基于PLC控制的自動化立體車庫系統設計

周其鼐

摘 要 立體停車設備是滿足大眾生活所需的新型產品，尤其近年來經濟發展轎車進入每個家庭后，立體車庫更是成為一種發展趨勢，本文利用PLC對2層9車的升降橫移式立體停車設備的自動控制系統進行分析設計。

關鍵詞 立體車庫 PLC 升降橫移式 自動控制系統

0 引言

最早的立體車庫出現于上世紀初，二十一世紀以來，全球汽車的數量呈爆炸式增長，汽車給予人方便的同時又帶來了一系列停車難問題，在人口密集的城市，如何解決停車難問題，立體車庫的建造是一項具有前瞻性的舉措。

截至目前為止，中國機動車總量及年增量均達到歷史最高水平，但我國停車場建設難以滿足現階段車輛對停車位的要求，傳統方式的停車場因其本身缺點正逐漸退出歷史舞臺，自動化立體車庫正處在一個高速發展的時期，有效解決了停車的難題，還具有經濟性良好的特點，從而成為當下發展的一個趨勢。

本文選擇雙層升降橫移式立體車庫，也就是采用西門子PLC對2層9車的立體車庫進行自動控制系統的分析與設計。此車庫分為上下兩層，共有10個車位，其中下層有一個為空位作為交換車位，可為載車板提供一個無障礙的上下升降通道，另外9個車位用于存放車輛。底層車位存取車輛時，無需移動載車板，車可以直接進出；上層車位進出車時，先要判斷該車位正下方車位是否有載車板，有載車板時要進行相應的平移處理，直到下方為空車位才可以進行下降動作進行進出車處理，進出車結束后載車板需要復位上升，而底層載車板無需復位。

1 系統方案設計

1.1 立體車庫自動控制系統要求

選取車位后，載車板在電動機帶動下按照程序設計好的的路徑自動到達地面；進入停車庫存取車時，升降電動機以及平移電動機都必須處于停止狀態，否則會造成不必要的車輛損壞和人員傷亡。若控制系統發生故障或者車庫內存在安全隱患時，系統應該發出報警用來提示工作人員進行排查和處理。

1.2 控制系統硬件組成（圖1）

利用檢測機構將檢測到的信號作為輸入信號給PLC。光電開關用來檢測載車板上面是否有車，行程開關用來判斷載車板是否升降平移完成，感溫感煙復合式傳感噐用來檢測車庫內是否有安全隱患以備緊急突發狀況。接收PLC給出的輸出信號的作為執行機構，它會按照輸出信號做出相應的動作。利用升降電動機以及橫移電動機的正反轉來實現載車板的上下升降以及左右平移。

按照立體車庫自動控制系統要求，比較繼電器、單片機和PLC三種控制方式的優缺點，最終決定采用PLC（可編程控制噐）作為立體車厙自動控制系統的核心，本控制系統選用西門子S7-300型PLC。

2 系統的程序設計

2.1 程序流程圖

首先進行主程序設計，先對系統進行初始化，以免發生程序錯誤；然后進行安全檢測，判斷系統是否存在故障，先進行排除故障操作后才能進行存取車的操作。在選取車位的時候，需要先判斷所選車位正下方是否有載車板的存在，YES執行下層載車板左右平移，NO執行彈開防墜掛鉤操作；接著判斷升降通道是否通暢，YES才可以執行下降載車板，即存取車的操作。延時1min，載車板復位上升需判斷載車板是否上升回到原位置，復位完成，存取車才算整體完成。子程序塊按車位號碼排列就好，底層直接進出車，上層需要底層的平移與頂層的升降配合完成，程序類似。存取車程序流程圖如圖2所示。

本文設計雙層五列九車位PLC程序，用梯形圖來實現。

以存取3號車為例進行說明。按下3號車位按鈕時，首先判斷3號車位正下方是否有通暢的升降通道，即檢測8號位置是否有載車板；若沒有，3號可以直接下降，若有，要再檢測哪個位置沒有載車板，再根據情況選擇如何平移下層載車板來提供升降通道；3號下降停留幾秒后復位上升至原位置，存取車完成。下面分情況也就是存取3號位置車的子程序說明。

（1）當3號車位正下方8號車位無載車板時，3號載車板可以直接下降，直到觸碰8號位置下行程開關，給PLC一個信號，PLC控制升降電機制動，下降完成；延時1min后復位，升降電動機上升，觸碰3號位置上行程開關，PLC控制升降電機制動，載車板上升停止，存取車完成。為防止載車板同時運動造成不必要的損失，所以程序中加入了互鎖環節以確保安全。

（2）當下層7號車位無載車板時，3號載車板下方沒有升降通道，需要正下方8號載車板左移以空出升降通道。設計最初先檢測此時的情況，發現8號有板7號無板，根據設計好的最優路徑，系統默認選擇先左移8號位置載車板，3號再下降。8號左移直到觸碰7號位置左行程開關，給PLC一個信號，PLC控制橫移電機制動，檢測7號左右、下行程開關常開，8號載車板左移完成；這時3號可以直接下降了，直到觸碰8號位置下行程開關，給PLC一個信號，PLC控制升降電機制動，下降完成；停留1min后復位，觸碰3號位置上行程開關，PLC控制升降電機制動，載車板上升停止，存取車完成。

（3）當下層6號車位無載車板時，先檢測3號位置正下方有8號位置載車板，沒有升降通道，再通過載車板檢測發現6號位置為空，根據設計好的最優路徑，系統默認選擇先左移7號位置載車板至6號再左移8號至7號，然后3號再下降。7號左移直到觸碰6號位置左行程開關，給PLC一個信號，PLC控制橫移電機制動，檢測6號左右、下行程開關常開，7號載車板左移完成；然后8號左移直到觸碰7號位置左行程開關，給PLC一個信號，PLC控制橫移電機制動，檢測7號左右、下行程開關常開，8號載車板左移完成；此時3號可以直接下降了，直到觸碰8號位置下行程開關，給PLC一個信號，PLC控制升降電機制動，下降完成；停留1min后復位，觸碰3號位置上行程開關，PLC控制升降電機制動，載車板上升停止，存取車完成。

（4）當下層9號車位無載車板時，由于車位對稱，情況跟下層7號位置無載車板時相似。先將8號右移到9號，觸碰9號右行程開關，8號橫移電動機停止運行，8號右移完成；然后3號再下降，觸碰8號下行程開關，3號升降電機停止運行，3號下降完成；經過延時，3號復位，升降電動機帶動載車板上升，觸碰3號上行程開關，載車板停止，存取車完成。

（5）當下層10號車位無載車板時，由于車位對稱，情況跟下層6號位置無載車板相似。先將9號右移到10號，觸碰10號右行程開關，9號橫移電動機停止運行，9號右移完成；再將8號右移到9號，觸碰9號右行程開關，8號橫移電動機停止運行，8號右移完成；然后3號再下降，觸碰8號下行程開關，3號升降電機停止運行，3號下降完成；經過延時，3號復位，升降電動機帶動載車板上升，觸碰3號上行程開關，載車板停止；存取車完成。

3 結束語

本文主要研究內容是根據我國停車設備實際發展情況分析設計了基于PLC控制的立體車庫自動控制系統，對升降橫移式立體車庫進行了原理介紹，系統方案設計和梯型圖設計，基本滿足所需控制功能和使用要求，PLC的應用和繼電器和單片機相比速度快，抗干擾性強，可靠性高，無論從操作，控制還是效率方面來說PLC都更具優勢，因此在今后發展進程中PLC具有強大的生命力。

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