基于PLC 的升降横移式立体车库设计

2021-06-16薛少钧吴松林

电子制作 2021年6期

薛少钧，吴松林

（西京学院机械工程学院，陕西西安，710000）

0 引言

中国立体车库的最早的研究开发工作是从1985 年开始的，1990 年开始进口和产出立体停车设施，在很多大城市都有使用[1]。参照外国标准制订的中国立体车库行业标准也相继产生，现在我国的立体车库设备生产水平和技术水平已经相当完善，部分立体停车设备已经走出国门。立体车库是一种综合性的设施，涉及多个学科领域。所以立体车库技术的进步需要多学科的专业人才投入到共同研发中去，研发出满足国内外市场的需求的技术[2]。

在中国的泊车产业研发过程中还有些不利的影响，如缺乏一致的技术指标；技术水准低；生产力不足；市场竞争力小；缺少技术创新能力等问题。要想克服这些困难，大家需要在政策、市场、管理和技术等方面更加努力。使停车产业良性发展[3]。

1 升降横移式立体车库的结构及运行规图

本文设计一个双层三列五车位升降横移式立体车库。车库车位分为顶层车位和底层车位，顶层车位分别为1号、2号、3 号车位。底层车位分别为4 号、5 号、6 号车位。车库中有6 个车位，但最多同时存放5 辆汽车，为了在存取车时，载车板能有上升或下降的通道，需要有一个空位。底层载车板只需要进行平移动作，顶层载车板只需要进行升降动作。当底层车位要进行存取车操作时，可直接选择相应的车位号，车辆可直接开入或开出，直接完成任务。如果存取车操作涉及到顶层车位，如果该顶层车位下的车位为空，载车板做出升降动作，进行存取车处理。当需要工作的顶层车位下的载车板有车辆存放时，底层载车板需要根据具体情况，进行相应的横移动作。直到底层车位为空后，才可以进行下降动作。顶层车位完成所要进行的操作后，需要返回到原来的位置。依据原有的原理（运动学规律）可以把存取车的过程用以下几个步骤表示出来，如下：

(1)为了能够把空余的车位让出来，此时需要让载车板进行横移；

(2)当需要用车时，让载车板的升降来进行取车。

图1 展示了一个立体车库是关于两层六车位的结构平面图。

图1 立体停车库示意图

2 升降横移式立体车库控制系统

■2.1 控制程序流程图

流程图说明：

(1)PLC 开始工作，初始脉冲对状态进行初始复位。

(2)复位后，控制系统对整个车库各个部件的安全性进行检测。如果立体车库内有故障，立体车库不会进行工作，需要对故障进行相应的处理，接下来就是需要对车库的车位进行检查，看看哪个环节出现了错误，直至找到错误的环节，来进行修复，如若不存在故障，则选取要进行存取车操作的车位号。

(3)选择进行存取车操作的车位号，系统判断该车位的下层载车板有无车辆存放，如果没有车辆存放，下降通道可直接建立。如果有车辆存放，底层载车板根据具体的控制要求，选择合适的信号进行下降。

(4)当在需要下降之前，需要进行安全措施，此时防坠落的措施开启，升降机构电动机工作，载车板下降。

(5)存取车过程完成。

程序流程图如图2 所示。

图2 程序流程图

■2.2 PLC 的I/O 口资源配置

I/O 单元或I/O 模块有时也被称为输入/输出单元，是PLC 与工业生产现场之间的连接部件。I/O 点数是是衡量可编程逻辑控制器性能的重要指标。可编程逻辑控制器的输入、输出接口数量决定着被控装置的规模。在本次立体车库的设计中选用S7-200 系列中的CPU226，它的I/O 接口数为24/16，系统CPU 采用的是24 输入/16 输出的西门子S7-200 系列PLC 中的CPU226。本文中控制系统的控制核心单元需要通过PLC 的输入接口，接受用户存取车具体的操作指令，同时经过系统处理后，控制系统通过输出接口向车库的各个部件发出指令。

按照本次设计方案的目标，输入的节点一共有30 个，输出节点共10 个，设置的车位一共有六个，并依次标号，所以此时的车位选择的开关涉及6 个，并且上限开关数也是6 个，还需要横移行程开关、电磁输出、链条检测输入以及防坠落安全装置的电磁输入各3 个，光电传感器2 个，电动机热继电器输入和电动机接触器输出各5 个，最后还需要蜂鸣器和警灯。

依据本次的设计和PLC 的选取，确定了I/O 地址分配，具体如表1 所示。