多层升降横移式立体车库控制系统的研究与设计

ＨＭＩ及ＰＬＣ控制系统

多层升降横移式立体车库控制系统的

研究与设计

钟晓强

（浙江工商职业技术学院，浙江　　宁波　３１５０１２）

摘　　要：介绍三层升降横移式立体车库的运行原理与结构设置方式，系统地阐述了以ＰＬＣ控制器为核心，结合组态技术的具备一定智能化程度的立体车库管理系统组建方法，能较好地解决目前立体车库管理中的一些问题。

关键词：升降横移式；立体车库；ＰＬＣ；组态技术；智能化控制

Study and Design on Control System of Multi-Storey Up-down and

Translation Stereo Garage

ＺＨＯＮＧ　Ｘｉａｏ－ｑｉａｎｇ（Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｂｕｓｉｎｅｓｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎｉｎｇｂｏ　３１５０１２，Ｃｈｉｎａ）

Abstract:Ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ，　ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｍａｎａｇｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｓｔｅｒｅｏ　ｇａｒａｇｅｔｈａｔ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＰＬＣ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ　Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，　ｉｔ　ｓｏｌｖｅｓ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｔｈａｔ　ｅｘｉｓｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｏｆｓｔｅｒｅｏ　ｇａｒａｇｅ

Keyword:ｕｐ－ｄｏｗｎ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ；ｓｔｅｒｅｏ　ｇａｒａｇｅ；ＰＬＣ；ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｉｚｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ

０　引言

汽车的急增致使城市停车难问题不断恶化，而作为解决城市静态交通问题的有效措施——向空间、向高层发展的自动化立体停车设备，以其占地面积少、停车率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点，越来越受到人们的青睐。目前市面上常见的机械式立体停车库有：升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类等８种，其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点，在国内车库市场占有绝对优势的市场份额

［１］

个空车位，供进出车升降之用。当底层车位要存取车时，无需移动其它托盘就可直接进出车；中间层、顶层进出车时，先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时要进行相应的平移处理，直到下方为空才可进行下降和进出车动作，进出车后托盘再上升回到原位置。其运动总原则是：升降复位，平移不复位。托盘升降由一台电机驱动，通过钢丝绳拖动托盘垂直升降，横向移动借助导轨，也是利用一台电机便可实现车位的移动，它的主要优点在于同一层的车位移动独立，可以自由

［４］

动作，并且动作时间短，缩短了存取车的时间。运行

方式分自动和手动２种，可通过开关切换，在车库正常运行时使用自动方式，在设备维修和调试时可使用手动方式。自动方式和手动方式均采用ＰＬＣ控制，因此可保证设备在任何方式下的安全运行。设备有多种安全装置可确保人车安全，如防坠装置、限位及防过卷装置、断电自动刹车制动装置、错断相保护等。

以目前比较流行的三层立体车库为案例，以人机界面和ＰＬＣ为控制核心，设计了三层升降横移式立体车库的自动控制系统。

。

１　升降横移式立体车库系统

升降横移式立体停车库集机械、电子、信息技术

［２］

于一体。它主要由主框架、载车台、传动系统、控制系

统、安全防护系统五大部分组成。升降横移式立体停车库每个车位均有托盘，所需存取车辆的托盘通过升、降、横移运动到达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。地面上布置的升降横移立体车库结构

［３］特点是：一层只能平移，顶层只能升降，中间层既可

２　升降横移式立体车库运行原理

升降横移立体车库车位结构为Ｘ×Ｙ二维矩阵形式，可设计为多层、多列，车库提供的总车位容量为：

Ｚ＝Ｘ×Ｙ－（Ｘ－１）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）其中，Ｘ为二维矩阵的行，即车库的层数；Ｙ为二维矩阵的

自动化应用

２０１１　　　１期

平移又可升降。除顶层外，中间层和底层都必须预留一

作者简介：钟晓强（１９７８－），实验师，硕士，从事电气自动化控制技术与电子通信技术工作。收稿日期：２０１０－１０－２０

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列，即车库的列数。

由于受收链装置及进出车时间的限制，车库一般为２￣４层（国家规定最高为４层），其中以２、３层者居多。实际设计要求规定，立体车库为３层结构，考虑到升降横移式车库本身的特点即中间层和底层必须留有一个空位，如果要设计一座能提供１３个车位升降横移式立体车库，即Ｘ＝３，Ｚ＝１３，则Ｙ＞４，设计３×５立体车库完全可

满足要求［６］，如图１所示。第一层和第二层都有４个停车

位、１个空位，第三层有５个停车位，无空位。在存车时根据车库的已有停车状态选择最佳的停车方式，同时应考虑到一些频繁存取的车和较长时间存取的车在车库中的存放位置。以图１状态为例来说明具体过程：要把车停放到１１号停车位上，则首先应将１１号停车位下的车位移开，即把６号车位上的托盘向右移一个车位，此时因为６号车位右边仍有托盘，故应先把７、８、９号车位上的托盘都向右移动一个车位，当１１号车位下降到第二层时再把正下方的１号车位上的托盘向右移动一个车位，最后就可以将１１号车位的托盘降至底层，车停到托盘上，然后托盘复位。

入库及车位分配图

１１号车位１２号车位１３号车位１４号车位

１５号车位

１０号车位９号车位８号车位７号车位６号车位

５号车位４号车位３号车位２号车位１号车位

图１　　　　３×５升降横移立体车库结构图

３　ＰＬＣ程序设计

控制系统是整个升降横移式立体停车库装置的核心部分，其设计的优劣，直接影响着整个车库装置的性能。控制系统安全可靠、操作方便，能自动完成进出车动作并显示停车信息（车位有无车状态显示）。程序又是控制系统中的核心，程序编制的好坏也影响着车库的正常运行，在编制程序中要多方面考虑，使程序趋于完美。

升降横移式立体停车库控制系统分为２种工作方式：手动和全自动，可用开关来进行选择。其中手动方式主要用于调试维修或应急情况，也就是通过ＰＬＣ实现“点动”，即当选择了车位号后，再按下“上”、“下”、、“右”键，就可以把托盘调整到预定的位置。全自动方式是立体停车库的正常工作方式，当键入取车命

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令后，系统可自动判断对应托盘所在的位置，并移动托盘，自动完成进出动作。

在立体停车库的控制系统中，最主要的是要解决托盘的问题，如要从某一托盘取下车辆时，就要移开它下面的所有托盘，这就涉及到怎样移开的问题，怎样移动才能使得所花的时间最少，移动的方式最简单，同时车位的移动引起的车位变化也需要系统用计算机进行记忆，对每个托盘与所对应的车位号的关系进行赋值，并刷新托盘有无车辆信息。等下一次存取车的时候才能重新进行车位的移动，不至于引起混乱。

程序分为两大部分来编制：主程序块和子程序块。第一部分主程序控制整个车库的运行情况，调用子程序处理各种请求。开机后，车库控制系统处于待命状态，车辆存取时，先存下层车位，然后再存上层车位，一层车位的存取直接进行，一层以上车位的存取要进行车位的横移和升降才能完成。在主程序中有自动程序的按钮和手动程序的按钮；出现紧急情况时的总停开关；正常运行时的运行指示灯；存车、取车指示灯；各种安全检测信号，如当有人进入车库时，由于人挡住了光电开关，运行灯停止，车库自动停止运行；每个车位和立柱两侧的光电开关，用来检测有无托盘以及车辆，当

检测到不符合规定的项目时，车库不能运行。子程序块可分赋值、选位、下降和复位模块。赋值模块是对各个托盘对应的车位号赋值；选位模块是在存车时通过计

算找到移动次数最少的托盘位置；下降模块是通过一定的算法自动使得指定的托盘下降；复位模块是使托盘复位。程序的运行原理图如图２所示，自动情况下的存车流程如图３所示。

在本系统中，　ＰＬＣ采用ＧＥ　ＦＡＮＵＣ　ＰＡＣＳｙｓｔｅｍｓ　ＲＸ３ｉ控制器，其所带的Ｐｒｏｆｉｃｙ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ开发软件可以使ＰＬＣ编程方便、快捷。ＰＡＣＳｙｓｔｅｍｓ　ＲＸ３ｉ控制器是一个高集成的控制系统，与常见的西门子、三菱、欧姆龙等不一样，其Ｉ／Ｏ模块与控制器独立，这样的结构特点使得Ｉ／Ｏ点数可以不受硬件大小的限制，通过添加Ｉ／Ｏ模块可以实现点数无限扩展的能力。

根据升降横移式立体车库运行原理，结合控制系统ＰＬＣ程序设计流程，对Ｉ／Ｏ模块输入输出点进行分配，分别如表１和表２所示。

输入信号主要是各种面板操作按钮，各类限位开关以及用于检测托盘状态的光电传感器等，另外还有电机状态的检测信号。本系统中所用到的输入点数为１０２点，由于ＧＥ　ＦＡＮＵＣ的开关量Ｉ／Ｏ模块一般为１６点和３２点２种，从经济的角度考虑选择３２点输入模块，再根据１０％的冗余准备，选择４个３２点的输入模块可以满足

“左”

图２　程序的运行原理图

使用需要。

输出信号控制主要是各类状态指示灯和系统中使用到的８台横移小电机和９

台升降大电机的运转控

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