基于PLC控制的自动化立体车库系统设计

周其鼐

摘 要 立体停车设备是满足大众生活所需的新型产品，尤其近年来经济发展轿车进入每个家庭后，立体车库更是成为一种发展趋势，本文利用PLC对2层9车的升降横移式立体停车设备的自动控制系统进行分析设计。

关键词 立体车库 PLC 升降横移式 自动控制系统

0 引言

最早的立体车库出现于上世纪初，二十一世纪以来，全球汽车的数量呈爆炸式增长，汽车给予人方便的同时又带来了一系列停车难问题，在人口密集的城市，如何解决停车难问题，立体车库的建造是一项具有前瞻性的举措。

截至目前为止，中国机动车总量及年增量均达到历史最高水平，但我国停车场建设难以满足现阶段车辆对停车位的要求，传统方式的停车场因其本身缺点正逐渐退出历史舞台，自动化立体车库正处在一个高速发展的时期，有效解决了停车的难题，还具有经济性良好的特点，从而成为当下发展的一个趋势。

本文选择双层升降横移式立体车库，也就是采用西门子PLC对2层9车的立体车库进行自动控制系统的分析与设计。此车库分为上下两层，共有10个车位，其中下层有一个为空位作为交换车位，可为载车板提供一个无障碍的上下升降通道，另外9个车位用于存放车辆。底层车位存取车辆时，无需移动载车板，车可以直接进出；上层车位进出车时，先要判断该车位正下方车位是否有载车板，有载车板时要进行相应的平移处理，直到下方为空车位才可以进行下降动作进行进出车处理，进出车结束后载车板需要复位上升，而底层载车板无需复位。

1 系统方案设计

1.1 立体车库自动控制系统要求

选取车位后，载车板在电动机带动下按照程序设计好的的路径自动到达地面；进入停车库存取车时，升降电动机以及平移电动机都必须处于停止状态，否则会造成不必要的车辆损坏和人员伤亡。若控制系统发生故障或者车库内存在安全隐患时，系统应该发出报警用来提示工作人员进行排查和处理。

1.2 控制系统硬件组成（图1）

利用检测机构将检测到的信号作为输入信号给PLC。光电开关用来检测载车板上面是否有车，行程开关用来判断载车板是否升降平移完成，感温感烟复合式传感噐用来检测车库内是否有安全隐患以备紧急突发状况。接收PLC给出的输出信号的作为执行机构，它会按照输出信号做出相应的动作。利用升降电动机以及横移电动机的正反转来实现载车板的上下升降以及左右平移。

按照立体车库自动控制系统要求，比较继电器、单片机和PLC三种控制方式的优缺点，最终决定采用PLC（可编程控制噐）作为立体车厍自动控制系统的核心，本控制系统选用西门子S7-300型PLC。

2 系统的程序设计

2.1 程序流程图

首先进行主程序设计，先对系统进行初始化，以免发生程序错误；然后进行安全检测，判断系统是否存在故障，先进行排除故障操作后才能进行存取车的操作。在选取车位的时候，需要先判断所选车位正下方是否有载车板的存在，YES执行下层载车板左右平移，NO执行弹开防坠挂钩操作；接着判断升降通道是否通畅，YES才可以执行下降载车板，即存取车的操作。延时1min，载车板复位上升需判断载车板是否上升回到原位置，复位完成，存取车才算整体完成。子程序块按车位号码排列就好，底层直接进出车，上层需要底层的平移与顶层的升降配合完成，程序类似。存取车程序流程图如图2所示。

本文设计双层五列九车位PLC程序，用梯形图来实现。

以存取3号车为例进行说明。按下3号车位按钮时，首先判断3号车位正下方是否有通畅的升降通道，即检测8号位置是否有载车板；若没有，3号可以直接下降，若有，要再检测哪个位置没有载车板，再根据情况选择如何平移下层载车板来提供升降通道；3号下降停留几秒后复位上升至原位置，存取车完成。下面分情况也就是存取3号位置车的子程序说明。

（1）当3号车位正下方8号车位无载车板时，3号载车板可以直接下降，直到触碰8号位置下行程开关，给PLC一个信号，PLC控制升降电机制动，下降完成；延时1min后复位，升降电动机上升，触碰3号位置上行程开关，PLC控制升降电机制动，载车板上升停止，存取车完成。为防止载车板同时运动造成不必要的损失，所以程序中加入了互锁环节以确保安全。

（2）当下层7号车位无载车板时，3号载车板下方没有升降通道，需要正下方8号载车板左移以空出升降通道。设计最初先检测此时的情况，发现8号有板7号无板，根据设计好的最优路径，系统默认选择先左移8号位置载车板，3号再下降。8号左移直到触碰7号位置左行程开关，给PLC一个信号，PLC控制横移电机制动，检测7号左右、下行程开关常开，8号载车板左移完成；这时3号可以直接下降了，直到触碰8号位置下行程开关，给PLC一个信号，PLC控制升降电机制动，下降完成；停留1min后复位，触碰3号位置上行程开关，PLC控制升降电机制动，载车板上升停止，存取车完成。

（3）当下层6号车位无载车板时，先检测3号位置正下方有8号位置载车板，没有升降通道，再通过载车板检测发现6号位置为空，根据设计好的最优路径，系统默认选擇先左移7号位置载车板至6号再左移8号至7号，然后3号再下降。7号左移直到触碰6号位置左行程开关，给PLC一个信号，PLC控制横移电机制动，检测6号左右、下行程开关常开，7号载车板左移完成；然后8号左移直到触碰7号位置左行程开关，给PLC一个信号，PLC控制横移电机制动，检测7号左右、下行程开关常开，8号载车板左移完成；此时3号可以直接下降了，直到触碰8号位置下行程开关，给PLC一个信号，PLC控制升降电机制动，下降完成；停留1min后复位，触碰3号位置上行程开关，PLC控制升降电机制动，载车板上升停止，存取车完成。

（4）当下层9号车位无载车板时，由于车位对称，情况跟下层7号位置无载车板时相似。先将8号右移到9号，触碰9号右行程开关，8号横移电动机停止运行，8号右移完成；然后3号再下降，触碰8号下行程开关，3号升降电机停止运行，3号下降完成；经过延时，3号复位，升降电动机带动载车板上升，触碰3号上行程开关，载车板停止，存取车完成。

（5）当下层10号车位无载车板时，由于车位对称，情况跟下层6号位置无载车板相似。先将9号右移到10号，触碰10号右行程开关，9号横移电动机停止运行，9号右移完成；再将8号右移到9号，触碰9号右行程开关，8号横移电动机停止运行，8号右移完成；然后3号再下降，触碰8号下行程开关，3号升降电机停止运行，3号下降完成；经过延时，3号复位，升降电动机带动载车板上升，触碰3号上行程开关，载车板停止；存取车完成。

3 结束语

本文主要研究内容是根据我国停车设备实际发展情况分析设计了基于PLC控制的立体车库自动控制系统，对升降横移式立体车库进行了原理介绍，系统方案设计和梯型图设计，基本满足所需控制功能和使用要求，PLC的应用和继电器和单片机相比速度快，抗干扰性强，可靠性高，无论从操作，控制还是效率方面来说PLC都更具优势，因此在今后发展进程中PLC具有强大的生命力。

参考文献

[1] 柳春生.西门子PLC应用与设计教程[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2] 李波，李国栋，薛兴国.PLC在立体车库中的应用[J].机电工程，2008.25（11）：71-73.

[3] 马红麒.基于PLC控制的多层立体车库的研究与设计[J].制造业自动化，2009（3）：97-98.

[4] 杨继志，郭敬.自动化立体车库的关键技术[J].起重运输机械，2007（1）：42-43.

[5] 张强.基于s7-300控制的升降横移自动化立体车库的研究与设计[D].成都：电子科技大学，2009.