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應(yīng)用背景
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,我國(guó)城市汽車(chē)擁有量在逐年急劇地增長(zhǎng)。由于我國(guó)人口基數(shù)很大, 人們生活水平在改革開(kāi)放后提高較快, 汽車(chē)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(chē)擁有量的增加不僅給城市道路交通帶來(lái)巨大壓力，同時(shí)也出現(xiàn)了停車(chē)難的問(wèn)題.為了解決此問(wèn)題，開(kāi)始逐漸對(duì)立體車(chē)庫(kù)進(jìn)行設(shè)制改造。
解決方案
本套立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)以現(xiàn)實(shí)車(chē)庫(kù)為基礎(chǔ)，擁有立體車(chē)庫(kù)的核心硬件結(jié)構(gòu)，采用了美國(guó)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(chē)輛存取完全依靠車(chē)庫(kù)的機(jī)電設(shè)備和控制系統(tǒng)來(lái)完成。當(dāng)司機(jī)刷卡并設(shè)定密碼后，車(chē)閘門(mén)機(jī)構(gòu)打開(kāi)，當(dāng)汽車(chē)“行駛”到閘門(mén)機(jī)構(gòu)后，即可交車(chē)，汽車(chē)將進(jìn)入車(chē)庫(kù)指定存車(chē)泊位，并建立運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)司機(jī)預(yù)想取車(chē)，只需刷卡并通過(guò)密碼驗(yàn)證，系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)，尋找車(chē)位，將車(chē)取出到閘門(mén)機(jī)構(gòu)。整個(gè)存取車(chē)過(guò)程, 司機(jī)不需進(jìn)入車(chē)庫(kù), 車(chē)庫(kù)實(shí)行封閉式管理，汽車(chē)在庫(kù)內(nèi)及存取時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)由車(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)硬件主要由承載小車(chē)，轎箱，車(chē)庫(kù)，自動(dòng)道閘和框架等部分組成。
1. 承載小車(chē)硬件結(jié)構(gòu)
承載小車(chē)機(jī)構(gòu)是本車(chē)庫(kù)的精髓部分，采用“非”字形狀的結(jié)構(gòu)，與車(chē)庫(kù)架交叉運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)車(chē)輛的存取工作。
承載小車(chē)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(chē)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(lái)定位小車(chē)的移動(dòng)位置。
升降運(yùn)動(dòng)：小車(chē)采用“非”字形狀與庫(kù)架設(shè)置的“非”字形狀間交錯(cuò)配合。為了更好的對(duì)車(chē)輛入出庫(kù)，需要對(duì)小車(chē)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(chē)輛在入出庫(kù)，需要將車(chē)輛是順向開(kāi)入庫(kù)位，且出庫(kù)時(shí)車(chē)輛頭部應(yīng)向外順向開(kāi)出，需要將車(chē)輛在承載小車(chē)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(kù)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(kāi)關(guān)完成轎箱的平層信號(hào)。
3. 車(chē)庫(kù)
車(chē)庫(kù)架采用鋁型材搭建，車(chē)輛支撐臺(tái)面采用“非”字機(jī)構(gòu)，與小車(chē)的“非”字結(jié)構(gòu)交錯(cuò)配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的存取動(dòng)作。共設(shè)置6個(gè)車(chē)庫(kù)位，分為三層，每層2個(gè)。每個(gè)庫(kù)位均設(shè)置光電傳感器，檢測(cè)車(chē)位有無(wú)車(chē)輛，更好地完成車(chē)輛的管理調(diào)度。
4. 自動(dòng)道閘機(jī)構(gòu)
本裝置是對(duì)車(chē)庫(kù)中車(chē)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。
—擁有300MHz Intel微處理器和10Mbytes 用戶內(nèi)存的高性能控制器。無(wú)需多個(gè)控制器，使控制更加簡(jiǎn)單。
—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。
—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(xiě)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(chē)庫(kù)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(kāi)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。
—可改善機(jī)械生產(chǎn)效力的性能
—面向小型和復(fù)雜應(yīng)用的靈活性和可伸縮性
—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(lái)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(wú)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(chē)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(mén)禁或停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)的使用者身份識(shí)別，由于其無(wú)須內(nèi)置電源，使用時(shí)無(wú)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(xiě)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(xiě)入，開(kāi)發(fā)商只可讀出卡號(hào)加以利用，無(wú)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(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)存取車(chē)流程圖
1. 存車(chē)操作
司機(jī)駕駛車(chē)輛從車(chē)庫(kù)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(chē)密碼（此密碼為配合ID卡加密），感應(yīng)過(guò)程完畢，柵欄自動(dòng)升起，傳送帶自動(dòng)將車(chē)輛托運(yùn)到車(chē)庫(kù)的入口處。車(chē)輛進(jìn)入后，柵欄自動(dòng)關(guān)閉，承載小車(chē)自動(dòng)到入口出將車(chē)輛存入到對(duì)應(yīng)的車(chē)庫(kù)內(nèi)。在刷卡的同時(shí)，收費(fèi)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記下車(chē)輛的存入信息，并記錄車(chē)輛的相關(guān)信息一并記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，完成一個(gè)存車(chē)流程。
2. 取車(chē)操作
司機(jī)進(jìn)入車(chē)庫(kù)時(shí)，在入口處的非接觸式讀卡機(jī)前感應(yīng)區(qū)域晃一下自己的ID卡，從人機(jī)處采集取車(chē)密碼�？刂破鞲鶕�(jù)該ID號(hào)以及輸入密碼，數(shù)據(jù)庫(kù)將執(zhí)行篩選比對(duì)等操作，讀取該車(chē)位號(hào)，停車(chē)時(shí)間，車(chē)型等相關(guān)信息，一旦信息被管理員確認(rèn)無(wú)誤后，車(chē)庫(kù)內(nèi)承載小車(chē)移動(dòng)到人車(chē)交接的位置，柵欄自動(dòng)升起。司機(jī)便可開(kāi)車(chē)出場(chǎng)。出場(chǎng)后，柵欄自動(dòng)關(guān)閉，完成一個(gè)取車(chē)流程。
四、 立體車(chē)庫(kù)總結(jié)
在借助PACSystems™ Rx3i高端特性，擁有以下擴(kuò)展功能：
1. 自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)
自動(dòng)收費(fèi)采用非接觸式ID卡。通過(guò)在數(shù)據(jù)庫(kù)中可規(guī)定ID卡的種類(lèi)，分為固定用戶，臨時(shí)卡等。對(duì)固定用戶，發(fā)行長(zhǎng)期卡，費(fèi)用可在固定用戶交納管理費(fèi)用時(shí)一并交納；對(duì)臨時(shí)用戶，發(fā)行儲(chǔ)值卡，即：用戶交納的費(fèi)用存在卡內(nèi)，每次停車(chē)讀卡自動(dòng)從卡中扣除費(fèi)用。
2. 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)
現(xiàn)場(chǎng)控制器可以通過(guò)以太網(wǎng)通信模塊、Hub等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與控制中心的局域網(wǎng)相連接，可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)設(shè)置實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，在控制中心即可進(jìn)行解決，方便管理人員、安保人員異地辦公。
3. 自動(dòng)道閘系統(tǒng)
在車(chē)庫(kù)出入口處各設(shè)非接觸式讀卡器、感應(yīng)線圈及道閘，用戶在車(chē)庫(kù)出入口處刷卡后，系統(tǒng)自動(dòng)判別該卡是否有效，若有效，則道閘自動(dòng)開(kāi)啟，通過(guò)感應(yīng)線圈后，自動(dòng)?xùn)艡谧詣?dòng)關(guān)閉；若無(wú)效，則道閘不開(kāi)啟，同時(shí)向管理人員報(bào)警。
4. 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(chē)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況。它具有運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、車(chē)牌識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)連接、各種類(lèi)型的報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連動(dòng)等功能，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人看守
實(shí)施結(jié)果
目前該項(xiàng)目正在項(xiàng)目實(shí)施階段。
關(guān)于GE智能平臺(tái)
GE智能平臺(tái)是一個(gè)提供高新技術(shù)的企業(yè)，它為世界各地的用戶提供用于自動(dòng)化控制的軟件、硬件和技術(shù)服務(wù)以及嵌入式計(jì)算。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋�(gè)獨(dú)特的，靈活的，超可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，使得他們?cè)诎茉�、水處理、消費(fèi)品、國(guó)防和防御，以及通訊等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域獲得持續(xù)的優(yōu)勢(shì)。GE智能平臺(tái)是一家總部設(shè)在美國(guó)弗吉尼亞州的夏洛茨維爾的全球性企業(yè)，是GE企業(yè)解決方案集團(tuán)公司的一員。想獲取更多信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)： www.ge-ip.com/cn。
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