王康康 胡松 李晶路 孫超峰 魏俊偉

摘 要：針對(duì)升降橫移式立體車庫(kù)下行通道的開辟，提出了一種自動(dòng)控制算法，并利用PLC實(shí)現(xiàn)了下行通道開辟的自動(dòng)控制，對(duì)立體車庫(kù)實(shí)現(xiàn)智能化管理有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：升降橫移式立體車庫(kù)；下行通道；PLC

近些年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得長(zhǎng)足進(jìn)步，各個(gè)行業(yè)也不斷迅速發(fā)展，尤其是汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，私家車的數(shù)量越來(lái)越多，汽車行業(yè)的發(fā)展給居民的出行帶來(lái)許多便利之處，同時(shí)也給居民的生活帶來(lái)困擾，停車難就是城市汽車保有量的增加帶來(lái)的一個(gè)負(fù)面問題[1]。

立體停車庫(kù)將傳統(tǒng)的平面停車庫(kù)上升到三維空間，有效的利用了空間，對(duì)于緩解交通擁堵現(xiàn)象有著重要作用。[2]

1 立體車庫(kù)概述

對(duì)于立體車庫(kù)的研究，國(guó)外已經(jīng)有六十多年的歷史，我國(guó)在20世紀(jì)80年代開始注重這方面的研究，雖然我國(guó)起步晚，但發(fā)展十分迅速。[3]

國(guó)家制定的《特種設(shè)備目錄》將立體車庫(kù)分為九大類，分別是：升降橫移類、簡(jiǎn)易升降類、垂直循環(huán)類、水平循環(huán)類、多層 循環(huán)類、平面移動(dòng)類、巷道堆垛類、垂直升降類和汽車專用升降機(jī)。[4]

在實(shí)際生活中，由于升降橫移式立體車庫(kù)建造快捷、成本低、性能好、存車效率高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。在本論文中以三層四列十車位升降橫移式立體車庫(kù)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)研究車庫(kù)下行通道的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

2 立體車庫(kù)工作原理

以三層四列十車位升降橫移式立體車庫(kù)為例來(lái)說明立體車庫(kù)的工作原理。車位布置如圖1所示。在圖中的數(shù)字代表車位號(hào)。在結(jié)構(gòu)安排上，除了最高層，每一層都留有一個(gè)空位（無(wú)載車板的位置），在圖一中編號(hào)為11和21的車位為空位，為載車板的平移預(yù)留空間。動(dòng)力由橫移電機(jī)和升降電機(jī)提供，分別實(shí)現(xiàn)載車板的平移運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)。最底層在存取車過程中載車板無(wú)需移動(dòng)，直接存取車輛即可[5]。除最底層外，在存取車輛的之前都要先建立下行通道，即將目標(biāo)車位下面的載車板通過平移電機(jī)移開，為目標(biāo)車位的下降開辟通道。上層載車板下降到一層，車輛上（或下）到載車板上后，上層載車板要復(fù)位，由升降電機(jī)提升至原來(lái)所在的層，而對(duì)于平移的載車板則不需要復(fù)位。也就是說升降要復(fù)位，平移不需要復(fù)位[5]。下面具體以圖一所示的三層四列十車位升降橫移式立體車庫(kù)為例來(lái)說明。

如果要將車輛存放于33號(hào)車位，則載車板的運(yùn)動(dòng)情況如下。

要使車輛存放于33號(hào)車位，則33號(hào)車位的載車板要下降至一層，這樣就要為載車板的下降開辟下行通道。首先22號(hào)車位的載車板向左橫移至21號(hào)空位，接著23號(hào)向左橫移至22號(hào)空位。同樣，12號(hào)車位的載車板箱左橫移至11號(hào)空位，13號(hào)向左橫移至12號(hào)空位。這樣就為33號(hào)車位的載車板的下降開辟了下行通道。

3 PLC控制設(shè)計(jì)

3.1 所要實(shí)現(xiàn)的控制要求

本論文提出的算法要實(shí)現(xiàn)的是當(dāng)工作人員在上位機(jī)選擇目標(biāo)車位時(shí)候，PLC作為下位機(jī)可以自動(dòng)控制下行通道的開辟。具體動(dòng)作要求：

⑴如果選擇一層車位，則一層和二層載車板無(wú)橫移動(dòng)作，不需要開辟下通道。

⑵如果選擇二層車位，則二層載車板無(wú)橫移動(dòng)作，一層載車板有橫移動(dòng)作，為二層載車板自動(dòng)開辟下行通道。

⑶如果選擇三層車位，則一層和二層載車板都有橫移動(dòng)作，為三層載車板自動(dòng)開辟下行通道。

3.2 下行通道建立的原理

在下面兩層的每一層都留有一個(gè)空位（無(wú)載車板的位置），用于載車板的平移以形成下行通道[6]。利用光電開關(guān)可以獲得空位列編碼，利用上位機(jī)與PLC通信端口，操作上位機(jī)可以獲得目標(biāo)（車位）列編碼，通過比較目標(biāo)列編碼與空位列編碼，利用PLC的比較指令可以實(shí)現(xiàn)載車板移動(dòng)方向的判斷與運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)。

3.3 PLC的I/O口分配

根據(jù)控制需要合理布線，設(shè)計(jì)PLC的I/O口分配。本論文以三菱FX2N系列的PLC為例進(jìn)行設(shè)計(jì)與編程。

表1是PLC的輸入地址分配表，具體分配如下表所示。

表2是PLC的輸出地址分配表，具體分配如下表所示。

操作者通過上位機(jī)選定目標(biāo)車位，上位機(jī)與PLC的通信端口和車位的對(duì)應(yīng)布置如下圖所示。

除了最高層，在每個(gè)車位上都裝有光電開關(guān)，以檢測(cè)載車板的橫移位置，光電開關(guān)在PLC的接口與車位的對(duì)應(yīng)表如下圖所示。由于最上一層不參與下行通道的開辟，所以不用安裝光電開關(guān)。

3.4 PLC程序?qū)崿F(xiàn)

考慮邏輯上的清晰與條理性，下面分塊編程，實(shí)現(xiàn)下行通道的開辟。

程序塊一：合理設(shè)計(jì)載車板的啟?？刂?/p>

程序塊二：光電開關(guān)通知空位（無(wú)載車板的位置）列編號(hào)

在每個(gè)車位上都布置有光電開關(guān)，用于檢測(cè)車位上是否有載車板。當(dāng)車位上無(wú)載車板時(shí)，光電開關(guān)得電，并將相應(yīng)的車位代碼送入數(shù)據(jù)寄存器D0中，為后續(xù)程序中判斷載車板的運(yùn)動(dòng)方向提供依據(jù)。

程序塊三：目標(biāo)列編號(hào)通知

操作者在上位機(jī)選擇目標(biāo)車位，通過上位機(jī)與PLC的通信端口通知PLC目標(biāo)列的編號(hào)，為后續(xù)載車板的運(yùn)動(dòng)方向判斷做準(zhǔn)備。

程序塊四：載車板運(yùn)動(dòng)方向判斷

通過比較指令CMP，合理布置中間繼電器M1、M2、M3，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)載車板的運(yùn)動(dòng)方向控制。

程序塊五：載車板運(yùn)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)通道開辟。

通過目標(biāo)層與二層序號(hào)的比較，判斷與控制載車板是否執(zhí)行橫移動(dòng)作，避免無(wú)效動(dòng)作，為實(shí)現(xiàn)控制要求做準(zhǔn)備。

4 結(jié)論

本論文在研究升降橫移式立體車庫(kù)工作原理的基礎(chǔ)上詳細(xì)研究了立體車庫(kù)下行通道開辟的設(shè)計(jì)，提出了一種自動(dòng)開辟下行通道的設(shè)計(jì)算法，并通過PLC實(shí)現(xiàn)下行通道開辟控制，實(shí)現(xiàn)了立體車庫(kù)的自動(dòng)化價(jià)值。在本論文的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步研究存車路徑優(yōu)化算法控制，提高存車效率，降低能源成本。

[參考文獻(xiàn)]

[1]潘曉晶，張能，等.基于PLC的智能化立體車庫(kù)的軟件設(shè)計(jì)[J].蘇州科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，28（2）：50-52.

[2]馬紅麟.基于PLC控制的多層立體車庫(kù)的研究與設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化.2009，31（3）：97-100.

[3]羅志勇，羅萍，周立芳.PLC工程實(shí)例詳解[M].北京：人民郵電出版社，2012：1-27.

[4]丁學(xué)恭，陸長(zhǎng)明，等.電器控制與PLC[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2011：143-162.

[5]易倩穎.基于PLC的新型智能立體車庫(kù)的控制系統(tǒng)研究[D].浙江：浙江大學(xué)機(jī)械系，2012.

[6]蘇鳳菊.基于PLC的升降橫移式立體停車庫(kù)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)大學(xué)電氣系，2013.