黃美蓮 李 彬

（廣東理工學(xué)院，肇慶 526100）

可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱PLC，因其具備操作簡(jiǎn)答、應(yīng)用面廣以及功能豐富等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于各類自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，是當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化里最常見的電子系統(tǒng)[1]。如今，PLC的普及也開始走進(jìn)了民用的行列，比如立體車庫(kù)的出現(xiàn)。

立體車庫(kù)擁有占地面積小，可以在密集的小區(qū)中放置大量的汽車，還能和地下車庫(kù)停車場(chǎng)組合使用，大大的減輕停車難的問(wèn)題。立體車庫(kù)的空間利用率非常高，能在一個(gè)車位的空間上停放多輛車輛。高效的利用了土地資源和節(jié)約了土地的開發(fā)成本，并且裝配自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，及各種各樣安全防范設(shè)施保證正常的使用。還可以在各種地形選擇合適種類的立體車庫(kù)，又因立體車庫(kù)的外觀具有科技感，具有美化四周環(huán)境。

1 立體車庫(kù)的基本結(jié)構(gòu)

立體車庫(kù)停放的車輛重量較大，因此車庫(kù)的主體構(gòu)架需要采用高強(qiáng)度的材料，本設(shè)計(jì)以鋼材作為主要結(jié)構(gòu)材料[2]。該車庫(kù)的類型為升降橫移式的立體車庫(kù)，分上、中下三層停車層，上層和下層各設(shè)有2個(gè)載車盤作為停車位，中層只設(shè)置一個(gè)載車盤停車位，一共有5個(gè)停車位。立體車庫(kù)立面圖如圖1所示。

圖1 5位升降橫移式立體車庫(kù)立面圖

根據(jù)圖1可知中層車位位于過(guò)往車道兩側(cè)，汽車可直接進(jìn)入停車位的存取，而汽車要想停在上層或下層的左邊車位，就需要通過(guò)中層車位橫向移動(dòng)到右邊車位，通過(guò)升降系統(tǒng)才可以升降至相應(yīng)位置。同理，汽車要想停在上層或下層右邊車位，就需要通過(guò)中層車位，橫向移動(dòng)到左邊車位后，才可以升降至相應(yīng)位置。

2 電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在立體車庫(kù)中，每塊載車盤都配有一套獨(dú)立的電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，由于各載車盤運(yùn)行存在區(qū)別，因此，上下層停車層采用的是絲杠式傳動(dòng)，而中層采用的是齒輪嚙合傳動(dòng)。

本設(shè)計(jì)上層和下層載車盤傳動(dòng)方式為絲杠傳動(dòng)，該傳動(dòng)方式傳動(dòng)效率高、準(zhǔn)確度高，并且梯形絲桿自身具有自鎖功能，可在突然斷電的情況下防止載車盤墮落。在傳動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)絲桿開始轉(zhuǎn)動(dòng)，使載車盤在機(jī)體構(gòu)架導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。電機(jī)順時(shí)針啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，載車盤上升，電機(jī)逆時(shí)針啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，載車盤下降，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 上層或下層載車盤升降機(jī)構(gòu)

而中層載車盤只需做水平橫移運(yùn)行，絲杠傳動(dòng)不合適水平長(zhǎng)距離傳動(dòng)，且承載越重越容易產(chǎn)生自重形變，所以中層載車盤采用齒輪式傳動(dòng)，該方式傳動(dòng)精度高、承受荷載大。電機(jī)安裝在載車盤底下，當(dāng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)帶齒輪的嚙合傳動(dòng)，載車盤右移，電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，載車盤左移，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 中層載車盤

3 立體車庫(kù)的PLC控制及設(shè)計(jì)

3.1 控制原理

立體車庫(kù)PLC控制系統(tǒng)由強(qiáng)電系統(tǒng)與弱電系統(tǒng)組成。其中，弱電系統(tǒng)主要包括各種信號(hào)的采集，警報(bào)與輸出控制。其中車庫(kù)反饋信號(hào)采集是弱點(diǎn)系統(tǒng)工作的重要內(nèi)容，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)采集到的信號(hào)執(zhí)行相關(guān)操作，例如控制載車盤電機(jī)運(yùn)行方向、控制電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間等。強(qiáng)電系統(tǒng)部分主要包括載車盤電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)控制、載車盤電機(jī)運(yùn)行控制和PLC輸出信號(hào)的接通與關(guān)閉。本車庫(kù)通過(guò)控制面板按鈕來(lái)進(jìn)行存取車操作，利用升降橫移傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)汽車運(yùn)輸。在控制面板上設(shè)有急停按鈕，以備在意外發(fā)生的緊急情況下可以立即使車庫(kù)停止運(yùn)行，具體原理如下圖4所示。

圖4 立體車庫(kù)的控制原理

3.2 控制系統(tǒng)I/O設(shè)計(jì)

根據(jù)控制要求，本文采用三菱FX2N系列的PLC控制系統(tǒng)做為立體車庫(kù)控制器。PLC控制的I/O系統(tǒng)輸入、輸出情況,如表1、表2所示。

表1 輸入分配

表2 輸出分配

根據(jù)設(shè)置的I/O分配，設(shè)計(jì)的I/O接線情況如圖5所示。

3.3 PLC控制流程

PLC系統(tǒng)主要根據(jù)立體車庫(kù)上層和下層的停車邏輯進(jìn)行工作，即上層和下層載車盤在PLC系統(tǒng)的控制下，按程序進(jìn)行位置數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)存車或取車操作。但由于立體車庫(kù)中層車位屬于車道過(guò)橋車位，存車取車可以直接進(jìn)行，因此要對(duì)控制流程進(jìn)行改變，具體的存取車程序流程如下圖6所示。

3.4 PLC控制說(shuō)明

本設(shè)計(jì)采用FX2N-64MR編程進(jìn)行編程工程，為梯形圖語(yǔ)言，具體程序程序略，但有幾點(diǎn)控制說(shuō)明需要注意。

（1）在有用戶需要存車或取車的時(shí)候，需根據(jù)各個(gè)位置傳感器信號(hào)狀態(tài)來(lái)執(zhí)行程序，但存在空車位時(shí)，要通過(guò)PLC系統(tǒng)對(duì)載車盤進(jìn)行升降橫移操作，將汽車移至指定空車位。

圖5 I/O接線圖

（2）異常情況的報(bào)警信號(hào)和立即處理信號(hào)，載車盤上的前后超長(zhǎng)開關(guān)信號(hào)，提醒司機(jī)要將車?？吭诎踩侠淼奈恢谩］d車盤的運(yùn)行過(guò)程中沒有停止到位或運(yùn)行越位時(shí)的信號(hào)反饋，及時(shí)停止車庫(kù)的運(yùn)行。還有車庫(kù)入口處防止人員在載車盤運(yùn)行過(guò)程中誤入，發(fā)生意外故設(shè)有人員誤入檢測(cè)。

圖6 立體車庫(kù)存取車程序流程

（3）程序編寫時(shí)，采用的狀態(tài)元件要具有斷電保持功能。防止出現(xiàn)立體車庫(kù)出現(xiàn)斷電意外，汽車無(wú)法及時(shí)開出或存入，同時(shí)復(fù)電后，元件還可以恢復(fù)斷電前的狀態(tài)。本設(shè)計(jì)采取的PLC控制系統(tǒng)包括自動(dòng)控制方式和手動(dòng)控制方式。自動(dòng)運(yùn)行的方式為車庫(kù)正常運(yùn)行時(shí)的工作方式，車位可以自動(dòng)運(yùn)行；手動(dòng)方式可對(duì)單一載車盤進(jìn)行升降或橫移操作，以便在需要時(shí)，將載車盤運(yùn)行至合理安全的位置。

4 結(jié)論

本文針對(duì)我國(guó)停車難的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一款橫移式三層兩列共5個(gè)車位的立體車庫(kù)，包括硬件的設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì)，旨在提升城市停車效率。