基于OMRON_CP1E_PLC控制的三列六层升降横移立体停车设备设计

引言：随着人们生活水平的提高，汽车的数量越来越多，汽车保有量越来越大，停车难已成为阻碍城市化进程发展的重要因素。为了解决停车难的问题，我国上世纪90年代便引进了立体停车设备，以解决我国大中城市停车难的问题。我国现有的立体停车库主要分为六类，分别是升降横移类、简易升降类、垂直升降类、巷道堆垛类、平面移动类和汽车专用升降机，其中升降横移类机械式立体车库应用最为广泛。

摘要：本文阐述了一种三列六层升降横移立体停车设备，具有可视化的人机交互界面，操作简单、便捷，可手动按键操作也可刷卡操作，控制系统采用RS485通信稳定、可靠，电控柜采用分布式布置，可有效节约电缆、电气元器件等耗材，本文将详细介绍设备结构特点、控制系统和运行逻辑。

关键字：立体车库，升降横移，控制系统

1设计背景

2设计内容

六层升降横移立体停车设备控制系统的设计主要考虑一下几点：

2.1设备工作流程

车库设计为三列六层升降横移立体停车设备，共13个可运行车位，每个车位可实现自动存取同时不影响其他车位停放。

2.2设备设计目标

通过对高层升降横移式立体车库运行原理的分析，选择合适的PLC控制器、传感器等元器件，使三列六层升降横移式立体停车库实现自动运行，同时具备稳定可靠、操作简单等特点。

在升降横移类立体停车库的设计中，电气控制系统的成本仅占车库全部成本的8%-10%，因此容易忽略电气控制系统的成本，此问题应引起各个制造企业的重视。不断的优化产品的成本，提高产品的质量和可靠性，才能更好的立足于市场。

2.3设计要点

1）根据设备功能要求和安全要求，确定输入和输出点位。

2）根据输入和输出点位选择合适的PLC控制器。

3）根据PLC使用说明书合理分配I/O点位，编写I/O点位分配表。

4）设计PLC输入输出端子接线图。

5）设计三列六层升降横移式立体停车库控制系统的梯形图程序。

6）将梯形图程序写入PLC，先进行手动状态调试设备，再进行自动状态调试，调试中存在的问题逐步优化，直至完成最终调试。

3设备具体实施过程

3.1设备结构组成

本设计的主要任务是设计基于OMRON CP1E系列PLC的控制系统，可实现车位的自动存取功能，其主要组成部分如图1所示。

1）横移车板：仅一层车板实现向左移动和向右移动；

2）主框架：用于承载除了一层车板外所有车辆的重量；

3）横移传动机构：2层-5层车板实现向左移动和向右移动；

4）升降传动机构：2层-6层车板实现上升运动和下降运动；

5）电控柜1（主站）：用于接受人机交互命令，发送车板逻辑控制命令，读取报警信息；

6）电控柜2（从站1）：控制1层和2层车板的升降运动和横移运动；

7）电控柜3（从站2）：控制3层和4层车板的升降运动和横移运动；

8）电控柜4（从站3）：控制5层和6层车板的升降运动和横移运动；

3.2设备的工作程序

1）1层1号车板存取：车板不用做任何运行动作，可直接存取；

2）1层2号车板存取：车板不用做任何运行动作，可直接存取；

3）2层3号车板存取：3号车板下方不能有车位，1、2号车板右移，3号车板下降至1层；

4）2层4号车板存取：4号车板下方不能有车位，2号车板右移，3号车板下降至1层；

5）3层5号车板存取：5号车板下方不能有车位，1、2、3、4号车板右移，5号车板下降至1层；

6）3层6号车板存取：6号车板下方不能有车位，2、4号车板右移，5号车板下降至1层；

7）4层7号车板存取：7号车板下方不能有车位，1、2、3、4、5、6号车板右移，7号车板下降至1层；

8）4层8号车板存取：8号车板下方不能有车位，2、4、6号车板右移，8号车板下降至1层；

9）5层9号车板存取：9号车板下方不能有车位，1、2、3、4、5、6、7、8号车板右移，9号车板下降至1层；

10）5层10号车板存取：10号车板下方不能有车位，2、4、6、8号车板右移，10号车板下降至1层；

11）6层11号车板存取：11号车板下方不能有车位，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10号车板右移，11号车板下降至1层；

12）6层12号车板存取：12号车板下方不能有车位，2、4、6、8、10号车板右移，12号车板下降至1层；

13）6层13号车板存取：13号车板下方不能有车位，13号车板下降至1层；

车板固定位置示意图如图2所示，在完成存取动作前，待存取的车板要先运行至目标车位后，目标车位下方不得有车板，目标车位下方的车板要进行左移或者右移到位后，待存取的车板即可上升或者下降，用户即可完成车辆存取。

3.3控制系统选型

通过对比发现，OMRON CP1E系列PLC控制功能丰富，在编程和使用上非常简单，可支持多种I/O模块，确定PLC型号和I/O扩展模块。

3.4电气原理图绘制

1）升降车板高压电气原理图如图3所示

2）横移车板高压电气原理图如图4所示

3）PLC控制原理图如图5所示

4）从站1控制原理图如图6所示

5）从站2控制原理图如图7所示

6）从站3控制原理图如图8所示

3.5控制流程图

升降横移式立体车库运行控制流程图如图9所示。

3.6安装调试

机械结构安装完成后，开展电气硬件安装工作，所有安装调试人员需具有相应的特种作业证并做好相应的安全防护和劳保防护；首先确认各个电控柜和各个传感器的安装位置，确认布线路径和走线方式，确定后开始安装桥架，根据电气图纸进行布线，单根走线均需做穿线管，其次进行电气元器件的安装和接线，检查电气元器件的品牌、型号和数量是否与设计图纸相符合，每根线均需做好线号标记，严格按照图纸进行接线；最后将预先写好程序用软件写入PLC，将人机界面切换在手动状态下，每个车板逐一进行手动调试，确认各个传感器动作是否正常，同时确认各程序段设计是否合理并做出优化调整；设备在手动状态下完成初步调试后，将人机界面切换到自动状态，此时系统开始循环自检，确认是否有报警信息并消除，然后通过人为设置报警故障，检查限长报警、人员误入报警、过载报警、超限报警、双碰报警、防坠报警等报警信息是否正常报出，都正常即可进入联动测试，通过人机界面分别输入每一个车板号码，进行存取车，所有动作都正常执行即完成调试。

4高层升降横移立体停车库发展的思路

在实际立体车库的应用中，以两层升降横移立体停车库应用最为广泛，但是随着城市化高度的发展，车辆越来越多，低层立体停车设备已经不能满足市场的需求，反而5-7层升降横移立体停车库会得到市场更多的青睐，高层车库如何能够稳定、可靠的运行，成为是否能够高速应用发展的关键，在本文中提出一种分布式控制系统，由一个主站和若干个从站组成，该控制系统具有以下优势：

1）硬件成本低。在设计控制系统时应用了主站和从站的模式，有效的降低了控制系统硬件成本。

2）电气材料成本低。分布式控制系统设置了多个从站，大量的减少了电线电缆的使用量。

3）电气施工安装得到简化。采用分布式控制系统，每个从站就近控制相应的车板，大大减少了电气安装人员的接线和布线工作，缩短了施工周期，有益于车库项目的进度控制。

5结束语

参考文献：

1.《机械停车设备类别、形式与基本参数》JB/T8713-1998 北京：中国质量标准出版传媒有限公司

2.《机械停车设备通用安全要求》GB17907-2010 北京：中国质量标准出版传媒有限公司

3.《升降横移类机械式停车设备》JB/T8910-2013 北京：中国质量标准出版传媒有限公司

4.《电气设备安全设计导则》GB/T25295-2010 北京：中国质量标准出版传媒有限公司

5.朱绍祥.可编程控制器原理及应用【M】.上海：上海交通大学出版社，1988.