基于PLC 的升降橫移式立體車庫設(shè)計(jì)

薛少鈞，吳松林

（西京學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，陜西西安，710000）

0 引言

中國(guó)立體車庫的最早的研究開發(fā)工作是從1985 年開始的，1990 年開始進(jìn)口和產(chǎn)出立體停車設(shè)施，在很多大城市都有使用[1]。參照外國(guó)標(biāo)準(zhǔn)制訂的中國(guó)立體車庫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也相繼產(chǎn)生，現(xiàn)在我國(guó)的立體車庫設(shè)備生產(chǎn)水平和技術(shù)水平已經(jīng)相當(dāng)完善，部分立體停車設(shè)備已經(jīng)走出國(guó)門。立體車庫是一種綜合性的設(shè)施，涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。所以立體車庫技術(shù)的進(jìn)步需要多學(xué)科的專業(yè)人才投入到共同研發(fā)中去，研發(fā)出滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求的技術(shù)[2]。

在中國(guó)的泊車產(chǎn)業(yè)研發(fā)過程中還有些不利的影響，如缺乏一致的技術(shù)指標(biāo)；技術(shù)水準(zhǔn)低；生產(chǎn)力不足；市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力小；缺少技術(shù)創(chuàng)新能力等問題。要想克服這些困難，大家需要在政策、市場(chǎng)、管理和技術(shù)等方面更加努力。使停車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展[3]。

1 升降橫移式立體車庫的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行規(guī)圖

本文設(shè)計(jì)一個(gè)雙層三列五車位升降橫移式立體車庫。車庫車位分為頂層車位和底層車位，頂層車位分別為1號(hào)、2號(hào)、3 號(hào)車位。底層車位分別為4 號(hào)、5 號(hào)、6 號(hào)車位。車庫中有6 個(gè)車位，但最多同時(shí)存放5 輛汽車，為了在存取車時(shí)，載車板能有上升或下降的通道，需要有一個(gè)空位。底層載車板只需要進(jìn)行平移動(dòng)作，頂層載車板只需要進(jìn)行升降動(dòng)作。當(dāng)?shù)讓榆囄灰M(jìn)行存取車操作時(shí)，可直接選擇相應(yīng)的車位號(hào)，車輛可直接開入或開出，直接完成任務(wù)。如果存取車操作涉及到頂層車位，如果該頂層車位下的車位為空，載車板做出升降動(dòng)作，進(jìn)行存取車處理。當(dāng)需要工作的頂層車位下的載車板有車輛存放時(shí)，底層載車板需要根據(jù)具體情況，進(jìn)行相應(yīng)的橫移動(dòng)作。直到底層車位為空后，才可以進(jìn)行下降動(dòng)作。頂層車位完成所要進(jìn)行的操作后，需要返回到原來的位置。依據(jù)原有的原理（運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律）可以把存取車的過程用以下幾個(gè)步驟表示出來，如下：

(1)為了能夠把空余的車位讓出來，此時(shí)需要讓載車板進(jìn)行橫移；

(2)當(dāng)需要用車時(shí)，讓載車板的升降來進(jìn)行取車。

圖1 展示了一個(gè)立體車庫是關(guān)于兩層六車位的結(jié)構(gòu)平面圖。

圖1 立體停車庫示意圖

2 升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)

■2.1 控制程序流程圖

流程圖說明：

(1)PLC 開始工作，初始脈沖對(duì)狀態(tài)進(jìn)行初始復(fù)位。

(2)復(fù)位后，控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)車庫各個(gè)部件的安全性進(jìn)行檢測(cè)。如果立體車庫內(nèi)有故障，立體車庫不會(huì)進(jìn)行工作，需要對(duì)故障進(jìn)行相應(yīng)的處理，接下來就是需要對(duì)車庫的車位進(jìn)行檢查，看看哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了錯(cuò)誤，直至找到錯(cuò)誤的環(huán)節(jié)，來進(jìn)行修復(fù)，如若不存在故障，則選取要進(jìn)行存取車操作的車位號(hào)。

(3)選擇進(jìn)行存取車操作的車位號(hào)，系統(tǒng)判斷該車位的下層載車板有無車輛存放，如果沒有車輛存放，下降通道可直接建立。如果有車輛存放，底層載車板根據(jù)具體的控制要求，選擇合適的信號(hào)進(jìn)行下降。

(4)當(dāng)在需要下降之前，需要進(jìn)行安全措施，此時(shí)防墜落的措施開啟，升降機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)工作，載車板下降。

(5)存取車過程完成。

程序流程圖如圖2 所示。

圖2 程序流程圖

■2.2 PLC 的I/O 口資源配置

I/O 單元或I/O 模塊有時(shí)也被稱為輸入/輸出單元，是PLC 與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接部件。I/O 點(diǎn)數(shù)是是衡量可編程邏輯控制器性能的重要指標(biāo)。可編程邏輯控制器的輸入、輸出接口數(shù)量決定著被控裝置的規(guī)模。在本次立體車庫的設(shè)計(jì)中選用S7-200 系列中的CPU226，它的I/O 接口數(shù)為24/16，系統(tǒng)CPU 采用的是24 輸入/16 輸出的西門子S7-200 系列PLC 中的CPU226。本文中控制系統(tǒng)的控制核心單元需要通過PLC 的輸入接口，接受用戶存取車具體的操作指令，同時(shí)經(jīng)過系統(tǒng)處理后，控制系統(tǒng)通過輸出接口向車庫的各個(gè)部件發(fā)出指令。

按照本次設(shè)計(jì)方案的目標(biāo)，輸入的節(jié)點(diǎn)一共有30 個(gè)，輸出節(jié)點(diǎn)共10 個(gè)，設(shè)置的車位一共有六個(gè)，并依次標(biāo)號(hào)，所以此時(shí)的車位選擇的開關(guān)涉及6 個(gè)，并且上限開關(guān)數(shù)也是6 個(gè)，還需要橫移行程開關(guān)、電磁輸出、鏈條檢測(cè)輸入以及防墜落安全裝置的電磁輸入各3 個(gè)，光電傳感器2 個(gè)，電動(dòng)機(jī)熱繼電器輸入和電動(dòng)機(jī)接觸器輸出各5 個(gè)，最后還需要蜂鳴器和警燈。

依據(jù)本次的設(shè)計(jì)和PLC 的選取，確定了I/O 地址分配，具體如表1 所示。

表1 1/0地址分配表

3 結(jié)束語

立體車庫的各個(gè)構(gòu)件需要根據(jù)具體的工作要求，按照控制系統(tǒng)的指令，準(zhǔn)確完成各自的動(dòng)作。同時(shí)控制中心應(yīng)掌握各構(gòu)件的工作狀態(tài)，并對(duì)各構(gòu)件做出正確指令。對(duì)車庫的運(yùn)行狀態(tài)能夠做出反應(yīng)。

本文中，控制系統(tǒng)需要完成對(duì)升降、橫移以及定位的控制，車庫在進(jìn)行具體的存取車大概是包括三個(gè)方面的內(nèi)容，具體過程有為了能夠把空余的車位讓出來，此時(shí)需要讓載車板進(jìn)行橫移；當(dāng)需要用車時(shí)，讓載車板的升降來進(jìn)行取車；不管是取車還是要存車都需要進(jìn)行精準(zhǔn)的操作，不能出現(xiàn)錯(cuò)誤的動(dòng)作。

本次系統(tǒng)輸入和輸出的選擇也非常的明顯，信號(hào)作為輸入，是取車還是存車，輸出則是具體的過程，包括升降和平移，升降是安裝在上層而平移的裝置是安裝在底部的。