多層升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

韓寶林+張芳芳+陶磊+賈元武

摘 要 根據(jù)多層升降橫移式立體停車庫的運(yùn)行原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(tǒng)的組成、PLC控制的實(shí)現(xiàn)和控制軟件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行闡述，實(shí)現(xiàn)了立體車庫的自動(dòng)控制。

關(guān)健詞 升降橫移式；立體車庫；PLC

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

隨著城市汽車數(shù)量的不斷增加，停車難問題顯得尤為突出，而向立體空間發(fā)展的自動(dòng)化立體車庫，越來越多的進(jìn)入普通市民的生活中。在房地產(chǎn)迅速發(fā)展的同時(shí)，開發(fā)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(shè)備，該類設(shè)備不僅成倍的擴(kuò)展停車位數(shù)量、而且對地域的適應(yīng)性強(qiáng)，最大限度的利用空間，取車效率高，價(jià)格低廉，安全性好。

1 升降橫移式立體車庫運(yùn)行原理

升降橫移式立體車庫主要采用鋼結(jié)構(gòu)為框架，將具有橫移、升降功能的車體單元分布其中，帶動(dòng)載車板做升降、橫移動(dòng)作，按照控制邏輯運(yùn)行，完成車輛的存取過程?？刂葡到y(tǒng)的主要任務(wù)是檢測車位上的開關(guān)狀態(tài)信號，通過邏輯程序，控制接觸器的通斷完成橫移及升降動(dòng)作。其中車位單元的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(yù)留一個(gè)空車位，供進(jìn)出車升降之用。當(dāng)?shù)讓榆囄贿M(jìn)出車時(shí)，無需移動(dòng)其他托盤就可直接進(jìn)出車；中間層、頂層進(jìn)出車時(shí)，先要判斷其對應(yīng)的下方位置是否為空，不為空時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的橫移動(dòng)作，直到產(chǎn)生下行通道才可進(jìn)行下降和進(jìn)出車動(dòng)作。

2 立體車庫PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

當(dāng)操作者在操作器上刷卡或鍵入取車命令，作為控制系統(tǒng)核心的PLC通過RS-485總線獲取該命令，通過采集每個(gè)車位上的檢測開關(guān)信號，判斷出車位分布的狀態(tài)，PLC進(jìn)行相應(yīng)的邏輯計(jì)算，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的接觸器及指示裝置，完成相關(guān)車位的升降、橫移動(dòng)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(jìn)行控制系統(tǒng)的分布式設(shè)計(jì)，按照車位發(fā)生的動(dòng)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(shè)計(jì)時(shí)，將這三種車位類型進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)方法為：為每一種類型的車位設(shè)計(jì)一種控制盒，此控制盒含有控制電機(jī)的接觸器，能處理該種車位相關(guān)的檢測信號，并與主控制器留有統(tǒng)一的接口，將這些控制盒分布在立體車庫相應(yīng)的位置上，形成了一種分布式控制系統(tǒng)，不管多復(fù)雜的升降橫移停車設(shè)備，只是這三種車位模塊數(shù)量上的組合，分布式設(shè)計(jì)方法可以節(jié)約大量的現(xiàn)場安裝成本、線纜成本、調(diào)試成本及硬件控制成本。

在升降橫移立體車庫中，行程開關(guān)是主要的定位信號檢測裝置，若全部將這些開關(guān)信號引入PLC中將使得控制系統(tǒng)輸入點(diǎn)數(shù)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(tǒng)的要求。因此在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)采用以下設(shè)計(jì)方法減少輸入輸出點(diǎn)的使用。

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

2）每個(gè)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(dòng)作發(fā)生時(shí)也只有一套防墜落發(fā)出反饋信號，因此將整個(gè)立體車庫的防墜落裝置反饋信號合并成一個(gè)PLC輸入信號。

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

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(diǎn)，可以采用鍵盤上的按鍵組合成功能鍵使用，節(jié)省PLC輸入點(diǎn)的使用。

5）PLC輸出控制每個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，若對每個(gè)電機(jī)采用一組正反轉(zhuǎn)接觸器，那么也將占用大量的PLC輸出點(diǎn)。若采用每層一組接觸器作為電機(jī)電源的正反轉(zhuǎn)控制，將大量減少接觸器的使用，從而減少PLC的輸出點(diǎn)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(diǎn)大量減少，使得小型的PLC完全滿足控制系統(tǒng)的要求。

2.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

升降橫移式立體車庫有手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作模式。操作模式的切換是通過操作器進(jìn)行設(shè)置。手動(dòng)操作模式主要用于設(shè)備調(diào)試維修，一般采用采用點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行模式，即按住相應(yīng)的方向鍵，目標(biāo)車位向相應(yīng)的方向移動(dòng)，松開按鍵則停止運(yùn)行。自動(dòng)工作方式是面向普通用戶的工作方式，當(dāng)用戶鍵入取車命令或刷卡后，停車設(shè)備完成對目標(biāo)車位的判斷，并計(jì)算出需要橫移、升降的車位，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，自動(dòng)完成存取車過程。

準(zhǔn)確的進(jìn)行車位橫移動(dòng)作，產(chǎn)生升降空位通道是升降橫移立體車庫控制系統(tǒng)的關(guān)鍵?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)目標(biāo)車位號與下層的空車位位置進(jìn)行比較，計(jì)算出每一層需要橫移的車位數(shù)量及橫移方向。在目標(biāo)車位下方產(chǎn)生相應(yīng)橫移動(dòng)作，產(chǎn)生下行通道。在進(jìn)行動(dòng)作時(shí)，每層的橫移車位是同一方向移動(dòng)的，而且是有先后啟動(dòng)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(jù)目標(biāo)車位號產(chǎn)生橫移動(dòng)作，建立下行通道后，將目標(biāo)車位載車板降到地面層，完成存取車操作。當(dāng)停留在一層的載車板需要復(fù)位上升時(shí)，可使用復(fù)位功能完成復(fù)位上升動(dòng)作。因此，可以用相同的控制程序?qū)崿F(xiàn)同一車位的存取車控制，提高了控制程序的執(zhí)行效率，節(jié)省了存儲(chǔ)空間。

模塊化編程是現(xiàn)代PLC控制程序編寫的主要方式，在自動(dòng)化立體車庫控制程序上，采用模塊化編程方式，將存取車動(dòng)作、功能分解，編制成完成相應(yīng)功能的子程序模塊，按照存取車的動(dòng)作流程，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)用相應(yīng)的子程序模塊，完成特定的動(dòng)作、功能，這樣大大降低了程序的復(fù)雜程度，方便了程序的修改及擴(kuò)展。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)。

1）程序功能必須完成車庫國家標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)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(fù)位上升不僅要對停留在一層的載車板進(jìn)行操作，而且要對每一個(gè)沒有上升到位的載車板進(jìn)行操作，而且這些操作是逐一車位進(jìn)行的。橫移動(dòng)作的產(chǎn)生必須以上層車位全部上升到位為前提。

3）程序中確認(rèn)必須實(shí)現(xiàn)相關(guān)動(dòng)作之間的互鎖，如升降和橫移動(dòng)作之間、防墜落裝置和升降動(dòng)作之間等等。

4）操作器液晶屏、指示燈必須準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，使操作者實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

3 結(jié)束語

先進(jìn)的PLC控制技術(shù)應(yīng)用于升降橫移式立體車庫中，采用車位模塊化的設(shè)計(jì)方法，使整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的可靠性、擴(kuò)展性大大提高，滿足了自動(dòng)化立體車庫的控制需求與使用性能要求，使得自動(dòng)化存取車變得簡單、方便。

參考文獻(xiàn)

[1]黃瓊雁.一種基于專家系統(tǒng)的自動(dòng)化立體車庫出入庫調(diào)度策略[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2007（08）.endprint