1、1水平循环式立体停车库控制系统的研究摘 要 ：本文介 绍了一种由 PLC 作为主控制器，位于地下 2 层 8 车位的水平循环式立体停车库的控制系统，详细论述了其电控系 统的软硬件结构， 为立体停 车库提供了一种新的存储方式。关键词：PLC；立体停车库；升降机；载车板。The Research of control system for aclinic circulative stereo parking garageAbstract:This paper posed a control system which adopted PLC as the prime processor to add
2、ress its electronic structure of hardware and software in detail.The system is placed underground which contains tow layers and eight parking units totally. This system enables to provide a new storage method for stero car parking.Keyword: programmable logic control(PLC), stereo parking garage,lifte
3、r,carry-board前言水平循环式立体停车库可根据地形及高度条件随意多层组合，可以建在广场上、楼房旁、立交桥下或地下室内，极适合于厂矿企业、机关内部和居民小区内停车。现以深圳港田花园住宅楼的水平循环式的立体停车库为例，介绍一下该水平循环式立体停车库的系统控制结构。1 系统的构成本例的立体停车库建在高层住宅楼的地下室，其车辆的出入口位于地面。整个车库主要由机械系统、电气系统二部分组成。机械系统由起升机构、交接机构、平移机构和车位载车板等组成。起升机构分为垂直升降机构和水平拖动机构，在电机的驱动下完成升降、平移等动作；车辆在库内停放于车辆载车板上；起升机构的平台上装有液压交接机构，可将车辆载
4、车板的水平运动转换成垂直运动，或将垂直运动转换成水平运动。电气系统由出入口检测系统和搬运控制系统等组成，分别完成汽车在出入口处的停车位姿检测和载车板搬运工作。11 机械系统的功能描述机械系统主要完成汽车的提升、运送、回转、交接等入库及出库动作。包括一套回转盘、两套升降设备、两套搬运器、一套快速门、8 块载车板等。升降机额定荷载 3 吨，具有 VVVF 变频调速功能，最大提升速度可达 28m/min 带有与载荷相关的运行检测系统。快速门位于车库出入口处，用来隔离车库的内外空间，以保证操作人员和司机的人身安全。12 立体停车库电气系统图 1 是本车库（2 层 8 位地下立体停车库）的结构示意图，上
5、层为 U ，下层为 D ，水平面为M ；N 为机动位。水平面 M 为出入口，车辆从水平面出口处进出，上下层 18 号车位载车板，通过上下移位进入水平面，完成车辆的存取。上下层车位载车板在机动位 N 处能够升降移动；上层停车位载车板 U 和下层停车位载车板 D 在电机的拖动下可以水平移动，从而使车辆在程序的控制下达到合理的存取动作。车库的工作原理如下：为安全起见，升降机的初始状态在出入口平层位置，且上面有载车板；当有存车动作发生时，且有车辆经转盘交接到升降机上后，控制程序根据就近原则快速将车辆存2入库内。当有取车动作发生时，升降机下降到 U 层或 D 层（根据取车要求）等待载车板的交接车辆的取出
6、。如图 1 所示：18 号位置为载车板的停放位置，N 为机动停车位。1 号位载车板可以直接上升；8 号位载车板可以上升或下降；2、3、4、5、6、7位载车板横移，与1、8位的升降构成内部的循环过程。用户想要存 1 # 8 # 车辆并按下控制面板上相应的车位按钮时，车库内部的上层载车板按照逆时针方向在上层拖动电机的带动下向出口处移动，当载车板移动到 1# 车位时，由相应的限位开关和光电开关检测，将要运送出车库的载车板是否为用户所要存储的车位。到达 1# 车位的载车板是用户所要求的编号时，出口处的 1 号升降机将载车板提升到出口处，执行存车动作。若到达 1# 车位的载车板不是用户所要求的编号时，出
7、口处升降机将载车板降至底层机动位 N，当载车板和下层平移履带结合完毕时，在下层拖动电机的带动下，按照逆时针方向将载车板送至下层存车位，此时 8# 载车板到达内部升降机底部，当 8# 载车板和内部升降机链条结合完毕时，内部升降机将 8# 载车板提升至上层机动位 N，同样载车板与履带结合完毕时，在上层拖动电机的带动下继续执行上层车位的平移工作，直到到达原 1# 车位的载车板为用户要求的编号时为止，系统内部的循环过程告一段落。其中多个电磁阀处于上层、下层水平拖动履带和垂直升降轨道的接合处，用于车辆载车板的平移、升降过渡。升降电机 A 用于出口处的载车板升降控制，自动状态下可双向运行。升降电机 B 用
8、于车库内部的升降控制，自动状态下单向运行，手动控制下可双向运行。拖动电机 A 用于车库内部的上层车辆水平移动控制，自动状态下单向运行，手动状态下可双向运行。拖动电机 B 用于车库内部的下层车辆水平移动控制，自动状态下单向运行，手动状态下可双向运行。对于出入口检测系统，要求快速可靠完成车辆外形检测、车辆停放姿态检测以及快速门的开闭控制等任务。在汽车进入停车区域之后，系统将显示汽车的停车姿态，要对该车辆的车型、车姿（长、宽、高、左右歪斜）等状态进行检测，并通过显示屏或指示灯提示给司机，并自动提示给司机调整车位的信息。车库入口处的检测器件采用超声波和光电开关，其布置如图 2 所示。车头车尾图 2 车
9、库出入口传感器布置示意图前部超声波有车光电检测后部超声波超高检测2 控制系统的软件设计2.1 存取车控制系统流程图12345678 NN N图 1 车 库 停 车 方 位 分 布 图3车库系统的操作为存车和取车 2 种，由操作者在控制面板上选择，即存取车转换开关处于存车位置时，所发生的动作即为存车流程，取车依然。存车控制流程和取车控制流程如附图所示。2.2 控制器 PLC 的 I/O 分配表可编程序控制器采用 LG 公司的 MASTER-K 系列 PLC，为节省资金采用 4 个小型的一体机做控制器，其 I/O 分配列表如下： I/O 资源 输入 输出 备注P0000 启动（存、取） P0001
10、 手动控制 P0002 限位开关 1 P0003 限位开关 2 P0004 限位开关 3 P0005 行程开关 1 P0006 故障解除(运行)输入点位于主站PLC（h1F）P0010 故障报警P0011 运行指示P0012 停止指示P0013 旋转电机开P0014 提示车辆超标P0015 重新选择提示输出点位于主站PLC（h1F）P0000 检测开关 1 P0001 检测开关 2 P0002 检测开关 3 P0003 检测开关 4 P0004 检测开关 5 P0005 检测开关 6 P0006 光电开关 2输入点位于主站 PLC（h00）P0010 快速门开P0011 快速门关P0012 提
11、示左P0013 提示右P0014 提示前P0015 提示后输出点位于从站 PLC（h00）P0000 按钮 1 P0001 按钮 2 P0002 按钮 3 P0003 电磁阀 1 P0004 电磁阀 2 P0005 电磁阀 3 P0006 光电开关 1 输入点位于从站 PLC（h01）P0010 状态指示 1输出点位于从站 PLC（h01）4P0011 状态指示 2P0012 状态指示 3P0013 升降电机 A 正转P0014 升降电机 A 反转P0015 拖动电机 A 正转P0000 按钮 4 P0001 按钮 5 P0002 按钮 6 P0003 电磁阀 4 P0004 电磁阀 5 P0
12、005 光电开关 1 输入点位于从站 PLC（h02）P0010 状态指示 4P0011 状态指示 5P0012 状态指示 6P0013 拖动电机 B 正转P0014 升降电机 B 正转P0015 输出点位于从站 PLC（h02）P0000 按钮 7 P0001 按钮 8 输入点位于从站 PLC（h03）P0010 状态指示 7P0011 状态指示 8 输出点位于从站 PLC（h03）23 程序说明本例设计采用多 PLC 通信互连的方式共同控制系统的运行。其中主站 PLC H1F 为中央集控单元，负责协调从站各 PLC 信息的采集与处理工作。下设 4 个从站分别为 H00、H01、H02、H0
13、3 。程序具体流程及实现的功能如下：主站 PLC(H1F) 连接用户控制面板的存取车转换开关、手动控制开关和故障解除开关等操作按钮。用于车位编号识别的为一组限位开关（3 个） 。提示信号有系统运行、系统故障、车辆超标、用户误操作等。当系统处于存车状态时，控制面板的所有车位按钮有效，相应车位状态指示灯亮。当按下空车位对应的按钮后，系统开始运行，提示车辆可进入入口处，并对进入的车辆位置进行检测。待检测合格后开始调整车辆的停车姿态，以便于存入库内。调整完毕后主站 PLC 向从站发出指令，从站 PLC 控制其相应的平移、升降电机运行，将车辆存入库内；等车辆存入库内状态完毕后，控制面板上对应该车位的指示
14、灯亮，表明此时该车位已经存有车辆。如果用户由于误操作，即在存车状态下按下了原来存有车辆车位的按钮，则面板指示灯提示用户重新选择车位。取车控制过程和存车的流程大致相同，即用户将控制面板的选择转换开关旋到取车状态，相应的车位指示灯提示有车的车位，用户此时只需要按下当初存车的车位按钮即可，而无须知道自己车辆在车库内的具体位置。当车辆被提升至出口处后，提示用户将车辆开走。同时取走车辆的车位的指示灯熄灭，表示该车位为空，为下一次存车做准备。从站 PLC(H00) 连接有光电开关 2 对，用于检测是否有车辆停放在载车板上。超声波传感器16#，主要用于车辆存储过程中的检测，即根据车库的机械尺寸所允许停放车辆
15、的标准，来检测所存车辆的车型，并通过指示灯提示司机在停车过程中的具体停放位置，比如车辆过于靠近载车5板的左、右、前、后等方位以及车辆是否超高。从站 PLC(H01) 连接的终端设备为用户控制面板上的存、取车操作制按钮 1#3#和检测、驱动等控制信号。如：用于检测在车库内部，1载车板初始位置时其板上是否有车的光电开关信号；检测载车板运行过程中用于方向变换控制的电磁阀 13#的位置信号；控制升降机 A 升降的控制输出信号；以及拖动电机 A 的正反向的输出控制等。从站 PLC(H02) 连接的终端设备有：用户控制面板上的存、取车操作按钮 4#6#以及相应的载车板到位的检测信号、控制升降机 B 和拖动
16、电机 B 的正反向运行的驱动信号等。从站 PLC(H03) 连接的终端设备有：用户控制面板上的存、取车按钮 7#、8#以及相应检测车位指示信号等。3.结束语：采用 PLC 组成的立体车库控制系统具有较高的自动化程度，尤其是当串联车位较多时，可实现车位的自动调配，满足了车库的智能需求。经过二年的现场运行，结果表明：该控制系统实现了设计目标，功能完善，运行稳定可靠。另外本设计采用多个 PLC 做了一个小型集散控制系统，其目的就是为了根据不同的空间环境可对车库的位置、车位数量等进行扩展，从而能对一些多层多车位的水平循环式立体停车库具有较好的兼容性。参考文献：1 LG 公司.可编程序控制器使用手册Z.
17、2 葛雯、付与.自动化立体停车库J.河南科技,2001,(5).3 张长缨,张侃愉.智能型立体停车库的构成及智能化方案J.自动化与仪表,2002,(1).作者简介孟如 高工 从事工业自动化方面的教学和科研.Biography：Mengru, advanced engineer, research in the research and the education in automation.联系地址：唐山市新华西道 46 号 河北理工大学信息学院 孟如 063009Address: 46 XinHua XiDao, College of Informatics, Hebei Polytechn
18、ic University, TangShan Hebei China 063009 Meng Ru联系电话：0315-2597225 13832870175Email : ; yihe-存车控制流程：按钮为存车状态 ？确认按钮有效 ， 对应车位状态有效N Y N # 按钮按下 ？对应车位空 ？提示用户重新选择车位检测出入口的载车板是否为所要提取的升降机 A 上升运行Y N N 升降机 A 下降运行到达出入口 ，载车板与挂钩结合完毕输出报警信号NY 快速门打开位姿检测与停车位置输出指示灯提示司机停车位置正常 ？N Y 检测车型提示司机离开超标报警符合超标快速门关闭调整车辆头尾位置载车板与下层
19、拖动构件结合升降机 B 上升载车板与上层拖动构件结合拖动电机 B 运行载车板与升降机 B 拖动构件结合拖动电机 A 运行载车板与升降机 A 拖动构件结合升降机 A 下降运行载车板与上层拖动构件结合存车完毕 ， 提示停车位置取车控制流程：按钮为取车状态 ？确认按钮有效N Y N # 按钮按下 ？对应车位有车 ？提示用户重新选择车位检测出入口的载车板是否为所要提取的升降机 A 上升运行Y N N 升降机 A 下降运行到达出入口 ，载车板与挂钩结合完毕若出错 ， 输出报警信号NY 快速门打开快速门关闭载车板与下层拖动构件结合升降机 B 上升载车板与上层拖动构件结合拖动电机 B 运行载车板与升降机 B 拖动构件结合拖动电机 A 运行载车板与升降机 A 拖动构件结合升降机 A 下降运行载车板与上层拖动构件结合取车完毕 ， 恢复到初始状态调整车辆头尾位置出车 ， 等待司机开车输出指示灯提示司机车辆已驶离出入口 ？Y N
