基于PLC的摩天旋转式立体车库控制系统设计

甘天祥，吴何畏（通讯作者）

（湖北文理学院机械与汽车工程学院，湖北 襄阳 441053）

基于PLC的摩天旋转式立体车库控制系统设计

甘天祥，吴何畏（通讯作者）

（湖北文理学院机械与汽车工程学院，湖北 襄阳 441053）

以摩天旋转机构为主机械框架，结合光电传感器和行程开关对车位检测，三菱PLC逻辑分析得到存取车最佳车位，通过控制车位旋转电机使车位以最短时间到达库门，实现存取车行为。本文以PLC控制系统设计为核心，着重介绍了控制系统硬件PLC确定与I/O点分配，以及立体车库存取车的程序流程设计。

摩天旋转式；三菱PLC；立体车库；自动控制

一方面，针对城市停车设施规划、建设以及督查等工作，住建部发布了关于开展相关工作的通知。另一方面，日前根据建筑物的性质、区位等属性情况，一系列对应发展方案得以实行，以期达到完善停车位配建标准和制定配建停车场、路外公共停车场及路内停车位等目标。基于以上情况，新一代停车解决方案出现。

摩天旋转式立体车库作为新生代机械立体车库，以节省土地、调车时间短、安全可靠、结构美观等特点深受人们的认可。文章将围绕基于PLC的摩天旋转式立体车库以中，介绍其控制系统的设计实现方法。

1 系统结构和控制要求

摩天旋转式立体车库基本结构形状为摩天轮形；摩天旋转式立体车库的机械部分主要为车位旋转框架、车位悬停机架和安全防护装置等，电气控制部分主要围绕三菱PLC控制设计及配套传感器合理使用。

系统实现通过车位旋转电机的控制对车辆进行上升和下降，以及车辆安全的检测等功能。存入车辆时，PLC根据传感器得到的位置信息自动匹配离库门最近车位，车位以最短时间到达库门后，车辆驶入存车机架的指定安全位置后，司机离开车库，等待下一步存车操作；取出车辆时，输入取车车位号，PLC根据传感器得到的位置信息自动匹配最佳取车方案，车位旋转电机启动，在PLC控制下使车位旋至库门处，司机驱车离开车库。本文仅对一台摩天旋转立体车库进行了控制系统设计，仅包含8个可存放车辆到库位。摩天旋转式立体车库实物结构如图1。

2 控制系统的硬件设计

2.1 PLC的I/O点确定与分配

根据对摩天旋转式立体车库控制系统的功能分析，该系统共需要30个输入信号点以及24个输出信号点。

图1 某摩天旋转式立体车库实物结构图

2.2 PLC可编程控制器的选择

考虑到摩天旋转式立体车库的控制量只有数字开关量，并且对于系统的可靠性以及反应速度的要求比较高，所以选择三菱FX－2N系列 PLC 控制器，该系列控制器特点为：控制规模可达16 ～256点，开发周期比较短，编程方式有梯形图和顺序功能图两种方式，操作指令非常丰富。本文采用 FX2N－64MR 可编程控制器作为基本的控制单元。该PLC控制系统的输入/输出信号分配如表1所示。

表1 输入与输出信号分配表

2.3 外部接线图设计

选择PLC型号以及PLC扩展控制模块，将相应的传感器作为输入端连入PLC电路图中。输入端为车位旋转电机、库门启闭以及取车车位号输入按钮SB、8个车位车辆有无与车辆安全位置的光电传感器SA检测、8个平均分布在摩天机架上检测车位旋转位置的行程开关SQ与2个旋转速度切换位置行程开关SQ以及库门停车限位行程开关SQ检测等输入端。输出端为库门开闭电机、车位旋转电机正反转与停止、车位旋转快慢速切换、8个安装在车位上用于触发车位旋转位置检测的行程开关的机械装置等输出端连接。并且设置8个车位存取指示灯HL及声光报警电路YS、D。通过对控制任务的分析再结合上文的I/O分配，可以设计出PLC控制系统外部接线如图2。

图2 PLC与现场信号的实际连线图

3 控制系统软件控制流程设计

3.1 立体车库控制系统主程序设计

PLC控制系统主要实现车位旋转、库门开关、车位位置及运行状态的检测和存取车操作。系统控制主流程如图3所示。

图3 立体车库控制系统主流程图

3.2 车库存放车辆程序设计

存放车辆的控制流程： 系统自动检测是否存在故障，如果有故障则停止下一步程序，如正常则进一步读取数据监测确定是否存取车；若存车则检测车库上是否车辆停满，若有车辆停满则显示满位，若存在空位则系统运行存车程序；系统检测空车位数量，空车位车位指示灯闪烁以及对应车位用于触发行程开关的机械装置弹出；车位旋转电机以正转慢速状态运行预定时间后停止，PLC根据8个均布在摩天机架上的行程开关检测得到空车位位置信息，PLC根据位置信息以及预先设置车位位置优先级自动匹配离库门最近车位，最近车位指示灯继续闪烁、触发装置保持弹出状态；PLC检测空车位是否位于库门处，若位于库门处则库门打开车辆存入车位；PLC根据车位信息判断空车位是否处于库门左侧，则车位旋转电机正转，反之电机反转。车位继续旋转，若PLC检测到高低速转换位置传感器信号，则电机低速运行；PLC检测到库门停车限位信号，则电机停止运转、车位触发装置回位，库门打开车辆存入车位，PLC检测到车辆安全位置信号，则存车位置安全；至此，存车过程基本完成。摩天旋转式立体车库存放车辆的程序流程如图4所示。

图4 摩天旋转立体车库存车流程图

3.3 车库取出车辆程序设计

取出车辆的控制流程: 系统自动检测是否存在故障，如果有故障则停止下一步程序，如正常则进一步读取数据监测确定是否取车；若取车则检测取车车位号输入信号；若存在取出行为，则系统运行取车程序，该车位车位指示灯闪烁、触发装置弹出；PLC根据车位旋转位置检测得到车位位置信息，PLC根据位置信息自动匹配最佳取车方案，车位指示灯继续闪烁、触发装置保持弹出状态；PLC检测车位是否位于库门处，若位于库门处，则库门打开，车辆离开车位；PLC根据车位信息判断车位是否处于库门左侧，则车位旋转电机正转，反之电机反转。车位继续旋转，PLC检测到高低速转换位置传感器信号，则电机低速运行；PLC检测到库门停车限位信号，则电机停止运转、车位触发装置回位，库门打开，司机驱车离开车库；至此取车过程基本完成。摩天旋转式立体车库取出车辆的梯形图部分程序如图5所示。

图5 取车部分梯形图程序

4 结语

目前，短时停车需求集中的交通枢纽，车位短缺的商场、医院和景点等区域，以及因为前期规划问题导致后期车位需求暴涨的老旧住宅区都面临着不同程度的车位问题。而立体车库“向上向下要空间”的发展理念将使立体车库的建设从一定程度上解决这些问题。

摩天旋转立体车库以省地、方便、经济、灵活、可靠为特点。可以以此机电设备为平台，加入大数据、人工智能等核心科技，使之更加人性化、智能化、符合未来停车问题解决方案。

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U491.71;TP273

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