多层升降横移式立体车库控制系统设计

韩宝林+张芳芳+陶磊+贾元武

摘 要 根据多层升降横移式立体停车库的运行原理和结构特点，确定了以PLC为主控制单元的分布式控制方案，并对控制系统的组成、PLC控制的实现和控制软件的设计要点进行阐述，实现了立体车库的自动控制。

关健词 升降横移式；立体车库；PLC

中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0017-01

随着城市汽车数量的不断增加，停车难问题显得尤为突出，而向立体空间发展的自动化立体车库，越来越多的进入普通市民的生活中。在房地产迅速发展的同时，开发商将更多的目光投向了立体停车库，特别是升降横移类停车设备，该类设备不仅成倍的扩展停车位数量、而且对地域的适应性强，最大限度的利用空间，取车效率高，价格低廉，安全性好。

1 升降横移式立体车库运行原理

升降横移式立体车库主要采用钢结构为框架，将具有横移、升降功能的车体单元分布其中，带动载车板做升降、横移动作，按照控制逻辑运行，完成车辆的存取过程。控制系统的主要任务是检测车位上的开关状态信号，通过逻辑程序，控制接触器的通断完成横移及升降动作。其中车位单元的结构特点为：底层只能平移，顶层只能升降，中间层既可平移又可升降。除顶层外，中间层和底层必须预留一个空车位，供进出车升降之用。当底层车位进出车时，无需移动其他托盘就可直接进出车；中间层、顶层进出车时，先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时要进行相应的横移动作，直到产生下行通道才可进行下降和进出车动作。

2 立体车库PLC控制系统设计

2.1 控制系统硬件设计

当操作者在操作器上刷卡或键入取车命令，作为控制系统核心的PLC通过RS-485总线获取该命令，通过采集每个车位上的检测开关信号，判断出车位分布的状态，PLC进行相应的逻辑计算，驱动相应的接触器及指示装置，完成相关车位的升降、横移动作。控制模式主要为逻辑控制，所以一般小型的PLC完全可以满足控制功能的需求。

为了更好地进行控制系统的分布式设计，按照车位发生的动作类型的不同，将车位分为：横移类车位、升降横移类车位、升降类车位等。在设计时，将这三种车位类型进行模块化设计。具体设计方法为：为每一种类型的车位设计一种控制盒，此控制盒含有控制电机的接触器，能处理该种车位相关的检测信号，并与主控制器留有统一的接口，将这些控制盒分布在立体车库相应的位置上，形成了一种分布式控制系统，不管多复杂的升降横移停车设备，只是这三种车位模块数量上的组合，分布式设计方法可以节约大量的现场安装成本、线缆成本、调试成本及硬件控制成本。

在升降横移立体车库中，行程开关是主要的定位信号检测装置，若全部将这些开关信号引入PLC中将使得控制系统输入点数量非常庞大，特别在多层多列的立体车库中，一般小型PLC难以满足控制系统的要求。因此在实际设计时采用以下设计方法减少输入输出点的使用。

1）在立体车库中只能有一个载车板落在地面，所以载车板下定位信号只能有一个起作用，因此将整个立体车库的下定位信号合并成一个PLC输入信号。

2）每个可升降的载车板都有一套防坠落装置，而每套防坠落装置都有一组反馈信号，在升降动作发生时也只有一套防坠落发出反馈信号，因此将整个立体车库的防坠落装置反馈信号合并成一个PLC输入信号。

3）立体车库中存在大量的上极限开关、下极限开关、左极限开关和右极限开关，同样将这些信号进行合并也减少了PLC输入点。

4）操作器使用RS-485通讯方式和PLC连接，所以操作器上的按键不占用PLC输入点，可以采用键盘上的按键组合成功能键使用，节省PLC输入点的使用。

5）PLC输出控制每个电机的正反转，若对每个电机采用一组正反转接触器，那么也将占用大量的PLC输出点。若采用每层一组接触器作为电机电源的正反转控制，将大量减少接触器的使用，从而减少PLC的输出点使用。

通过以上几种方法的使用，升降横移式立体停车库中PLC输入输出点大量减少，使得小型的PLC完全满足控制系统的要求。

2.2 控制系统程序设计

升降横移式立体车库有手动和自动两种操作模式。操作模式的切换是通过操作器进行设置。手动操作模式主要用于设备调试维修，一般采用采用点动运行模式，即按住相应的方向键，目标车位向相应的方向移动，松开按键则停止运行。自动工作方式是面向普通用户的工作方式，当用户键入取车命令或刷卡后，停车设备完成对目标车位的判断，并计算出需要横移、升降的车位，驱动电机运转，自动完成存取车过程。

准确的进行车位横移动作，产生升降空位通道是升降横移立体车库控制系统的关键。控制系统根据目标车位号与下层的空车位位置进行比较，计算出每一层需要横移的车位数量及横移方向。在目标车位下方产生相应横移动作，产生下行通道。在进行动作时，每层的横移车位是同一方向移动的，而且是有先后启动顺序的。

在升降横移立体车库中，无论存车还是取车操作，车位都是先将停留在一层的载车板上升到位，然后根据目标车位号产生横移动作，建立下行通道后，将目标车位载车板降到地面层，完成存取车操作。当停留在一层的载车板需要复位上升时，可使用复位功能完成复位上升动作。因此，可以用相同的控制程序实现同一车位的存取车控制，提高了控制程序的执行效率，节省了存储空间。

模块化编程是现代PLC控制程序编写的主要方式，在自动化立体车库控制程序上，采用模块化编程方式，将存取车动作、功能分解，编制成完成相应功能的子程序模块，按照存取车的动作流程，实时准确地调用相应的子程序模块，完成特定的动作、功能，这样大大降低了程序的复杂程度，方便了程序的修改及扩展。在设计程序时，需要注意以下几点。

1）程序功能必须完成车库国家标准中所规定的安全要求，如人车误入、车辆尺寸检测、紧急停车、松绳检测等。

2）载车板复位上升不仅要对停留在一层的载车板进行操作，而且要对每一个没有上升到位的载车板进行操作，而且这些操作是逐一车位进行的。横移动作的产生必须以上层车位全部上升到位为前提。

3）程序中确认必须实现相关动作之间的互锁，如升降和横移动作之间、防坠落装置和升降动作之间等等。

4）操作器液晶屏、指示灯必须准确反映设备运行状态，使操作者实时了解设备的运行状态。

3 结束语

先进的PLC控制技术应用于升降横移式立体车库中，采用车位模块化的设计方法，使整个电气控制系统的可靠性、扩展性大大提高，满足了自动化立体车库的控制需求与使用性能要求，使得自动化存取车变得简单、方便。

参考文献

[1]黄琼雁.一种基于专家系统的自动化立体车库出入库调度策略[J].计算机与现代化，2007（08）.endprint