基于plc的多层升降横移立体停车库控制设计时间

1、基于plc的多层升降横移立体停车库控制设计时间：2010-01-20 08:23:50來源：edn作者： 程怀舟引言随着汽车的急增致使城市停车难问题不断恶化，而作为解决城市静态交通的有效措施一 一向空间、向高层发展的自动化立体停车设备，以其占地面积少、停车率高、布置灵活、高 效低耗、性价比高、安全可靠筹优点，越來越受到人们的青睐。目前市面上常见的机械式立 体停车库有：升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平而移动类、巷道堆垛 类、垂直升降类和简易升降类等8种，其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、 造价低等优点，在国内车库市场占有绝对优势的帀场份额。升降横移立休车库运行原理

2、升降横移类机械停车库利用托盘移位产生垂直通道，实现高层车位升降存取车辆。其车 位结构为2维矩阵形式，可设计为多层和多列。由于受收链装置及进出车时间的限制,一般为 24层（国家规定最高为4层）,2层、3层者居多，现以典型的地上3x3升降横移式为例，说明 停车库的运行原理。立体车库结构特点是：底层只能平移，顶层只能升降，中间层既可平移乂可升降。除顶层 外，中间层和底层都必须预留一个空车位，供进出车升降之用。当底层车位进出车时，无需移动 其他托盘就可直接进出车;中间层、顶层进出车时，先要判断其对应的下方位置是否为空，不为 空时要进行相应的平移处理，直到下方为空才可进行下降动作，进出车完成后再上升冋到

3、原位 置。其运动的总原则是：升降复位,平移不复位。控制系统方案的确定升降横移立体停车库以停放轿车为主，其代价较昂贵,而且立体停车库使用时涉及到人身 和午辆的安全，所以对设备的安全性和可靠性要求非常高。plc采用了以计算机为核心的通 用向动控制装置,集微机技术、向动化技术、通讯技术为一体，可靠性强、性价比高、设计紧 凑、扩展性好、操作方便，适用于频繁启动和恶劣的环境,因此在立体停车库控制系统中通常 采用plc作为电控系统的核心。作为网络底层的现场总线技术以其简单的结构,在控制系统的设计、安装、运行、维护 上体现出极大的优越性,因此本文采用protibus-fms和profibus-dp构成两层控

4、制网络。 profibus-fms主要完成中等传输速度的循环和非循环通信任务，通常用于plc与pc、plc 与plc之间的互相通信。而底层网络则选择了 profibus-dp,这主要因为profibus-dp是经过 优化的高速通信联接,川于设备级分散i/o之间的通信，构成获得最短总体循环时间的单主站 系统。木系统运用现场总线技术实现了现场智能设备和自动化控制设备之间的开放式、数字 化、多节点通信，并捉髙了系统工作的可靠性和灵活性。同时,木系统以上位机作为监控机，利用上位机的数据通信手段，数据处理能力和图形显 示、多媒体技术,通过现场总线，实时接收和处理下位机plc从现场采集的各种状态、控制、

5、报警信号，并利用这些信号驱动pc控制界而中的各种图形，实时显示现场的各种状况，衣操作 员和停车库z间构造出形象、直观的界面，对操作运行和故障给出提示、报警等。立体车库控制系统设计控制系统的组成立体车库控制系统由上位机监控系统和下位机plc控制系统组成，图1为该系统结构框 图。其屮，监控系统由“上位机+profibus现场总线+plc+现场操作机构”构成，以pc机为核 心，配备有打印机、音效设备、收款机、显示器等。如果车库是由多个3x3单元的组合，可以 用一个plc控制一个车库单元，多个plc共同构成多点结构的局域网。如果年库的规模足够 大，还口j以考虑配备操作器、触摸屏和ic卡磁卡机等來实现智

6、能化自动控制。图1控制系统结构图车库控制方式分为3级一一手动、半自动和全自动。手动是在现场用手操作器对每个托 板进行点动控制，应川于车朋检修、突然停电、紧急停机和车炸故障4种情况;半自动为操作 plc控制面板上的按钮由plc实现口动逻辑控制;全口动是由计算机给出存取命令由plc 來执行任务（要求配备“操作器”）。其中，手动方式为瑕高优先级，而半自动或全自动方式用 于止常进出车处理，其中半自动方式优先级高于全自动。在计算机脱机情况下,plc控制而板 可以完成所有存取车操作，而h本设计要求手动、半自动、全白动之间必须能够互锁。plc控制系统设计plc是车库控制系统的核心，其操作人致分为三类：以故障

7、诊断和处理为主的操作;联系 现场状况的数据i/o操作;执行用户程序以及响应与plc相连的外部设备的命令操作。当有 存取操作时,plc会接收和分析操作人员在控制血板按钮或上位机输入的指令，做出合理的工 控安排：判断检测元件的状态，读取车库机械驱动部分的信息;然厉，将信息反馈到执行元件, 拖动车位板，实现其位置移动，完成车辆的存取操作和信号的显示（指示灯）。整个动作区域配 有光电检测及多垂安全系统，以防异常情况发生。该系统中plc主要完成对托盘、托板位置及运行状态的检测和存取车的操作。川各种 光电开关、行程开关检测位置状态，用接触器、继电器执行对拖动电机的起停控制。对车位的操作就是控制横移小电机和

8、升降大电机，使它们在不同时间实现正反转。ifuh 上层升降动作和以下各层的横移动作必须是互锁的，即当上层泊位在升降时，下而各层泊位不 能移动，反之亦然。并且上层泊位每次只能有一个泊位迓行上下升降运动。为了保证存取车可靠安全，系统要精确定位。行程开关的设置保证了托板能平移到预定位置 以及托盘能上升或下降到准确位置，但同时,行程开关逻辑要严格互锁。例如1、2水平限位开 关在静态情况下只能有一个是断开的，如果2个以上开关闭合即表示托板不到位。在车库静 止吋,2、3层所有挂钩信号均应断开（负逻辑）,2层上限位开关断开,3层上限位开关闭合。此外,为了保证载车板运行过程的安全性，必须采取传动系统白锁保险设

9、计和安全挂钩保 险设计：如链传动釆用制动电机，无论发牛什么情况，都处于口我保护状态;控制安全挂钩运动 的电磁铁上必须有一反馈信号，以指示挂钩是否已把托盘挂好光电开关布置在不同的位置有不同的功能：分别安装在托盘底层左右两边的光电开关,对以检测托盘上汽午停放是否 到位;在托盘对角线上安放的光电开关可以检测托盘上有无车;装设于停车库车辆入口处左 右两侧的光电开关还可以川于检测外界的错谋动作和车位移动时出现的异常情况等，如车辆 未停妥、动作区域有人或物、运行过程屮有车想开进等意外情况，光电开关光线被遮，会给plc 个电平变化信号，从而改变plc的输入，蜂鸣器发音报警,设备不作运行或停止运行。同时在车库

10、中还运用了一些传感器，如烟温传感器、检测断纯松细或断链报警的位移传 感器，以及警示装置、紧急停车开关、手动按钮、复位开关等。plc控制系统程序设计控制程序流程图该系统存取车控制只针对上层（二、三、四层）车位，而对丁下层车位，存取车只需直接开 进开出即可。控制软件采用梯形图语言编写。程序流程图如图2所示。oi发出再昨8号ujf 'iz5l凡盘卞卑©»出訪妆钩hfit»nhfl复他±kr1t£sftn ”爲用险绳或话釜傩 倘：fl t的吊盘隸胡& 旧ll咖止状召 w紡證安全）1«祖 ftfts.托盘打賂 必须先上翎霞跖氐

11、删安皱徐北下n '干歳a、v g)图2上层控制程序流程图软件在设计不同层进出年程序时运用了 “并行分支与汇合”的技巧，所谓并行分支指的 是各分支流程可同时执行，待各流程动作金部结束后，根据相应执行条件，汇合状态动作。即如 果选择第三层托盘进岀车，可以使一层二层同时平移（左移或右移），这样，设备动作顺序之间联 锁或双重输出时，控制系统均能自动处理，而h.控制系统的试运行及故障检查非常方便，可节 约大量时间，提高工作效率。控制程序优化山于上层的托盘升降都必须使其下层车位为空车位之后才能进行,以地上三层车位运动 为例，一层空车位位置有n种，二层托盘升降涉及的运动方式有n2种，三层托盘可能的运

12、动方 式有n3种，随着车位和层数的增加,程序会出现剧烈膨胀，因此，如何寻求简便方法，使程序得 到优化将是该系统程序设计的难点。以第二层为例，在变量dm中存放笫二层需要存取的车 位号，该车位号为1n，如进行上层x（iwxwn）号车位存耽则dm = x;在dn中存放下层空车 位号，设空车位为y号车位，则dn=y;在进行存取车吋，把dm和dn中的数值进行比较，其结 果为零，则上层车位的托盘可以直接下移;如果结果大于零,则表示空车位在左边，这样先把空 车位右边第一个托盘左移到空位上,z后重复上述过程，直到空午位在上层需要存取的车位正 下方时，上层车位的托盘才能进行升降运动。三层和四层存取车的处理方法和

13、第二层类似。模块化程序设计plc控制程序采用模块化编程形式，午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的条件。整个程序包括 主程序模块、手动按键子程序模块、紧急停车按键子程序模块、初始化程序模块、存取车位 号赋值程序模块、空车位号与移动车位号赋值程序模块、托盘平移运动程序模块、光电开关 子程序模块、托盘升降运动程序模块和故障报警子程序模块。软件设计屮关键问题的处理程序所用状态元件、定时器及数据存储器均选用具有掉电保护功能的元件，当系统掉电 时元件保持掉电前的状态，以保存现场信息,待上电后继续完成被中断的动作;当发生意外情 况时，按下急停按钮中止系统的运行并保存现场断点信息;当出现如电机过载、过热电气或机 械故障吋,自动中止系统的运行，并发出声光报警，同吋系统转入手动方式进行故障处理。结语升降横移类立体车库的控制系统通过采用plc和