基于PLC控制的升降横移式立体车库的研究与设计

基于PLC控制的升降横移式立体车库的研究与设计

文　■　北京电子科技职业学院　　　　马红麟

【摘　　　　要】升降横移式立体停车库是一种比较典型的机电一体化产品，集机械、电子、信息技术于一体。本文介

绍并分析了升降横移式立体车库的工作原理和工程实施。升降横移式立体车库可以分成五大部分：即主框架部分、载车台部分、传动系统、控制系统、安全防护系统。升降横移式立体车库的控制系统常常选择可编程控制器（ＰＬＣ）。升降横移式立体车库具有非常广阔的发展空间和前景，将使停车库实现真正的智能化、网络化。

【关键词】升降横移式立体车库　　可编程控制器　　控制系统

１　　立体停车库发展概况

地面积上便可存放４０辆车，可以节省土地资源和减立体停车库设备的应用已有３０多年的历史了。少土建开发成本。例如：北京王府井的南京市政府驻发展较早、较好的有日本、韩国、台湾省、德国等。

北京办事处未建立体停车库前，平面只能放９辆车，我国在２０世纪８０年代初开始研制和使用立体停现建成立体升降横移类停车库后，能停放４１辆车，基车设备。２０世纪８０年代是起步阶段，２０世纪９０年代本能满足驻京办事处要求。

以来，随着汽车工业和建筑业的发展，尤其是轿车进立体停车设备行业的发展牵涉到停车法、收费入家庭后，立体车库设备的应用逐步推广，已经形成政策、城市规划、交通管理等诸多方面。目前我国有了新兴的停车设备行业，步入了引进、开发、制造、关城市停车的立法尚未完善，城市停车规划、停车管使用相结合的初步发展阶段。停车设备经引进技术和理办法、停车收费政策大多数还处于酝酿之中，因此自我研制开发，生产技术水平已经有了很大的提高。我国停车业的发展还需要经过一段艰难的历程。但人许多设备采用了当前机械、电子、液压、光学和计算们普遍认为停车设备行业发展前景良好，并已被誉为机等领域的先进技术。

２１世纪最热门的行业之一。

车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体车库与传统的地下２　　升降横移式立体车库概念

车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先是节地目前，立体车库主要有以下九种类型：升降横移优势，以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，类（ＰＳＨ）、巷道堆垛类（ＰＸＤ）、垂直升降类（ＰＣＳ）、平均一辆车就要占据４０ｍ２的面积，而如果采用双层垂直循环类（ＰＣＸ）、水平循环类（ＰＳＸ）、多层循环立体车库，可使地面的使用率提高８０％～９０％，如果类（ＰＤＸ）、简易升降类（ＰＪＳ）、平面移动类（ＰＰＹ）、采用地上多层（２１层）立体式车库的话，５０ｍ２的土

汽车升降机（ＰＱＳ）。在以上九种类型尤以升降横移类

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（ＰＳＨ）立体车库应用最为广泛。

采用以载车板升降或横移存取车辆的立体停车设备的停车库叫做升降横移类停车库。升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成半地下、两层、三层、四层、五层等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。其工作原理为：一层车位只能横移，中间车位即可横移又可升降，上层车位只能升降，该类车库通过各层车位的移动来实现车辆的存取，由于升降横移式立体停车库对场地的适应性较强，可根据不同的地形和空间任意组合、排列，规模可大可小，对土建的要求比较低，因此，升降横移式立体停车库应用十分广泛普遍。图１是升降横移类停车设备的示意图。

后，升降到达地面层实现。

立体停车库按用户所要求的停车规格设计。运行方式分自动和手动两种，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可编程控制器控制，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。

３．１　　主框架部分

实际工程项目：北京王府井的南京市政府驻北京办事处升降横移类立体停车库，设备整体结构简洁、大方，给人以轻巧、明快的感觉。主体钢架结构采用Ｈ型钢、槽钢、钢板焊接成型，用高强度螺栓连接成框架结构，具有较好的强度和刚度。为了使钢架部分的外观美观以及具有抗腐蚀、防锈能力，对钢结构部分喷漆之前采用了机械除锈处理，使停车设备整体表面防护水平达到了较高的档次。另外，整套设备可进行二次拼装和组合，能可靠保证安装质量，有利于运输和缩短现场安装时间。

３　　升降横移式立体车库系统设计

升降横移式立体停车库是一种比较典型的跨学科机电一体化产品，集机械、电子、信息技术于一体。升降横移式立体停车库主要由主框架部分、载车台部分、传动系统、控制系统、安全防护系统五大部分组成。双层机械停车设备是升降横移类机械式停车设备的一个类型，此类型车库每组设备的地面层都留有空车位，地面层只做横移运动，地上二层只做升降运动。运行时，地面层可直接存取车；地上二层存取车，需通过地面层相对应的载车台横移让出空位

３．２　　载车台

载车台是用来承载库存车辆的。载车台由２ｍｍ的镀锌板压弯成型，左右边梁采用槽钢成型。边梁用高

２４００２４００

纵梁

１７００

横梁

载车盘

３６００

２０００

进出车方向

±０．００立柱

７４００

５７５０

±０．００

５６００

图１　　ＰＳＨ型地上二层升降横移类机械式停车设备示意图

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强度螺栓和载车台连接，以保证载车台的刚度和强动；其次是控制车库内的各种辅助装置，如：指示灯度。载车台设有阻车与限位装置。该载车台具有轻巧、及其各种安全设施等。为了保证载车台能横移和上升美观、强韧、耐用等特点，防锈蚀能力在２０年以上。

或下降到指定位置，采用了行程开关定位。为了判断　　

载车台上有无车辆，采用了光电开关。一般小型车库３．３　　驱动系统

选用按钮操作即可，亦可采用触摸屏操作。其控制原停车设备的驱动系统采用链条传动或钢丝绳曳理见图２，全是开关量输入输出的升降横移式立体车引传动。上层载车板由减速器升降电机通过链条驱动库电路简单、对环境要求不高，凭可编程控制器本身带动卷筒，再由卷筒通过钢丝绳驱动载车台升降。上的抗干扰能力和隔离变压器就能满足要求，因此可不述传动方式与其它方式比较，具有运行平稳，安全可必再另外增加其它抗干扰措施，使车库系统能有条不靠，养护方便等特点。另外，它的环保性能也优于其紊的准确工作。

它传动方式。下层载车板由电机减速机通过链传动驱控制系统核心部分采用可编程控制器（ＰＬＣ），具动行走轮沿横移轨道运动。

有抗干扰性强、稳定性强、系统可靠、结构模块化等驱动系统电机减速机集减速机、电动机和制动特点。该套控制系统是目前机械车库领域中适用的控器为一体，体积小、重量轻、噪音低，采用长效润滑制系统。该控制系统检测装置灵敏度高、工作准确可脂，性能稳定可靠，使用寿命长，长期免维护，质量靠，反馈及时。

优势明显。

接触器输出单元动作灵敏、可靠、技术先进、维　　

护简便，过载及短路等保护环节齐全。

３．４　　控制系统

这套控制系统的ＰＬＣ主机、接触器、断路器、行控制系统的主要控制对象是横移小电机和升降程开关、按钮、光电开关等，采用日本富士、日本三大电机，使它们根据存取车的要求利用按钮操作，以菱、韩国ＬＧ、美国霍尼韦尔、日本神视等进口电子元达到通过改变电源相序实现载车台的左右或上下移

器件。

ＣＯＭ

＋２４Ｖ

　　ＩＮ

ＯＵＴ光电开关车位

Ｌ

电源电源开关Ｎ２２０Ｖ

传感器Ｅ

接地　　光电开关报警灯　　上限位行程开关横移小电机下限位行程开关

升降大电机ＰＬＣ

超载检测

防坠机构外廓光电检测

面板按钮运行灯故障灯电源灯

ＣＯＭ

＋２４Ｖ

图２　　升降横移立体车库控制原理图

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升降横移立体停车库的控制软件采用梯形图语言编写，汽车存取流程图如图３所示。

二层在存取车辆时，首先，操作人员选取车位号，确认无误后，按下相应操作按钮，启动相应传动机构，ＰＬＣ程序能自动使所选取的二层载车台对应的一层（进出车地面层），先要向左或向右移动留出空位，然后二层载车台通过传动机构下降到地面层，从而达到存取车辆的目的。存车或取车完毕后按下确认按钮，车台自动复位，等待下一次操作指令。在需要手动操作时，可通过按钮组合转化为手动点动操

作，即按住按钮设备运行，松开按钮设备停止，分步操作完成存取车辆。操作界面如

３．５　　操作系统

操作系统为按钮箱人工操作或触摸屏操作。通常机械立体车库上的车位都有固定编号，在存取车辆时，一层车辆无需通过操作箱操作，司机可直接将车辆开进或开出载车台，达到存取车辆的目的；

开始载车板上升

Ｎ

图４所示。

输入要存取的

车位号

载车板到位否？

Ｎ

Ｙ

３．６　　安全系统

（１）设有断电、缺相、断相和相序保护：在主电源发生缺相，设备发生断相、反相时，保护器动作切断设备主电源。实际线路如图５。

调程序并起动

相应传动机构

Ｎ

弹出防坠挂钩

载车板到位否？Ｙ

发出存取车的信号

防坠挂钩挂好否？Ｙ车已停好

（２）延时保护：当车停不进设备时，设备将自动停止任何操作。试进入（设定）三次自动停止，处于保护状态，停止任何操作。

载车板复位

上层存取车完成

（３）防人、异物误闯入红外线检测装置：设置自动锁闭系统，当设备运转时，如有

车停好否？Ｙ

Ｎ

报警灯闪

ＥＮＤ

人或异物进入设备中，设备将会自动急停。待人员或异物离开设备后，按动“复位”

图３　　存取车程序流程图

按钮，设备将恢复运行。保证

图４　　操作界面图５　　断电、缺相、断相和相序保护线路

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设备安全运转，以防误伤人员。用光电开关检测。实（９）警示灯及警示蜂鸣器：设置设备运转信号显际光电开关如图６。

示。提示设备处于运转状态及对异常情况报警。实际设备如图９。

图６　　光电保护装置

（４）车辆定位：载车台的末端装有前、后、左、右限位装置。实际装置如图７所示。

图９　　设备运转信号显示装置

（１０）电机自带自锁装置：防止车台自动下滑。

４　　结论与展望

升降横移式立体停车库集中了现代多方面的先进技术，是科技含量较高的车库，其中升降横移式立体停车库停车方便、存取速度快、车库结构灵活、造

图７　　车辆定位装置

价低的特点，将可能成为今后停车库发展的主要形（５）防止载车台坠落装置：设置防坠落装置，载式。立体停车库目前在北京的很多新建小区内逐渐开车台运行到停车位后，为防止载车台因故突然落下，始应用，今后随着家庭轿车的增加，经济实用的升降设防止坠落装置，保证入库车辆安全。

横移式立体停车库必将兴起，车库实现自动化控制是（６）汽车长度限制装置：设置超长光电检测装未来车库技术发展的主方向。可以设置ＰＣ机作为控置。当进入设备的车辆超过适停车辆尺寸时，设备自制系统的上位机，通过灵活、友好的人机界面，以互动锁闭并报警提示。

联网作为信息通道，可实现对停车库的远程网络化控（７）紧急停止装置：设置紧急制动开关，当出现制和管理。

异常情况时，能使停车设备立即停止运转。如图４操“车库”是大中城市的热门话题，国家经贸委将作界面图上的红色按钮。

“城市立体车库”列为“近期行业技术发展重点”，在（８）防止超限运行装置：设置限位开关，包括，现代化大都市中，升降横移式立体车库已经渗入到人上限位开关，下限位开关，左限位开关，右限位开关，们的各个生活领域，在机关、宾馆酒店、医院和居民极限开关等。当到位开关出现故障时，超限位开关能区等许多地方，升降横移式立体停车库成了一个必不使设备停止工作。实际设备如图８。

可少的基础设施。

参考文献

１　　中华人民共和国机械行业标准．升降横移类机械式停车设备．北京：国家机械工业局发布．２０００（１）２　　杜桂荣．多层升降横移式立体车库的结构和控制系统．甘肃工业大学学报，２００３（６）

３　ＯＭＲＯＮ可编程控制器安装使用手册．Ｃ２００ＨＸ／

图８　　限位开关

Ｃ２００ＨＧ／Ｃ２００ＨＥ．２００４

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