羅及紅

（湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院麓谷科技學(xué)院，湖南長沙 410205）

基于PLC兩層三列升降橫移立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

羅及紅

（湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院麓谷科技學(xué)院，湖南長沙 410205）

隨著城市汽車保有量的不斷增加，停車難成為大中型城市的普遍現(xiàn)象.運(yùn)用PLC技術(shù)，以升降橫移立體車庫為研究對(duì)象，選擇兩層三列式車庫為研究模型，在介紹立體車庫工作原理的基礎(chǔ)上，既進(jìn)行了立體車庫鋼結(jié)構(gòu)、載車板、機(jī)械傳動(dòng)和安全防護(hù)方面的硬件設(shè)計(jì)，又進(jìn)行了PLC外部接線、電機(jī)控制線路、存取車控制流程和PLC控制程序梯形圖方面的軟件設(shè)計(jì).經(jīng)調(diào)試運(yùn)行證明，能確保用戶停車取車的方便、快捷和安全，實(shí)現(xiàn)停車取車智能化、高效化，且簡便易行，既可大面積使用，又能見縫插針，還能與地面停車場(chǎng)、地下車庫組合實(shí)施，最大限度地停放車輛，比較成功地解決目前大中型城市所面臨的靜態(tài)交通難題.

城市交通；立體車庫；PLC；兩層三列結(jié)構(gòu)；升降橫移；控制系統(tǒng)

隨著我國城市經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來越多，而與此相對(duì)應(yīng)的是汽車停車難的尷尬.停車問題是城市發(fā)展過程中所出現(xiàn)的靜態(tài)交通難題，停車設(shè)施是解決靜態(tài)交通難的主要內(nèi)容.本論文基于三菱FX2N系列PLC所設(shè)計(jì)的兩層三列升降橫移式立體車庫，與傳統(tǒng)的地下車庫相比，具有以下優(yōu)勢(shì)：第一，突出的節(jié)地優(yōu)勢(shì)；第二，能從管理上做到徹底的人車分流；第三，能有效地保證人身及車輛安全，即人在車庫內(nèi)或車未停準(zhǔn)位置時(shí)，由PLC所控制的系統(tǒng)都不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)；第四，不做成套系統(tǒng)，而是單臺(tái)集裝而成，使得住宅區(qū)、企業(yè)的每棟樓下都可以安裝，既可大面積使用，又能見縫插針，還能與地面停車場(chǎng)、地下車庫組合實(shí)施，是解決城市停車難的有效手段［1］.

1 立體車庫工作原理

升降橫移式立體車庫，是利用載車板的上下升降和橫向平移存取、停放車輛的機(jī)械停車設(shè)備，每個(gè)車位都有載車板，所需存取車輛的載車板通過升降、橫移到達(dá)地面層，駕駛員進(jìn)入車庫，存取車輛.本論文所設(shè)計(jì)的兩層三列升降橫移式立體車庫，如圖1所示.底層只能平移，第二層3個(gè)車位只能升降，底層的2個(gè)車位只能平移，所預(yù)留的空位，供第二層車輛下降時(shí)借用.當(dāng)?shù)讓榆囄贿M(jìn)出車時(shí)，無需要移動(dòng)其他托盤，就可直接進(jìn)出車；當(dāng)?shù)诙舆M(jìn)出車時(shí)，先要判斷其對(duì)應(yīng)的下方位置是否為空，不為空時(shí)，就要進(jìn)行相應(yīng)地平移，直到下方位置為空時(shí)，才可進(jìn)行下降動(dòng)作［2］，所以，第二層車要先將載車板降到地面層，駕駛員才能進(jìn)入車庫將車開進(jìn)或開出；待進(jìn)出車完成動(dòng)作后，再上升到原來位置，其工作原理是：升降復(fù)位，平移不復(fù)位.

整個(gè)車庫由一臺(tái)PLC進(jìn)行統(tǒng)一管理和監(jiān)控，通過PLC控制載車板縱橫傳動(dòng)裝置，完成對(duì)車輛的存取操作，各車位內(nèi)車輛的調(diào)進(jìn)調(diào)出由PLC根據(jù)當(dāng)前各個(gè)車位的車輛停放情況進(jìn)行調(diào)度.其弱電系統(tǒng)包括各種信號(hào)采集、報(bào)警及控制輸出，PLC輸出信號(hào)經(jīng)接觸器線圈，來控制接觸器的接通和斷開；其強(qiáng)電系統(tǒng)包括載車板電機(jī)控制線路，控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器、到位限位及載車板上下行程限位［3］.

圖1 立體車庫工作原理圖

圖2 立體車庫工作結(jié)構(gòu)圖

2 立體車庫硬件設(shè)計(jì)

如圖2所示，本論文所設(shè)計(jì)的兩層三列升降橫移式立體車庫，由結(jié)構(gòu)框架部分、載車板部分、橫移系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)六個(gè)部分組成［1］.

2.1 結(jié)構(gòu)框架

以鋼結(jié)構(gòu)為主，因?yàn)殇摼哂锌煽啃愿?、材料?qiáng)度高、自重小、材料塑性及韌性好、制作簡便等優(yōu)點(diǎn).

2.2 上載車板及其提升系統(tǒng)

每塊上載車板上都配有獨(dú)立的電機(jī)減速與鏈傳動(dòng)組合系統(tǒng)，如圖3所示，當(dāng)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，載車板上升；當(dāng)電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，載車板下降.

2.3 下載車板及其橫移系統(tǒng)

每塊下載車板后部都配有獨(dú)立的電機(jī)減速與鏈傳動(dòng)組合系統(tǒng)，如圖3所示，底部裝有四只鋼輪（主動(dòng)輪和從動(dòng)輪各兩只），可以在導(dǎo)軌上行走，使下載車板作橫向平移運(yùn)動(dòng)［1］.

圖3 立體車庫橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖

2.4 安全裝置

在上載車板上安裝上下行程極限開關(guān)和防墜安全裝置，在下載車板上安裝行程極限開關(guān)和防碰撞板，當(dāng)下載車板橫移時(shí)，如果碰到人或行李時(shí)，就會(huì)切斷橫移電機(jī)電源，停止移動(dòng).

2.5 控制系統(tǒng)

本設(shè)計(jì)所采用的PLC控制系統(tǒng)有手動(dòng)、自動(dòng)、復(fù)位、急停四種控制方式：自動(dòng)應(yīng)用于平時(shí)正常工作狀態(tài)；手動(dòng)應(yīng)用于調(diào)試和維修；復(fù)位應(yīng)用于故障排除；急停則應(yīng)用于異常運(yùn)行場(chǎng)合［4］.

3 立體車庫軟件設(shè)計(jì)

3.1 PLC外部接線設(shè)計(jì)

如圖4所示，本設(shè)計(jì)的主要控制對(duì)象是車庫內(nèi)橫移電機(jī)和升降電機(jī)，使它們?cè)诓煌瑘?chǎng)合下實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，其次是控制車庫內(nèi)的各種輔助裝置，如指示燈和各種安全設(shè)施.另外，采用行程開關(guān)，以保證載車板能夠到達(dá)指定位置；采用光電開關(guān)，以判斷載車板上有無車輛；采用煙溫傳感器，以防止因有人吸煙導(dǎo)致火災(zāi)事故.

圖4 PLC外部接線圖

3.2 電機(jī)控制接線設(shè)計(jì)

在存取車時(shí)，車位升降不能同時(shí)進(jìn)行；車位的升降和橫移不能同時(shí)進(jìn)行，并且上層車位每次也只能允許一個(gè)車位進(jìn)行上下升降運(yùn)動(dòng)，這些要求在控制程序中采用聯(lián)鎖和互鎖的方式解決［5］.

3.3 存取車控制流程設(shè)計(jì)

自動(dòng)存取車系統(tǒng)包括識(shí)別卡號(hào)和移動(dòng)載車盤兩個(gè)過程.如圖5所示，當(dāng)用戶進(jìn)入車庫時(shí)，在門口刷卡進(jìn)入，讀卡機(jī)自動(dòng)將數(shù)據(jù)傳送到PLC，當(dāng)PLC判斷卡號(hào)無誤后，自動(dòng)把對(duì)應(yīng)的載車盤移到人與車交接位置，開啟車庫門.存車時(shí)，司機(jī)按照指示燈信號(hào)指引入庫，只有當(dāng)車輛停放到安全位置后，才會(huì)點(diǎn)亮停車正常指示燈.存取車完成后，車庫門自動(dòng)關(guān)閉.移動(dòng)載車盤時(shí)，系統(tǒng)嚴(yán)格按照各種檢測(cè)信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行移動(dòng)［6］.

圖5 存取車控制流程圖

3.4 PLC控制程序梯形圖

4 結(jié)論

隨著城市汽車保有量的不斷增加，停車難成為大中型城市的普遍現(xiàn)象.本論文運(yùn)用PLC技術(shù)，以升降橫移立體車庫為研究對(duì)象，選擇兩層三列式車庫為研究模型，進(jìn)行了車庫結(jié)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)和控制系統(tǒng)三大部分的設(shè)計(jì)與研究，經(jīng)調(diào)試運(yùn)行，能確保顧客停車取車的方便、快捷和安全，且簡便易行，實(shí)現(xiàn)停車取車智能化、高效化，最大限度地停放車輛，成功解決城市所面臨的靜態(tài)交通難題.

［1］中國重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì).機(jī)械式立體車庫［M］.北京：海洋出版社，2001.

［2］張霞，陳竹.基于安全距離模型的汽車主被動(dòng)結(jié)合CST技術(shù)［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2014，（1）：134－137.

［3］王永華.現(xiàn)代電氣控制與PLC實(shí)用技術(shù)［M］.北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2008.

［4］廖常初.FX系列PLC編程及應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

［5］殷佳林，王舒華，張文君.基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.控制工程，2014，（2）：309－311.

［6］龐明寶，張思林，李春霞.城市公交站設(shè)置雙層規(guī)劃［J］.公路交通科技，2013，（3）：118－124.

（責(zé)任編校：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”教育規(guī)劃課題“高職學(xué)院電氣控制與PLC課程實(shí)踐教學(xué)研究”（批準(zhǔn)號(hào)：XJK013CZY066）.

羅及紅（1970－），男，湖南常德人，湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院麓谷科技學(xué)院副教授，碩士.研究方向：電氣工程與智能控制.