曾兵，王传俊，赵磊，万玲



基于PLC控制的轮式自行车停放装置

曾兵，王传俊，赵磊，万玲

（成都理工大学 核技术与自动化工程学院，四川 成都 610059）

针对大量自行车停放难的问题，将原有自行车的停放架进行改造，设计了一款新型智能、美观的轮式自行车停放装置，该装置根据摩天轮的运动原理，将停放装置设计成立式转盘结构，将有限的平面空间转为立体空间。该装置分为底座、旋转装置、转盘、自行车固定装置和自行车推送装置五部分。同时利用PLC控制系统技术，使得自行车停放提取方便快捷。

自行车；智能；停放；快捷；PLC

在当今倡导环保生活和绿色交通的大趋势下，共享单车因具有轻便灵活、借用方便且对地面交通设施要求低等优点而被广泛接受。近年来，共享单车投放量越来越大，出现了自行车停车设施不健全、自行车摆放混乱、占用人行道等问题，因此，合理安排和设计一种自行车停车设施成为一个亟待解决的问题。目前使用的自行车停车位有固定式车位，如图1、图2所示，也有为了更大程度利用车位空间而设计的双层自行车停放架和悬挂式立体停车装置，如图3所示。

图1 立式停车位

本文设计了一种新型智能、美观的轮式自行车停放装置，可以解决共享单车停放占用大量公共区域、摆放混乱和容易失窃等问题，且具有存取方便的优点。

图2 螺旋式停车位

图3 双层自行车停放架

1 总体设计结构与原理

轮式自行车停放装置总体结构（图4），分别有底座、旋转装置、转盘、自行车固定装置、自行车推送装置。底座是整个装置结构的固定、承重部分。保证该停车装置在停放自行车后能够保持稳定。旋转装置由电动机、变速机构和转盘组成，其具有锁定功能，避免转盘在失去动力后导致转盘失控，防止装置受到损害和出现意外事故。自行车固定装置安装于转盘，该装置由支撑架和固定夹组成，合理设计每个支撑架的位置，在不影响实际功能的前提下充分利用空间，达到空间的最大利用化。自行车固定装置是对自行车进行可靠地固定，保证在转盘转动的过程中自行车的稳定。行车推送装置主要有三部分组成，固定底座、传动机构和固定机构。其功能是通过控制系统的控制自动完成自行车的存放和提取。

轮式自行车停放装置原理是根据摩天轮的运动原理联想而来，转盘的立式设计将有限的平面空间转为立体空间，从而达到可用空间加大目的，可用空间的加大也就提高了自行车的存放数量。有效地提高了有限空间的利用率。为了提高便捷程度，此设计在PLC控制的基础上完成自动化停放提取。当自行车停放在推送装置时其固定装置就对自行车进行固定，固定之后通过推送装置推送自行车到转盘上的支撑架上，推送到支撑架触动开关，支撑架固定夹对自行车再一次固定，完成固定推送装置固定夹放开，推送装置回到初始位置。当存放下一辆时转盘转动一个车位为下一辆车提供空车位。在提取车时也就是存放过程的逆向过程。推送装置接收指令运行到转盘，然后推送装置从转盘上提取自行车并传送回位完成提取。

图4 轮式自行车停放装置结构图

2 系统工作原理

PLC可编程逻辑控制器，用来控制各种类型的机械或生产过程[1-2]。本设计的控制部分采用西门子PLC控制方式，实现对设计中的电机、电磁固定夹、及丝杆电机的控制。控制系统原理如图5所示。

因此，也可按照这三个控制部分将程序分为三个模块，即电机控制模块、电动固定夹控制模块和丝杆电机控制模块[3]。下面将采用西门子PLC-200编写各程序段[4]，PLC-200的各接口在该设计中的定义如表1所示。

程序设计：

停放过程：当自行车停放在推送槽时触动夹紧开关I0.7，控制推送槽固定夹夹紧接口端Q0.6接通，固定夹一直保持夹紧，夹紧后丝杆电机正转启动I0.3，丝杆开始转动，推送自行车触动支撑架固定夹夹紧开关I0.9，丝杆电机停止转动，支撑架固定夹夹紧后推送槽固定夹开关打开I0.6，随后丝杆电机反转I0.4直到推送槽回位，电机停止转动，完成整个停放过程。停车控制流程如图6所示。

图5 控制系统原理框图

表1 PLC-S200接口定义

取车过程：需要提取自行车时，按下取车按钮丝杆电机正转启动I0.3，推动槽前行触动支撑架限位开关，推动槽固定夹加紧I0.7，控制推送槽固定夹夹紧接口端Q0.6接通，固定夹一直保持夹紧。支撑架固定夹开关打开I0.8，推动槽丝杆电机反转I0.4，直至推动槽回位，推送槽固定夹打开开关I0.6，完成取车过程。取车控制流程如图7所示。

图6 停车控制流程图

图7 取车控制流程图

3 小结

本文提出的轮式自行车停放装置设计方案，能够达到较高的空间利用率，且能使自行车摆放整齐，很大程度地解决了自行车杂乱停放的问题，并能通过PLC控制系统有效地提高提取存放的便捷性。

[1]宫淑贞. 可编程控制器原理及应用[M]. 北京：人民邮电出版社，2008.

[2]郭艳萍. 基于PLC的工业机械手控制系统[J]. 仪表技术与传感器，2007（9）：31-32.

[3]周万珍，高鸿斌. PLC分析与设计应用（第一版）[M]. 北京：机械工业出版社，2004.

[4]西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团. S7-200 CN可编程序控制器手册[Z]. 北京：西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团，2005.

Wheeled Bicycle Parking Device Based on PLC Control

ZENG Bing，WANG Chuanjun，ZHAO Lei，WAN Ling

( College of Nuclear Technology and Automation Engineering, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China)

Considering the problem of difficulties in parked bicycle, the original bicycle rack is improved to design a new smart and artistic wheel type device for parking bicycle The design of device is based on the motion principle of the Ferris wheel, and it is designed as a vertical turntable structure, thus lead to the finite plane space into three-dimensional space. The device contains five parts: pedestal, whirligig, turnplate, bicycle fixture and bicycle propulsion plant. In addtion, the use of PLC control systems technology make it is convenient and efficient to park bicycles.

bike；intelligent；parked；fast；PLC

TD403

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2018.06.011

1006－0316 (2018) 06－0061－04

2017－11－06

曾兵（1971－），男，重庆涪陵人，博士，教授，主要研究方向为机械电子工程、工业工程；王传俊（1992－），男，湖北荆州人，硕士研究生，主要研究方向为机械电子工程；赵磊（1994－），男，四川绵阳人，硕士研究生，主要研究方向机械电子工程；万玲（1990－），女，四川峨眉山人，硕士研究生，主要研究方向为工业工程。