PLC技术在高层立体车库中的应用研究分析 车辆工程专业

PLC技术在高层立体车库中的应用研究7摘要自动立体车库具有广阔的发展前景。本文介绍了立体车库发展状况以及立体车库的主要功能与优越性，并进一步结合给出了一个物业小区内地下三层升降横移式立体车库的设计与实现方案的实践操作来阐述PLC的应用。同时本文还介绍了基于可编程控制器(PLC)和Profibus总线的车库控制系统,简述了多层升降横移立体停车库工作原理和结构特点，通过PLC软件设计及其优化,实现了立体车库的自动控制。升降横移类立体车库的控制系统通过采用PLC和Profibus现场总线控制,使整个控制系统的可靠性大大提高,满足了车库的控制功能与使用性能的要求,完全实现了进出车的智能控制。系统还在硬件设计上采用了手动、半自动和全自动多级冗余控制方式,配合软件/硬件连锁保护,大大提高了系统的可靠性;同时,由于PLC软件设计上的优化处理,使得本系统对于车位的扩展实现较为简便;此外,软件设计还采用了“并行分支与汇合”的技巧,从而大大缩短了进出车时间,提高了工作效率。

关键词PLCProfibus立体停车库多层升降横移控制系统应用载车盘认趾开关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——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、安全可靠等优点,越来越受到人们的青睐。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、平面移动类、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市场份额。目前常见的机械式立体停车库有升降横移式、垂直循环式、多层循环式、水平循环式、平面移动式、巷道堆垛式、垂直升降类和简易升降式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83%的市场份额。可编程控制器(PLC)集微机技术、自动化技术、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，因此在自动停车系统中通常作为电控核心。对于规模较大的系统，还可使用工业现场总线(Profibus或Devicenet)构成PLC网络，实现自动控制。结构特点是:底层只能平移，顶层只能升姜，中间层既可平移又可升降。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和进出车动作，进出车后再上升回到原位置。其运动总原则是:升降复位，平移不复位。PLC相关的介绍1.1什么是PLC（PLC）PLC来源可编程序控制器的英文为ProgrammableController,在二十世纪70-80年代一直简称为PC。由于到90年代,个人计算机发展起来,也简称为PC;加之可编程序的概念所涵盖的范围太大,所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器(PLC-ProgrammableLogicController),为了方便,仍简称PLC为可编程序控制器。有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统,强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。PLC是以微处理器为基础，综合自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，它具有体积小，功能强，程序设计简单，灵活通用，维护方便等一系列的优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，使它成为大规模控制工程的理想下位机。1.2PLC的发展历史自1968年美国GM(通用汽车)公司第一次提出取代继电器控制装置以来,现在已有第五代PLC产品了。PLC除了以连续量为主的反馈控制外,特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作;另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求,所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。1.3PLC的市场情况在PLC应用方面,我国是很活跃的,近年来每年约新投入10万台套PLC产品,年销售额30亿元人民币,应用的行业也很广。但是与其它国家相比,在机械加工及生产线方面的应用,还需要加大投入。我国市场上流行的有如下几家PLC产品:1.3.1西门子公司的产品,目前有SIMATICS7-400/300/200系列产品。1.3.2GE公司的产品;日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品。1.3.3PLC的市场的潜力是巨大的,不仅在我国,即使在工业发达的日本也有调查表明,PLC配套的机电一体化产品的比例占42%,采用继电器、接触器控制尚有24%。所以说,需要应用PLC的场合还很多,在我国就更是如此了。1.3.4从技术创新的角度看,我国大中型企业还要大力发展CIMS(计算机集成制造系统),在机械制造厂要形成FMS柔性制造系统,PLC是基础,所以PLC市场是广阔的。1.3.5PLC具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点,这是它能持久的占有市场的根本原因。立体车库概述（立体车库的构成）车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30"40年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。2.1立体车库主要有以下几种形式目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。2.1.1升降横移式升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。产品特点如下：1)节省占地，配置灵活，建设周期短。2)价格低，消防、外装修、土建地基等投资少。3)可采用自动控制，构造简单，安全可靠。4)存取车迅速，等候时间短。5)运行平稳，工作噪声低。6)适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。2.安全装置：防坠装置，光电传感器、限位保护器、急停开关等。2.1.2巷道堆垛式巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。2.1.3垂直提升式立体车库直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升式立体车库一般高度较高（几十米），对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。2.1.4垂直循环式垂直循环式产品特点：①占地少，两个泊位面积可停6"10辆车。②外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓。③格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。④可采用自动控制，运行安全可靠。立体车库自动控制系统（立体车库的构成）现代大型建筑的主流是智能化大厦和小区，因此自动化立体停车设备或车库的自动控制系统将成为智能化大厦和小区的一个重要组成部分。操作简单、迅速，使用方便，安全可靠，维护量小，为用户提供一个安全、简易的使用环境，这是自动化立体停车设备的基本特点。停车设备的一切运行状况，车辆停放的时间，车辆存放交费情况，车库库容量，车辆存放高、低峰情况，等信息均可通过网络传送到智能化控制中心，通过智能化控制中心运算处理，与广播系统和各分部管理办公室相连，达到提前发布相关控制、管理信息，从而全部实现智能化管理。通过大厦和小区的智能化控制中心还可与社会相关职能部门联网，将有关信息发布出去或收集进来，扩大车库的社会利用率和经济效益。这也将是自动化车库的发展方向和趋势。3.1立体车库自动化控制系统主要五个子系统立体车库自动化控制系统主要包含以下五个子系统：自动收费管理系统，自动存取车系统，远程诊断系统，自动道闸，监控安保系统。以上子系统均由中央控制室统一控制，可为客户规划停车库管理形式，发布车库库存容量，控制车流方案。3.1.1自动收费管理系统自动收费采用非接触式IC卡。IC卡分长期卡与储值卡两种。对固定用户，发行长期卡，费用可在固定用户交纳管理费用时一并交纳；对临时用户，发行储值卡，即：用户交纳的费用存在卡内，每次停车读卡自动从卡中扣除费用。3.1.2自动存取车系统自动存取车系统一般由小型可编程控制器PLC控制，包括卡号识别与移动载车盘两个过程。用户进入车库时，在门口刷卡进入，读卡机自动把数据传送到PLC控制系统，PLC系统通过判断卡号，自动把对应的载车盘移动到人车交接的位置，开启车库门，缩短存取车的时间。存车时，司机按照指示灯信号指引入库，只有当车辆停放在安全位置后，停车正常指示灯才会亮启。存取车完成后，车库门自动关闭。移动载车盘时，系统严格按照各种检测信号的状态进行移动，检测信号包括超长检测、到位检测、极限位置检测、人员误入检测、急停信号检测等。若有载车盘运行不到位或车辆长度超出车库允许的长度，所有载车盘将不进行动作，若检测到急停信号，将停止一切动作，直至急停信号消失。以上信号均为硬件信号，除此之外，还可从控制软件中设置保护信号，比如时间保护，以保证因硬件损坏而导致信号失灵时保证主体设备及车辆的安全。3.1.3远程诊断系统现场控制器可以通过网卡、Hub等网络设备与控制中心的局域网相连接，可以通过MODEN实现远程管理，监测现场运行情况，当现场出现故障时，在控制中心即可进行解决，方便管理人员、安保人员异地办公。3.1.4自动道闸在车库出入口处各设非接触式读卡器、感应线圈及道闸，用户在车库出入口处刷卡后，系统自动判别该卡是否有效，若有效，则道闸自动开启，通过感应线圈后，自动栅栏自动关闭；若无效，则道闸不开启，同时声光报警。3.1.5监控安保系统监控安保系统是指在中央控制室进行监视控制车库现场的运行状况。它具有运动检测、车牌识别、网络连接、各种类型的报警系统实现连动等功能，可以实现无人看守。系统简介如下：视频监控功能：在车库各出入口，值班室和车库内主要区段安装定焦摄像机，在大范围车位区安装球形云台，以便实现对车库全方位的实时监控。如果在车库光照条件不好的情况下，可选用黑白摄像机。运动检测功能：可以在夜间设置车库的运动检测区域，当检测区有移动目标时，运动检测功能发出报警信号，提醒值班人员。车牌识别功能：它能够设置车库参照车辆的车牌、车型。当参照车辆进入车库监视区域，系统自动对比参照车辆图像，有异常情况，发出报警信号，并自动切换和记录相关图像。报警连动功能：可以连动各类报警主机，如启动继电器发出声光报警通知安保人员自动放下道闸拦截车辆出入。数字录像功能：可以连续记录一个同在车库所发生事件，可以同步回放多个图像，可选择任意图像进行整体放大和局部放大，记录、回放、备份可同步进行各种信息。3.2据介绍，已经开始有越来越多的居住小区开始采用机械停车库了。考虑到成本及维修，目前多数小区采用的是多层升降横移式立体停车设备，大规模的仓储式机械停车库还很少。基于PLC的多层升降横移立体停车库控制系统设计（PLC技术在立体车库控制中的应用）4.1升降横移立体车库运行原理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2~4层(国家规定最高为4层),2层、3层者居多,现以典型的地上3×3升降横移式为例,说明停车库的运行原理。4.2立体车库结构特点立体车库结构特点：底层只能平移,顶层只能升降,中间层既可平移又可升降。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回到原位置。其运动的总原则是：升降复位,平移不复位。图2

上层控制程序流程图4.3立体停车库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车辆的安全,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自动控制装置,集微机技术、自动化技术、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Profibus-FMS和Profibus-DP构成两层控制网络。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,用于设备级分散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。本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,并提高了系统工作的可靠性和灵活性。

同时,本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、报警信号,并利用这些信号驱动PC控制界面中的各种图形,实时显示现场的各种状况,在操作员和停车库之间构造出形象、直观的界面,对操作运行和故障给出提示、报警等。4.4立体车库控制系统设计（电气系统的设计）

4.4.1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。其中,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3×3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。如果车库的规模足够大,还可以考虑配备操作器、触摸屏和IC卡磁卡机等来实现智能化自动控制。

车库控制方式分为3级——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,应用于车库检修、突然停电、紧急停机和车库故障4种情况;半自动为操作PLC控制面板上的按钮由PLC实现自动逻辑控制;全自动是由计算机给出存取命令由PLC来执行任务(要求配备“操作器”)。其中,手动方式为最高优先级,而半自动或全自动方式用于正常进出车处理,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控制面板可以完成所有存取车操作,而且本设计要求手动、半自动、全自动之间必须能够互锁。

4.4.2PLC控制系统设计

PLC是车库控制系统的核心,其操作大致分为三类：以故障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面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;然后,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重安全系统,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。用各种光电开关、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升降大电机,使它们在不同时间实现正反转。而且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,下面各层泊位不能移动,反之亦然。并且上层泊位每次只能有一个泊位进行上下升降运动。

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。在车库静止时,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,必须采取传动系统自锁保险设计和安全挂钩保险设计：如链传动采用制动电机,无论发生什么情况,都处于自我保护状态;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等。

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,可以检测托盘上汽车停放是否到位;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用于检测外界的错误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、运行过程中有车想开进等意外情况,光电开关光线被遮,会给PLC一个电平变化信号,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。同时在车库中还运用了一些传感器,如烟温传感器、检测断绳松绳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。

4.4.3PLC控制系统程序设计

该系统存取车控制只针对上层(二、三、四层)车位,而对于下层车位,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。

软件在设计不同层进出车程序时运用了“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,待各流程动作全部结束后,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出车,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,而且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。

4.4.5控制程序优化

由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中存放第二层需要存取的车位号,该车位号为1~N,如进行上层X(1≤X≤N)号车位存取,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;在进行存取车时,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,之后重复上述过程,直到空车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第二层类似。

4.4.6模块化程序设计

PLC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。

4.4.7软件设计中关键问题的处理

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时,自动中止系统的运行,并发出声光报警,同时系统转入手动方式进行故障处理。升降横移式立体停车设备的泊车流程示意如下：电气系统的设计)近几年，随着人民生活水平的提高，及汽车价格的一降再降，有车在老百姓看来已是越来越平常的事。可是，如果你住在一些较老的小区，会发现，买车容易，停车可就难了；更有甚者，有些人为了能在市中心上班地找到一个泊车位，不得不比挤公车起得还早。为什么会这样，这既有历史原因，人们没想到国人会如此快的拥有自己的家庭轿车，也有中国过于太快的城市化，使城市本就薄弱的基础设施捉襟见肘，所以，国家不能承受城市无限度的外扩，也就不允许在每个建筑外面留下大块的空地作为停车场。因此，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——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、安全可靠等优点,越来越受到人们的青睐。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、平面移动类、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市场份额。本文介绍了立体车库发展状况以及立体车库的主要功能与优越性，并进一步结合给出了一个物业小区内地下三层升降横移式立体车库的设计与实现方案的实践操作来阐述PLC的应用。升降横移类立体车库的控制系统通过采用PLC和Profibus现场总线控制,使整个控制系统的可靠性大大提高,满足了车库的控制功能与使用性能的要求,完全实现了进出车的智能控制。系统还在硬件设计上采用了手动、半自动和全自动多级冗余控制方式,配合软件/硬件连锁保护,大大提高了系统的可靠性;同时,由于PLC软件设计上的优化处理,使得本系统对于车位的扩展实现较为简便;此外,软件设计还采用了“并行分支与汇合”的技巧,从而大大缩短了进出车时间,提高了工作效率。同时，本文还介绍了基于可编程控制器(PLC)和Profibus总线的车库控制系统,简述了多层升降横移立体停车库工作原理和结构特点，通过PLC软件设计及其优化,实现了立体车库的自动控制。升降横移类立体车库的控制系统通过采用PLC和Profibus现场总线控制,使整个控制系统的可靠性大大提高,满足了车库的控制功能与使用性能的要求,完全实现了进出车的智能控制。系统还在硬件设计上采用了手动、半自动和全自动多级冗余控制方式,配合软件/硬件连锁保护,大大提高了系统的可靠性;同时,由于PLC软件设计上的优化处理,使得本系统对于车位的扩展实现较为简便;此外,软件设计还采用了“并行分支与汇合”的技巧,从而大大缩短了进出车时间,提高了工作效率。本文的一些观点和实际操作是根据具体的实际情况不同而不同，存在一定差异性，还有就是希望能多和同行业的同仁通交流探讨。参考文献1李雪雪,柯尊忠.PLC在立体车库自动控制中的应用研究J.机电产品开发与创新,2003(3)2郭建江,于有生.PLC在塔式立体车库控制系统中的应用J.机电工程技术,2003(5)3郑晟,巩建平.现代可编程序控制器原理与应用M.北京:科学出版社,19994赵跃华.可编程序控制器及其应用M.成都:电子科技大学出版社,19985SIMATICS7-200可编程序控制器系统手册6西门子SIMATICS7-200可编程序控制器选型手册7西门子MicroMaster440通用型变频器使用大全8殷际英.机电一体化基础M.北京:冶金工业出版社,19979任伯淼.机械式立体停车库M.北京:海洋出版社,200110皮壮行,宫振鸣,李雪华.可编程序控制器的系统设计与应用实例M.北京:机械工业出版社,200011王新生,张华强，基于PLC的立体车库控制系统设计[工业控制计算机IndustrialControlComputer]12张华强,王陶,苏晓良,王蕾，基于HMI和PLC的立体车库自动控制系统[电气传动ElectricDrive]13程怀舟基于PLC的多层升降横移立体停车库控制系统设计[电子设计应用ElectronicDesign&ApplicationWorld-NikkeiElectronicsChina]14戴士杰,李斌,师占群,岳宏，基于PLC控制的液压立体车库的设计[机床与液压MachineTool&Hydraulics]15宋胜涛,李瑞琴PLC在机械式立体车库控制系统中的应用[太原师范学院学报（自然科学版）JournalofTaiyuanTeachersCollege(NaturalScienceEdition)]16贺玲芳，液压升降横移式全自动立体车库运动控制系统[机械科学与技术MechanicalScienceandTechnology]17华中平,张立，基于组态王和VB的立体车库管理控制系统设计[机电工程技术Mechanical&ElectricalEngineeringTechnology]18张永伟，竖直循环式立体车库PLC控制系统[山东电大学报JournalofShandongTVUniversity]19基于PLC的电梯式立体车库控制系统设计[三峡大学学报（自然科学版）JournalofChinaThreeGorgesUniversity(NaturalSciences)]华中平,张立20李春茂,佟来生,宋一鸣,雷娟，基于总线技术的PLC智能停车库控制系统设计[电气应用ElectrotechnicalApplication]21于有生,郭建江，PLC在塔式立体车库控制系统中的应用[机电工程技术Mechanical&ElectricalEngineeringTechnology]22吴庆鸣,程怀舟,陈东，升降横移立体停车库安保系统[机电产品开发与创新Development&InnovationofMachinery&ElectricalProducts]23谢明,程怀舟，多层升降横移立体停车库计算机监控系统研究[机械与电子Machinery&Electronics]24郑宝举,袁永康,员超，智能立体停车库控制系统的设计与实现[计算机测量与控制ComputerMeasurement&Control]25郭毓,隋海美,李文淼，自动化立体车库教学实验系统研制[实验室研究与探索ResearchandExplorationinLaboratory]26蒋圣平，裴焕斗，PLC在立体车库系统中的应用《测试技术学报》2000-02P76-6927郭建江，PLC在塔式立体车库控制系统中的应用《机电工程技术》2003-05P71-7228徐世许.可编程序控制器原理·应用·网络.合肥：中国科学技术大学出版社.2002

29郝艳芳等.自动化立体停车设备的安全技术.机电产品开发与创新.2001施耐德立体车库系统的成功应用

关键词:plc

施耐德1.概述

近几年，随着人民生活水平的提高，及汽车价格的一降再降，有车在老百姓看来已是越来越平常的事。可是，如果你住在一些较老的小区，会发现，买车容易，停车可就难了；更有甚者，有些人为了能在市中心上班地找到一个泊车位，不得不比挤公车起得还早。为什么会这样，这既有历史原因，人们没想到国人会如此快的拥有自己的家庭轿车，也有中国过于太快的城市化，使城市本就薄弱的基础设施捉襟见肘，所以，国家不能承受城市无限度的外扩，也就不允许在每个建筑外面留下大块的空地作为停车场。

为了解决城市有限的土地面积和越来越多的建设用地及停车位的需求，最近国家建设部在有效利用地下空间资源及地上空间资源上出台了新的政策，即，要求新的住宅或写字楼，必须配有一定数量停车位，无论地下或地上。这样一来，立体车库就迎来了有史以来的第一个春天，最近三年来，得到了超速的发展。

2.立体车库简介及TwidoPLC方案

立体车库，从其外形及功能上大体分为以下几类：升降横移类，垂直升降类，简易升降类，平面移动类，垂直循环类，巷道堆垛类，水平循环类，多层循环类等

目前，应用比较多的是升降横移类，因其技术相对简单。一个最简单的立体车库系统通常由六个车位组成，分上下两层，六个车位只能停五辆车，留下一个空位作为横移空档。如下图所示：

其中的第6个位置我们可以把它作为横移空档，当然4、5同样也可以。

如此一来，在实际停车及取车时的逻辑大概是：当要将车停到4、5两个车位时，最简单，直接将车开到上面就可以了，至于是开上去还是倒上去，就看您个人喜好及车技了。如果要将车停在3号车位，也比较简单，只需将3号车位降下来，把车开上去再升到上面就可以了。如果要将车停到2号位，就要用到6号位了，要先将5号位移到6号空档，再将2号位降下来，把车停上去，再升到上面。至于要停到1号位，您就自已想想吧，逻辑很简单，至少比“华容道”救曹操简单多了。

以上就是所有立体车库的基本工作原理，无论何种结构，除了在外形和车的升降方式有所不同外，其工作方式其本类同。

在这样的一个系统中，别看起来简单，但如果要让一堆钢铁和电机按人的意志去运行，其程序还是有点复杂的。首先是各位车位的互锁，其次是车辆的安保措施，这都要通过PLC的程序逻辑执行。通常情况下，一个最简单的6车位系统大概要用40DI/O，当然，还要用按钮、指示灯，高级一些的就会用到文本显示器或触摸屏，另外很多的接近开关、限位开关、光电开关以及接触器也是必不可少的了。TwidoPLC大致的配置如下：

TWDLCAA24DRF+TWDDDI8DT+TWDDRA8RT

3.产品技术更新

近来，立体车库系统越来越多的采用了多层升降横移结构，而且其自动化程度越来越高，无人值守及IC卡存车取车系统应用也越来越普遍。

这样就对PLC的程序要求越来越高，而且对PLC的输入输出点数要求也越来越多。通常情况下，三层结构，每层有车位30-40之间，要用的PLC开关量大概是：200DI，100DO。这样，TwidoPLC单CPU就不能满足该系统的要求。为了解决这一问题，我建议客户采

用TwidoPLC远程I./O的方式，方便的解决了这一问题，其配置如下：

2*TWDLMDA20DRT+6*TWDDDI32DK+7*TWDDRA16RT

当然，在TwidoPLCCANopen主模块及AdvantysOTB分布式I/O发布以后，我们就可以采用全新的配置方式：

由于CANopen的通讯速率最高可以达到1Mbps，所以，这可以轻而易举的解决多个TwidoCPU间串行通讯速度不够的问题，而且，一个CANopen主站模块可以挂十几个从站，那么，这样的配置，最大的输入输出量就可以超过一千点，这在立体车库系统中，已经完全可以应付所有的要求。

此外，如果客户要求用IC卡智能存取车系统，为了简化程序，可以有效的利用TwidoPLC的查表功能，这将对解决复杂的车号与车位号对应有很大的帮助；此外，对PLC的通讯能力也有较高的要求。在现阶段，大部分IC智能系统都采用单片机开发，利用ASCII协议与PLC进行通讯，为了使PLC能够实时响应各台IC读卡器的数据，通常情况下，我们需要将PLC设为从站，这在ASCII编程上有一定的难度，详见Twido应用技巧—ASCII从站模式编程。

不过，如果客户的读卡系统能够升级到PC机，并且能够支持以太网，那么上面的问题将不复存在，我们可以利用Twido内置以太网CPU或TwidoPORT，将PLC与读卡器自由快速的连在一起，这项技术，目前已经处于开发中。

4.总结

TwidoPLC在立体车库中的使用，主要有以下优点：

1.10－264点I/O，可以满足大部分立体车库系统的要求。

2.TwidoPLC支持多种通信，方便客户系统的升级。

3.多种扩展模块选择，可根据系统要求进行机动灵活的配置。

该客户使用TwidoPLC已经有三年历史，在北京等地有上千个车位，整体运行稳定。

如果再将Twido以太网与CDMA/GPRS无线通讯功能利用起来，建立自已的集中远程监控系统，就可以足不出户，遥知现场的所有运行情况，这将很大大降低立体车库现场维护工作，解放更多的技术人员投入到新的工程中去。海南首座全智能全自动立体车库即将诞生记者近日从海南天邑国际大厦有限公司相关负责人处了解到，正在建设中的海南第一高楼--天邑国际，为了解决超高层建筑的停车问题，将斥资7000万巨资打造海南首个全智能全自动立体停车库，该车库将成后，将为48层的天邑国际提供充足的停车位，成为大厦"世界顶级配套"的又一亮点。海南第一高楼--天邑国际斥资7000万解决停车问题海南首座全智能全自动立体车库即将诞生记者近日从海南天邑国际大厦有限公司相关负责人处了解到，正在建设中的海南第一高楼--天邑国际，为了解决超高层建筑的停车问题，将斥资7000万巨资打造海南首个全智能全自动立体停车库，该车库将成后，将为48层的天邑国际提供充足的停车位，成为大厦"世界顶级配套"的又一亮点。据该天邑国际相关负责人介绍，在全智能全自动立体车库建成后，客户将省去车辆下地停放的一系列繁琐的过程，只需将车辆开至车库升降机门口即可，在150秒内，立体车库将为客户完成车辆自动掉头回转、入库存放等动作，整个过程将由全自动电脑控制，并进行全方位监控，确保车辆的防盗与防护，给客户带来全新的体验。立体车库解决超高层建筑停车难问题如何解决大厦的停车问题一直是超高层建筑设计的难点，由于超高层建筑体量庞大，占地面积有限，设计上除了充分利用地上面积规划停车位外，通常会向地下空间发展，但即使这样，车位有限仍成为困扰超高层建筑的设计难题。同时，规划层数过多的地下停车场也给业主的日常使用带来不便。目前，国际普遍采用立体车库来解决超高层建筑的停车问题。据记者了解，立体车库与传统的自然地下车库相比，立体车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80％-90％，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源。据悉，该项目决策层为了使大厦配置与"海南第一高楼"匹配，特别决定建设全智能全自动立体车库，使得整栋大厦配置停车位总数达到1000余个，一劳永逸地解决大厦车辆停放的问题。微电脑控制立体车库在山东邹平研制成功发布时间：2006-03-08来源:新华网最近在邹平县的一些住宅小区内，出现了一种立体车库，尽管它的占地面积仅有70平方米，却能容纳25辆轿车。这种在国内首家拥有自主知识产权的微电脑控制立体车库是齐星铁塔有限公司最近研制成功的新产品，它的研制成功解决了大中城市停车难的问题。随着社会经济的发展，汽车已经越来越多地走进了百姓家庭，但车辆停放却成了困扰城市管理的一大难题。如何解决这一难题，齐星铁塔有限公司敏锐地从中捕捉到了商机。他们考虑，人住房紧张，可以往空间发展、往高层发展，车住楼不是同样可以节省占地吗？于是就产生了开发立体车库，使车辆多层停放的想法。他们紧密结合自身产业，集中技术力量，并与山东理工大学机械学院等专业科研机构联合攻关，短短一年时间，就自行开发研制成功了五款立体车库。据山东理工大学机械学院教授、齐星集团技术顾问郭明光介绍，这种立体车库是液压升降式立体车库，它的主要工作部件一个是机架，一个是车台，一个是液压站，再就是监控部分，采用分层钢结构承载车辆，车台的载重量是2.2吨，车辆进入停车位后，将车固定到车位上，以微电脑控制技术调整车位，停车、取车时只要对照车位号码按一下控制键，很短时间内就可以自动调整好位置。经过操作，各停车位象蜂巢一样紧紧排列在一起，实现车辆多层停放。在产品性能方面，他们还从安全角度进行了全面完善，感应到有人或物靠近时，会自动停止运行，直至重新操作。在邹平城南新区世纪花园住宅小区内，微电脑控制立体车库的用户介绍说，这种设备对家庭来说很实用，不光占空少，操作起来也很简单，提车、放车大约一分钟就能完成。春节过后，这种微电脑控制立体车库一经投放市场，就立即受到客户的青睐，山西、济南、北京等省市都派人前往公司订货，目前已签订600多个车位的生产合同，公司仅此就能获得利润200万元左右。地上3x3升降横移立体车库程怀舟