PLC技術在高層立體車庫中的應用研究7摘要自動立體車庫具有廣闊的發展前景。本文介紹了立體車庫發展狀況以及立體車庫的主要功能與優越性，并進一步結合給出了一個物業小區內地下三層升降橫移式立體車庫的設計與實現方案的實踐操作來闡述PLC的應用。同時本文還介紹了基于可編程控制器(PLC)和Profibus總線的車庫控制系統,簡述了多層升降橫移立體停車庫工作原理和結構特點，通過PLC軟件設計及其優化,實現了立體車庫的自動控制。升降橫移類立體車庫的控制系統通過采用PLC和Profibus現場總線控制,使整個控制系統的可靠性大大提高,滿足了車庫的控制功能與使用性能的要求,完全實現了進出車的智能控制。系統還在硬件設計上采用了手動、半自動和全自動多級冗余控制方式,配合軟件/硬件連鎖保護,大大提高了系統的可靠性;同時,由于PLC軟件設計上的優化處理,使得本系統對于車位的擴展實現較為簡便;此外,軟件設計還采用了“并行分支與匯合”的技巧,從而大大縮短了進出車時間,提高了工作效率。

關鍵詞PLCProfibus立體停車庫多層升降橫移控制系統應用載車盤認趾開關引言隨著汽車的急增致使城市停車難問題不斷惡化,而作為解決城市靜態交通的有效措施——向空間、向高層發展的自動化立體停車設備,以其占地面積少、停車率高、布置靈活、高效低耗、性價比高、安全可靠等優點,越來越受到人們的青睞。目前市面上常見的機械式立體停車庫有：升降橫移類、垂直循環類、多層循環類、水平循環類、平面移動類、巷道堆垛類、垂直升降類和簡易升降類等8種,其中升降橫移類以其結構簡單、操作方便、安全可靠、造價低等優點,在國內車庫市場占有絕對優勢的市場份額。目前常見的機械式立體停車庫有升降橫移式、垂直循環式、多層循環式、水平循環式、平面移動式、巷道堆垛式、垂直升降類和簡易升降式8種，其中升降橫移類以其結構簡單、操作方便、安全可靠、造價低等優點，在國內車庫市場占有83%的市場份額?？删幊炭刂破?PLC)集微機技術、自動化技術、通訊技術為一體，可靠性強、性價比高、設計緊湊、擴展性好、操作方便，因此在自動停車系統中通常作為電控核心。對于規模較大的系統，還可使用工業現場總線(Profibus或Devicenet)構成PLC網絡，實現自動控制。結構特點是:底層只能平移，頂層只能升姜，中間層既可平移又可升降。除頂層外，中間層和底層都必須預留一個空車位，供進出車升降之用。當底層車位進出車時，無需移動其他托盤就可直接進出車;中間層、頂層進出車時，先要判斷其對應的下方位置是否為空，不為空時要進行相應的平移處理，直到下方為空才可進行下降和進出車動作，進出車后再上升回到原位置。其運動總原則是:升降復位，平移不復位。PLC相關的介紹1.1什么是PLC（PLC）PLC來源可編程序控制器的英文為ProgrammableController,在二十世紀70-80年代一直簡稱為PC。由于到90年代,個人計算機發展起來,也簡稱為PC;加之可編程序的概念所涵蓋的范圍太大,所以美國AB公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器(PLC-ProgrammableLogicController),為了方便,仍簡稱PLC為可編程序控制器。有人把可編程序控制器組成的系統稱為PCS可編程序控制系統,強調可編程序控制器生產廠商向人們提供的已是完整的系統了。PLC是以微處理器為基礎，綜合自動控制技術和通信技術發展起來的一種通用的工業自動控制裝置，它具有體積小，功能強，程序設計簡單，靈活通用，維護方便等一系列的優點，特別是它的高可靠性和較強的適應惡劣工業環境的能力，使它成為大規?？刂乒こ痰睦硐胂挛粰C。1.2PLC的發展歷史自1968年美國GM(通用汽車)公司第一次提出取代繼電器控制裝置以來,現在已有第五代PLC產品了。PLC除了以連續量為主的反饋控制外,特別在制造工業中存在了大量的開關量為主的開環的順序控制,它按照邏輯條件進行順序動作號按照時序動作;另外還有與順序、時序無關的按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制;以及大量的開關量、脈沖量、計時、計數器、模擬量的越限報警等狀態量為主的離散量的數據采集監視。由于這些控制和監視的要求,所以PLC發展成了取代繼電器線路和進行順序控制為主的產品。1.3PLC的市場情況在PLC應用方面,我國是很活躍的,近年來每年約新投入10萬臺套PLC產品,年銷售額30億元人民幣,應用的行業也很廣。但是與其它國家相比,在機械加工及生產線方面的應用,還需要加大投入。我國市場上流行的有如下幾家PLC產品:1.3.1西門子公司的產品,目前有SIMATICS7-400/300/200系列產品。1.3.2GE公司的產品;日本歐姆龍、三菱、富士、松下等公司產品。1.3.3PLC的市場的潛力是巨大的,不僅在我國,即使在工業發達的日本也有調查表明,PLC配套的機電一體化產品的比例占42%,采用繼電器、接觸器控制尚有24%。所以說,需要應用PLC的場合還很多,在我國就更是如此了。1.3.4從技術創新的角度看,我國大中型企業還要大力發展CIMS(計算機集成制造系統),在機械制造廠要形成FMS柔性制造系統,PLC是基礎,所以PLC市場是廣闊的。1.3.5PLC具有穩定可靠、價格便宜、功能齊全、應用靈活方便、操作維護方便的優點,這是它能持久的占有市場的根本原因。立體車庫概述（立體車庫的構成）車輛無處停放的問題是城市的社會、經濟、交通發展到一定程度產生的結果，立體停車設備的發展在國外，尤其在日本已有近30"40年的歷史，無論在技術上還是在經驗上均已獲得了成功。我國也于90年代初開始研究開發機械立體停車設備，距今已有十年的歷程。由于很多新建小區內住戶與車位的配比為1:1，為了解決停車位占地面積與住戶商用面積的矛盾，立體機械停車設備以其平均單車占地面積小的獨特特性，已被廣大用戶接受。機械車庫與傳統的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優越性。首先，機械車庫具有突出的節地優勢。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據40平方米的面積，而如果采用雙層機械車庫，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多層（21層）立體式車庫的話，50平方米的土地面積上便可存放40輛車，這可以大大地節省有限的土地資源，并節省土建開發成本。機械車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內或車不停準位置，由電子控制的整個設備便不會運轉。應該說，機械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。在地下車庫中采用機械存車，還可以免除采暖通風設施，因此，運行中的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。機械車庫一般不做成套系統，而是以單臺集裝而成。這樣可以充分發揮其用地少、可化整為零的優勢，在住宅區的每個組團中或每棟樓下都可以隨機設立機械停車樓。這對眼下車庫短缺的小區解決停車難的問題提供了方便條件。2.1立體車庫主要有以下幾種形式目前，立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環式、箱型水平循環式、圓形水平循環式。2.1.1升降橫移式升降橫移式立體車庫采用模塊化設計，每單元可設計成兩層、三層、四層、五層、半地下等多種形式，車位數從幾個到上百個。此立體車庫適用于地面及地下停車場，配置靈活，造價較低。產品特點如下：1)節省占地，配置靈活，建設周期短。2)價格低，消防、外裝修、土建地基等投資少。3)可采用自動控制，構造簡單，安全可靠。4)存取車迅速，等候時間短。5)運行平穩，工作噪聲低。6)適用于商業、機關、住宅小區配套停車場的使用。2.安全裝置：防墜裝置，光電傳感器、限位保護器、急停開關等。2.1.2巷道堆垛式巷道堆垛式立體車庫采用堆垛機作為存取車輛的工具，所有車輛均由堆垛機進行存取，因此對堆垛機的技術要求較高，單臺堆垛機成本較高，所以巷道堆垛式立體車庫適用于車位數需要較多的客戶使用。2.1.3垂直提升式立體車庫直提升式立體車庫類似于電梯的工作原理，在提升機的兩側布置車位，一般地面需一個汽車旋轉臺，可省去司機調頭。垂直提升式立體車庫一般高度較高（幾十米），對設備的安全性，加工安裝精度等要求都很高，因此造價較高，但占地卻最小。2.1.4垂直循環式垂直循環式產品特點：①占地少，兩個泊位面積可停6"10輛車。②外裝修可只加頂棚，消防可利用消防栓。③格低，地基、外裝修、消防等投資少，建設周期短。④可采用自動控制，運行安全可靠。立體車庫自動控制系統（立體車庫的構成）現代大型建筑的主流是智能化大廈和小區，因此自動化立體停車設備或車庫的自動控制系統將成為智能化大廈和小區的一個重要組成部分。操作簡單、迅速，使用方便，安全可靠，維護量小，為用戶提供一個安全、簡易的使用環境，這是自動化立體停車設備的基本特點。停車設備的一切運行狀況，車輛停放的時間，車輛存放交費情況，車庫庫容量，車輛存放高、低峰情況，等信息均可通過網絡傳送到智能化控制中心，通過智能化控制中心運算處理，與廣播系統和各分部管理辦公室相連，達到提前發布相關控制、管理信息，從而全部實現智能化管理。通過大廈和小區的智能化控制中心還可與社會相關職能部門聯網，將有關信息發布出去或收集進來，擴大車庫的社會利用率和經濟效益。這也將是自動化車庫的發展方向和趨勢。3.1立體車庫自動化控制系統主要五個子系統立體車庫自動化控制系統主要包含以下五個子系統：自動收費管理系統，自動存取車系統，遠程診斷系統，自動道閘，監控安保系統。以上子系統均由中央控制室統一控制，可為客戶規劃停車庫管理形式，發布車庫庫存容量，控制車流方案。3.1.1自動收費管理系統自動收費采用非接觸式IC卡。IC卡分長期卡與儲值卡兩種。對固定用戶，發行長期卡，費用可在固定用戶交納管理費用時一并交納；對臨時用戶，發行儲值卡，即：用戶交納的費用存在卡內，每次停車讀卡自動從卡中扣除費用。3.1.2自動存取車系統自動存取車系統一般由小型可編程控制器PLC控制，包括卡號識別與移動載車盤兩個過程。用戶進入車庫時，在門口刷卡進入，讀卡機自動把數據傳送到PLC控制系統，PLC系統通過判斷卡號，自動把對應的載車盤移動到人車交接的位置，開啟車庫門，縮短存取車的時間。存車時，司機按照指示燈信號指引入庫，只有當車輛停放在安全位置后，停車正常指示燈才會亮啟。存取車完成后，車庫門自動關閉。移動載車盤時，系統嚴格按照各種檢測信號的狀態進行移動，檢測信號包括超長檢測、到位檢測、極限位置檢測、人員誤入檢測、急停信號檢測等。若有載車盤運行不到位或車輛長度超出車庫允許的長度，所有載車盤將不進行動作，若檢測到急停信號，將停止一切動作，直至急停信號消失。以上信號均為硬件信號，除此之外，還可從控制軟件中設置保護信號，比如時間保護，以保證因硬件損壞而導致信號失靈時保證主體設備及車輛的安全。3.1.3遠程診斷系統現場控制器可以通過網卡、Hub等網絡設備與控制中心的局域網相連接，可以通過MODEN實現遠程管理，監測現場運行情況，當現場出現故障時，在控制中心即可進行解決，方便管理人員、安保人員異地辦公。3.1.4自動道閘在車庫出入口處各設非接觸式讀卡器、感應線圈及道閘，用戶在車庫出入口處刷卡后，系統自動判別該卡是否有效，若有效，則道閘自動開啟，通過感應線圈后，自動柵欄自動關閉；若無效，則道閘不開啟，同時聲光報警。3.1.5監控安保系統監控安保系統是指在中央控制室進行監視控制車庫現場的運行狀況。它具有運動檢測、車牌識別、網絡連接、各種類型的報警系統實現連動等功能，可以實現無人看守。系統簡介如下：視頻監控功能：在車庫各出入口，值班室和車庫內主要區段安裝定焦攝像機，在大范圍車位區安裝球形云臺，以便實現對車庫全方位的實時監控。如果在車庫光照條件不好的情況下，可選用黑白攝像機。運動檢測功能：可以在夜間設置車庫的運動檢測區域，當檢測區有移動目標時，運動檢測功能發出報警信號，提醒值班人員。車牌識別功能：它能夠設置車庫參照車輛的車牌、車型。當參照車輛進入車庫監視區域，系統自動對比參照車輛圖像，有異常情況，發出報警信號，并自動切換和記錄相關圖像。報警連動功能：可以連動各類報警主機，如啟動繼電器發出聲光報警通知安保人員自動放下道閘攔截車輛出入。數字錄像功能：可以連續記錄一個同在車庫所發生事件，可以同步回放多個圖像，可選擇任意圖像進行整體放大和局部放大，記錄、回放、備份可同步進行各種信息。3.2據介紹，已經開始有越來越多的居住小區開始采用機械停車庫了。考慮到成本及維修，目前多數小區采用的是多層升降橫移式立體停車設備，大規模的倉儲式機械停車庫還很少?；赑LC的多層升降橫移立體停車庫控制系統設計（PLC技術在立體車庫控制中的應用）4.1升降橫移立體車庫運行原理升降橫移類機械停車庫利用托盤移位產生垂直通道,實現高層車位升降存取車輛。其車位結構為2維矩陣形式,可設計為多層和多列。由于受收鏈裝置及進出車時間的限制,一般為2~4層(國家規定最高為4層),2層、3層者居多,現以典型的地上3×3升降橫移式為例,說明停車庫的運行原理。4.2立體車庫結構特點立體車庫結構特點：底層只能平移,頂層只能升降,中間層既可平移又可升降。除頂層外,中間層和底層都必須預留一個空車位,供進出車升降之用。當底層車位進出車時,無需移動其他托盤就可直接進出車;中間層、頂層進出車時,先要判斷其對應的下方位置是否為空,不為空時要進行相應的平移處理,直到下方為空才可進行下降動作,進出車完成后再上升回到原位置。其運動的總原則是：升降復位,平移不復位。圖2

上層控制程序流程圖4.3立體停車庫控制系統方案的確定升降橫移立體停車庫以停放轎車為主,其代價較昂貴,而且立體停車庫使用時涉及到人身和車輛的安全,所以對設備的安全性和可靠性要求非常高。PLC采用了以計算機為核心的通用自動控制裝置,集微機技術、自動化技術、通訊技術為一體,可靠性強、性價比高、設計緊湊、擴展性好、操作方便,適用于頻繁啟動和惡劣的環境,因此在立體停車庫控制系統中通常采用PLC作為電控系統的核心。

作為網絡底層的現場總線技術以其簡單的結構,在控制系統的設計、安裝、運行、維護上體現出極大的優越性,因此本文采用Profibus-FMS和Profibus-DP構成兩層控制網絡。Profibus-FMS主要完成中等傳輸速度的循環和非循環通信任務,通常用于PLC與PC、PLC與PLC之間的互相通信。而底層網絡則選擇了Profibus-DP,這主要因為Profibus-DP是經過優化的高速通信聯接,用于設備級分散I/O之間的通信,構成獲得最短總體循環時間的單主站系統。本系統運用現場總線技術實現了現場智能設備和自動化控制設備之間的開放式、數字化、多節點通信,并提高了系統工作的可靠性和靈活性。

同時,本系統以上位機作為監控機,利用上位機的數據通信手段,數據處理能力和圖形顯示、多媒體技術,通過現場總線,實時接收和處理下位機PLC從現場采集的各種狀態、控制、報警信號,并利用這些信號驅動PC控制界面中的各種圖形,實時顯示現場的各種狀況,在操作員和停車庫之間構造出形象、直觀的界面,對操作運行和故障給出提示、報警等。4.4立體車庫控制系統設計（電氣系統的設計）

4.4.1控制系統的組成

立體車庫控制系統由上位機監控系統和下位機PLC控制系統組成,圖1為該系統結構框圖。其中,監控系統由“上位機+Profibus現場總線+PLC+現場操作機構”構成,以PC機為核心,配備有打印機、音效設備、收款機、顯示器等。如果車庫是由多個3×3單元的組合,可以用一個PLC控制一個車庫單元,多個PLC共同構成多點結構的局域網。如果車庫的規模足夠大,還可以考慮配備操作器、觸摸屏和IC卡磁卡機等來實現智能化自動控制。

車庫控制方式分為3級——手動、半自動和全自動。手動是在現場用手操作器對每個托板進行點動控制,應用于車庫檢修、突然停電、緊急停機和車庫故障4種情況;半自動為操作PLC控制面板上的按鈕由PLC實現自動邏輯控制;全自動是由計算機給出存取命令由PLC來執行任務(要求配備“操作器”)。其中,手動方式為最高優先級,而半自動或全自動方式用于正常進出車處理,其中半自動方式優先級高于全自動。在計算機脫機情況下,PLC控制面板可以完成所有存取車操作,而且本設計要求手動、半自動、全自動之間必須能夠互鎖。

4.4.2PLC控制系統設計

PLC是車庫控制系統的核心,其操作大致分為三類：以故障診斷和處理為主的操作;聯系現場狀況的數據I/O操作;執行用戶程序以及響應與PLC相連的外部設備的命令操作。當有存取操作時,PLC會接收和分析操作人員在控制面板按鈕或上位機輸入的指令,做出合理的工控安排：判斷檢測元件的狀態,讀取車庫機械驅動部分的信息;然后,將信息反饋到執行元件,拖動車位板,實現其位置移動,完成車輛的存取操作和信號的顯示(指示燈)。整個動作區域配有光電檢測及多重安全系統,以防異常情況發生。

該系統中PLC主要完成對托盤、托板位置及運行狀態的檢測和存取車的操作。用各種光電開關、行程開關檢測位置狀態,用接觸器、繼電器執行對拖動電機的起停控制。

對車位的操作就是控制橫移小電機和升降大電機,使它們在不同時間實現正反轉。而且上層升降動作和以下各層的橫移動作必須是互鎖的,即當上層泊位在升降時,下面各層泊位不能移動,反之亦然。并且上層泊位每次只能有一個泊位進行上下升降運動。

為了保證存取車可靠安全,系統要精確定位。行程開關的設置保證了托板能平移到預定位置以及托盤能上升或下降到準確位置,但同時,行程開關邏輯要嚴格互鎖。例如1、2水平限位開關在靜態情況下只能有一個是斷開的,如果2個以上開關閉合即表示托板不到位。在車庫靜止時,2、3層所有掛鉤信號均應斷開(負邏輯),2層上限位開關斷開,3層上限位開關閉合。

此外,為了保證載車板運行過程的安全性,必須采取傳動系統自鎖保險設計和安全掛鉤保險設計：如鏈傳動采用制動電機,無論發生什么情況,都處于自我保護狀態;控制安全掛鉤運動的電磁鐵上必須有一反饋信號,以指示掛鉤是否已把托盤掛好等。

光電開關布置在不同的位置有不同的功能：分別安裝在托盤底層左右兩邊的光電開關,可以檢測托盤上汽車停放是否到位;在托盤對角線上安放的光電開關可以檢測托盤上有無車;裝設于停車庫車輛入口處左右兩側的光電開關還可以用于檢測外界的錯誤動作和車位移動時出現的異常情況等,如車輛未停妥、動作區域有人或物、運行過程中有車想開進等意外情況,光電開關光線被遮,會給PLC一個電平變化信號,從而改變PLC的輸入,蜂鳴器發音報警,設備不作運行或停止運行。同時在車庫中還運用了一些傳感器,如煙溫傳感器、檢測斷繩松繩或斷鏈報警的位移傳感器,以及警示裝置、緊急停車開關、手動按鈕、復位開關等。

4.4.3PLC控制系統程序設計

該系統存取車控制只針對上層(二、三、四層)車位,而對于下層車位,存取車只需直接開進開出即可?？刂栖浖捎锰菪螆D語言編寫。程序流程圖如圖2所示。

軟件在設計不同層進出車程序時運用了“并行分支與匯合”的技巧,所謂并行分支指的是各分支流程可同時執行,待各流程動作全部結束后,根據相應執行條件,匯合狀態動作。即如果選擇第三層托盤進出車,可以使一層二層同時平移(左移或右移),這樣,設備動作順序之間聯鎖或雙重輸出時,控制系統均能自動處理,而且控制系統的試運行及故障檢查非常方便,可節約大量時間,提高工作效率。

4.4.5控制程序優化

由于上層的托盤升降都必須使其下層車位為空車位之后才能進行,以地上三層車位運動為例,一層空車位位置有N種,二層托盤升降涉及的運動方式有N2種,三層托盤可能的運動方式有N3種,隨著車位和層數的增加,程序會出現劇烈膨脹,因此,如何尋求簡便方法,使程序得到優化將是該系統程序設計的難點。以第二層為例,在變量Dm中存放第二層需要存取的車位號,該車位號為1~N,如進行上層X(1≤X≤N)號車位存取,則Dm＝X;在Dn中存放下層空車位號,設空車位為Y號車位,則Dn＝Y;在進行存取車時,把Dm和Dn中的數值進行比較,其結果為零,則上層車位的托盤可以直接下移;如果結果大于零,則表示空車位在左邊,這樣先把空車位右邊第一個托盤左移到空位上,之后重復上述過程,直到空車位在上層需要存取的車位正下方時,上層車位的托盤才能進行升降運動。三層和四層存取車的處理方法和第二層類似。

4.4.6模塊化程序設計

PLC控制程序采用模塊化編程形式,車位運行過程中只需調用子程序模塊,這樣大大降低了程序的復雜程度,方便了程序的修改,而且為車位的拓展提供了便利的條件。整個程序包括主程序模塊、手動按鍵子程序模塊、緊急停車按鍵子程序模塊、初始化程序模塊、存取車位號賦值程序模塊、空車位號與移動車位號賦值程序模塊、托盤平移運動程序模塊、光電開關子程序模塊、托盤升降運動程序模塊和故障報警子程序模塊。

4.4.7軟件設計中關鍵問題的處理

程序所用狀態元件、定時器及數據存儲器均選用具有掉電保護功能的元件,當系統掉電時元件保持掉電前的狀態,以保存現場信息,待上電后繼續完成被中斷的動作;當發生意外情況時,按下急停按鈕中止系統的運行并保存現場斷點信息;當出現如電機過載、過熱電氣或機械故障時,自動中止系統的運行,并發出聲光報警,同時系統轉入手動方式進行故障處理。升降橫移式立體停車設備的泊車流程示意如下：電氣系統的設計)近幾年，隨著人民生活水平的提高，及汽車價格的一降再降，有車在老百姓看來已是越來越平常的事?？墒?，如果你住在一些較老的小區，會發現，買車容易，停車可就難了；更有甚者，有些人為了能在市中心上班地找到一個泊車位，不得不比擠公車起得還早。為什么會這樣，這既有歷史原因，人們沒想到國人會如此快的擁有自己的家庭轎車，也有中國過于太快的城市化，使城市本就薄弱的基礎設施捉襟見肘，所以，國家不能承受城市無限度的外擴，也就不允許在每個建筑外面留下大塊的空地作為停車場。因此，隨著汽車的急增致使城市停車難問題不斷惡化,而作為解決城市靜態交通的有效措施——向空間、向高層發展的自動化立體停車設備,以其占地面積少、停車率高、布置靈活、高效低耗、性價比高、安全可靠等優點,越來越受到人們的青睞。目前市面上常見的機械式立體停車庫有：升降橫移類、垂直循環類、多層循環類、水平循環類、平面移動類、巷道堆垛類、垂直升降類和簡易升降類等8種,其中升降橫移類以其結構簡單、操作方便、安全可靠、造價低等優點,在國內車庫市場占有絕對優勢的市場份額。本文介紹了立體車庫發展狀況以及立體車庫的主要功能與優越性，并進一步結合給出了一個物業小區內地下三層升降橫移式立體車庫的設計與實現方案的實踐操作來闡述PLC的應用。升降橫移類立體車庫的控制系統通過采用PLC和Profibus現場總線控制,使整個控制系統的可靠性大大提高,滿足了車庫的控制功能與使用性能的要求,完全實現了進出車的智能控制。系統還在硬件設計上采用了手動、半自動和全自動多級冗余控制方式,配合軟件/硬件連鎖保護,大大提高了系統的可靠性;同時,由于PLC軟件設計上的優化處理,使得本系統對于車位的擴展實現較為簡便;此外,軟件設計還采用了“并行分支與匯合”的技巧,從而大大縮短了進出車時間,提高了工作效率。同時，本文還介紹了基于可編程控制器(PLC)和Profibus總線的車庫控制系統,簡述了多層升降橫移立體停車庫工作原理和結構特點，通過PLC軟件設計及其優化,實現了立體車庫的自動控制。升降橫移類立體車庫的控制系統通過采用PLC和Profibus現場總線控制,使整個控制系統的可靠性大大提高,滿足了車庫的控制功能與使用性能的要求,完全實現了進出車的智能控制。系統還在硬件設計上采用了手動、半自動和全自動多級冗余控制方式,配合軟件/硬件連鎖保護,大大提高了系統的可靠性;同時,由于PLC軟件設計上的優化處理,使得本系統對于車位的擴展實現較為簡便;此外,軟件設計還采用了“并行分支與匯合”的技巧,從而大大縮短了進出車時間,提高了工作效率。本文的一些觀點和實際操作是根據具體的實際情況不同而不同，存在一定差異性，還有就是希望能多和同行業的同仁通交流探討。參考文獻1李雪雪,柯尊忠.PLC在立體車庫自動控制中的應用研究J.機電產品開發與創新,2003(3)2郭建江,于有生.PLC在塔式立體車庫控制系統中的應用J.機電工程技術,2003(5)3鄭晟,鞏建平.現代可編程序控制器原理與應用M.北京:科學出版社,19994趙躍華.可編程序控制器及其應用M.成都:電子科技大學出版社,19985SIMATICS7-200可編程序控制器系統手冊6西門子SIMATICS7-200可編程序控制器選型手冊7西門子MicroMaster440通用型變頻器使用大全8殷際英.機電一體化基礎M.北京:冶金工業出版社,19979任伯淼.機械式立體停車庫M.北京:海洋出版社,200110皮壯行,宮振鳴,李雪華.可編程序控制器的系統設計與應用實例M.北京:機械工業出版社,200011王新生,張華強，基于PLC的立體車庫控制系統設計[工業控制計算機IndustrialControlComputer]12張華強,王陶,蘇曉良,王蕾，基于HMI和PLC的立體車庫自動控制系統[電氣傳動ElectricDrive]13程懷舟基于PLC的多層升降橫移立體停車庫控制系統設計[電子設計應用ElectronicDesign&ApplicationWorld-NikkeiElectronicsChina]14戴士杰,李斌,師占群,岳宏，基于PLC控制的液壓立體車庫的設計[機床與液壓MachineTool&Hydraulics]15宋勝濤,李瑞琴PLC在機械式立體車庫控制系統中的應用[太原師范學院學報（自然科學版）JournalofTaiyuanTeachersCollege(NaturalScienceEdition)]16賀玲芳，液壓升降橫移式全自動立體車庫運動控制系統[機械科學與技術MechanicalScienceandTechnology]17華中平,張立，基于組態王和VB的立體車庫管理控制系統設計[機電工程技術Mechanical&ElectricalEngineeringTechnology]18張永偉，豎直循環式立體車庫PLC控制系統[山東電大學報JournalofShandongTVUniversity]19基于PLC的電梯式立體車庫控制系統設計[三峽大學學報（自然科學版）JournalofChinaThreeGorgesUniversity(NaturalSciences)]華中平,張立20李春茂,佟來生,宋一鳴,雷娟，基于總線技術的PLC智能停車庫控制系統設計[電氣應用ElectrotechnicalApplication]21于有生,郭建江，PLC在塔式立體車庫控制系統中的應用[機電工程技術Mechanical&ElectricalEngineeringTechnology]22吳慶鳴,程懷舟,陳東，升降橫移立體停車庫安保系統[機電產品開發與創新Development&InnovationofMachinery&ElectricalProducts]23謝明,程懷舟，多層升降橫移立體停車庫計算機監控系統研究[機械與電子Machinery&Electronics]24鄭寶舉,袁永康,員超，智能立體停車庫控制系統的設計與實現[計算機測量與控制ComputerMeasurement&Control]25郭毓,隋海美,李文淼，自動化立體車庫教學實驗系統研制[實驗室研究與探索ResearchandExplorationinLaboratory]26蔣圣平，裴煥斗，PLC在立體車庫系統中的應用《測試技術學報》2000-02P76-6927郭建江，PLC在塔式立體車庫控制系統中的應用《機電工程技術》2003-05P71-7228徐世許.可編程序控制器原理·應用·網絡.合肥：中國科學技術大學出版社.2002

29郝艷芳等.自動化立體停車設備的安全技術.機電產品開發與創新.2001施耐德立體車庫系統的成功應用

關鍵詞:plc

施耐德1.概述

近幾年，隨著人民生活水平的提高，及汽車價格的一降再降，有車在老百姓看來已是越來越平常的事。可是，如果你住在一些較老的小區，會發現，買車容易，停車可就難了；更有甚者，有些人為了能在市中心上班地找到一個泊車位，不得不比擠公車起得還早。為什么會這樣，這既有歷史原因，人們沒想到國人會如此快的擁有自己的家庭轎車，也有中國過于太快的城市化，使城市本就薄弱的基礎設施捉襟見肘，所以，國家不能承受城市無限度的外擴，也就不允許在每個建筑外面留下大塊的空地作為停車場。

為了解決城市有限的土地面積和越來越多的建設用地及停車位的需求，最近國家建設部在有效利用地下空間資源及地上空間資源上出臺了新的政策，即，要求新的住宅或寫字樓，必須配有一定數量停車位，無論地下或地上。這樣一來，立體車庫就迎來了有史以來的第一個春天，最近三年來，得到了超速的發展。

2.立體車庫簡介及TwidoPLC方案

立體車庫，從其外形及功能上大體分為以下幾類：升降橫移類，垂直升降類，簡易升降類，平面移動類，垂直循環類，巷道堆垛類，水平循環類，多層循環類等

目前，應用比較多的是升降橫移類，因其技術相對簡單。一個最簡單的立體車庫系統通常由六個車位組成，分上下兩層，六個車位只能停五輛車，留下一個空位作為橫移空檔。如下圖所示：

其中的第6個位置我們可以把它作為橫移空檔，當然4、5同樣也可以。

如此一來，在實際停車及取車時的邏輯大概是：當要將車停到4、5兩個車位時，最簡單，直接將車開到上面就可以了，至于是開上去還是倒上去，就看您個人喜好及車技了。如果要將車停在3號車位，也比較簡單，只需將3號車位降下來，把車開上去再升到上面就可以了。如果要將車停到2號位，就要用到6號位了，要先將5號位移到6號空檔，再將2號位降下來，把車停上去，再升到上面。至于要停到1號位，您就自已想想吧，邏輯很簡單，至少比“華容道”救曹操簡單多了。

以上就是所有立體車庫的基本工作原理，無論何種結構，除了在外形和車的升降方式有所不同外，其工作方式其本類同。

在這樣的一個系統中，別看起來簡單，但如果要讓一堆鋼鐵和電機按人的意志去運行，其程序還是有點復雜的。首先是各位車位的互鎖，其次是車輛的安保措施，這都要通過PLC的程序邏輯執行。通常情況下，一個最簡單的6車位系統大概要用40DI/O，當然，還要用按鈕、指示燈，高級一些的就會用到文本顯示器或觸摸屏，另外很多的接近開關、限位開關、光電開關以及接觸器也是必不可少的了。TwidoPLC大致的配置如下：

TWDLCAA24DRF+TWDDDI8DT+TWDDRA8RT

3.產品技術更新

近來，立體車庫系統越來越多的采用了多層升降橫移結構，而且其自動化程度越來越高，無人值守及IC卡存車取車系統應用也越來越普遍。

這樣就對PLC的程序要求越來越高，而且對PLC的輸入輸出點數要求也越來越多。通常情況下，三層結構，每層有車位30-40之間，要用的PLC開關量大概是：200DI，100DO。這樣，TwidoPLC單CPU就不能滿足該系統的要求。為了解決這一問題，我建議客戶采

用TwidoPLC遠程I./O的方式，方便的解決了這一問題，其配置如下：

2*TWDLMDA20DRT+6*TWDDDI32DK+7*TWDDRA16RT

當然，在TwidoPLCCANopen主模塊及AdvantysOTB分布式I/O發布以后，我們就可以采用全新的配置方式：

由于CANopen的通訊速率最高可以達到1Mbps，所以，這可以輕而易舉的解決多個TwidoCPU間串行通訊速度不夠的問題，而且，一個CANopen主站模塊可以掛十幾個從站，那么，這樣的配置，最大的輸入輸出量就可以超過一千點，這在立體車庫系統中，已經完全可以應付所有的要求。

此外，如果客戶要求用IC卡智能存取車系統，為了簡化程序，可以有效的利用TwidoPLC的查表功能，這將對解決復雜的車號與車位號對應有很大的幫助；此外，對PLC的通訊能力也有較高的要求。在現階段，大部分IC智能系統都采用單片機開發，利用ASCII協議與PLC進行通訊，為了使PLC能夠實時響應各臺IC讀卡器的數據，通常情況下，我們需要將PLC設為從站，這在ASCII編程上有一定的難度，詳見Twido應用技巧—ASCII從站模式編程。

不過，如果客戶的讀卡系統能夠升級到PC機，并且能夠支持以太網，那么上面的問題將不復存在，我們可以利用Twido內置以太網CPU或TwidoPORT，將PLC與讀卡器自由快速的連在一起，這項技術，目前已經處于開發中。

4.總結

TwidoPLC在立體車庫中的使用，主要有以下優點：

1.10－264點I/O，可以滿足大部分立體車庫系統的要求。

2.TwidoPLC支持多種通信，方便客戶系統的升級。

3.多種擴展模塊選擇，可根據系統要求進行機動靈活的配置。

該客戶使用TwidoPLC已經有三年歷史，在北京等地有上千個車位，整體運行穩定。

如果再將Twido以太網與CDMA/GPRS無線通訊功能利用起來，建立自已的集中遠程監控系統，就可以足不出戶，遙知現場的所有運行情況，這將很大大降低立體車庫現場維護工作，解放更多的技術人員投入到新的工程中去。海南首座全智能全自動立體車庫即將誕生記者近日從海南天邑國際大廈有限公司相關負責人處了解到，正在建設中的海南第一高樓--天邑國際，為了解決超高層建筑的停車問題，將斥資7000萬巨資打造海南首個全智能全自動立體停車庫，該車庫將成后，將為48層的天邑國際提供充足的停車位，成為大廈"世界頂級配套"的又一亮點。海南第一高樓--天邑國際斥資7000萬解決停車問題海南首座全智能全自動立體車庫即將誕生記者近日從海南天邑國際大廈有限公司相關負責人處了解到，正在建設中的海南第一高樓--天邑國際，為了解決超高層建筑的停車問題，將斥資7000萬巨資打造海南首個全智能全自動立體停車庫，該車庫將成后，將為48層的天邑國際提供充足的停車位，成為大廈"世界頂級配套"的又一亮點。據該天邑國際相關負責人介紹，在全智能全自動立體車庫建成后，客戶將省去車輛下地停放的一系列繁瑣的過程，只需將車輛開至車庫升降機門口即可，在150秒內，立體車庫將為客戶完成車輛自動掉頭回轉、入庫存放等動作，整個過程將由全自動電腦控制，并進行全方位監控，確保車輛的防盜與防護，給客戶帶來全新的體驗。立體車庫解決超高層建筑停車難問題如何解決大廈的停車問題一直是超高層建筑設計的難點，由于超高層建筑體量龐大，占地面積有限，設計上除了充分利用地上面積規劃停車位外，通常會向地下空間發展，但即使這樣，車位有限仍成為困擾超高層建筑的設計難題。同時，規劃層數過多的地下停車場也給業主的日常使用帶來不便。目前，國際普遍采用立體車庫來解決超高層建筑的停車問題。據記者了解，立體車庫與傳統的自然地下車庫相比，立體車庫具有突出的節地優勢。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據40平方米的面積，而如果采用雙層機械車庫，可使地面的使用率提高80％-90％，如果采用地上多層（21層）立體式車庫的話，50平方米的土地面積上便可存放40輛車，這可以大大地節省有限的土地資源。據悉，該項目決策層為了使大廈配置與"海南第一高樓"匹配，特別決定建設全智能全自動立體車庫，使得整棟大廈配置停車位總數達到1000余個，一勞永逸地解決大廈車輛停放的問題。微電腦控制立體車庫在山東鄒平研制成功發布時間：2006-03-08來源:新華網最近在鄒平縣的一些住宅小區內，出現了一種立體車庫，盡管它的占地面積僅有70平方米，卻能容納25輛轎車。這種在國內首家擁有自主知識產權的微電腦控制立體車庫是齊星鐵塔有限公司最近研制成功的新產品，它的研制成功解決了大中城市停車難的問題。隨著社會經濟的發展，汽車已經越來越多地走進了百姓家庭，但車輛停放卻成了困擾城市管理的一大難題。如何解決這一難題，齊星鐵塔有限公司敏銳地從中捕捉到了商機。他們考慮，人住房緊張，可以往空間發展、往高層發展，車住樓不是同樣可以節省占地嗎？于是就產生了開發立體車庫，使車輛多層停放的想法。他們緊密結合自身產業，集中技術力量，并與山東理工大學機械學院等專業科研機構聯合攻關，短短一年時間，就自行開發研制成功了五款立體車庫。據山東理工大學機械學院教授、齊星集團技術顧問郭明光介紹，這種立體車庫是液壓升降式立體車庫，它的主要工作部件一個是機架，一個是車臺，一個是液壓站，再就是監控部分，采用分層鋼結構承載車輛，車臺的載重量是2.2噸，車輛進入停車位后，將車固定到車位上，以微電腦控制技術調整車位，停車、取車時只要對照車位號碼按一下控制鍵，很短時間內就可以自動調整好位置。經過操作，各停車位象蜂巢一樣緊緊排列在一起，實現車輛多層停放。在產品性能方面，他們還從安全角度進行了全面完善，感應到有人或物靠近時，會自動停止運行，直至重新操作。在鄒平城南新區世紀花園住宅小區內，微電腦控制立體車庫的用戶介紹說，這種設備對家庭來說很實用，不光占空少，操作起來也很簡單，提車、放車大約一分鐘就能完成。春節過后，這種微電腦控制立體車庫一經投放市場，就立即受到客戶的青睞，山西、濟南、北京等省市都派人前往公司訂貨，目前已簽訂600多個車位的生產合同，公司僅此就能獲得利潤200萬元左右。地上3x3升降橫移立體車庫程懷舟