垂直循环式立体停车设施控制系统的设计与实现
摘 要:近年来，随着国家经济实力的增强，人们生活水平相较于从前已经具有极大地改善，因此本是过去寻常人家想也不敢想的汽车现在是走进了千家万户，让如今寻常百姓感受到了高科技的快速发展所带来的出行方式巨大改变。汽车这个技术革新带给我们巨大好处的产品引发出了停车困难的麻烦！停车难这个问题不仅困扰着各位司机，也同时妨碍着城市后续建设的进程；街道上的随意停车，更是危害交通安全，影响市容市貌，已成为城市发展的一个大问题。如何解决这个问题，近几十年来，有很多人做过这类研究。本次研究的目的是如何利用少量的土地资源，向空间发展来解决停车问题。
本设计的垂直循环式立体车库是一种自动存车、取车的机械电气一体化装置。其运动方式是在垂直方向上装配多个车载板作为载车设备、由PLC控制存车和取车；车载板在电动机驱动链条的拉动下能够以正向转动或者反向转动的循环方式到达底部来存车取车。该装置操作方便简单，占地面积相对较小，可以极大的提高土地使用率，大大地减少了购置土地的费用。因此研究此项目具有一定的社会意义。
关键词：垂直循环，机械式，立体车库，PLC
在如今这个时代土地资源严重稀缺，将大面积的土地作为那种大面积式的停车场想法简直是不可行的。而我们期待的地下停车场由于其施工时间长花费金额更多等种种问题，也不是个好选择。而立体停车库能够加倍高效使用地皮，发挥其他停车场难以企及的优势，即使在老城区那种土地资源稀少的地区也能建设尽可能多停放车辆，而且更加能对停放车辆进行优化管理，这个可以成为解决停车问题的有效途径。
一、垂直循环式立体停车库的优点
1.地面使用率较高。
在相对于传统式的停车场，垂直循环式除了是必需的停车空间外，几乎不在过多的浪费土地，利用两三辆车的地方大小，加上如今的空间利用，便可创造现在十几辆车在一处停靠。经过大量分析，机械式立体停车库占地面积约为平面停车场的1/2一l/25，空间利用率比自走式停车库提高75%以上。 [ ]
2.垂直循环立体停车设备安全可靠
由计算机管理，封闭的停车库中保护装置可保证汽车不再经过他人损伤，更加可以有效防止盗窃。而且其设计简单，让人更加觉得安全可靠，发生故障的可能性相对于平移式停车设备更低。
3.节能且维修简单
垂直循环式利用电能运行，减少了车辆寻找停车位的多余路程，节约燃油，车辆熄火入库不会有过多噪声与尾气。同时车库构造简单由是PLC调控的简易机械设备，一般工人便可维运与检修。
4.节约用户时间
利用电脑管理避免了用户采用类似IC卡存车取车中途停车的不方便，而且库内的存车数量，位置与时间等等信息都可显示屏上看到，用户取车存车一分钟左右就可轻松完成，大大节约了用户时间。
二、控制系统电气设计及硬件选型
1.车库基本结构和原理
垂直循环式立体停车库是一种利用电机拖动车载板进行上下移动运用机械电气一体化方式的存车取车设备。主要由钢制结构组成，利用电动机拉动链条进行升降运动，这属于机械电气互相结合的产品，其中更是包括了机械，电机，传感器，PLC控制技术，以钢架、载车板装置、传动装置、电气控制装置、等组成。
垂直循环式立体停车库放置在框架上的光电开关检测车库上的状态与位置信息信息同时用户按下存车按钮，再接着将信息反馈回其控制系统中，然后系统控制电动机驱动链条，进而带动车载板，将车子放在适合的停车位置上从而达到快速停车，并且显示屏上显示停车位的号码。垂直循环式立体停车库是运用类似风车原理，存车时，电机转动带动所有车载板，将预存的车送往下一位停车位上，而最低层留下空车位，以便下一位用户存车。取车时，用户输入存车时的号码，便会在控制系统的调配下，将用户所存的车在电动机的牵引下，转至最下层的停车位上，由用户取车。
2.控制部分设计
垂直循环式立体停车库是一种由用户发出指令，给PLC信号再由其发出控制信号来驱动电动机，因此整个车库的车位都有所动作。这个操作是人机互动相互完成做到快速取车的目的。如图1所示。
图1 立体车库控制示意图
此次设计模型，将所有的传感器的电源与接地共同联入5V接入口，同时将其信号口并在两个输入端IN1与IN2上，由传感器信号输入给相应的继电器，例如当传感器1有信号时会将信号给继电器1（KM1）,其线圈通电后，连接的常开触点变成常闭触点，之后信号会给到I0.0接入口，进入S7-200，通过程序控制，进行相应的正转或者反转输出。直流电动机的正负极对调利用两个继电器的常开触点不同接入，用以实现次电动机正反转。电路板上设下24V与5V电源的接入，24V驱动转换传感器信号的继电器、控制电机正反转的继电器，5V电源驱动模型上的传感器。
为保证继电器的正常使用，在每个继电器上都加上了二极管，以供继电器线圈断电后的保护。同时车库模型上的红绿LED彩灯是12V电压驱动，在串入电路板中，两条线路共同串联了一个1KΩ的电阻进行分压，保证彩灯的正常工作。
下图2所示PLC外部接线图。
图2 PLC控制回路接线图
三、软件部分设计
1.控制系统的原理
本次设计系统模型的控制为弱电部分。PLC主控台提供24V电压驱动电动机控制部分，CPU226 PLC的主机挂箱，触摸屏，红绿LED彩灯，信号转换继电器。令外，主控台还能提供5V电压来驱动垂直循环立体停车库的上的传感器。在触摸面板上，设置了存取车按钮，车位剩余数的显示，车位输入面板，同时还有急停按钮，以防发生紧急情况，可以按下此按钮，电动机便会立即停止转动，保证人员损伤设备损失最小化。
垂直循环立体停车库系统的原理：用户停好车后通过按下触摸屏上存车按钮，电动机运行，将车位存在下一位上，用户须记住车位上的编号，此时信息将通过控制系统传送到中心PLC中，PLC通过分析处理，记住车位信息，当用户回来取车时，只要在触摸屏面板上按下车位输入按钮，输入自己刚刚记下的车位号码，再接着按下取车按钮，PLC便会控制电动机，将用户车辆降在最下方，以便用户取车。
2. PLC程序设计
该控制系统的软件开发采用西门子 STEP-7编程软件，该软件能够监视 PLC内部变量，可操作性强。 [ ]PLC稳定可靠适应性能都很强，且编程简单快捷，本次软件部分设计采用PLC的梯形图语言进行编程，是因为PLC的编程语言分为梯形图、助记符、顺序功能图，而其中梯形图是适用范围最为广泛。系统输入地址分配如表1，输出地址分配如表2。
表1 输入地址分配表
序号 输入地址 说明
1 I0.0 传感器1号检测位
2 I0.1 传感器2号检测位
3 I0.2 传感器3号检测位
4 I0.3 传感器4号检测位
5 I0.4 传感器5号检测位
6 I0.6 传感器6号检测位
7 I0.7 传感器7号检测位
8 I1.0 传感器8号检测位
9 I1.1 传感器9号检测位
10 I1.2 传感器10号检测位
11 I1.3 传感器11号检测位
12 I1.4 传感器12号检测位
13 I1.5 传感器13号检测位
表2 输出地址分配表
序号 输出地址 说明
1 Q1.0 电动机正向转动
2 Q1.1 电动机反向转动
3 Q1.2 红色LED亮
4 Q1.3 绿色LED亮
3. 触摸屏界面设计
本次使用的触摸屏型号为威纶公司生产的MT500系列中的MT506，使用的触摸屏界面设计软件是其配套的EsayBuilder500。触摸屏界面设计以基础界面10为主界面（下图3）是提供用户日常存车取车。
图3 界面10：主控制界面
结语：此次设计的垂直循环里立体车库的控制系统，在硬件上同时设置了手动与半自动的操作控制，将硬件与软件的完美结合，大幅度提高了系统的可靠性能，同时提高了快速性与及时性。
参考文献
[1] 方超林.立体停车库发展的现状与挑战[J].中国高新技术企业,2013,(9):160-161.
[2] 邓琼华，王丰元，程琳. 立体停车库及其装备设计[J].中国科技论文在线,2011，6（11）:843-853.
[3] 刘耀辉.机械式立体停车库使用率问题浅议[J].门窗，2013（3）：346.
[4] 马红麟.垂直循环式立体车库的PLC控制 [J]. 起重运输机械，2009，（10）:85-87.
