9車位液壓升降雙層立體車庫系統設計

陳德平

摘 要：本文首先介紹了9車位液壓升降雙層立體車庫系統研究背景及其意義，接著介紹系統硬件的組成及其工作原理，然后闡明系統的控制設計以及主要控制部件PLC控制系統設計，最后設計了人機界面方便控制和使用。

關鍵詞：立體車庫；PLC控制；人機界面

1 研究背景和意義

我國城市經濟水平不斷上漲的發展趨勢，使得個人的汽車的數量每年增長，同時帶來的就是汽車停放受到限制的狀況。近五年機動車年均增量1500多萬輛，截至2014年底，全國機動車保有量達2.64億輛，其中汽車1.54億輛。汽車數量急劇增長不能和車位的增長呈現正比，汽車停放位置與汽車的使用數量嚴重的不匹配，致使帶來的系列停車難、以及停車管理方面的困難。因此，我們必須重視城市停車難的現象，并進一步積極的尋找探索解決的方法。街道、地下車庫、地面的停車場都不能解決停車困難的問題，需要探索新的機械立體停車設備，因為這種設備占地空間小，而且最大程度的利用了空間，是比較可行有效的方式。對于液壓升降系統本身功率重量比大、可以輕松實現無極調速，能夠安全停靠等優勢。所以，進一步研究創新液壓系統更好的應用停車工程中。

2 國內現狀及水平

在我國，立體停車所占的比例僅為2%至3%，整體上的發展還是滯后。隨著小汽車不斷進入家庭，停車難的問題將日益突出。機械式立體車庫具有土地利用率和空間利用率高、適用性強的點， 將成為今后城市停車的主要方向。在停車設備行業向社會提供的停車設備中， 升降橫移式居于首位， 占了66.19%， 因此， 研究升降橫移式立體車庫具有廣泛的現實意義。但現的升降橫移式立體車庫中， 很大一部分車位必須既能升降又能橫移， 只有很少一部分車位只升降或只橫移， 這就使車庫的結構和控制系統相當復雜， 而雙層9車位液壓升降立體車庫中所有的車位升降的只升降， 橫移的只橫移， 很好地避免這種情況。本文介紹的立體車庫采用液壓驅動系統， 具有工作平穩、結構緊湊、電液聯合控制易于實現自動化的特點。控制系統采用PLC取代繼電器接觸器控制系統， 簡化了電路， 提高了車庫的安全可靠性， 且維護方便。

3 立體車庫系統硬件組成及其工作原理

本設計使用CQM1H型號PLC作為電氣控制核心部分，系統利用限位開關、光電開關等檢測系統和操作箱操作系統以及工控機操作系統，將檢測到的信號以及操作箱、工控機操作信息傳給PLC，通過PLC來控制上層車位升降，下層車位橫移以及傳遞信號給工控機。手動模式下，管理員可對任一上層車位進行升降操作，任一下層車位進行橫移操作，方便管理、維修；自動模式下，管理員可完成對上層任一車位的自動下降控制，方便停車。

圖1 9車位雙層立體車庫車輛存、取方式

如上圖所示，下層的8號位為空位， 無停車板。在存、取車的過程中，6、7和9、10號位的下層停車板可分別作向右或向左的水平移動，1、2、3、4、5號位的上層停車板作垂直升降運動。如欲把車停在1號車位上， 停車位上， 停車庫的動作順序如下： 將7號位的停車板（無論7號位有車或無車） 向右平移到8號位，此時7號停車位己空； 再將6號位的停車板向右平移到7號位； 將1號停車位的上停車板降至地面， 司機將車開到停車板上；存車過程結束。從上面的存車過程可以看出， 車庫底層必須留有一個無停車板的空位， 以備下層停車板的左右移動。在整個存、取車的過程中， 下層停車板的水平移動和上停車板的升、降運動都是由可編程控制器控制。

4 控制系統設計及其PLC控制系統設計

上層車位上下升降運動由液壓升降系統控制，由油缸驅動。液壓升降控制系統采用液控單向閥的鎖緊回路設計。鎖緊回路的功能是通過切斷執行元件的進油、出油通道來使它停在任意位置，并防止停止運動后因外界因素而發生竄動。

下層車位只可做左右橫移運動，由帶剎車的減速電機驅動。本設計電機平移控制電路采用常用的電機正、反轉接觸器控制電路，電機正、反轉接觸器控制電路所示，該電路具有正、反轉互鎖、過載保護功能。

CPU型號選擇。目前廣泛使用的OMRON公司生產的小型PLC是CQM1H系列，他是CQM1的升級產品，最多可插11個模版，最大I/O點數可達512點，有4中型號的CPU模塊，本設計選用的CPU型號是CQM1H-CPU21。

PLC輸入輸出模塊型號選擇。OMRON小型PLC采用模塊式結構，配置靈活，性價比高。前期生產的小型PLC主要是CQM1系列，最多可插11個模版，I/O點數可達到192點。內置有標準串行通信RS-232接口，可方便與上位計算機及其他PLC連接。有各種不同功能的6種型號的CPU模塊可供選擇，有各種I/O模版可以按照控制需要自由組合。

5 人機界面設計

隨著社會的進步，工業自動化技術迅猛發展，控制系統功能越來越強大，控制過程變得越來越復雜，系統操作最大透明化已經成為一種需要。人機界面以其美觀易懂、操作人性化等顯著特點，正好滿足這種需求而得到廣泛的應用。

6結語

本設計通過RS232建立組態王與PLC的通信連接。 在用組態軟件調試時，首先使用歐姆龍的CX-Programmer編程軟件，完成梯形圖程序的編寫。選擇工程，設置PLC型號為CQM1H，網絡類型為SYSMAC WAY。打開在線工作，如果前面設置沒有錯誤，則PLC與上位機連接成功，此時將程序傳送到PLC中。接下來的任務就是進行調試，需要經過多次的調試，直至實現預期的動作效果。

參考文獻：

[1] 方焦，張一柔，樊曉剛.立體車庫在住宅區中的應用研究[J].山西建筑.2009（31）：12-13.

[2] 馬幼捷，張海濤，邵保福，等.電子智能化立體車庫的研究現狀與走向[J].電氣自動化.2008（05）：3-6.

[3] 董桂華，張壽明.自動立體停車庫監控系統設計[J].工業控制計算機.2008（05）：92-93.

[4] 張獻峰，孟祥海.城市中央商務區（CBD）停車需求發展狀況探析[J].黑龍江交通科技.2006（09）：123-124.

[5] 辻本和史，李國華.自動化立體庫巷道堆垛機技術發展歷程[J].物流技術與應用.2006（08）：92-95.

[6] 方超林.立體車庫發展的現狀與挑戰[J].中國高新技術企業.2013（09）：160-161.

[7] 楊運平，李碩，徐麗華.我國大城市停車問題分析與對策[J].山西建筑.2005（17）：16-17.

[8] 白忠喜.城市停車難與機械式立體停車設備[J].紹興文理學院學報.2005（02）：43-47.