王晶晶

（福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 福州 350108）

1 立體車庫發(fā)展現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和居民生活水平的不斷提高，家用汽車的需求不斷增加，汽車銷量與日俱增，隨之而來城市的停車場地嚴(yán)重不足，停車難的問題不斷惡化。如同城市中平房越來越多高樓越來越多，向空間、向高層發(fā)展的多層立體車庫成為解決城市靜態(tài)交通的有效措施。其具有占地面積少，能充分利用立體空間等優(yōu)點。

國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布的《特種設(shè)備目錄》（國質(zhì)檢鍋[2004]31號）中，把機械式停車設(shè)備共分為九大類，代碼4D10—4D90，即：升降橫移類(psh)，垂直循環(huán)類(pcs)、多層循環(huán)類(pds)、平面移動類(ppy)、巷道堆垛類(pxd)、水平循環(huán)類(psx)、垂直升降類(pcs)、簡易升降類(pjs)、汽車專用升降機類(pqs)。上述各種類型的停車設(shè)備，采用不同的工作原理和技術(shù)，適用于不同的場地條件，各有其特點和優(yōu)勢。

升降橫移類，通過載車板升降或橫移來存取車輛，有二層的、多層的、有四柱結(jié)構(gòu)的，有后懸臂結(jié)構(gòu)的、有鏈條提升的、有鋼絲繩提升的等等。最大特點是對場地的適應(yīng)性較強，規(guī)?？纱罂尚。O(shè)備簡單、可靠，使用方便、價格較低。據(jù)統(tǒng)計這種設(shè)備占新建立體車庫總量的80%，目前在市場上應(yīng)用廣泛，是目前國內(nèi)應(yīng)用率最高的停車設(shè)備。

循環(huán)類停車設(shè)備，有垂直循環(huán)、多層循環(huán)、水平循環(huán)等多種形式，載車板可在多個層面作循環(huán)移動（可順時針或逆時針），當(dāng)指定載車板,移至車庫出、入口時，即可進(jìn)行存取車輛的操作。

平面移動類和巷道堆垛類停車設(shè)備又叫倉儲式停車設(shè)備，主要通過升降裝置和智能搬運器實現(xiàn)存取車輛。升降裝置可按設(shè)計層數(shù)作上下運動，搬運器可沿巷道作水平移動，到達(dá)指定的車位旁后，從停車位提取車或?qū)④嚪湃胲囄?。適用于地下也可建在地上的車庫，特別是巷道長度不太長，但層數(shù)較多的大型車庫。

垂直升降類停車設(shè)備，通過升降機將車輛升降到指定層，習(xí)慣稱為電梯塔式。車庫中間是車輛垂直運行通道，在通道兩側(cè)每層各設(shè)置一個停車位，升降機將車輛或載車板運到指定層，然后由存取機構(gòu)橫向存取車，一套系統(tǒng)可建25層、停放50輛車。

簡易升降類停車設(shè)備，通過升降機構(gòu)將載車板提升或下降至地面層來實現(xiàn)存取車。有地上兩層、俯仰升降地上兩層，半地下兩層和三層等形式。

汽車專用升降機類則是專門用于載車的電梯，可替代車庫內(nèi)車道，直接到不同的停車層面存取車。

本文以應(yīng)用最為廣泛的升降橫移式立體車庫為控制對象，基于PLC的控制，研發(fā)一種通用多層立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。

2 升降橫移式立體車庫結(jié)構(gòu)及其工作方式

升降橫移式立體停車庫主要由鋼結(jié)構(gòu)框架、載車板、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)5部分組成。鋼結(jié)構(gòu)框架是立體車庫的支撐結(jié)構(gòu)由立柱、橫梁和縱梁還有橫移導(dǎo)軌等組成。載車板用于承載庫存車輛，其上設(shè)有橫移電機，帶動載車板整體做橫移運動，載車板上的搬運器由鋼絲繩與框架連接，可以升降。傳動系統(tǒng)分為升降傳動系統(tǒng)和橫移傳動系統(tǒng)，是整個車庫系統(tǒng)的核心。升降運動采用升降電動機、鏈條提升，橫移運動借助導(dǎo)軌采用交流減速橫移電動機和滑輪驅(qū)動。需具有結(jié)構(gòu)簡單，柔性好，啟動平穩(wěn) ，噪聲小，且安全可靠等優(yōu)點?？刂葡到y(tǒng)的主要控制對象是橫移小電機和升降大電機，可采用單片機或可編程控制器作為控制核心，控制繼電器或接觸器的通斷完成橫移及升降動作。系統(tǒng)安全防護(hù)系統(tǒng)設(shè)有緊急停車、車輛超長檢測、防墜裝置、溫度檢測等裝置，使立體車庫可安全可靠的工作。

多層升降橫移式立體車庫除最上層外，每層均留有一個空車位，例如車庫設(shè)計為3層3列，那么整個車庫共有9個車位，則有7個可停車的載車板。立體車庫的工作方式為，頂層載車板只需上下升降，中層載車板既可上下升降，又可左右橫移；底層載車板只需左右橫移。中層和底層各有一個空位，通過橫移載車板變換空位，使空位正上方的頂層載車板下降到底層。如圖1所示，地面一層1、2車位的車輛可直接存取，載車板只需左右橫移；二層3、4車位既要左右橫移，也需上下升降；三層5、6、7車位只需升降運動。圖中“空位”沒有載車板，如果要在任一車位上存取車輛，首先必須把該車位正下方每層車位的載車板移開，產(chǎn)生一個垂直通道，再將該車位載車板移至最下層，底層載車板上的汽車可直接出車，整個過程即可完成。

圖1 升降橫移立體車庫工作原理圖

3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

升降橫移立體停車庫車位結(jié)構(gòu)為M×N的二維矩陣形式，M為層，N為列可設(shè)計為多層、多列，車庫的容量為：

為了敘述方便本文以3層3列車庫為例說明系統(tǒng)的設(shè)計方法。

3.1 PLC系統(tǒng)硬件

升降橫移立體車庫控制系統(tǒng)的主要控制對象是橫移小電機和升降大電機使它們根據(jù)存取車的要求利用按鈕操作，以達(dá)到通過改變電源相序?qū)崿F(xiàn)載車板的左右或上下移動。其次是控制車庫內(nèi)的各種輔助裝置，如：指示燈及其各種安全設(shè)施等。為了保證載車板能橫移和上升或下降到指定位置，采用了行程開關(guān)定位。為了判斷載車板上有無車輛，采用了光電開關(guān)。一般小型車庫選用按鈕操作即可，亦可采用觸摸屏操作。綜上分析，控制系統(tǒng)中的輸入主要為各種檢測傳感器的信號，輸出主要為升降、橫移電機以及一些指示裝置，采用三菱FX2NPLC作為控制核心。圖2為系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)上述分析確定控制系統(tǒng)的輸入輸出設(shè)備，如表1、2所示。

圖2 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)輸入輸出分析，本系統(tǒng)需要54點輸入和27點輸出，考慮10%的裕量，選擇三菱FX2N-64MR基本單元，配合輸入擴展模塊FX2NC-32EX組成該系統(tǒng)的控制模塊。

3.2 PLC控制程序設(shè)計

升降橫移式立體停車庫控制系統(tǒng)分為兩種工作方式：手動和自動，通過開關(guān)進(jìn)行選擇。其中手動方式主要用于調(diào)試維修或應(yīng)急情況，也就是“點動”，即當(dāng)選擇了車位號后，通過按下“上”、“下”、“左”、“右”鍵，調(diào)整載車板到預(yù)定的位置。自動工作方式是立體停車庫的正常工作方式，當(dāng)鍵入取車命令后，系統(tǒng)自動判斷對應(yīng)載車板所在的位置，進(jìn)行升降橫移動作，自動完成車輛存取動作。

存取車控制的關(guān)鍵問題是車位如何移動，當(dāng)選擇某車位進(jìn)行存取車操作時，需要移開它下面的所有車位，建立下行通道。車位的狀態(tài)時隨機的，建立下行通道的情況有很多種，須遵循高效原則，使得移動的車位數(shù)最少，所用時間最少短當(dāng)選擇存取車位后，將所選車位與其下面各層的空位進(jìn)行位置比較，若某層空位在該車位左側(cè)，則將該層的相關(guān)車位左移，若某層空位在該車位右側(cè)，則將該層的相應(yīng)車位右移，最終使所選車位的下面形成通道，便于該車位升降，完成存取車操作。為了保證車輛存取的安全、可靠、高效，車位復(fù)位時遵循：升降復(fù)位，平移不復(fù)位的原則。

程序分為兩大部分，主程序和子程序。主程序控制整個立體車庫的運行情況，調(diào)用子程序處理各種請求，包括車位編號、車位選擇、運行指示、車位復(fù)位、安全檢測。程序自動工作方式流程圖如圖3。應(yīng)用三菱GX開發(fā)軟件，編寫程序方便、快捷。

表1 輸入地址分配表

表2 輸出地址分配表

圖3 自動工作方式流程圖

結(jié)語

升降橫移類立體車庫結(jié)構(gòu)靈活、存取速度快、造價低、適用性強等優(yōu)點。采用三菱FX2N可編程控制器作為控制核心，總結(jié)了一種通用的控制方法，實現(xiàn)在立體車庫的智能控制。采用手動和自動兩種工作方式，配合軟/硬件安全檢測，提高了系統(tǒng)的可靠性。同時軟件程序設(shè)計時的優(yōu)化處理，方便了系統(tǒng)的擴展，提高了工作效率。

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