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摘要：汽车数量的增加，导致土地的稀缺与汽车规模的飞速发展之间的冲突愈加显著，针对目前严重的停车需求，构建基于PLC控制的智能立体车库已经成为必然趋势。与传统车库比较，基于PLC控制的智能立体车库，具有节约土地、安全可靠，配置灵活等特点。
关键词：智能立体车库；PLC；自动控制系统；
立体车库是一种将顺序控制，运动控制，过程控制结合于一体的机电一体化的现代化产品。产品主要工作方式是在控制系统的管理下实现车辆的自动化存取。随着智能化技术的不断发展，智能立体车库也在逐步完善。在本设计中，研究的主要目的是在分析立体车库结构和工作原理的基础上，设计出车库控制系统。该系统的优点是成本低、高节能、便于管理、存取方便、易于收费、为立体车库在市场更加广泛的应用奠定了基础[1]。
系统设计，着重研宄对象是车库的控制系统。在分析系统的整体结构基础上，进行电气方案的设计，包括硬件和软件的相关设计，以及人机交互界面的设计。此外，还研究了存取车的流程、原理，解决了智能化存取车的问题，计算出最佳路径，使得车库更加智能、安全、可靠[2]。
1 停车库简述
立体车库的形式多种多样，按其位置和运动方向不同可以分为：垂直升降式、垂直循环式、水平循环式、巷道堆垛式、升降横移式等等。垂直升降式成本比较高，主要安装在室外，空间利用率比较高；垂直和水平循环式的都是减少车辆间隙，增加停车位置，封闭式结构，利用机械做上下左右自由移动，再由升降机的提升进出库，无须另外设置通道，水平比垂直类型的会节约一些能源；巷道堆垛式技术含量比较高，智能化和自动化水平比较高，空间利用率高，车库成本非常高。升降横移式形式较灵活，场地适应性比较好，土建要求较低，空间利用率较高，比较安全可靠，取车方便快捷，价格相对低廉。本次研究的基于PLC的智能升降横移式立体车库控制系统具有维护方便成本低、交互性好，结构灵活、占地面积小等优点，具有实用和推广价值。
2立体车库控制系统的设计
整个车库由一台PLC作为控制核心并对其进行自动管理和监控，由PLC来控制载车板升降横移传动装置，完成车辆的存取操作，各车位车辆的存取由PLC根据当前各车位的停放情况，按照相应的策略来调动载车板，以存取车辆。
2.1控制系统硬件设计
立体车库控制系统的硬件主要由上位机、PLC、及输入输出装置组成。PLC是整个系统中最关键的一个环节，它分别连着上位机和输入输出装置。对于PLC编程它可智能的与上位机进行信息交换，并根据上位机和输入输出装置传来的信号，使装置完成指定的操作，从而保证立体车库安全有效的进行。上位机主要用于数据处理、图形显示和多媒体处理。输入输出装置主要由检测机构和和执行机构组成。检测机构主要作用是将检测到的信号作为输入信号传递给PLC。执行机构的主要作用是接受PLC的输出信号，并根据信号作出相应的动作。在立体车库运行时，上位机通过PROFIBUS-DP通信协议与PLC进行通讯。PLC将检测机构检测到的信息传递给上位机，如存取车信息、车库异常信息等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆上位机根据这些信息对车库的运行进行实时监控，并将相应的操作指令传递给PLC通过PLC控制现场执行操作。
2.2控制系统软件设计
PLC控制系统的软件设计由主程序块和子程序块组成。主程序用来监控整个车库的运行情况，并通过调用子程序来完成各种操作。主程序的功能主要包括切换自动运行和手动运行模式。立体车库一般采用自动控制方式工作，当出现紧急异常的情况时候使用急停控制，当故障排除或急停取消后，可以用手动按钮使车库复位。手动运行的编程主要是提供人员的检修、管理和维护的使用。主要是是考虑控制系统出现问题时，维修人员将如何检查问题和解决问题。当维护管理人员选择手动运行时候，通过控制面板的对应车位按钮，可以选择任何一个车位进行移动，在移动过程中所有的升降通道都由人主动观察并移动出来，这样的好处是可以检查任何一个车位的故障问题，做到毫无遗漏。自动运行的编程将决定整个系统的自动化程度、运行流畅与否和方便快捷性。设计自动运行的思路是为了安全快捷地完成整个过程。
3 停车库主要结构及工作原理
本次选择六层升降横移式立体车库，采用施耐德PLC对6层13车的立体车库进行智能控制系统的设计。立体车库分上下六层，共有13个车位，系统由立柱、横梁、纵梁、导轨、移动小车、载车板组成、驱动系统和控制系统等组成。除顶层外，其余各层需要有一个空位为交换车位，以提供一无障碍上下升降通道，底层车位存或取车辆时，不必移动载车板，可直接开进开出；上面的车位在进车的时候，需要判断车位下方是否有载车板，需要进行平移和升降处理，进出车位结束后载车板需要进行复位，底层载车板则无需复位。载车板下面需要安装固定框架，框架上需要设置上载车板移动框架，需要沿着固定框架水平运动，固定和移动框架上需要分别装设载车板可以移动的框架进行上下运动的垂直方向的导轨。固定框架分别装有链条和钢丝绳进行传动，并且在上载车板和固定框架上设有自动卡紧和放松装置，载车板通过自动卡紧和松开装置对其环形链条进行卡紧和松开以实现上述载车板可以进行水平或上下运动。当顶层车位需要进出车库时，需要先判断其下方是否为空，不为空需要进行平移处理，直到下方为空，才可以进行下降动作抵达下层平面，进行进出车处理，完毕后回到原位置。以上过程主要有：横移、升降、定位。
如图1电气控制系统包括PLC、变频器、电控柜、触摸屏、安全检测装置等，用于控制车库，保证车库正常运行。结合控制要求，设计立车库控制系统主要包括触摸屏（人机交互设备）、PLC、连接检测部件、执行部件。触摸屏用于输入命令，实时监控系统运行状态。具体功能为：触摸屏发出存或者取车命令给PLC，实时监控并显示车库运行状态，实时对其相关数据进行保存；PLC是整体控制系统的运算和处理器，接收来自触摸屏的信号，向触摸屏传送当前车库运行状态的信息；采集来自传感器信号；控制相关的执行部件。检测部件包括限位、接近、光电开关，检测升降或横移是否运行到位；用于检测车辆在载车盘中停放是否符合要求；对载车盘中是否有车进行检测等等。执行部件为减速电机，接受PLC的命令，执行相关动作。
图1 控制系统组成
智能立体车库为使要停放的车辆可以迅速准确地停靠到位，为实现这一目标就必须先从垂直或水平移动，无法将两者同时移动。为实现精确到达位置，就需要在每层设置限位开关，升降机构碰到限位开关时，电机就开始减速直至停止运动。电动机正转，向前方平移载车板，送车进入相应位置。当其中一台停放完毕后，系统将处于等待状态，等待下一台的进入。升降横移式立体车库中，控制系统中主要控制对象为载车板的横移或升降电机，控制电机在不同的时序内进行正或反转，立体车库内还有其他辅助装置及其各种安全装置，如指示及声光报警等。
4结论
目前，该控制系统已在实验室进行了测试，完成了预期的功能。测试结果表明：车主通过刷卡就能存取车。PLC控制子系统将根据此刷卡信息控制车库进行相关动作（复位/ 存取车），在人机界面系统中能显示车主存车所使用的时间和花费，将这些信息告知车主。
参考文献
[1]常斗南.PLC运动控制实例及解析[M].北京：机械工业出版社，2012.
[2]程怀周.陈东.立体车库控制系统的设计[J].中山大学学报，2013（7）：22-25.
[3]刘屹巍.基于PLC的立体车库控制系统设计[J].科学技术与工程，2011（9）.
论文作者:邓德学
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第34期
论文发表时间:2019/4/8
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