多層升降橫移式立體車庫控制系統設計

韓寶林+張芳芳+陶磊+賈元武

摘 要 根據多層升降橫移式立體停車庫的運行原理和結構特點，確定了以PLC為主控制單元的分布式控制方案，并對控制系統的組成、PLC控制的實現和控制軟件的設計要點進行闡述，實現了立體車庫的自動控制。

關健詞 升降橫移式；立體車庫；PLC

中圖分類號：U491 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0017-01

隨著城市汽車數量的不斷增加，停車難問題顯得尤為突出，而向立體空間發展的自動化立體車庫，越來越多的進入普通市民的生活中。在房地產迅速發展的同時，開發商將更多的目光投向了立體停車庫，特別是升降橫移類停車設備，該類設備不僅成倍的擴展停車位數量、而且對地域的適應性強，最大限度的利用空間，取車效率高，價格低廉，安全性好。

1 升降橫移式立體車庫運行原理

升降橫移式立體車庫主要采用鋼結構為框架，將具有橫移、升降功能的車體單元分布其中，帶動載車板做升降、橫移動作，按照控制邏輯運行，完成車輛的存取過程。控制系統的主要任務是檢測車位上的開關狀態信號，通過邏輯程序，控制接觸器的通斷完成橫移及升降動作。其中車位單元的結構特點為：底層只能平移，頂層只能升降，中間層既可平移又可升降。除頂層外，中間層和底層必須預留一個空車位，供進出車升降之用。當底層車位進出車時，無需移動其他托盤就可直接進出車；中間層、頂層進出車時，先要判斷其對應的下方位置是否為空，不為空時要進行相應的橫移動作，直到產生下行通道才可進行下降和進出車動作。

2 立體車庫PLC控制系統設計

2.1 控制系統硬件設計

當操作者在操作器上刷卡或鍵入取車命令，作為控制系統核心的PLC通過RS-485總線獲取該命令，通過采集每個車位上的檢測開關信號，判斷出車位分布的狀態，PLC進行相應的邏輯計算，驅動相應的接觸器及指示裝置，完成相關車位的升降、橫移動作。控制模式主要為邏輯控制，所以一般小型的PLC完全可以滿足控制功能的需求。

為了更好地進行控制系統的分布式設計，按照車位發生的動作類型的不同，將車位分為：橫移類車位、升降橫移類車位、升降類車位等。在設計時，將這三種車位類型進行模塊化設計。具體設計方法為：為每一種類型的車位設計一種控制盒，此控制盒含有控制電機的接觸器，能處理該種車位相關的檢測信號，并與主控制器留有統一的接口，將這些控制盒分布在立體車庫相應的位置上，形成了一種分布式控制系統，不管多復雜的升降橫移停車設備，只是這三種車位模塊數量上的組合，分布式設計方法可以節約大量的現場安裝成本、線纜成本、調試成本及硬件控制成本。

在升降橫移立體車庫中，行程開關是主要的定位信號檢測裝置，若全部將這些開關信號引入PLC中將使得控制系統輸入點數量非常龐大，特別在多層多列的立體車庫中，一般小型PLC難以滿足控制系統的要求。因此在實際設計時采用以下設計方法減少輸入輸出點的使用。

1）在立體車庫中只能有一個載車板落在地面，所以載車板下定位信號只能有一個起作用，因此將整個立體車庫的下定位信號合并成一個PLC輸入信號。

2）每個可升降的載車板都有一套防墜落裝置，而每套防墜落裝置都有一組反饋信號，在升降動作發生時也只有一套防墜落發出反饋信號，因此將整個立體車庫的防墜落裝置反饋信號合并成一個PLC輸入信號。

3）立體車庫中存在大量的上極限開關、下極限開關、左極限開關和右極限開關，同樣將這些信號進行合并也減少了PLC輸入點。

4）操作器使用RS-485通訊方式和PLC連接，所以操作器上的按鍵不占用PLC輸入點，可以采用鍵盤上的按鍵組合成功能鍵使用，節省PLC輸入點的使用。

5）PLC輸出控制每個電機的正反轉，若對每個電機采用一組正反轉接觸器，那么也將占用大量的PLC輸出點。若采用每層一組接觸器作為電機電源的正反轉控制，將大量減少接觸器的使用，從而減少PLC的輸出點使用。

通過以上幾種方法的使用，升降橫移式立體停車庫中PLC輸入輸出點大量減少，使得小型的PLC完全滿足控制系統的要求。

2.2 控制系統程序設計

升降橫移式立體車庫有手動和自動兩種操作模式。操作模式的切換是通過操作器進行設置。手動操作模式主要用于設備調試維修，一般采用采用點動運行模式，即按住相應的方向鍵，目標車位向相應的方向移動，松開按鍵則停止運行。自動工作方式是面向普通用戶的工作方式，當用戶鍵入取車命令或刷卡后，停車設備完成對目標車位的判斷，并計算出需要橫移、升降的車位，驅動電機運轉，自動完成存取車過程。

準確的進行車位橫移動作，產生升降空位通道是升降橫移立體車庫控制系統的關鍵。控制系統根據目標車位號與下層的空車位位置進行比較，計算出每一層需要橫移的車位數量及橫移方向。在目標車位下方產生相應橫移動作，產生下行通道。在進行動作時，每層的橫移車位是同一方向移動的，而且是有先后啟動順序的。

在升降橫移立體車庫中，無論存車還是取車操作，車位都是先將停留在一層的載車板上升到位，然后根據目標車位號產生橫移動作，建立下行通道后，將目標車位載車板降到地面層，完成存取車操作。當停留在一層的載車板需要復位上升時，可使用復位功能完成復位上升動作。因此，可以用相同的控制程序實現同一車位的存取車控制，提高了控制程序的執行效率，節省了存儲空間。

模塊化編程是現代PLC控制程序編寫的主要方式，在自動化立體車庫控制程序上，采用模塊化編程方式，將存取車動作、功能分解，編制成完成相應功能的子程序模塊，按照存取車的動作流程，實時準確地調用相應的子程序模塊，完成特定的動作、功能，這樣大大降低了程序的復雜程度，方便了程序的修改及擴展。在設計程序時，需要注意以下幾點。

1）程序功能必須完成車庫國家標準中所規定的安全要求，如人車誤入、車輛尺寸檢測、緊急停車、松繩檢測等。

2）載車板復位上升不僅要對停留在一層的載車板進行操作，而且要對每一個沒有上升到位的載車板進行操作，而且這些操作是逐一車位進行的。橫移動作的產生必須以上層車位全部上升到位為前提。

3）程序中確認必須實現相關動作之間的互鎖，如升降和橫移動作之間、防墜落裝置和升降動作之間等等。

4）操作器液晶屏、指示燈必須準確反映設備運行狀態，使操作者實時了解設備的運行狀態。

3 結束語

先進的PLC控制技術應用于升降橫移式立體車庫中，采用車位模塊化的設計方法，使整個電氣控制系統的可靠性、擴展性大大提高，滿足了自動化立體車庫的控制需求與使用性能要求，使得自動化存取車變得簡單、方便。

參考文獻

[1]黃瓊雁.一種基于專家系統的自動化立體車庫出入庫調度策略[J].計算機與現代化，2007（08）.endprint