基于PLC控制的升降橫移式立體車庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

齊紅波

（河南建達(dá)工程建設(shè)監(jiān)理公司，河南 鄭州 450052）

基于PLC控制的升降橫移式立體車庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

齊紅波

（河南建達(dá)工程建設(shè)監(jiān)理公司，河南 鄭州 450052）

本文介紹了機(jī)械式立體停車設(shè)備的工作原理及升降橫移式立體車庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路，以兩層升降橫移式立體停車庫(kù)為例，重點(diǎn)對(duì)車輛存取工作原理、安全保護(hù)、電氣控制及程序控制等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。為城市突出的“停車難”問(wèn)題提供了一種解決方案。

立體車庫(kù)；升降橫移；車輛存取；PLC控制

近幾年來(lái)，隨著城市經(jīng)濟(jì)的騰飛，汽車工業(yè)和建筑業(yè)兩大支柱產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，汽車數(shù)量急劇增加，“停車難”成為突出的社會(huì)問(wèn)題。機(jī)動(dòng)車違法擠占道路亂停亂放嚴(yán)重影響了城市交通運(yùn)行和發(fā)展，車輛被盜的現(xiàn)象也對(duì)社會(huì)治安造成很大影響。在城市的用地本來(lái)就十分緊張的情況下，用傳統(tǒng)的辦法修建停車場(chǎng)，已變得越來(lái)越不可能了。因此，建立新型的、占地少的立體停車場(chǎng)，已成為當(dāng)今社會(huì)的迫切需求。

立體車庫(kù)從建設(shè)和使用的實(shí)際情況來(lái)看主要有以下幾種：升降橫移式、電梯式、垂直升降式、垂直循環(huán)式、水平循環(huán)式、多層循環(huán)式、巷道堆垛式等，技術(shù)涉及機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)等多個(gè)方面。其中升降橫移式的立體停車庫(kù)結(jié)構(gòu)框架不高，在垂直平面內(nèi)車位布置較緊湊，出入口布置靈活，在樓宇地下室或住宅小區(qū)空地布置方便，相對(duì)成本較低，進(jìn)出一輛車不必牽動(dòng)全庫(kù)車輛，并可以并列、串列組成組合式車庫(kù)，形式多樣，因此在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用。

1 升降橫移式停車設(shè)備的工作原理

采用以載車板升降或橫移的方法存取車輛的設(shè)備被稱為升降橫移類機(jī)械停車設(shè)備。此種停車設(shè)備的工作原理是利用載車板移位產(chǎn)生垂直通道，實(shí)現(xiàn)高層或地下車位升降存取車輛。每個(gè)車位都有載車板，所需存取的車輛通過(guò)載車板升、降和橫移運(yùn)行到達(dá)地面層，駕駛員進(jìn)入車庫(kù)，存取車輛。停在地面的車輛只作橫移運(yùn)行，不需升降，上層車位或下層車位要通過(guò)中間層橫移空出車位，只有將載車板升或降到地面層，駕駛員才能進(jìn)入車庫(kù)把汽車開(kāi)進(jìn)或開(kāi)出車庫(kù)。

現(xiàn)以3×3立體車庫(kù)為例說(shuō)明其工作原理。車庫(kù)車位示意圖如圖1所示。

圖1 車位示意圖

它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：一層只能平移，二層既可平移又能升降，三層只能升降，一層二層各有一個(gè)空位。當(dāng)一層車位進(jìn)出車輛時(shí)，不需移動(dòng)其他托盤(pán)就可直接進(jìn)行車輛進(jìn)出，當(dāng)二、三層車位進(jìn)出車時(shí)，首先要判斷其對(duì)應(yīng)的下方是否有空余位置，沒(méi)有空余位置時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的平移處理，直至下方有空位時(shí)才可進(jìn)行下降動(dòng)作到達(dá)一層，進(jìn)行車輛進(jìn)出。其運(yùn)行過(guò)程是：1、2號(hào)停車位可直接存取車輛，7號(hào)停車位可直接下降到地面后存取車輛。3、4號(hào)停車位通過(guò)1、2號(hào)停車位橫移出空位后下降到地面存取車輛。5、6、7號(hào)停車位通過(guò)3、4號(hào)停車位和1、2號(hào)停車位的橫移讓出空位后，再下降到地面存取車輛。如需在6號(hào)停車位存取車輛，則將4號(hào)和2號(hào)停車位向右移動(dòng)，6號(hào)停車位下降即可。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（兩層11車位為例）

2.1 主電路的設(shè)計(jì)

主電路中有11臺(tái)電機(jī)，其中包括6臺(tái)升降電機(jī)和5臺(tái)橫移電機(jī)。斷路器（包括熱保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)）QF1將三相電源引入。KM為電路的主接觸器，KM1、KM2為一對(duì)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器，立體車庫(kù)的運(yùn)行包括升降、橫移，升降是一對(duì)相反的動(dòng)作，左移、右移是一對(duì)相反的動(dòng)作，KM1和KM2的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)引出升降電機(jī)的抱閘線L上，如圖2所示。

圖2 主電源控制

圖3 升降控制

KM3-KM8的主觸點(diǎn)控制的是升降電機(jī)M1-M6的接通和斷開(kāi)，如圖3所示。

KM9-KM13的主觸點(diǎn)控制的是橫移電機(jī)M7-M11的接通和斷開(kāi)，如圖4所示。

圖4 橫移控制

T3、S3、R3、L提供的是升降電機(jī)的電源和抱閘電源。T2、S2、R2提供的是橫移電機(jī)的電源。為保證主電路的正常運(yùn)行，主電路還設(shè)置了DXJ和TH0。DXJ為相序保護(hù)器，TH0為升降電機(jī)的熱保護(hù)繼電器，TH2-TH6為橫移電機(jī)的熱保護(hù)，其作用為對(duì)連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載和斷相保護(hù)。

2.2 PLC控制電路的設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)中主控單元的控制對(duì)象首先是車庫(kù)內(nèi)的橫移小電機(jī)和升降大電機(jī)，控制系統(tǒng)控制他們?cè)诓煌瑫r(shí)間實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)；其次是車庫(kù)內(nèi)的輔助裝置如運(yùn)行警燈等。為了保證載車版能橫移到預(yù)定位置、載車板能上升或下降到準(zhǔn)確位置，采用了行程開(kāi)關(guān)；為了判斷載車板上有無(wú)車輛、車輛到位與否，有無(wú)外界干擾，采用了光電開(kāi)關(guān)，（光電開(kāi)關(guān)在不同的位置有不同的功能：將接收器與發(fā)射器裝在載車板底層左右兩邊的光電開(kāi)關(guān)，用于檢測(cè)載車板上汽車是否到位；在載車板的對(duì)角線上安裝的光電開(kāi)關(guān)用于檢測(cè)載車板上有無(wú)車輛；裝在車位入口處左右兩側(cè)的光電開(kāi)關(guān)用于檢測(cè)外界的錯(cuò)誤動(dòng)作和車位移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的異常情況），如有車位未停穩(wěn)、動(dòng)作區(qū)域有人或有物、運(yùn)行過(guò)程中有車想進(jìn)入等意外情況，光電開(kāi)關(guān)光線被檔，會(huì)給PLC一個(gè)電平變化信號(hào)，從而改變PLC的輸入，其控制原理圖如5所示。

圖5 PLC控制接線原理

系統(tǒng)選用FX2N-48MR規(guī)格的PLC，其控制系統(tǒng)I/O分配表如表1、表2所示。

表1 PLC輸入點(diǎn)分配表

表2 PLC輸出點(diǎn)分配表

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 程序構(gòu)成

3.1.1 通訊接口的設(shè)置

圖6

3.1.2 設(shè)置模式的選擇、按鍵的輸入、基本動(dòng)作等所連接的內(nèi)部寄存器的線圈

3.1.3 故障下不能運(yùn)行以及在這種情況下內(nèi)部設(shè)置車位號(hào)、橫移、升降等所用到的內(nèi)部寄存器的清零

3.1.4 自動(dòng)模式下的運(yùn)行

3.1.5 手動(dòng)模式下的運(yùn)行

3.1.6 通過(guò)限位、光電等狀態(tài)來(lái)判斷是否處于故障狀態(tài)以及故障狀態(tài)的處理

3.2 程序的基本流程圖（如圖6）

3.3 程序設(shè)計(jì)的核心思路

3.3.1 自動(dòng)狀態(tài)

3.3.1.1 判斷所取車是否在上，在上時(shí)有效否則不動(dòng)作（由上下限位的狀態(tài)反映）。

3.3.1.2 橫移前的定位、下降前空位的定位（由橫移限位狀態(tài)反映）。

3.3.1.3 下降結(jié)束時(shí)各個(gè)環(huán)節(jié)的復(fù)位。

3.3.1.4 在某一動(dòng)作結(jié)束時(shí)需要將下一動(dòng)作的啟動(dòng)線圈置位，同時(shí)當(dāng)下一動(dòng)作接通后置位前一動(dòng)作。

3.3.2 手動(dòng)狀態(tài)

3.3.2.1 其動(dòng)作時(shí)，是實(shí)現(xiàn)地點(diǎn)動(dòng)且當(dāng)?shù)竭_(dá)位置時(shí)斷開(kāi)。

3.3.2.2 手動(dòng)是車庫(kù)在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)出故障經(jīng)排除之后的后續(xù)動(dòng)作。

3.3.2.3 手動(dòng)也是程序調(diào)試階段的重要依據(jù)。

3.3.3 保護(hù)措施、故障的顯示

3.3.3.1 把各限位的狀態(tài)取反，與所對(duì)應(yīng)的相與，當(dāng)大于后等于某值時(shí)就說(shuō)明某一限位的狀態(tài)異樣，就把所故障代碼送入

U491.71

A

1671-0037（2014）09-72-3