基于PLC控制的自動(dòng)化立體車庫研究

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摘 要：文章以目前應(yīng)用廣泛的升降橫移式立體出庫為例，詳細(xì)地講述了自動(dòng)立體車庫的工作原理以及控制系統(tǒng)的組成，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其發(fā)展的前景作出了展望。

關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)立體車庫；工作原理；控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：U491.71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）15-0013-01

隨著人類社會(huì)科技的進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，家用汽車擁有量不斷增加，進(jìn)而使得城市交通變得十分擁擠。自動(dòng)化立體車庫的成功研制，有效地緩解了城市“靜態(tài)交通”的壓力，它在節(jié)約土地空間方面有著普通車庫不可替代的優(yōu)勢(shì)，立體車庫的發(fā)展與使用，在一定程度上解決了城市發(fā)展中的停車難問題。

1 自動(dòng)化立體車庫的工作原理

升降橫移式立體車庫從外部結(jié)構(gòu)上看是二維矩陣形式，理論上可以設(shè)計(jì)成多層和多列，但出于安全、方便等角度考慮，通常其層數(shù)都會(huì)有一定的限制。下面以目前常用的3×3立體車庫為例，介紹其工作原理，其工作原理如圖1所示。

該立體車庫分為頂層、底層和中間層三層。如圖1中所示，每輛車都停放在一個(gè)載車托盤上，即通過載車托盤的垂直升降運(yùn)動(dòng)以及水平橫移來實(shí)現(xiàn)車輛的存取。在存取車過程中，頂層托盤只能實(shí)現(xiàn)垂直方向移動(dòng)，底層的托盤只能沿水平方向移動(dòng)，而中間層托盤可實(shí)現(xiàn)水平和垂直兩個(gè)方向上的移動(dòng)。除頂層之外，中間層和底層都必須預(yù)留出一個(gè)空位，供進(jìn)出車升降之用，空位的具體位置沒有要求，可以在中間也可以在兩邊（圖示空位均在車庫的右邊），因此可知，該立體車庫共可以同時(shí)停放7輛車。當(dāng)?shù)讓榆囄恍枰嫒≤嚂r(shí)，可直接將車停入相應(yīng)的空車位，或者直接從車庫中開走，無需移動(dòng)托盤便可以實(shí)現(xiàn)車輛的存取，而當(dāng)頂層、中間層進(jìn)出車時(shí)，則需要先判斷各自下方車位是否為空，若為空，則可以直接移動(dòng)托盤至目標(biāo)車位，若不為空，則需先移動(dòng)下方車位的托盤，直至下方為空時(shí)才可以進(jìn)行下降動(dòng)作，等到進(jìn)出車完成后，載車托盤又上升到原來的位置。整個(gè)運(yùn)動(dòng)遵循的總原則是：托盤升降之后必須復(fù)位，而托盤平移則不用復(fù)位。

2 自動(dòng)化立體車庫的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 控制系統(tǒng)的組成

自動(dòng)化立體車庫主要由外部整體框架、載車托盤、升降橫移傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)等組成。其中控制系統(tǒng)是自動(dòng)化立體車庫的重要部件，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞決定了設(shè)備的使用性能。

自動(dòng)化立體車庫的運(yùn)行控制可分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種，自動(dòng)控制用來實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)存取，自動(dòng)化程度較高，在正常的工作情況下都應(yīng)處于這種狀態(tài)下，而手動(dòng)控制主要用于調(diào)試以及設(shè)備的維修和保養(yǎng)中。

整個(gè)控制系統(tǒng)最重要的功能就是實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)存取，即通過橫移小電機(jī)、升降大電機(jī)實(shí)現(xiàn)載車托盤的上下或左右移動(dòng)。其次，控制系統(tǒng)還要對(duì)設(shè)備的其他輔助裝置進(jìn)行監(jiān)控和控制，如：防墜裝置，報(bào)警燈等。為了確保設(shè)備使用的安全性，采用了行程開關(guān)、光電開關(guān)等來檢測(cè)載車托盤的狀態(tài)，以保證車輛在托盤中處于安全正確的位置。

從上述分析中可以看出，在整個(gè)控制系統(tǒng)中存在大量的電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止信號(hào)以及傳感器的檢測(cè)等開關(guān)量信號(hào)?？刂颇Ｊ綖檫壿嬁刂坪晚樞蚩刂?。

在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展的基礎(chǔ)上，可編程序控制器（PLC）有了較快的發(fā)展，它是將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等融入一體的新一代工業(yè)自動(dòng)化控制裝置，具有可靠性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、結(jié)構(gòu)緊湊、擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)，適合用于經(jīng)常性啟動(dòng)和關(guān)閉的場(chǎng)合以及外界環(huán)境比較惡劣的情況下，因而在目前的自動(dòng)化立體停車庫設(shè)備中通常采用PLC作為控制系統(tǒng)的核心。自動(dòng)化立體車庫的控制原理如圖2所示。

2.2 控制程序流程圖

依據(jù)自動(dòng)化立體車庫的工作要求以及其在運(yùn)行中對(duì)設(shè)備各個(gè)環(huán)節(jié)的嚴(yán)格控制，程序設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，即由初始化程序、主控制程序和故障報(bào)警程序三部分組成。

根據(jù)前文自動(dòng)化立體車庫運(yùn)動(dòng)原理部分所述，其運(yùn)動(dòng)的原則為：升降必須復(fù)位，橫移不復(fù)位。由此可知，存取車操作控制的載車托盤的運(yùn)動(dòng)基本一致，不論是存車還是取車，載車托盤總是先下降到底層，等存取車完成后，再上升到原先的位置，為下一次存取車做準(zhǔn)備。因此可用相同的控制程序來實(shí)現(xiàn)同一車位的存取，這樣大大地提高了執(zhí)行程序的效率，同時(shí)也有利于節(jié)省plc的內(nèi)部存儲(chǔ)空間。自動(dòng)立體車庫的存取車控制流程圖如圖3所示。

3 應(yīng)用與發(fā)展前景

隨著家用汽車的增多，城市土地資源越來越緊張，普通的地面停車場(chǎng)已經(jīng)日益趨于飽和，在這種情形下，大力發(fā)展立體車庫已成為了必然。目前在國內(nèi)許多發(fā)達(dá)城市的新建小區(qū)內(nèi)，立體車庫已經(jīng)開始投入使用。隨著科技的進(jìn)步，更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用的立體車庫必將興起，立體車庫的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化控制和管理也必將實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié) 語

自動(dòng)化立體車庫以PLC為控制系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的控制，同時(shí)設(shè)備中又輔助設(shè)計(jì)了安全防護(hù)系統(tǒng)，進(jìn)一步增強(qiáng)了工作的可靠性和安全性。自動(dòng)立體車庫具有存取速度快、結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)約土地空間等優(yōu)點(diǎn)，將成為未來車庫的發(fā)展方向。

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