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[摘要] 本论文介绍了三层六列立体车库的控制原理，控制系统的硬件组成，软件流程，并采用Schneider的PLC作为核心控制器，运用CFC编程工具，设计完成了立体车库的自动控制系统。
【分类号】：TH578.2
1. 前言
伴随着社会的发展、人们的生活水平的提高，汽车数量日益剧增，随之也带来了车辆停放困难的问题，尤其是居民小区、大型公共消费场所等，停车矛盾日益突出。因此，具有占地面积小，库容量大的自动化立体车库就应运而生，它能较好地解决停车难的问题。目前常见的机械式立体停车库的种类很多，其中由于升降横移式停车设备具有结构简单，操作使用方便，运行安全可靠，对场地的适应性较强和投入成本不高等优点，在国内立体停车库市场占有绝对优势的市场份额。
2. 立体车库的工作原理
升降横移式立体车库主要由钢结构、载车板单元、传动系统和控制系统组成，图一为一个三层六列车库示意图，一、二层容量为5个车位，每层均留出一个周转空位，三层容量为6个车位。车库的主框架采用钢结构设计，每个车位单元配备有停放车辆的载车板，采用链条作为主要传动机构，结构简单，可靠性高。载车板单元为车库的运动部件，它可以根据需要进行水平及垂直两个方向的移动，车库的结构决定了其运行的特点：底层只能横移，顶层只能升降，中间层既可以横移，又可以升降。当底层车位存取车辆时，不需移动其它载车板就可以直接存取；当中间层和顶层车位存取车辆时，首先必须将该车位下方的每层车位移开，留出一个下降空间，再将载车板降落到一层，进行存取车辆的操作。例如在图中的状态下，欲进行304的存取车操作，必须先将204、205以及104、105向右横移，再将304载车板降落到地面。
3. PLC控制系统及程序设计
3.1. PLC控制系统工作原理
立体车库控制系统工作原理如图二所示，主要由PLC、检测装置、运行电动机和操作控制面板几大部分组成，其中PLC是整个控制系统的核心。当用户通过操作控制面板发出指令时，PLC会接收并分析用户操作，判断检测装置的状态，读取执行元件的信息，然后通过软件作出合理的控制安排，并将信息发送到执行元件（电动机），以驱动载车板移动到相应的水平和垂直位置，实现载车板的位置移动。
车库的控制方式有手动和自动两种，手动是通过操作控制面板对单个车位进行点动控制，主要用于车库的调试、维修或异常情况处理；自动是通过操作控制面板发出某一车位的存取车指令，PLC进行自动控制，完成所有的存取车操作。两种方式可以任意切换，正常情况下，车库运行于自动方式。
3.2. PLC控制系统的硬件设计
控制系统的硬件主要由电源部分、PLC部分和电动机工作三部分组成。其电路原理图如图三所示，电源部分主要为断路器Q1、Q2和开关电源，其中Q1为电动机工作提供电源，Q2为PLC和开关电源供电，开关电源为操作控制器和传感器供电。
PLC部分主要为各检测元件的输入信号，各执行元件的输出信号，以及与操作控制面板的通信。作为控制系统的核心，系统采用了Schneider公司的M218系列PLC及扩展模块作为主控元件。该PLC具有使用灵活方便，电源范围宽，编程简单易上手的特点。
电动机工作由各接触器控制。KMH1控制一层载车板的横移电动机，KMZ1和KMF1为一层横移的正反转控制；KMH2控制二层载车板的横移电动机，KMS2和KMS3分别控制二层和三层载车板升降电动机；由于车库的运行特性决定了其水平运动和垂直运动不能同时进行，因此二者共用了一组换向接触器KMZ2和KMF2。
3.3. PLC控制系统的软件设计
3.3.1. PLC控制系统的程序流程
PLC 控制程序采用模块化结构设计，载车板运行过程中只需调用子程序模块。当车位在层数或列数上增加时，只需就其中的相關子程序和主程序进行相应的改动，而其它的子程序基本不必改动，大大减轻了车位拓展后重新编程的任务。图四为自动存取车时的程序流程图。
3.3.2. PLC控制程序
PLC的控制程序采用了施耐德电气的SoMachine编程平台来进行开发，SoMachine是一款专业、高效且开放的开发平台，提供了强大的编程工具，支持IEC61131-3的全部编程语言，满足不同用户的编程习惯和需求，内嵌种类众多的函数和功能块库，用户仅需简单调用即可，无需编制大量复杂的程序。在进行程序开发时，系统采用了CFC语言进行编程。CFC（Continuous Function Chart连续功能图编程）是一种图形化程序编辑器，它是一种高级语言，界面比较友好，编程者易于上手，可以通过拖拽点点击鼠标等操作，而不需要输入语句指令就能完成大部分的编程工作，程序直觀，易理解。
整个程序包括各个车位的自动存取车程序，手动存取车程序，报警程序，复位程序等若干个模块，每个模块都很短小，当PLC运行时，根据不同的运行状况调用相应的模块就可以完成载车板的运行。图五为一个二层呼叫信号处理的模块。PLC接收到操作控制面板发送过来的车位号后，将其存放在车位号寄存器“Number”中，在系统正常的情况下，PLC对该寄存器进行判断，根据寄存中不同的数值转入相应的车位处理程序。
在二层载车板存取车辆时，可以先将目标载车板复位（水平横移到初始位置）后再进行降落；也可以固定目标载车板，而将目标载车板下方的车辆移开后再降落。第一种方式程序算法较简单，但由于目标载车板横移停止后会有轻微的水平方向晃动，必须先静止几秒后再降落，这势必会增加存取车的时间，因此，系统采用了目标载车板不动的算法进行程序的编制。同时，采用了并行分支与汇合的方法，使在三层载车板存取车辆时，一层和二层的载车板同时横移，有效地减少了存取车辆的等待时间。
当车库运行发生故障时，将会产生报警信号，控制系统将会根据不同等级的故障信号进行不同的报警处理。在本系统中，故障分为4个等级，最低的等级为警示等级，当车库在运行时警示灯闪烁，用以提醒操作人员；第三等级为车库未运行时出现的前、后超长光电报警和人机误入光电报警，对此类报警进行警示灯的闪烁以及蜂鸣器的工作，当报警信号消失，控制程序自动解除报警状态；第二等级为运动位置极限报警，当出现此类报警时，控制程序一方面发出声光报警，同时记录此时的运动状态，对报警状态进行锁存，只有在排除故障后，通过人工解除报警，并恢复原来的运行状态；当发生其它故障时为最高等级，控制程序不仅会锁存报警状态，同进切断电动机运行的供电电源，禁止车库的所有运行。
无论何种类型故障发生，控制程序都将根据故障产生的原因通过操作控制器的面板进行显示，以方便操作人员进行故障的排除。
4. 结束语
PLC 控制技术在立体停库控制系统中实际应用，极大地提高了车库运行的自动化程度，而采用CFC语言编程可以使程序有更大的直观性，减轻了软件开发的工作量，同时，使用特定的存取车控制算法，保证了存取车控制的高效性和可靠性，满足了立体车库的控制功能和使用要求。
参考文献：
[1] 中国重型机械工业协会停车设备管理委员会编.机械式立体停车库.海洋出版社，2001.09.
[2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会发布.GB 17907-2010 机械式停车设备 通用安全要求.
[3] M218 SoMachine指令手册.施耐德电气中国.2012.05
【分类号】：TH578.2
1. 前言
伴随着社会的发展、人们的生活水平的提高，汽车数量日益剧增，随之也带来了车辆停放困难的问题，尤其是居民小区、大型公共消费场所等，停车矛盾日益突出。因此，具有占地面积小，库容量大的自动化立体车库就应运而生，它能较好地解决停车难的问题。目前常见的机械式立体停车库的种类很多，其中由于升降横移式停车设备具有结构简单，操作使用方便，运行安全可靠，对场地的适应性较强和投入成本不高等优点，在国内立体停车库市场占有绝对优势的市场份额。
2. 立体车库的工作原理
升降横移式立体车库主要由钢结构、载车板单元、传动系统和控制系统组成，图一为一个三层六列车库示意图，一、二层容量为5个车位，每层均留出一个周转空位，三层容量为6个车位。车库的主框架采用钢结构设计，每个车位单元配备有停放车辆的载车板，采用链条作为主要传动机构，结构简单，可靠性高。载车板单元为车库的运动部件，它可以根据需要进行水平及垂直两个方向的移动，车库的结构决定了其运行的特点：底层只能横移，顶层只能升降，中间层既可以横移，又可以升降。当底层车位存取车辆时，不需移动其它载车板就可以直接存取；当中间层和顶层车位存取车辆时，首先必须将该车位下方的每层车位移开，留出一个下降空间，再将载车板降落到一层，进行存取车辆的操作。例如在图中的状态下，欲进行304的存取车操作，必须先将204、205以及104、105向右横移，再将304载车板降落到地面。
3. PLC控制系统及程序设计
3.1. PLC控制系统工作原理
立体车库控制系统工作原理如图二所示，主要由PLC、检测装置、运行电动机和操作控制面板几大部分组成，其中PLC是整个控制系统的核心。当用户通过操作控制面板发出指令时，PLC会接收并分析用户操作，判断检测装置的状态，读取执行元件的信息，然后通过软件作出合理的控制安排，并将信息发送到执行元件（电动机），以驱动载车板移动到相应的水平和垂直位置，实现载车板的位置移动。
车库的控制方式有手动和自动两种，手动是通过操作控制面板对单个车位进行点动控制，主要用于车库的调试、维修或异常情况处理；自动是通过操作控制面板发出某一车位的存取车指令，PLC进行自动控制，完成所有的存取车操作。两种方式可以任意切换，正常情况下，车库运行于自动方式。
3.2. PLC控制系统的硬件设计
控制系统的硬件主要由电源部分、PLC部分和电动机工作三部分组成。其电路原理图如图三所示，电源部分主要为断路器Q1、Q2和开关电源，其中Q1为电动机工作提供电源，Q2为PLC和开关电源供电，开关电源为操作控制器和传感器供电。
PLC部分主要为各检测元件的输入信号，各执行元件的输出信号，以及与操作控制面板的通信。作为控制系统的核心，系统采用了Schneider公司的M218系列PLC及扩展模块作为主控元件。该PLC具有使用灵活方便，电源范围宽，编程简单易上手的特点。
电动机工作由各接触器控制。KMH1控制一层载车板的横移电动机，KMZ1和KMF1为一层横移的正反转控制；KMH2控制二层载车板的横移电动机，KMS2和KMS3分别控制二层和三层载车板升降电动机；由于车库的运行特性决定了其水平运动和垂直运动不能同时进行，因此二者共用了一组换向接触器KMZ2和KMF2。
3.3. PLC控制系统的软件设计
3.3.1. PLC控制系统的程序流程
PLC 控制程序采用模块化结构设计，载车板运行过程中只需调用子程序模块。当车位在层数或列数上增加时，只需就其中的相關子程序和主程序进行相应的改动，而其它的子程序基本不必改动，大大减轻了车位拓展后重新编程的任务。图四为自动存取车时的程序流程图。
3.3.2. PLC控制程序
PLC的控制程序采用了施耐德电气的SoMachine编程平台来进行开发，SoMachine是一款专业、高效且开放的开发平台，提供了强大的编程工具，支持IEC61131-3的全部编程语言，满足不同用户的编程习惯和需求，内嵌种类众多的函数和功能块库，用户仅需简单调用即可，无需编制大量复杂的程序。在进行程序开发时，系统采用了CFC语言进行编程。CFC（Continuous Function Chart连续功能图编程）是一种图形化程序编辑器，它是一种高级语言，界面比较友好，编程者易于上手，可以通过拖拽点点击鼠标等操作，而不需要输入语句指令就能完成大部分的编程工作，程序直觀，易理解。
整个程序包括各个车位的自动存取车程序，手动存取车程序，报警程序，复位程序等若干个模块，每个模块都很短小，当PLC运行时，根据不同的运行状况调用相应的模块就可以完成载车板的运行。图五为一个二层呼叫信号处理的模块。PLC接收到操作控制面板发送过来的车位号后，将其存放在车位号寄存器“Number”中，在系统正常的情况下，PLC对该寄存器进行判断，根据寄存中不同的数值转入相应的车位处理程序。
在二层载车板存取车辆时，可以先将目标载车板复位（水平横移到初始位置）后再进行降落；也可以固定目标载车板，而将目标载车板下方的车辆移开后再降落。第一种方式程序算法较简单，但由于目标载车板横移停止后会有轻微的水平方向晃动，必须先静止几秒后再降落，这势必会增加存取车的时间，因此，系统采用了目标载车板不动的算法进行程序的编制。同时，采用了并行分支与汇合的方法，使在三层载车板存取车辆时，一层和二层的载车板同时横移，有效地减少了存取车辆的等待时间。
当车库运行发生故障时，将会产生报警信号，控制系统将会根据不同等级的故障信号进行不同的报警处理。在本系统中，故障分为4个等级，最低的等级为警示等级，当车库在运行时警示灯闪烁，用以提醒操作人员；第三等级为车库未运行时出现的前、后超长光电报警和人机误入光电报警，对此类报警进行警示灯的闪烁以及蜂鸣器的工作，当报警信号消失，控制程序自动解除报警状态；第二等级为运动位置极限报警，当出现此类报警时，控制程序一方面发出声光报警，同时记录此时的运动状态，对报警状态进行锁存，只有在排除故障后，通过人工解除报警，并恢复原来的运行状态；当发生其它故障时为最高等级，控制程序不仅会锁存报警状态，同进切断电动机运行的供电电源，禁止车库的所有运行。
无论何种类型故障发生，控制程序都将根据故障产生的原因通过操作控制器的面板进行显示，以方便操作人员进行故障的排除。
4. 结束语
PLC 控制技术在立体停库控制系统中实际应用，极大地提高了车库运行的自动化程度，而采用CFC语言编程可以使程序有更大的直观性，减轻了软件开发的工作量，同时，使用特定的存取车控制算法，保证了存取车控制的高效性和可靠性，满足了立体车库的控制功能和使用要求。
参考文献：
[1] 中国重型机械工业协会停车设备管理委员会编.机械式立体停车库.海洋出版社，2001.09.
[2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会发布.GB 17907-2010 机械式停车设备 通用安全要求.
[3] M218 SoMachine指令手册.施耐德电气中国.2012.05