張明柱 許雷

摘 要：升降橫移式立體車庫(kù)是我國(guó)目前使用最廣泛的立體車庫(kù)，結(jié)構(gòu)是由M×N的二維矩陣構(gòu)成，可根據(jù)需求使用不同的陣列形式組合而成。對(duì)于采用PLC作為集中控制系統(tǒng)的方式，按照傳統(tǒng)的思路，程序需要遍歷所有工況下車位移動(dòng)的情景，隨著結(jié)構(gòu)的拓展，編程工作量會(huì)成倍的增長(zhǎng)。本論文主要從載車板的運(yùn)動(dòng)入手，通過矩陣變換分析，找出其中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，建立一種通用的編程邏輯，從而能夠快速的針對(duì)不同結(jié)構(gòu)立體車庫(kù)進(jìn)行編程，減少不必要的重復(fù)性工作，提高效率及程序的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：立體車庫(kù)；升降橫移；PLC控制；模塊化編程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.129

1 升降橫移類立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

升降橫移類立體車庫(kù)是采用以載車板升降或橫移存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。 特點(diǎn)：由于型式比較多，規(guī)模可大可小，對(duì)地的適應(yīng)性較強(qiáng)，因此使用十分普遍。車庫(kù)包括鋼結(jié)構(gòu)部分、載車板部分、鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)措施等。結(jié)構(gòu)是由M×N的二維矩陣構(gòu)成的，N為立體車庫(kù)的層數(shù)，M為立體車庫(kù)的列數(shù)，車位總數(shù)的計(jì)算方式為：P=M×N?（N?1）。

每一種結(jié)構(gòu)除最頂層外，均需要空出一列，空出的一列用于載車板的上下左右運(yùn)動(dòng)。最頂層只做升降運(yùn)動(dòng)，最底層只做左右運(yùn)動(dòng)。這樣不論怎樣的矩陣結(jié)構(gòu)，都可以滿足存取任何一個(gè)位置的車輛。

2 傳感器布置及控制的實(shí)現(xiàn)

載車板的上下左右運(yùn)動(dòng)是依靠?jī)膳_(tái)可以正反轉(zhuǎn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，載車板在向下運(yùn)動(dòng)之前，必須確保此載車板的下方?jīng)]有其他載車板阻擋，載車板的左右運(yùn)動(dòng)只能向初始狀態(tài)及鄰近的一個(gè)車位移動(dòng)。

載車板移動(dòng)的定位需要靠限位開關(guān)接入PLC控制，限位開關(guān)需設(shè)置在載車板的上下止點(diǎn)及左右止點(diǎn)上。X為限位開關(guān)接入PLC輸入觸點(diǎn)，Y為PLC輸出觸點(diǎn)，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)載車板的上下左右運(yùn)動(dòng)。下圖以四層三列為例：

3 運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析

程序控制的目的是能夠使任何一個(gè)位置的載車板能夠下降到一層，供存取車使用。從運(yùn)動(dòng)方向上分析，可分為水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出某個(gè)載車板的要車信號(hào)，該載車板以下的所有載車板通過水平運(yùn)動(dòng)，為所選載車板下方空出一列，所選載車板垂直下降，到達(dá)一層。

按照傳統(tǒng)的編程思路，當(dāng)選中任意一個(gè)車位，PLC輸出點(diǎn)發(fā)出控制電機(jī)的指令，使該車位以下層數(shù)所有的載車板移動(dòng)，達(dá)到空出下方一列的情況，該車位再進(jìn)行垂直移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)存取車。程序必須遍歷所有車位被選中后所觸發(fā)的運(yùn)動(dòng)情況，并且隨著車位打亂，車庫(kù)陣列結(jié)構(gòu)的增加，編程工作量會(huì)成指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

通過對(duì)載車板的運(yùn)動(dòng)分析，除最頂層不需做水平運(yùn)動(dòng)，其他每一層的水平運(yùn)動(dòng)方式是一致的。所以分析出單層的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其他層只需要按照同樣的思路，修改限位開關(guān)的輸入點(diǎn)，整個(gè)程序結(jié)構(gòu)就能夠非常簡(jiǎn)化，并且對(duì)于不同的陣列結(jié)構(gòu)，只需要按照同樣的思路，更改PLC輸入輸出觸點(diǎn)即可快速的完成。

通常最右側(cè)空出一列，把這個(gè)狀態(tài)稱為每個(gè)載車板的初始狀態(tài)。載車板只需能夠水平向右移動(dòng)一個(gè)車位，就能達(dá)到空出任何一列的目的?，F(xiàn)運(yùn)用此種思路使用三菱FX2N系列PLC進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，使用GX Simulator 6 進(jìn)行程序的仿真，來驗(yàn)證通用邏輯是否合理。

以三列為例，根據(jù)排列組合公式：

C（n，m）=n！/[m?。╪-m）！]

計(jì)算單層的所有狀態(tài)，（n 為下標(biāo)，m 為上標(biāo)），計(jì)算得C（3，1）=3，每一層的載車板有三種狀態(tài)，在程序中使用中間繼電器M11，M12，M13分別表示第一層的三種狀態(tài)。 單層狀態(tài)邏輯圖及程序：

M11表示一層1車位空缺，M12表示一層2車位空缺，M13表示一層3車位空缺，其他層依次類推。

隨著列數(shù)增加，單層狀態(tài)繼電器的數(shù)量跟列數(shù)相等，并不會(huì)成倍數(shù)的增加編程工作量。

如需要使用31號(hào)載車板，則二層及一層載車板需達(dá)到M21 && M11狀態(tài)，31號(hào)的下面就會(huì)空出，進(jìn)行存取車。如需使用41號(hào)載車板，則三層、二層及一層載車板需達(dá)到M31 && M21 && M11狀態(tài)，41號(hào)的下面就會(huì)空出。

當(dāng)載車板位于左側(cè)時(shí)，左側(cè)限位開關(guān)閉合，PLC輸入點(diǎn)閉合，程序中設(shè)置電機(jī)不能再向左移動(dòng)，當(dāng)載車板位于右側(cè)，右側(cè)限位開關(guān)閉合，PLC輸入點(diǎn)閉合，程序中設(shè)置電機(jī)不能再向右移動(dòng)。例程如下圖：

當(dāng)對(duì)任意一個(gè)載車板發(fā)出需求信號(hào)時(shí)，程序可以根據(jù)限位開關(guān)的狀態(tài)判斷出所選載車板是初始狀態(tài)還是右移狀態(tài)，然后調(diào)度此載車板以下所有層的載車板移動(dòng)到空出這一列的狀態(tài)，選中載車板下降，進(jìn)行存取車。下圖為例程：

4 仿真及驗(yàn)證

下面以四層三列為例，通過仿真軟件和運(yùn)動(dòng)示意圖，動(dòng)態(tài)的測(cè)試編程邏輯的嚴(yán)密性。下圖為車庫(kù)的初始狀態(tài)，限位開關(guān)X0，X1，X4，X5，X10，X11閉合，達(dá)到M13，M23，M33狀態(tài)。

當(dāng)發(fā)出指令，M121上升沿觸發(fā)，Y01、Y03接通，11號(hào)及12號(hào)載車板右移。

當(dāng)11號(hào)載車板和12號(hào)載車板到達(dá)右邊位置后，限位開關(guān)X02和X03閉合，Y1和Y3斷開，1層達(dá)到M11狀態(tài)，21號(hào)載車板就可以下降到一層了。

這時(shí)候再要41號(hào)載車板，M141上升沿觸發(fā)，Y05、Y11、Y15、Y21接通，2層及3層分別達(dá)到M21狀態(tài)和M31狀態(tài)，由于1層已經(jīng)達(dá)到M11狀態(tài)，到位停止程序會(huì)阻止其執(zhí)行。

最終，1層2層和3層分別達(dá)到M11、M21和M31狀態(tài)，空出41號(hào)載車板下方，經(jīng)過不斷的仿真，操作任意載車板時(shí)均可滿足使用要求。

5 結(jié)論

通過以上研究，解決了升降橫移式立體車庫(kù)PLC控制系統(tǒng)的模塊化編程問題，對(duì)于任何陣列結(jié)構(gòu)，建立了一種通用的編程邏輯，通過仿真，證明了邏輯的嚴(yán)密性。

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