基于PLC控制的自动化立体车库研究

摘 要：文章以目前应用广泛的升降横移式立体出库为例，详细地讲述了自动立体车库的工作原理以及控制系统的组成，并在此基础上对其发展的前景作出了展望。

关键词：PLC；自动立体车库；工作原理；控制系统

随着人类社会科技的进步以及经济的快速发展，家用汽车拥有量不断增加，进而使得城市交通变得十分拥挤。自动化立体车库的成功研制，有效地缓解了城市“静态交通”的压力，它在节约土地空间方面有着普通车库不可替代的优势，立体车库的发展与使用，在一定程度上解决了城市发展中的停车难问题。

1 自动化立体车库的工作原理

升降横移式立体车库从外部结构上看是二维矩阵形式，理论上可以设计成多层和多列，但出于安全、方便等角度考虑，通常其层数都会有一定的限制。下面以目前常用的3×3立体车库为例，介绍其工作原理，其工作原理如图1所示。

该立体车库分为顶层、底层和中间层三层。如图1中所示，每辆车都停放在一个载车托盘上，即通过载车托盘的垂直升降运动以及水平横移来实现车辆的存取。在存取车过程中，顶层托盘只能实现垂直方向移动，底层的托盘只能沿水平方向移动，而中间层托盘可实现水平和垂直两个方向上的移动。除顶层之外，中间层和底层都必须预留出一个空位，供进出车升降之用，空位的具体位置没有要求，可以在中间也可以在两边（图示空位均在车库的右边），因此可知，该立体车库共可以同时停放7辆车。当底层车位需要存取车时，可直接将车停入相应的空车位，或者直接从车库中开走，无需移动托盘便可以实现车辆的存取，而当顶层、中间层进出车时，则需要先判断各自下方车位是否为空，若为空，则可以直接移动托盘至目标车位，若不为空，则需先移动下方车位的托盘，直至下方为空时才可以进行下降动作，等到进出车完成后，载车托盘又上升到原来的位置。整个运动遵循的总原则是：托盘升降之后必须复位，而托盘平移则不用复位。

2 自动化立体车库的控制系统的设计

2.1 控制系统的组成

自动化立体车库主要由外部整体框架、载车托盘、升降横移传动系统、控制系统、安全防护系统等组成。其中控制系统是自动化立体车库的重要部件，控制系统设计的好坏决定了设备的使用性能。

自动化立体车库的运行控制可分为自动控制和手动控制两种，自动控制用来实现车辆的自动存取，自动化程度较高，在正常的工作情况下都应处于这种状态下，而手动控制主要用于调试以及设备的维修和保养中。

整个控制系统最重要的功能就是实现车辆的自动存取，即通过横移小电机、升降大电机实现载车托盘的上下或左右移动。其次，控制系统还要对设备的其他辅助装置进行监控和控制，如：防坠装置，报警灯等。为了确保设备使用的安全性，采用了行程开关、光电开关等来检测载车托盘的状态，以保证车辆在托盘中处于安全正确的位置。

从上述分析中可以看出，在整个控制系统中存在大量的电动机的启动、停止信号以及传感器的检测等开关量信号。控制模式为逻辑控制和顺序控制。

在继电器控制和计算机控制的发展的基础上，可编程序控制器（PLC）有了较快的发展，它是将自动化技术、计算机技术和通信技术等融入一体的新一代工业自动化控制装置，具有可靠性强、抗干扰能力强、灵敏度高、结构紧凑、扩展性好等优点，适合用于经常性启动和关闭的场合以及外界环境比较恶劣的情况下，因而在目前的自动化立体停车库设备中通常采用PLC作为控制系统的核心。自动化立体车库的控制原理如图2所示。

2.2 控制程序流程图

依据自动化立体车库的工作要求以及其在运行中对设备各个环节的严格控制，程序设计采用模块化结构，即由初始化程序、主控制程序和故障报警程序三部分组成。

根据前文自动化立体车库运动原理部分所述，其运动的原则为：升降必须复位，横移不复位。由此可知，存取车操作控制的载车托盘的运动基本一致，不论是存车还是取车，载车托盘总是先下降到底层，等存取车完成后，再上升到原先的位置，为下一次存取车做准备。因此可用相同的控制程序来实现同一车位的存取，这样大大地提高了执行程序的效率，同时也有利于节省plc的内部存储空间。自动立体车库的存取车控制流程图如图3所示。

3 应用与发展前景

随着家用汽车的增多，城市土地资源越来越紧张，普通的地面停车场已经日益趋于饱和，在这种情形下，大力发展立体车库已成为了必然。目前在国内许多发达城市的新建小区内，立体车库已经开始投入使用。随着科技的进步，更加经济实用的立体车库必将兴起，立体车库的远程网络化控制和管理也必将实现。

4 结 语

自动化立体车库以PLC为控制系统的核心，实现了自动化的控制，同时设备中又辅助设计了安全防护系统，进一步增强了工作的可靠性和安全性。自动立体车库具有存取速度快、结构紧凑、节约土地空间等优点，将成为未来车库的发展方向。