基于PLC控制的自動化立體車庫研究

張鑫

摘 要：文章以目前應用廣泛的升降橫移式立體出庫為例，詳細地講述了自動立體車庫的工作原理以及控制系統的組成，并在此基礎上對其發展的前景作出了展望。

關鍵詞：PLC；自動立體車庫；工作原理；控制系統

中圖分類號：U491.71 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）15-0013-01

隨著人類社會科技的進步以及經濟的快速發展，家用汽車擁有量不斷增加，進而使得城市交通變得十分擁擠。自動化立體車庫的成功研制，有效地緩解了城市“靜態交通”的壓力，它在節約土地空間方面有著普通車庫不可替代的優勢，立體車庫的發展與使用，在一定程度上解決了城市發展中的停車難問題。

1 自動化立體車庫的工作原理

升降橫移式立體車庫從外部結構上看是二維矩陣形式，理論上可以設計成多層和多列，但出于安全、方便等角度考慮，通常其層數都會有一定的限制。下面以目前常用的3×3立體車庫為例，介紹其工作原理，其工作原理如圖1所示。

該立體車庫分為頂層、底層和中間層三層。如圖1中所示，每輛車都停放在一個載車托盤上，即通過載車托盤的垂直升降運動以及水平橫移來實現車輛的存取。在存取車過程中，頂層托盤只能實現垂直方向移動，底層的托盤只能沿水平方向移動，而中間層托盤可實現水平和垂直兩個方向上的移動。除頂層之外，中間層和底層都必須預留出一個空位，供進出車升降之用，空位的具體位置沒有要求，可以在中間也可以在兩邊（圖示空位均在車庫的右邊），因此可知，該立體車庫共可以同時停放7輛車。當底層車位需要存取車時，可直接將車停入相應的空車位，或者直接從車庫中開走，無需移動托盤便可以實現車輛的存取，而當頂層、中間層進出車時，則需要先判斷各自下方車位是否為空，若為空，則可以直接移動托盤至目標車位，若不為空，則需先移動下方車位的托盤，直至下方為空時才可以進行下降動作，等到進出車完成后，載車托盤又上升到原來的位置。整個運動遵循的總原則是：托盤升降之后必須復位，而托盤平移則不用復位。

2 自動化立體車庫的控制系統的設計

2.1 控制系統的組成

自動化立體車庫主要由外部整體框架、載車托盤、升降橫移傳動系統、控制系統、安全防護系統等組成。其中控制系統是自動化立體車庫的重要部件，控制系統設計的好壞決定了設備的使用性能。

自動化立體車庫的運行控制可分為自動控制和手動控制兩種，自動控制用來實現車輛的自動存取，自動化程度較高，在正常的工作情況下都應處于這種狀態下，而手動控制主要用于調試以及設備的維修和保養中。

整個控制系統最重要的功能就是實現車輛的自動存取，即通過橫移小電機、升降大電機實現載車托盤的上下或左右移動。其次，控制系統還要對設備的其他輔助裝置進行監控和控制，如：防墜裝置，報警燈等。為了確保設備使用的安全性，采用了行程開關、光電開關等來檢測載車托盤的狀態，以保證車輛在托盤中處于安全正確的位置。

從上述分析中可以看出，在整個控制系統中存在大量的電動機的啟動、停止信號以及傳感器的檢測等開關量信號。控制模式為邏輯控制和順序控制。

在繼電器控制和計算機控制的發展的基礎上，可編程序控制器（PLC）有了較快的發展，它是將自動化技術、計算機技術和通信技術等融入一體的新一代工業自動化控制裝置，具有可靠性強、抗干擾能力強、靈敏度高、結構緊湊、擴展性好等優點，適合用于經常性啟動和關閉的場合以及外界環境比較惡劣的情況下，因而在目前的自動化立體停車庫設備中通常采用PLC作為控制系統的核心。自動化立體車庫的控制原理如圖2所示。

2.2 控制程序流程圖

依據自動化立體車庫的工作要求以及其在運行中對設備各個環節的嚴格控制，程序設計采用模塊化結構，即由初始化程序、主控制程序和故障報警程序三部分組成。

根據前文自動化立體車庫運動原理部分所述，其運動的原則為：升降必須復位，橫移不復位。由此可知，存取車操作控制的載車托盤的運動基本一致，不論是存車還是取車，載車托盤總是先下降到底層，等存取車完成后，再上升到原先的位置，為下一次存取車做準備。因此可用相同的控制程序來實現同一車位的存取，這樣大大地提高了執行程序的效率，同時也有利于節省plc的內部存儲空間。自動立體車庫的存取車控制流程圖如圖3所示。

3 應用與發展前景

隨著家用汽車的增多，城市土地資源越來越緊張，普通的地面停車場已經日益趨于飽和，在這種情形下，大力發展立體車庫已成為了必然。目前在國內許多發達城市的新建小區內，立體車庫已經開始投入使用。隨著科技的進步，更加經濟實用的立體車庫必將興起，立體車庫的遠程網絡化控制和管理也必將實現。

4 結 語

自動化立體車庫以PLC為控制系統的核心，實現了自動化的控制，同時設備中又輔助設計了安全防護系統，進一步增強了工作的可靠性和安全性。自動立體車庫具有存取速度快、結構緊湊、節約土地空間等優點，將成為未來車庫的發展方向。

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