杨洪才
青岛昊悦机械有限公司 山东省青岛市 266043
摘要：立体停车设备的显著优势体现在空间节省方面，由于立体停车设备能够使城市停车难问题得以有效解决，因此在车库建设工程规划过程中往往会优先选择建立立体停车设备。但值得注意的是，立体停车设备自动化水平对其能否在实际中进行广泛应用具有决定性作用，因此作为自动化立体停车设备中控制核心的PLC，决定了立体停车设备的核心技术水平。为确保立体停车设备自动化水平逐步提高，进一步推广立体停车设备在当前社会中的广泛应用，基于PLC控制的自动化立体停车设备探究十分必要。
关键词：PLC控制；自动化；立体停车设备
引言
随着人民生活水平的不断提高，私家车的数量日渐增长，随之而来的就是停车位难以满足现有车辆的停车。如何解决这一问题？目前有两种方法：第一，开放部分单位停车场，但这种方法似乎并不能完全解决停车难的问题；第二，利用现有停车场资源，很多地下车库空间没有利用，可以有效利用其空间资源，设计立体停车设备停车场，在原有的一层停车场上构建多层停车场，这种立体停车设备，不用额外占地建造，使用非常方便，控制简单，可以有效缓解停车难这一城市难题。21世纪，随着科技的进步，人民的生活水平不断上升，人们拥有私家车的数量逐渐增多，我国通过引进以及借鉴欧美和日本的立体停车设备先进技术，并结合自己的自主研发成果，开始大规模增加立体停车设备的制造与使用。目前我国约有100家企业进行立体停车设备设备的研究、设计与制造。我国制定的《2017特种设备目录》规定了立体停车设备的类别包括：升降横移类立体停车库、垂直循环类立体停车库、水平循环类立体停车库、多层循环类立体停车库、平面移动类立体停车库、堆垛类立体停车库、垂直升降类立体停车设备、简易升降类立体停车库、汽车专用升降机等。虽然立体停车设备行业发展迅速，但城市汽车增长的数量远大于停车位数量的增长，因此，立体停车设备仍有极大的发展空间。
1车库管理系统总体设计思路
立体停车设备是一个集合了多种机械设备的车辆存取系统。按照立体停车设备的业务运作特点，可以将立体停车设备的车辆存放功能实现模块细分为升降横移模块、多层循环模块、巷道堆垛模块以及垂直循环模块等多个类型。其中升降横移模块应用技术相对更加成熟，适用范围相对更广，在居民建筑以及商务建筑的停车库中的应用最为广泛。因此，本文将升降横移类立体停车设备作为研究对象。按照升降横移式立体停车设备的车辆存取特点，要实现车辆的升降和平移，并维持车辆升降平移控制秩序，可以确定升降横移类的立体停车设备车辆存取操作流程，在梳理了立体智能车库的自动化车辆存取业务流程以后，就可以依据业务流程明确车辆存取功能的功能子模块和基本的智能控制组织结构。具体智能车库日常操作可以分为账户管理、安全监管、手动控制、自动控制和故障报警维护五个子功能模块，分别负责实现车库日常运作过程中的各个功能需求。根据立体智能车库系统的功能需求模块，本文使用PLC主控制器，利用以太网PROFINET和触摸屏来实现系统数据的交换，建立一个集合管理员、操作员、用户操作系统的智能化立体停车设备管理系统。PLC智能车库管理系统主要通过传感器设备实时监控车库各功能设备的运作状态和功能实现情况，并将这些监控数据传播到PLC主控制器，PLC按照上图的功能实现关系图，将需要操作的数据分为手动控制数据、自动控制数据和故障报警数据，然后将这些数据录入操作系统，通过触摸屏反馈给管理员操作平台、操作员控制平台和用户自助操作平台，用户通过触摸屏录入操作数据，操作数据再由PLC主控系统按照功能模块关系图，传达给执行设备，完成对车辆存取业务的智能操作。
2基于PLC的立体停车设备控制设计
2.1立体停车设备的结构
由于升降横移式立体停车设备具有复杂的机械结构，因此可以存放更多的车辆。本文设计的立体停车设备包括车库主体框架、升降机构、平移机构、保护机构等。为了更加准确可靠地进行升降横移，还需要采用PLC作为立体停车设备的控制器，能够精准控制车辆的上升下降以及左右移动。此外，为了保证车辆安全，还配备有速度传感器、车辆长度检测装置、防坠落报警装置等。
升降横移式的立体停车设备由于受框架结构复杂度以及存取车辆时间的限制，立体停车设备通常以2～3层居多。立体停车设备能够提供的总车位数量P与立体停车设备的层数、列数关系为：P=XY﹣(X﹣1)。式中X表示立体停车设备的层数，Y为立体停车设备的列数。
2.2 PLC核心控制系统软件设计
立足自动化立体停车设备控制系统进行分析，其最普遍的程序应用就是模块式控制程序，此系统控制程序主要由五大模块构成。系统主程序具备中枢作用，能够对存车程序及取车程序进行控制，同时也具备能够控制对系统起保护作用的保护子程序及报警子程序。在车库具体运行过程中，如果一层车库处于空位状态的情况下，可以在一层空位上直接停车，并不需要横向移动载车板；在一层不属于空位状态的情况下，则可对预存车位加以选取，同时判断下方是否存在载车板，如果下方有载车板时，此时需要下方所有载车板控制横移运动进行移位，之后对车位进行选取，借助下降运动向一层进行存车操作。如果车辆是在一层存放，此时取车可直接进行；如果车辆是在其他层车位存放，则需要以上述存车同样的运动流程为依据进行操作。系统具体控制程序流程如下：以自动化立体停车设备工作要求和其在运行过程中对设备各环节严格控制等为依据，程序设计主要是对模块化结构加以应用，具体组成则包含三部分：初始化程序、主控制程序、故障报警程序。以前文自动化立体停车设备运动原理描述为依据，立体停车设备运动原理是以升降必须复位且横移不复位为主，通过这一原理可以明确的是，存取车操作控制的载车托盘具有基本一致的运动规律，此时对于存车及取车操作来说，都需要载车托盘向底层先行下降。在完成存取车操作的后期，载车托盘再向原先位置上升，为之后的存取车操作做好充足准备工作。基于此，可对相同控制程序加以应用，进而确保同一车位的存取得以良好实现，此种方式能够促进执行程序的效率得以逐步提高，同时对节省PLC内部存储空间也十分有利。
2.3存车过程
分析过程如下：如果车主存车，首先要判断的是车库系统内是否可以存车。如果车库内有其他车主存车，则需等待；反之，车主可以存车。当车主将车开到门口时，门前的地感线圈就会反应，门会自动的打开，这时车主可以进入车库并且按照语音提示把车停到指定的位置停好，此时可以离开车库了。在车库内，有光电开关可以对车辆进行检测。如果车辆的尺寸超标，报警系统会自动报警提示不可以存车；如果车辆的尺寸符合要求，车主刷卡就可以到达指定的位置并且收费开始计时。这是存车的过程，取车的流程与存车的流程基本是相反的。
2.4管理系统硬件配置
管理系统硬件的选择要以稳定性和安全性为基本原则，本文按照一般规模的立体智能车库标准选用西门子PMI1207作为电源设备，为整个智能管理系统提供稳定电能供应。选用西门子SIMATICS7-1200作为CPU主控系统。选用PROFINET通信模式实现上位机、控制系统、触摸屏系统的信息交互，因此需要选用PROFINET通信交换机来组建智能系统的以太网通信网络。最后，本文选用西门子KTP600的触摸屏设备作为管理系统人机交互操作设备。在上位机系统的传感器模块，选用直流三线NPN常开型光电传感器来检测车位状态和车位升降通道状态。选用直流二线常开型接触传感器，检测车位归位状态以及安全挂钩的复位状态。
结语
基于PLC为核心控制系统的自动化立体停车设备，不仅保障了立体停车设备自动化控制得以良好实现，同时借助设备对安全防护系统的辅助设计，能够保障自动化立体停车设备各方面工作的可靠性及安全性逐步增强。具备存取快速、结构紧凑、土地空间节约等优点的自动化立体停车设备必然会成为未来车库发展主要趋势。在立体停车设备对PLC核心控制系统+变频器这一技术加以应用的情况下，能够有效调节速度，同时还能够确保对车库车位位移运动及升降运动的精确定位得以良好实现。借助一些相关测试表明，基于PLC控制系统的自动化立体停车设备具有运行稳定、便于操作等优势，尤为重要的一点是能够有效节省空间，使得当前城市中停车紧张问题得到了有效解决。
参考文献
[1]郭俊鸽.智能垂直循环立体停车设备PLC控制系统的研究[J].起重运输机械，2020(9):74-76.
[2]马德智，寇志伟，李文军，孙万利.立体停车设备中基于PLC的变频器节能控制策略的研究设计[J].国外电子测量技术，2019，38(12):60-65.