Introduction平面移动式立体车库系统设计与实现

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的速度增长，根据国际惯例，停车位应大于汽车拥有量。我国立体车位的拥有量虽然已经有 70多万个，但其发展的速度远远滞后于汽车增长的速度，城市停车难的问题也越来越严重 J。保守预测，到2015年我国立体车位将达到 200多万个，这说明立体车库行业很有发展前景。

平面移动式立体车库是集机械设计、电气控制、通讯技术和软件工程等高新技术为-体的立体化的物流运输系统，以其智能化高、存车量多安全可靠和占地面积小等优点而越来越受到大家的关注 。因其大都建于地下，为城市节约大量土地，对车辆的保护也最好，对客户实现利益最大化，逐渐成为未来城市地下大型停车设施的-种发展趋势。

1 平面移动式立体车库总体结构如图 1，平面移动式立体车库主要由主控室、车厅和中跑车三部分组成。

主控室：包括上位机监控系统、PLC控制柜和配电箱三大部分。上位机监控系统有制卡功能，能对用户和车位信息进行增删改查操作，能向 PLC发送指令控制电机，并能从 PLC实时获取车库运行状态信息，同时还具有报表输出、音响播报和LED屏显示输出功能 ；PLC控制柜负责采集现场传感器的信号，与上位机通信，控制升降机和中跑车的运动以及报警和指示灯的输出；配电箱主要为上位机监控系统和PLC控制柜供电。

LED屏l l刷卡机 ll制卡机 l l键盘鼠标 l l音效设备-j'-i 升降对中-- 个 水平s1-30卷If升降机 轮挡插销传感器中跑车 f I搬运器 I l夹持臂 I l外设 l l传感器图 1 车库 总体结构车厅：由卷帘门、主钢结构、升降装置(电机、链条和齿轮)、配重、载车平台、升降对中、水平对中、轮挡和插销等组成。载车平台在升降装置的作用下做升降运动，载车平台上有升降对中和水平对中，升降对中主要是引导司机驾驶，水平对中主要对汽车摆放位置进行微调，使汽车摆放平正，同时水平对中兼具对汽车的轴距测量功能。

中跑车：包括车体部分和搬运器两大部分。中跑车车体四角各有-台电机，其水平方向移动是通过电机转动实现的。搬运器横向移动由两台电机转动实现，搬运器的电源线和信号线是通过车体上收稿日期：2013-07-05基金项目：甘肃省自然科学研究基金(1010RJZA074)；甘肃省高校基本科研业务费项目计划 (甘财教[2012]129号)作者简介：.李玉林(1989-)，男，河南沈丘人，硕士研究生，研究方向：机电-体化，Email：liyulin609###163.tom。

第4期 李玉林：Introduction平面移动式立体车库系统设计与实现 ·63·的滚筒同步释放和回收的。搬运器两端各有两对夹持臂，正常状态下闭合，当搬运汽车时，搬运器的长度根据车厅检测到的汽车轴距调整到最佳，夹持臂旋转伸出，在夹持臂上的辊轮作用下，从前后两个方向同时挤压汽车轮胎，汽车被夹起抬高，然后进行汽车搬运工作 。

2 平面移动式立体车库工作原理车库存取车时，升降机只进行 z方向的垂直运动，使汽车在地面层和车库的每-层之间运动。

车库的每层有-台中跑车，在巷道的中间做水平方向运动，把汽车从当前列运到指定列；中跑车上的搬运器做水平 y方向运动，把升降机上的汽车搬运到指定的车位，只能在车库的-层车位的列于列之间动作 J。

车库的车厅有前后门，存车从前门进，取车从后门出。车库在运行阶段车厅前门是打开的，后门是关闭的，轮挡和升降对中升起。当司机把车开进车厅到位后，车厅中的传感器对车身的长宽高和车重进行超限检测，并且对汽车的轴距进行测量，以便调整搬运器的长度 ，避免造成夹胎现象的发生，符合规定后，司机刷卡存车，上位机接收到读卡器传来的信息，判断出汽车要存的层和列数，然后把存车的整个过程分解成单步动作，逐步把指令发给PLC，PLC执行相应的动作，控制电机，使车厅前门关闭，升降机下降，同时中跑车平移，二者都到位后，其限位开关触发，命令反馈到 PLC，两者停止动运动，同时 PLC把二者到位信号上传到上位机，上位机继续发送指令，控制搬运器动作，搬运器根据车厅传感器得到的汽车轴距信息，通过控制搬运器上的连接丝杠的正反转，对搬运器的长度进行调整，使搬运器两端夹持臂间距和汽车轴距相等。然后 PLC发送命令，搬运器进行汽车搬运作业，作业结束后归位到中跑车上，然后升降机上升至地面层，中跑车水平移动至车位所在列，中跑车到位后，搬运器进行卸载作业，作业结束后归位到中跑车，完成本次存车作业，等待下次存取车命令。取车流程与此相反。图2为车库存车流程原理图。

3 平面移动式立体车库控制系统的设计平面移动式立体车库系统由上位机监控系统，数据库及报表管理系统，PLC控制系统，通讯系统，触摸屏界面，信号检测等组成6 J。系统通过刷卡器获取用户和车位信息，通过微波传感器检测车厅图 2 车库存 车流 程图内是否有移动物体，通过光电传感器检测车的长宽高，通过反射式光电传感器和超声波传感器检测车位上是否有车，通过限位开关检测升降机，中跑车和搬运器的运动位置，通过激光测距传感器来确定中跑车所处车位列数等。然后把检测到的数据传送给 PLC作为控制的输人信号，上位机与 PLC通讯进行数据交换，得到升降机的逻辑处理最后实现车库存取车的每-个动作。

3.1 PLC的 I/0口分配平面移动式立体车库是大型车库，其控制系统比较复杂和庞大，本文研究的平面移动式立体车库以4层3排28列312车位为例，其中每层有两排三列被升降机占用，根据控制系统功能分析，该系统共有40个输入点，24个输出点。系统以西门子 s7。

300PLC为控制器，S7300PLC拈扩展方便，性能高，安全可靠，根据车库的大泄可以适当增加或者减少输入输出拈 J∝制系统的PLC输入输出地址分配以及外接器件的类型和作用如表1、表2所示 。

表 1 输入信号分配表表 2 输出信号分配表· 64· 贵州大学学报(自然科学版) 第 30卷3.2 升降平移存取 PLC程序控制平面移动式立体车库的存取车作业是靠升降机的升降和中跑车的平移来实现的。首先 PLC接收到上位机的刷卡存车指令，首先 Ml升降机自动存车步 M1InLifterStep为0时，PLC判断升降机当前位置，M1升降机位置 M1LifterPosition为5时，也即升降机在地面层(地面层被置为5)，升降机才能工作，此时判断 M1车厅 自动存车 M1HalAutoIN、对 中 到 位 M1CenterMatchRetrac、左 轮 当 收 回Ml LeftWheelBlockRetract 和 右 轮 挡 收 回翻豳 髓 ：镕0M1RightWheelBlockRetract全部有效时，升降级开始进入自动存车步。然后升降机判断 目的地址有效 性， 即 M1 升 降 目 的 地 址 指 令M1upDownDestination不为零。最后，PLC渎取上位机发送的 目的地址指令 M1 UpDownDestination，并传送至 M1升降机目的地 M1 LifterDestination，升降执行。最后触发目的地平层限位开关，升降机到位停止。中跑车和搬运器运动控制原理与之相似 。图3为升降机升降控制部分程序。

图 3 升 降机控制 PLC程序3.3 触摸屏组态程序设计利用 SIMATIC WinCC flexible 2008编写 PLC触摸屏控制程序。根据现场需要，平面移动式立体车库的升降机有四种工作模式，分别为维修、手动、图 4 开机界面单机自动和全自动模式。在维修模式下，人们可以对车库任何-个动作都可以操作，限位开关无效，所以对其设置的权限最高，只有维修人员可以进入。手动模式下，操作人员可以对存取车流程中的图 5 手 动操 作界面第4期 李玉林：Introduction平面移动式立体车库系统设计与实现每-个动作进行手动操作，限位开关均有效。单机自动模式下，车库-次性可以完成存取车动作，但仅限于-个车厅和-个中跑车。全自动模式下，所有车厅可以同时进行存取车作业，互不影响 。

同理，中跑车触摸屏控制程序和升降机的类似。1#车厅开机界面和手动操作界面如图4、5所示。

4 上位机监控程序上位机监控程序是在 VS2008环境下，用 c#语言编写完成的，数据库为 SQL Server2005.数据库总共包括中跑车、升降机、位置状态、位置使用记录、PLC、管理 日志、事件 日志、车厅、用户、用户信息、用户支付信息、临时用户支付信息、存储类型、最小移动组 、员工组、卡类型、操作员、菜单和菜单组等 19个表，共计 127个字段。上位机主监控界面上有车厅 、升降机、中跑车、搬运器和车位状态等信息，系统还包括操作员管理、用户管理、缴费管理、系统日志查询、系统维护和系统配置界面，系统具有对车库运行过程中的运行状态进行实时监控、显示故障和缴费等功能，方便管理车库 。系统主监控界面如图6所示。

腑 嘿 嘲曛j 瓣峒嗣晴 捌糍 嘲阻 -l车厅 ：用户卡号 卡樊越 卡扶惑 - ～ -2车厅 ：用户卡号 卡樊越 卡状态0移动0搬移0复位 匡圊 。 鳓 。 腓 。 戢- - 0移动0搬移 0蔓怔 I兰 堡堡I - 入 簿 -l 占位PLCt车厅l卡机车厅2卡机IPI"帆 。

TVl：麴踊鼹辫露黼 麟鼹浔嘲鞠隧嚣 矗÷誊褥l霜黼黼蓊嬲麟爨灞辫霸趱§ 图6 车库上位机监控主界面5 结束语未来车库向着大型化、智能化的方向发展，平面移动式立体车库符合这-趋势。本文以西门子s7-300PLC作为主控制器，结合变频器和电机控制中跑车、搬运器和升降机 XYZ 个方向上的运动，实现了车库存取车的功能。根据车库的功能需要，编写了车库触摸屏程序，方便管理人员操作，并用 C#语言和 SQL Server2005数据库设计了车库的监控系统，在线实时显示车库的运行状态。在控制软件设计过程巾，PLC控制程序采用梯形图和数据块模式，编写方便，易于管理，编程和调试周期大为缩短。平面移动式立体车库是-个复杂的大型控制系统，对其它类型的立体车库具有-定的示范效应，在解决城市停车难问题上也将发挥很大的作用。