì)車輛在轎箱與貨架之間的搬運(yùn)工作。采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用光電傳感器來定位小車的移動(dòng)位置。
升降運(yùn)動(dòng)：小車采用“非”字形狀與庫架設(shè)置的“非”字形狀間交錯(cuò)配合。為了更好的對(duì)車輛入出庫，需要對(duì)小車有舉升動(dòng)作。采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，接近傳感器定位上下移動(dòng)。
旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：車輛在入出庫，需要將車輛是順向開入庫位，且出庫時(shí)車輛頭部應(yīng)向外順向開出，需要將車輛在承載小車平臺(tái)上旋轉(zhuǎn)90度。采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，接近傳感器定位。
2.轎箱
轎箱采用鋁型材做框架，可以實(shí)現(xiàn)在庫架層與層間的上下運(yùn)動(dòng)。采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用限位開關(guān)完成轎箱的平層信號(hào)。
3.車庫
車庫架采用鋁型材搭建，車輛支撐臺(tái)面采用“非”字機(jī)構(gòu)，與小車的“非”字結(jié)構(gòu)交錯(cuò)配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的存取動(dòng)作。共設(shè)置6個(gè)車庫位，分為三層，每層2個(gè)。每個(gè)庫位均設(shè)置光電傳感器，檢測(cè)車位有無車輛，更好地完成車輛的管理調(diào)度。
4.自動(dòng)道閘機(jī)構(gòu)
本裝置是對(duì)車庫中車輛一道安全保護(hù)作用，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，道閘機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)0～100度。由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，接近傳感器定位。
二、 控制器部分結(jié)構(gòu)
1.PAC控制單元
全新的控制器RX3i是PACSystems可編程自動(dòng)化控制器（PAC）家族的最新成員。同PACSystems 家族的其他成員一樣，PACSystems RX3i擁有一個(gè)單一的控制引擎和一個(gè)通用的編程環(huán)境，它能方便地應(yīng)用在多種硬件平臺(tái)上，并且提供真正的集中控制選擇。
l擁有300MHz Intel微處理器和10Mbytes 用戶內(nèi)存的高性能控制器。無需多個(gè)控制器，使控制更加簡(jiǎn)單。
l廣泛的I/O模塊選擇適合從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的應(yīng)用；此外，系統(tǒng)還提供多種網(wǎng)絡(luò)接口模塊。
l通用的PCI總線背板，背板高速PCI總線速度為 27MHz，使得復(fù)雜 I/O 的數(shù)據(jù)吞吐率更大，簡(jiǎn)單 I/O 的串行總線讀寫更快，優(yōu)化了系統(tǒng)的性能和投資。背板總線支持帶電插拔功能, 減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間。
在本套系統(tǒng)中，采用CPU模塊（IC695CPU310）作為系統(tǒng)的控制中心，電源模塊（IC695PSA040）、通信模塊（IC695ETM001）、以及數(shù)字量輸入模塊（IC694MDL660）、數(shù)字量輸出模塊（IC695MDL754）等IO模塊作為輔助，構(gòu)建成一獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)化的控制體系，完美實(shí)現(xiàn)對(duì)立體車庫的控制體系。
2.PACmotion驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
新型 PACMotion 控制器是可編程自動(dòng)化控制器（PAC）的革命性產(chǎn)品RX3i PACSystems 家族的新成員。該多功能伺服運(yùn)動(dòng)控制器綜合了高度集成的運(yùn)動(dòng)和機(jī)械控制邏輯解決方案的優(yōu)勢(shì)與先進(jìn)的機(jī)械自動(dòng)化所需的性能、靈活性和可擴(kuò)展性。開放式編程環(huán)境大大簡(jiǎn)化了運(yùn)動(dòng)和機(jī)械邏輯事件的同步，同時(shí)保留高速運(yùn)動(dòng)應(yīng)用的實(shí)時(shí)性能。
在當(dāng)今的短周期精益生產(chǎn)環(huán)境中，使用相同的 FANUC AC 伺服器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)關(guān)鍵型生產(chǎn)效力的改善是必不可少的。
l可改善機(jī)械生產(chǎn)效力的性能
l面向小型和復(fù)雜應(yīng)用的靈活性和可伸縮性
l減少停機(jī)時(shí)間
在本套控制系統(tǒng)中，采用走多伺服控制系統(tǒng)，分別應(yīng)用如下：
序號(hào) 功能 伺服電機(jī) 伺服放大器
1 轎箱曳引機(jī)構(gòu) ZA06B-0063-B503 IC800BIK020
2 自動(dòng)道閘機(jī)構(gòu) ZA06B-0115-B503 IC800BIK020
3 傳輸機(jī)構(gòu) ZA06B-0115-B203 IC800BIK020
4 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) ZA06B-0114-B203 IC800BIK020
3.觸摸屏HMI機(jī)構(gòu)
QuickPanel View/Control，它是當(dāng)前最先進(jìn)的緊湊型控制計(jì)算機(jī)。QuickPanel View/Control 提供不同的配置來滿足使用需求，既可以作為全功能的HMI（人機(jī)界面），也可以作為HMI與本地控制器和分布式控制應(yīng)用的結(jié)合。無論是其擅長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境還是單機(jī)單元，QuickPanel View/Control是工廠級(jí)人機(jī)界面及控制的很好的解決方案。
在本套系統(tǒng)中，觸摸屏擔(dān)任著重要的人機(jī)交互工作，完成對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)電機(jī)機(jī)構(gòu)控制，以及在存取車時(shí)候時(shí)人機(jī)“對(duì)話”。
4.ID讀卡器單元
ID卡在弱電系統(tǒng)中一般作為門禁或停車場(chǎng)系統(tǒng)的使用者身份識(shí)別，由于其無須內(nèi)置電源，使用時(shí)無接觸且壽命長(zhǎng)，因此在弱電系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。ID卡的出現(xiàn)基本上淘汰了早期的磁卡或接觸式IC卡。但由于ID卡不可寫入用戶數(shù)據(jù)，其記錄內(nèi)容僅限卡號(hào)只可由芯片廠一次性寫入，開發(fā)商只可讀出卡號(hào)加以利用，無法根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要制訂新的號(hào)碼管理制度。
在本套系統(tǒng)中，選用通信方式為RS232，與電腦直接通訊的ID讀卡器設(shè)備。在控制器上采用通信模塊（IC695CMM002）與ID讀卡器組建成通信伙伴，采集ID卡數(shù)據(jù)信息并傳送至CPU模塊。
三、立體車庫控制系統(tǒng)存取車流程圖
1.存車操作
司機(jī)駕駛車輛從車庫入口進(jìn)入。在入口處的非接觸式ID讀卡機(jī)前感應(yīng)區(qū)域下刷下自己的ID卡，同時(shí)在觸摸屏上輸入存車密碼（此密碼為配合ID卡加密），感應(yīng)過程完畢，柵欄自動(dòng)升起，傳送帶自動(dòng)將車輛托運(yùn)到車庫的入口處。車輛進(jìn)入后，柵欄自動(dòng)關(guān)閉，承載小車自動(dòng)到入口出將車輛存入到對(duì)應(yīng)的車庫內(nèi)。在刷卡的同時(shí)，收費(fèi)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記下車輛的存入信息，并記<
