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應(yīng)用背景
隨著國民經(jīng)濟的發(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。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，這種增長的勢頭必將繼續(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，同時也出現(xiàn)了停車難的問題.為了解決此問題，開始逐漸對立體車庫進(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自動化系列產(chǎn)品、高精度PACmotion作為主要驅(qū)動電機、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電設(shè)備和控制系統(tǒng)來完成。當(dāng)司機刷卡并設(shè)定密碼后，車閘門機構(gòu)打開，當(dāng)汽車“行駛”到閘門機構(gòu)后，即可交車，汽車將進(jìn)入車庫指定存車泊位，并建立運行數(shù)據(jù)庫。當(dāng)司機預(yù)想取車，只需刷卡并通過密碼驗證，系統(tǒng)將自動調(diào)用數(shù)據(jù)庫，尋找車位，將車取出到閘門機構(gòu)。整個存取車過程, 司機不需進(jìn)入車庫, 車庫實行封閉式管理，汽車在庫內(nèi)及存取時的運行狀態(tài)參數(shù)由車庫的各種檢測裝置、傳感器等進(jìn)行檢測, 并將這些信息輸入給控制器，并可進(jìn)行管理計費統(tǒng)計。
一、 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計
立體車庫控制系統(tǒng)硬件主要由承載小車，轎箱，車庫，自動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)，與車庫架交叉運動，完成對車輛的存取工作。
承載小車包括行走運動（前進(jìn)及后退）、升降運動（上升及下降）、旋轉(zhuǎn)運動。
行走運動：主要完成對車輛在轎箱與貨架之間的搬運工作。采用直流電機驅(qū)動，用光電傳感器來定位小車的移動位置。
升降運動：小車采用“非”字形狀與庫架設(shè)置的“非”字形狀間交錯配合。為了更好的對車輛入出庫，需要對小車有舉升動作。采用直流電機驅(qū)動，接近傳感器定位上下移動。
旋轉(zhuǎn)運動：車輛在入出庫，需要將車輛是順向開入庫位，且出庫時車輛頭部應(yīng)向外順向開出，需要將車輛在承載小車平臺上旋轉(zhuǎn)90度。采用伺服電機驅(qū)動，接近傳感器定位。
2. 轎箱
轎箱采用鋁型材做框架，可以實現(xiàn)在庫架層與層間的上下運動。采用伺服電機驅(qū)動，用限位開關(guān)完成轎箱的平層信號。
3. 車庫
車庫架采用鋁型材搭建，車輛支撐臺面采用“非”字機構(gòu)，與小車的“非”字結(jié)構(gòu)交錯配合，實現(xiàn)對車輛的存取動作。共設(shè)置6個車庫位，分為三層，每層2個。每個庫位均設(shè)置光電傳感器，檢測車位有無車輛，更好地完成車輛的管理調(diào)度。
4. 自動道閘機構(gòu)
本裝置是對車庫中車輛一道安全保護(hù)作用，由伺服電機驅(qū)動，道閘機構(gòu)旋轉(zhuǎn)0～100度。由伺服電機驅(qū)動，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擁有一個單一的控制引擎和一個通用的編程環(huán)境，它能方便地應(yīng)用在多種硬件平臺上，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。無需多個控制器，使控制更加簡單。
—廣泛的I/O模塊選擇適合從簡單到復(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)停機時間。
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)建成一獨立網(wǎng)絡(luò)化的控制體系，完美實現(xiàn)對立體車庫的控制體系。
2. PACmotion驅(qū)動機構(gòu)
新型 PACMotion 控制器是可編程自動化控制器（PAC）的革命性產(chǎn)品RX3i PACSystems 家族的新成員。該多功能伺服運動控制器綜合了高度集成的運動和機械控制邏輯解決方案的優(yōu)勢與先進(jìn)的機械自動化所需的性能、靈活性和可擴展性。開放式編程環(huán)境大大簡化了運動和機械邏輯事件的同步，同時保留高速運動應(yīng)用的實時性能。
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)動關(guān)鍵型生產(chǎn)效力的改善是必不可少的。
—可改善機械生產(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
—減少停機時間
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 功能 伺服電機 伺服放大器
1 轎箱曳引機構(gòu) ZA06B-0063-B503 IC800BIK020
2 自動道閘機構(gòu) ZA06B-0115-B503 IC800BIK020
3 傳輸機構(gòu) ZA06B-0115-B203 IC800BIK020
4 旋轉(zhuǎn)機構(gòu) ZA06B-0114-B203 IC800BIK020
3. 觸摸屏HMI機構(gòu)
QuickPanel View/Control，它是當(dāng)前最先進(jìn)的緊湊型控制計算機。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。無論是其擅長的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境還是單機單元，QuickPanel View/Control是工廠級人機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)任著重要的人機交互工作，完成對系統(tǒng)的各個電機機構(gòu)控制，以及在存取車時候時人機“對話”。
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系統(tǒng)的使用者身份識別，由于其無須內(nèi)置電源，使用時無接觸且壽命長，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)容僅限卡號只可由芯片廠一次性寫入，開發(fā)商只可讀出卡號加以利用，無法根據(jù)系統(tǒng)的實際需要制訂新的號碼管理制度。
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讀卡機前感應(yīng)區(qū)域下刷下自己的ID卡，同時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，柵欄自動升起，傳送帶自動將車輛托運到車庫的入口處。車輛進(jìn)入后，柵欄自動關(guān)閉，承載小車自動到入口出將車輛存入到對應(yīng)的車庫內(nèi)。在刷卡的同時，收費系統(tǒng)會自動記下車輛的存入信息，并記錄車輛的相關(guān)信息一并記錄到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，完成一個存車流程。
2. 取車操作
司機進(jìn)入車庫時，在入口處的非接觸式讀卡機前感應(yīng)區(qū)域晃一下自己的ID卡，從人機處采集取車密碼�？刂破鞲鶕�(jù)該ID號以及輸入密碼，數(shù)據(jù)庫將執(zhí)行篩選比對等操作，讀取該車位號，停車時間，車型等相關(guān)信息，一旦信息被管理員確認(rèn)無誤后，車庫內(nèi)承載小車移動到人車交接的位置，柵欄自動升起。司機便可開車出場。出場后，柵欄自動關(guān)閉，完成一個取車流程。
四、 立體車庫總結(jié)
在借助PACSystems™ Rx3i高端特性，擁有以下擴展功能：
1. 自動收費系統(tǒng)
自動收費采用非接觸式ID卡。通過在數(shù)據(jù)庫中可規(guī)定ID卡的種類，分為固定用戶，臨時卡等。對固定用戶，發(fā)行長期卡，費用可在固定用戶交納管理費用時一并交納；對臨時用戶，發(fā)行儲值卡，即：用戶交納的費用存在卡內(nèi)，每次停車讀卡自動從卡中扣除費用。
2. 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)
現(xiàn)場控制器可以通過以太網(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，可以通過網(wǎng)關(guān)設(shè)置實現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，監(jiān)測現(xiàn)場運行情況，當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)故障時，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. 自動道閘系統(tǒng)
在車庫出入口處各設(shè)非接觸式讀卡器、感應(yīng)線圈及道閘，用戶在車庫出入口處刷卡后，系統(tǒng)自動判別該卡是否有效，若有效，則道閘自動開啟，通過感應(yīng)線圈后，自動?xùn)艡谧詣雨P(guān)閉；若無效，則道閘不開啟，同時向管理人員報警。
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)視控制車庫現(xiàn)場的運行狀況。它具有運動檢測、車牌識別、網(wǎng)絡(luò)連接、各種類型的報警系統(tǒng)實現(xiàn)連動等功能，可以實現(xiàn)無人看守
實施結(jié)果
目前該項目正在項目實施階段。
關(guān)于GE智能平臺
GE智能平臺是一個提供高新技術(shù)的企業(yè)，它為世界各地的用戶提供用于自動化控制的軟件、硬件和技術(shù)服務(wù)以及嵌入式計算。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋�獨特的，靈活的，超可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，使得他們在包括能源、水處理、消費品、國防和防御，以及通訊等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域獲得持續(xù)的優(yōu)勢。GE智能平臺是一家總部設(shè)在美國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，請訪問： www.ge-ip.com/cn。
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