基于PLC两层三列升降横移立体车库控制系统设计*

罗及红

（湖南商务职业技术学院麓谷科技学院，湖南长沙 410205）

基于PLC两层三列升降横移立体车库控制系统设计*

罗及红

（湖南商务职业技术学院麓谷科技学院，湖南长沙 410205）

随着城市汽车保有量的不断增加，停车难成为大中型城市的普遍现象.运用PLC技术，以升降横移立体车库为研究对象，选择两层三列式车库为研究模型，在介绍立体车库工作原理的基础上，既进行了立体车库钢结构、载车板、机械传动和安全防护方面的硬件设计，又进行了PLC外部接线、电机控制线路、存取车控制流程和PLC控制程序梯形图方面的软件设计.经调试运行证明，能确保用户停车取车的方便、快捷和安全，实现停车取车智能化、高效化，且简便易行，既可大面积使用，又能见缝插针，还能与地面停车场、地下车库组合实施，最大限度地停放车辆，比较成功地解决目前大中型城市所面临的静态交通难题.

城市交通；立体车库；PLC；两层三列结构；升降横移；控制系统

随着我国城市经济和汽车工业的迅速发展，拥有私家车的家庭越来越多，而与此相对应的是汽车停车难的尴尬.停车问题是城市发展过程中所出现的静态交通难题，停车设施是解决静态交通难的主要内容.本论文基于三菱FX2N系列PLC所设计的两层三列升降横移式立体车库，与传统的地下车库相比，具有以下优势：第一，突出的节地优势；第二，能从管理上做到彻底的人车分流；第三，能有效地保证人身及车辆安全，即人在车库内或车未停准位置时，由PLC所控制的系统都不会运转；第四，不做成套系统，而是单台集装而成，使得住宅区、企业的每栋楼下都可以安装，既可大面积使用，又能见缝插针，还能与地面停车场、地下车库组合实施，是解决城市停车难的有效手段［1］.

1 立体车库工作原理

升降横移式立体车库，是利用载车板的上下升降和横向平移存取、停放车辆的机械停车设备，每个车位都有载车板，所需存取车辆的载车板通过升降、横移到达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆.本论文所设计的两层三列升降横移式立体车库，如图1所示.底层只能平移，第二层3个车位只能升降，底层的2个车位只能平移，所预留的空位，供第二层车辆下降时借用.当底层车位进出车时，无需要移动其他托盘，就可直接进出车；当第二层进出车时，先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时，就要进行相应地平移，直到下方位置为空时，才可进行下降动作［2］，所以，第二层车要先将载车板降到地面层，驾驶员才能进入车库将车开进或开出；待进出车完成动作后，再上升到原来位置，其工作原理是：升降复位，平移不复位.

整个车库由一台PLC进行统一管理和监控，通过PLC控制载车板纵横传动装置，完成对车辆的存取操作，各车位内车辆的调进调出由PLC根据当前各个车位的车辆停放情况进行调度.其弱电系统包括各种信号采集、报警及控制输出，PLC输出信号经接触器线圈，来控制接触器的接通和断开；其强电系统包括载车板电机控制线路，控制电机正反转接触器、到位限位及载车板上下行程限位［3］.

图1 立体车库工作原理图

图2 立体车库工作结构图

2 立体车库硬件设计

如图2所示，本论文所设计的两层三列升降横移式立体车库，由结构框架部分、载车板部分、横移系统、提升系统、控制系统、安全防护系统六个部分组成［1］.

2.1 结构框架

以钢结构为主，因为钢具有可靠性高、材料强度高、自重小、材料塑性及韧性好、制作简便等优点.

2.2 上载车板及其提升系统

每块上载车板上都配有独立的电机减速与链传动组合系统，如图3所示，当电机顺时针旋转时，载车板上升；当电机逆时针旋转时，载车板下降.

2.3 下载车板及其横移系统

每块下载车板后部都配有独立的电机减速与链传动组合系统，如图3所示，底部装有四只钢轮（主动轮和从动轮各两只），可以在导轨上行走，使下载车板作横向平移运动［1］.

图3 立体车库横移传动机构图

2.4 安全装置

在上载车板上安装上下行程极限开关和防坠安全装置，在下载车板上安装行程极限开关和防碰撞板，当下载车板横移时，如果碰到人或行李时，就会切断横移电机电源，停止移动.

2.5 控制系统

本设计所采用的PLC控制系统有手动、自动、复位、急停四种控制方式：自动应用于平时正常工作状态；手动应用于调试和维修；复位应用于故障排除；急停则应用于异常运行场合［4］.

3 立体车库软件设计

3.1 PLC外部接线设计

如图4所示，本设计的主要控制对象是车库内横移电机和升降电机，使它们在不同场合下实现正反转，其次是控制车库内的各种辅助装置，如指示灯和各种安全设施.另外，采用行程开关，以保证载车板能够到达指定位置；采用光电开关，以判断载车板上有无车辆；采用烟温传感器，以防止因有人吸烟导致火灾事故.

图4 PLC外部接线图

3.2 电机控制接线设计

在存取车时，车位升降不能同时进行；车位的升降和横移不能同时进行，并且上层车位每次也只能允许一个车位进行上下升降运动，这些要求在控制程序中采用联锁和互锁的方式解决［5］.

3.3 存取车控制流程设计

自动存取车系统包括识别卡号和移动载车盘两个过程.如图5所示，当用户进入车库时，在门口刷卡进入，读卡机自动将数据传送到PLC，当PLC判断卡号无误后，自动把对应的载车盘移到人与车交接位置，开启车库门.存车时，司机按照指示灯信号指引入库，只有当车辆停放到安全位置后，才会点亮停车正常指示灯.存取车完成后，车库门自动关闭.移动载车盘时，系统严格按照各种检测信号的状态进行移动［6］.

图5 存取车控制流程图

3.4 PLC控制程序梯形图

4 结论

随着城市汽车保有量的不断增加，停车难成为大中型城市的普遍现象.本论文运用PLC技术，以升降横移立体车库为研究对象，选择两层三列式车库为研究模型，进行了车库结构、机械传动和控制系统三大部分的设计与研究，经调试运行，能确保顾客停车取车的方便、快捷和安全，且简便易行，实现停车取车智能化、高效化，最大限度地停放车辆，成功解决城市所面临的静态交通难题.

［1］中国重型机械工业协会.机械式立体车库［M］.北京：海洋出版社，2001.

［2］张霞，陈竹.基于安全距离模型的汽车主被动结合CST技术［J］.机械设计与研究，2014，（1）：134－137.

［3］王永华.现代电气控制与PLC实用技术［M］.北京：北京航天航空大学出版社，2008.

［4］廖常初.FX系列PLC编程及应用［M］.北京：机械工业出版社，2003.

［5］殷佳林，王舒华，张文君.基于PLC的变频恒压供水系统设计［J］.控制工程，2014，（2）：309－311.

［6］庞明宝，张思林，李春霞.城市公交站设置双层规划［J］.公路交通科技，2013，（3）：118－124.

（责任编校：晴川）

Design of Stereo Garage Control System Based on PLC Two Layers and Three Columns Up－down and Transverse Shift

LUO Jihong
（Lugu Institute of Technology，Hunan Vocational College of Commerce Changsha，Changsha Hunan 410205，China）

Taking up－down and transverse shift stereo garage as the research objectand selecting two layers and three columns garage as the research model，this study using PLC technology，conducts the hardware design of steel structure，vehicle and mechanical transmission and the software design of PLC external wiring，motor control circuit，vehicle access control flow and PLC ladder diagram of control program.It can ensure users park and get cars conveniently，fast and safely，to realize parking intelligent，efficient，and convenient.

urban traffic；stereo garage；PLC；two layer three column structure；up－down and transverse shift；control system

U491

A

1008－4681（2014）05－0045－04

2014－06－29

湖南省“十二五”教育规划课题“高职学院电气控制与PLC课程实践教学研究”（批准号：XJK013CZY066）.

罗及红（1970－），男，湖南常德人，湖南商务职业技术学院麓谷科技学院副教授，硕士.研究方向：电气工程与智能控制.