基于PLC的立體車庫控制

黃美蓮 李 彬

（廣東理工學院，肇慶 526100）

可編程邏輯控制器，簡稱PLC，因其具備操作簡答、應用面廣以及功能豐富等優點，被廣泛用于各類自動化控制系統設計中，是當前工業自動化里最常見的電子系統[1]。如今，PLC的普及也開始走進了民用的行列，比如立體車庫的出現。

立體車庫擁有占地面積小，可以在密集的小區中放置大量的汽車，還能和地下車庫停車場組合使用，大大的減輕停車難的問題。立體車庫的空間利用率非常高，能在一個車位的空間上停放多輛車輛。高效的利用了土地資源和節約了土地的開發成本，并且裝配自動檢測系統，及各種各樣安全防范設施保證正常的使用。還可以在各種地形選擇合適種類的立體車庫，又因立體車庫的外觀具有科技感，具有美化四周環境。

1 立體車庫的基本結構

立體車庫停放的車輛重量較大，因此車庫的主體構架需要采用高強度的材料，本設計以鋼材作為主要結構材料[2]。該車庫的類型為升降橫移式的立體車庫，分上、中下三層停車層，上層和下層各設有2個載車盤作為停車位，中層只設置一個載車盤停車位，一共有5個停車位。立體車庫立面圖如圖1所示。

圖1 5位升降橫移式立體車庫立面圖

根據圖1可知中層車位位于過往車道兩側，汽車可直接進入停車位的存取，而汽車要想停在上層或下層的左邊車位，就需要通過中層車位橫向移動到右邊車位，通過升降系統才可以升降至相應位置。同理，汽車要想停在上層或下層右邊車位，就需要通過中層車位，橫向移動到左邊車位后，才可以升降至相應位置。

2 電機傳動系統設計

在立體車庫中，每塊載車盤都配有一套獨立的電機傳動系統，由于各載車盤運行存在區別，因此，上下層停車層采用的是絲杠式傳動，而中層采用的是齒輪嚙合傳動。

本設計上層和下層載車盤傳動方式為絲杠傳動，該傳動方式傳動效率高、準確度高，并且梯形絲桿自身具有自鎖功能，可在突然斷電的情況下防止載車盤墮落。在傳動電機啟動運行時，電動機傳動絲桿開始轉動，使載車盤在機體構架導軌上運動。電機順時針啟動運行時，載車盤上升，電機逆時針啟動運行時，載車盤下降，具體結構如圖2所示。

圖2 上層或下層載車盤升降機構

而中層載車盤只需做水平橫移運行，絲杠傳動不合適水平長距離傳動，且承載越重越容易產生自重形變，所以中層載車盤采用齒輪式傳動，該方式傳動精度高、承受荷載大。電機安裝在載車盤底下，當電機順時針轉動時，通過帶齒輪的嚙合傳動，載車盤右移，電機逆時針轉動時，載車盤左移，具體結構如圖3所示。

圖3 中層載車盤

3 立體車庫的PLC控制及設計

3.1 控制原理

立體車庫PLC控制系統由強電系統與弱電系統組成。其中，弱電系統主要包括各種信號的采集，警報與輸出控制。其中車庫反饋信號采集是弱點系統工作的重要內容，PLC控制系統根據采集到的信號執行相關操作，例如控制載車盤電機運行方向、控制電機的運行時間等。強電系統部分主要包括載車盤電機正轉或反轉控制、載車盤電機運行控制和PLC輸出信號的接通與關閉。本車庫通過控制面板按鈕來進行存取車操作，利用升降橫移傳動裝置實現汽車運輸。在控制面板上設有急停按鈕，以備在意外發生的緊急情況下可以立即使車庫停止運行，具體原理如下圖4所示。

圖4 立體車庫的控制原理

3.2 控制系統I/O設計

根據控制要求，本文采用三菱FX2N系列的PLC控制系統做為立體車庫控制器。PLC控制的I/O系統輸入、輸出情況,如表1、表2所示。

表1 輸入分配

表2 輸出分配

根據設置的I/O分配，設計的I/O接線情況如圖5所示。

3.3 PLC控制流程

PLC系統主要根據立體車庫上層和下層的停車邏輯進行工作，即上層和下層載車盤在PLC系統的控制下，按程序進行位置數據分析，實現存車或取車操作。但由于立體車庫中層車位屬于車道過橋車位，存車取車可以直接進行，因此要對控制流程進行改變，具體的存取車程序流程如下圖6所示。

3.4 PLC控制說明

本設計采用FX2N-64MR編程進行編程工程，為梯形圖語言，具體程序程序略，但有幾點控制說明需要注意。

（1）在有用戶需要存車或取車的時候，需根據各個位置傳感器信號狀態來執行程序，但存在空車位時，要通過PLC系統對載車盤進行升降橫移操作，將汽車移至指定空車位。

圖5 I/O接線圖

（2）異常情況的報警信號和立即處理信號，載車盤上的前后超長開關信號，提醒司機要將車停靠在安全合理的位置。載車盤的運行過程中沒有停止到位或運行越位時的信號反饋，及時停止車庫的運行。還有車庫入口處防止人員在載車盤運行過程中誤入，發生意外故設有人員誤入檢測。

圖6 立體車庫存取車程序流程

（3）程序編寫時，采用的狀態元件要具有斷電保持功能。防止出現立體車庫出現斷電意外，汽車無法及時開出或存入，同時復電后，元件還可以恢復斷電前的狀態。本設計采取的PLC控制系統包括自動控制方式和手動控制方式。自動運行的方式為車庫正常運行時的工作方式，車位可以自動運行；手動方式可對單一載車盤進行升降或橫移操作，以便在需要時，將載車盤運行至合理安全的位置。

4 結論

本文針對我國停車難的問題，設計了一款橫移式三層兩列共5個車位的立體車庫，包括硬件的設計和軟件的設計，旨在提升城市停車效率。