多層升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計

（南京萊鋼泰達艾利肯車庫有限公司，江蘇 南京 210000）

1 升降橫移車庫運行原理

隨著時代不斷發(fā)展，城市中的汽車數(shù)量不斷增長，停車困難問題日益嚴重。立體車庫的構(gòu)架模式，符合房地產(chǎn)商開發(fā)的設(shè)計要求，尤其是升降橫移車庫，不僅可以成倍地提升停車的位置數(shù)量，還呈現(xiàn)出良好的地域適應(yīng)能力。升降橫移車庫結(jié)構(gòu)為鋼架式，能夠?qū)崿F(xiàn)縱向的延伸操作，并且可以分段或者集中控制，也能夠支持橫向并列運行，達到單獨控制的要求[1]。通過升降橫移的方式轉(zhuǎn)移空間形成垂直的通道，通過升降的方式取下從高層位置的車輛，整體采用PLC 進行控制。其運行原理為升降復位，平移不復位[2]。

2 立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 控制系統(tǒng)組成

上位機的監(jiān)控系統(tǒng)與下位機的PLC 控制系統(tǒng)組合在一起形成立體車庫的控制體系。上級的整體線路設(shè)備或者是可以選擇的網(wǎng)絡(luò)，與上位機、現(xiàn)場操作機構(gòu)以及PLC 組合成為監(jiān)控系統(tǒng)。其中PC 設(shè)備屬于核心設(shè)備，另外還包括配合音效的設(shè)備、顯示器、打印機以及收款機等諸多設(shè)備[3]。將PC 設(shè)備作為核心，配合音響、顯示設(shè)備、打印設(shè)備以及收款設(shè)備等實現(xiàn)工作目標。上級的整體線路控制設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)平臺、設(shè)備運作的操作機械、IC 卡的磁卡設(shè)備以及觸摸屏幕等都屬于可以選擇的設(shè)備，希望通過這樣的方式能夠滿足深入開發(fā)的工作內(nèi)容要求，能夠根據(jù)車庫的實際規(guī)模以及車庫的實際應(yīng)用情況，進行科學的選擇[4]。例如生活中比較常見的3×3 單元組合的車庫，可以利用PLC 的控制模式實現(xiàn)單元車庫的管理目標，關(guān)注多個PLC 的配合，同時構(gòu)建一個具有多個節(jié)點結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)絡(luò)。例如配合操作設(shè)備、IC 磁卡設(shè)備以及觸摸屏幕等。具體空內(nèi)置體系結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 控制體系結(jié)構(gòu)圖

將車庫控制方法劃分為3 個級別，分別是手動、半自動以及全自動?，F(xiàn)場應(yīng)用手動操作方式對每個托板進行控制。通過PLC 的控制面板實現(xiàn)半自動操作，通過按鈕的方式實現(xiàn)PLC 的自動邏輯控制目標。全自動操作模式即應(yīng)用計算機設(shè)備收集和存儲命令。在維修和調(diào)試設(shè)備或者對設(shè)備的異常情況進行處理干預的過程中，會選擇手動操作方式，這也就是最高級別的優(yōu)先模式。一般車輛進出工作選擇半自動模式，這一模式優(yōu)先于全自動操作模式。完全脫離計算機的運作模式，利用PLC 的控制面板可以直接完成取車。設(shè)置手動、半自動以及全自動模式，需要能夠在3種模式下實現(xiàn)互相鎖定目標的功能。

2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

核心運營和管控車庫體系的主要板塊就是PLC，通過劃分不同的操作類型，實現(xiàn)3 個工作目標。1）實現(xiàn)診斷故障和處理故障的工作目標，進行科學操作。2）根據(jù)車庫運營實際現(xiàn)場情況進行VO 的數(shù)據(jù)操作。3）執(zhí)行相關(guān)操作，完成用戶要求指標，并配合服務(wù)工作的需求進行外部相關(guān)設(shè)備的指令的操作。在進行車輛實時存取時，操作人員對PLC 接收到的信號進行分析，然后在控制面板或者上位設(shè)備上輸入指令，然后選擇合理的工控指令進行操作。檢測并輸入元件的分析，然后進入車庫的設(shè)備驅(qū)動位置信息系統(tǒng)，將元件的狀態(tài)信息反饋到執(zhí)行操作的元件當中，拉動車位板，實現(xiàn)移動該位置的目的，實現(xiàn)車輛存取、信號顯示、指示燈顯示的目的。在工作區(qū)間當中配置光纖、電力監(jiān)測體系并且能夠滿足多重的安全體系維護工作，保證設(shè)備正常運行并控制異常問題的發(fā)生。采用光電檢測、軟硬件的信號聯(lián)合鎖定、防墜保護和位置限定及過載保護等設(shè)備，保證系統(tǒng)整體運行的安全性和穩(wěn)定性。

在控制系統(tǒng)中，PLC 主要根據(jù)托盤、托板的位置以及相關(guān)運動狀態(tài)的檢測進行控制，并滿足存取車的需求。管控車位就是掌控橫向移動和豎向升降的大型電機，控制設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)不同時間節(jié)點正向和反向的轉(zhuǎn)動功能。通過上層的升降配合下層的橫向移動完成互相鎖定的操作目標，進而可以保證上層的停泊車位在升降的過程中，不會影響下面各層的停泊位置出現(xiàn)移動變化?？茖W的系統(tǒng)支持功能可以保障存取車輛的安全性，行程開關(guān)能夠保證托板平面移動到指定位置并且可以實現(xiàn)托盤的升降控制。為確保載車板的運行安全，一定要設(shè)置傳動體系的自動鎖定安保設(shè)計并配合安全掛鉤的保險設(shè)定。鏈傳動模式的制動電機，要能夠在各種情況狀態(tài)下都可以實現(xiàn)自我保護的功能。在對安全掛鉤進行控制時，操作人員能夠根據(jù)電磁鐵的信息反饋確定掛鉤是否將托盤安置平穩(wěn)。在各個位置安置光電開關(guān)可以確認托盤的位置，監(jiān)測托盤位置上是否存在車輛、控制車位移動方向、管控位置移動及監(jiān)控操作是否錯誤等問題。在出現(xiàn)錯誤時，根據(jù)PLC 的電平變化信號指示，實現(xiàn)相關(guān)設(shè)備信息的輸入，并進行報警和停機。另外，在車庫當中安置部分傳感設(shè)備，可以監(jiān)控煙霧、斷繩、松繩以及斷鏈的報警位置移動，通過手動按鈕，使開關(guān)復位，并執(zhí)行報警任務(wù)，做好緊急停車處理。

2.3 PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計

首先，設(shè)計控制程序的流程圖，即在系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計上層和下層車位存取的方案，通過編寫梯形的圖形語言實現(xiàn)系統(tǒng)控制。使用托盤、鋼絲繩或者鏈條進行托盤的懸吊。避免設(shè)備靜止時出現(xiàn)掛鉤掉落的情況出現(xiàn)，保證托盤下降的安全與穩(wěn)定，實現(xiàn)上升和下降的操作。這部分設(shè)計使用了并行分支與匯合的功能，實現(xiàn)了分層指派工作內(nèi)容和流程的目的，可以很好地完成不同流程的動作，根據(jù)執(zhí)行要求實現(xiàn)托盤移動車輛的目的。體系內(nèi)部的自動操作設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)動鎖定或者是雙重輸出，既能夠滿足檢查故障的工作需求，又能夠節(jié)約工作時間，提升車庫的工作效率。

其次，進行控制程序的優(yōu)化設(shè)計。針對上層托盤進行升降控制，達到控制下層車位位置的目的，通過監(jiān)控和觀察下層車位的空車位，指示車輛進入空車位。

再者，進行模塊化的程序設(shè)計。采取模塊化的編程方法進行PLC 的管控程序設(shè)計，對車位設(shè)置模塊的運行程式、操作難度和復雜程度進行簡化，這也有助于簡化程序的修改與維護。整體程序設(shè)定包括手動按鍵子程序模板、主程序模板、緊急停車的按鍵程序模板、存取車位號程序模板、托盤平面移動程序模板、初始化程序模板、空車位號碼/移動車位號碼程序模板、托盤升降移動程序模板、光電開關(guān)子程序模板以及故障報警的子程序模板。

最后，提出軟件設(shè)計工作中關(guān)鍵性問題的處理方案。系統(tǒng)運行過程中的相關(guān)元件、儲存數(shù)據(jù)的設(shè)計以及定時設(shè)備等都需要使用具有掉電安保功能的元件，使其能夠在系統(tǒng)掉電的情況下，實現(xiàn)對掉電前期系統(tǒng)狀態(tài)的維護，以此來儲存前期信息，等待接通電力后能夠繼續(xù)完成之前設(shè)定的工作。如果電氣或者設(shè)備出現(xiàn)故障問題可以進行報警，由系統(tǒng)維護工作人員手動處理故障。

3 結(jié)論

綜上所述，對研究內(nèi)容進行分析，在了解并掌握多層升降橫移形式的立體停車庫的結(jié)構(gòu)特征，以及運行原理的基礎(chǔ)上，對其進行深入研究和分析。明確PLC 的主要控制單元，通過分布模式的控制方案進行干預，然后針對控制體系當中的各元素的組成、PLC 的控制，以設(shè)計的形式進行干預，科學運用控制元件達成設(shè)計要求，并構(gòu)建立體的車庫自動控制體系。應(yīng)用PLC 對升降橫移形式的立體車庫控制體系進行管控，可以保證系統(tǒng)控制的可靠性和穩(wěn)定性，在提升車庫運營效率性的基礎(chǔ)上，還可以降低車庫運行的風險。特別是在串聯(lián)的車位相對比較充足的情況下，可以滿足車位的自動調(diào)配目標，滿足日常的功能性需求。