基于PLC的立体停车库的设计

郭昊坤

（江阴职业技术学院 电子信息工程系，江苏 江阴 214405）

0 引言

近年来，随着社会经济的快速发展、居民收入的不断提高以及人民对美好生活的向往越来越强烈，我国私家车的总数迅速增加[1]。对于城市居民而言，几乎每家每户都有一辆私家车，有些家庭还不止一辆，但是，很多房地产开发商在开发新楼盘时往往忽视了这一重要因素，一般情况下车位总数只有总户数的70%左右，远远满足不了人们的需要。随着“易买车、难停车”[2]问题越来越普遍，“乱停车”现象也相应变得越来越普遍，很多公民在其生活中，都曾或多或少的受到公共场所乱停车所带来的困扰和影响，这一现象也逐渐成为当今社会中一个核心焦点。立体停车场凭借其占地面积较小、结构设计多样灵活等特点越来越受到人们的关注，为了更好地改善居民生活中的停车状况，有必要对立体停车库进行研究与设计。本文基于PLC[3-4]设计了一种立体停车库，给出了其总体设计方案、硬件设计与软件设计等，并通过仿真研究证明了其正确性[5]。

1 总体方案设计

目前，常用立体停车库的类型主要有以下几种[6-7]：升降横移类（SH）、垂直循环类（CX）、水平循环类（SX）、多层循环类（DX）、平面移动类（PY）、巷道堆垛类（XD）、垂直升降类（CS）、简易升降类 （JS）等，本文以平面移动式立体停车库为例进行仿真研究。如图1所示，即为平面移动式立体车库的主体模型，其主要构架包括了升降机、载车板、传动机构、控制系统、安全设备等[8]。

图1 平面移动式立体车库主体模型

平面移动式立体停车库运行时与自动化立体仓库[9]类似，如图2所示，水平运动X用于选择巷道，垂直运动Z用于选择停车的层数，水平运动Y用于选择停车位所在的位置。

图2 立体停车库车辆移动方向模型

本文以两层五排的结构为例，其车位分布示意图如图3所示，共有10个车位，又分5个区域（1号、6号车位为A区，2号、7号车位为B区，3号、8号车位为C区，4号、9号车位为D区，5号、10号车位为E区），在停车库前方有一条轨道，允许通过相关车辆。

图3 车位分布示意图

PLC控制系统是一种集计算机、自动控制技术等多种技术为一体的综合型系统，本文所设计的一种基于PLC的立体停车库控制系统的主要功能如下：

（1）自动控制：用户通过触控屏界面操纵自动停车，PLC接受到指令后分配空置的车位给车主，同时堆垛机将车辆存好随后发送车位号给用户，用户凭借车位号取车。

（2）手动控制：当车位需要检修或出现故障时，触摸屏上警报灯闪烁，用户或工作人员可以同过手动控制运行。

（3）设有紧急按键，当车库发生意外时可以通过紧急按键停止整个车库的运行。

（4）车辆停稳在载车板后将通过传感器检测是否停好，如车辆停稳传感器将显示正常，如未停稳则传感器将发出报警。载车板上下层移动时将通过一二层的传感器显示是否到达当前楼层，同时在横向移动时也将通过传感器显示是否到达车位前方。当车辆到达车位前方后车辆搬运器将车辆搬入至车位，当车辆触发车位前方的传感器后停止搬运，搬运器返回载车板并触发载车板上的传感器，载车板回到出入口。

（5）车辆的存取将遵循先存后取的原则。

2 硬件设计

本文选用西门子S7-300系列PLC进行设计，其模块示意图如图4所示，立体停车库输入输出点硬件接线图如图5、图6所示。

图4 S7-300模块示意图

图5 输入点硬件接线图

图6 输出点硬件接线图

3 软件设计

立体停车库存车流程示意图如图7所示，车辆在平台上停稳后通过触摸屏选取空车位存车，载车板根据划分的车位区域将车辆送至指定区域，到达指定区域后系统判断车位在1F还是2F，如果车位在1F则将车辆送至车位，如果不是则升至2F再送至车位。

图7 存车流程示意图

立体停车库取车流程示意图如图8所示，取车时输入车位号，载车板将车辆移出车位，判断车辆现在是在1F还是2F，如果车辆在1F则直接送至出口，如果车辆在2F则先下降至1F再送至出口。

图8 取车流程示意图

4 仿真调试

利用仿真系统进行模拟，进而对车辆的存放和取出的过程与逻辑予以论证。如当选取6号车位来存车时，先输入车位号再按下存车键M0.2，平台开始右移（右移输出Q0.1），当到达A区后触发限位开关I1.3，平台上升，平台到达二层触发二层到达开关I2.0，车辆开始运至车位，当车辆触发车位限位开关I0.6车辆停稳显示6号车位有车，反之取车时亦是如此。如图9所示，即为载车板将车辆停至车位的过程中触发车位限位开关I0.6，载车板停止移动，同时界面显示6号车位已有车辆。

图9 车辆停稳后界面

5 结语

随着我国私家车的总数迅速增加，社会上“难停车、乱停车”的现象越来越普遍。针对上述现象，本文利用立体停车场占地面积较小、结构设计多样灵活等特点，设计了一种基于PLC的立体停车库。所设计的立体停车库的主要构架主要包括：升降机、载车板、传动机构、控制系统、安全设备等。本文给出了立体停车库的总体设计方案、硬件设计与软件设计等相关要素。最后，对所设计的立体停车库进行了仿真验证，经过仿真验证，结果达到预期目标，所设计的立体停车库正确有效。