赵祖玉 盛大功
山东协和学院 山东济南250000
摘要：立体车库是指利用立体空间进行车辆存取的停车场。立体车库能够实现空间的最大化利用，通过自动化控制方式实现停车立体化，能有效缓解和解决停车难问题。因此，加强立体车库智能控制系统的研发与设计工作，对于立体车库整体发展和智能控制系统建设都具有非常重要的意义。本文开展立体车库智能控制系统的设计研宄工作，结合当前成熟的PLC技术，专门进行立体、高效、安全的立体车库智能控制系统的设计，从而推进立体车库的智能化发展。
本文介绍了基于可编程控制器(PLC)的车库控制系统，简述了3层3列式7车位升降横移式立体停车库的工作原理、结构特点、并通过PLC软件设计及其优化，实现了立体车库的自动控制。整个系统由载车部分、传动系统、控制系统等组成。用PLC内的预置程序来控制整个系统的运行，用电机的正反转来控制车位的上下左右移动实现存取车的自动化。该系统又具有以下保护功能：急停、断电保护。
关键词：立体停车库 可编程控制器 自动控制
1.研究背景：立体车库是指利用立体空间进行车辆存取的停车场。通过多种技术的使用，立体车库不仅能够节省大量的空间，还能够实现较为高效的自动化车辆存取操作[1]。在我国汽车产业不断发展的背景之下，汽车的销售总量和保有量均有所增长。截至2019年6月，我国的机动车保有量就达到了3.4亿辆，千人有量达到243辆。但是，同欧美等发达国家相比较而言，我国的汽车市场仍然处于不断发展的阶段。随着汽车保有量的大幅度增长，我国停车难的问题也越来越突出，尤其是在停车位建设不足的情况之下，停车难问题逐渐衍生出其他的交通问题，对城市建设也产生了不良的影响[2-3]。
传统停车场基于自身的局限性，不能满足不断增长的城市停车需求，容易造成停车难问题。而立体车库能够实现空间的最大化利用，通过自动化控制方式实现停车的立体化，从而有效缓解和解决停车难问题。国内目前在立体车库自动化控制发展方面仍然存在不足之处，大部分立体车库生产企业在自动化控制设备的生产技术和生产规模等方面都没有达到一定的要求，也缺乏立体车库科技创新的发展，对于我国立体车库自动化控制系统的发展产生了一些不利的影响［４】。在立体车库自动化控制系统政策扶持方面，我国不断重视立体车库的建设，加大了在立体车库和立体车库自动化控制系统建设等方面的投入，并鼓励社会资本进入到立体车库的投资、研发、建设当中，有效推动了立体车库自动化控制系统的发展。因此，加强立体车库智能控制系统的研发工作，设计出自动化控制水平更高的立体车库智能控制系统，对于立体车库整体发展具有重要意义。本文开展立体车库智能控制系统的设计研究工作，结合当前成熟的PLC技术，针对立体车库目前发展存在的智能化程度较为低下、安全性不高等方面的问题，专门进行立体、高效、安全的立体车库智能控制系统的设计，从而推进立体车库的智能化发展。
2.课题研究内容：本文以立体车库智能控制系统作为主要的研宄对象，结合当前国内外在立体车库智能控制系统方面的建设情况和相关技术，对立体车库的主要运动结构和控制系统进行设计。
本次设计主要介绍了基于可编程控制器的车库控制系统，简述了3层3列式7车位升降横移式立体停车库的工作原理、结构特点、并通过PLC软件设计及其优化，实现了立体车库的自动控制。整个系统由载车部分、传动系统、控制系统等组成。用PLC内的预置程序来控制整个系统的运行，用电机的正反转来控制车位的上下左右移动实现存取车的自动化。该系统又具有以下保护功能：急停、断电保护。
3.系统硬件设计：
在对比分析当前国内外不同类型立体车库的基础之上，本文主要选择升降横移式立体车库作为研究和设计的对象。首先，进行立体车库智能控制系统总体方案设计。结合升降横移式立体车库在车辆规格方面的要求进行设计，对升降横移式立体车库的总体结构进行分析和设计，并详细指定立体车库的整体控制方案。另一方面，对升降横移式立体车库的软硬件系统进行分析和设计，结合立体车库智能控制系统的设计要求进行硬件选型，并进行系统软件的设计工作。升降横移式立体车库是指利用载车板的升降或横向平移存取停放车辆的机械式停车设备。升降横移式立体车库每个车位均有载车板所需存取车辆的载车板通过升、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。
3．2立体车库原理框图：
（1）立体车库存车操作流程
首先，驾驶员将车辆驶入立体车库入口，立体车库智能控制系统完成对车辆的检测之后，打开入口的挡车栏，驾驶员将车辆驶入立体车库。其次，用户进行存车操作，系统自动读取空闲停车位号码，驾驶员将车辆驶入指定位置最后，PLC发出存车控制指令，载车板通过升降运动和横移运动，将车辆运送到指定的停车位，完成存车操作。
（2）立体车库取车操作流程
首先，用户在立体车库智能控制系统操作平台进行取车操作，系统接收到用户信息后，向PLC传送取车信号。其次，PLC发出取车控制指令，车辆通过升降运动和横移运动到指定位置。最后，系统显示存车时间和费用，费用扣除成功后，用户将车辆驶离立体车库，完成取车操作。
3.2.1检测系统：?
(1)载车板上有无车检测
在每个载车板上的一条对角线上安放一套光电开关，用于检测载车板上有无车。
(2)车板平移运动是否到位检测
只有下层载车板有平移运动，在每个车位上分别安装限位开关，用于检测载车板平移运动是否到位。
(3)载车板升降是否到位检测
只有上层载车板有升降运动，在每个载车板垂直运动的轨道上，在低层和上层分别安装一只限位开关，用于检测载车板下降和上升是否到位。
3.2.2 电气控制系统整体设计
整个车库由一台PLC对车库进行统一的管理和监控，通过PLC控制平台传动装置以完成对车辆的存取操作。各车位内车辆的调入、调出由PLC根据当前各车位的车辆存放情况，按照相应的调度策略调度车辆进出。
立体车库的自动存取车控制系统主要包括：
(1)各种信号的采集和控制输出。PLC输出信号给接触器线圈，控制接触器的接通与关断，同时将车位的空闲情况用灯泡显示。
(2)电机控制线路、控制电机正反转的接触器、到位限位、平台的上下行程限位及闸门的开闭。车库采用车位检测装置代替人工找位，用升降装置输送汽车到位。系统在面板处设有急停开关，当发生意外时，按下急停开关，断掉所有电机的电源，使平板无法继续运行，以保护人员及设备的安全
4．软件整体设计：根据车库的运行控制要求，应用程序采用模块化结构， 由主循环程序和若干子程序构成。控制程序采用模块化编程形式，车位运行过程中只需调用子程序模块，这样大大降低了程序的复杂程度，方便了程序的修改，而且为车位的拓展提供了便利条件。
总结：本文主要研究了一种基于plc的立体车库，灵活有效增加土地利用率，功耗低，主要应用于城市土地紧张地区，对人们的生活具有重大的现实意义。
参考文献:
[1]王淑英编.?电气控制与PLC应用[M].?北京：机械工业出版社，2016.48?
[2]?王兆义.可编程控制器教程[M].上海:机械工业出版社,?2017.28
[3]?张文明.组态软件控制技术[J].北京:清华大学出版社,?2016.08??
[4]He yong yi. A Control System of Material Handling in FMS. Journal of shanghai university. Vol.1.No.1.2020