立体车库电气系统关键环节设计

立体车库电气系统关键环节设计

摘要：本文以现今应用最广泛的升降横移式立体车库为例，具体选取双层立体车库为设计对象，简要叙述了立体车库的基本组成、工作原理，重点就立体车库电气系统的两个关健环节进行了设计:电机驱动电路、晶体管直流稳压电路。并介绍了PLC控制系统软件的设计。

关键词：立体车库；电气系统；关键设计 一、升降横移式立体车库运行原理

升降横移式立体车库主要采用钢结构为框架，将具有横移、升降功能的车体单元分布其中，带动载车板做升降、横移动作，按照控制逻辑运行，完成车辆的存取过程。控制系统的主要任务是检测车位上的开关状态信号，通过逻辑程序，控制接触器的通断完成横移及升降动作。其中车位单元的结构特点为：底层只能平移，顶层只能升降，中间层既可平移又可升降。除顶层外，中间层和底层必须预留一个空车位，供进出车升降之用。当底层车位进出车时，无需移动其他托盘就可直接进出车；中间层、顶层进出车时，先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时要进行相应的横移动作，直到产生下行通道才可进行下降和进出车动作。

二、立体车库 PLC 控制系统设计

1、控制系统硬件设计

当操作者在操作器上刷卡或键入取车命令，作为控制系统核心的 PLC 通过 RS-485 总线获取该命令，通过采集每个车位上的检测开关信号，判断出车位分布的状态，PLC 进行相应的逻辑计算，驱动相应的接触器及指示装置，完成相关车位的升降、横移动作。控制模式主要为逻辑控制，所以一般小型的 PLC 完全可以满足控制功能的需求。为了更好地进行控制系统的分布式设计，按照车位发生的动作类型的不同，将车位分为：横移类车位、升降横移类车位、升降类车位等。在设计时，将这三种车位类型进行模块化设计。具体设计方法为：为每一种类型的车位设计一种控制盒，此控制盒含有控制电机的接触器，能处理该种车位相关的检测信号，并与主控制器留有统一的接口，将这些控制盒分布在立体车库相应的位置上，形成了一种分布式控制系统，不管多复杂的升降横移停车设备，只是这三种车位模块数量上的组合，分布式设计方法可以节约大量的现场安装成本、线缆成本、调试成本及硬件控制成本。

2、控制系统程序设计

升降横移式立体车库有手动和自动两种操作模式。操作模式的切换是通过操作器进行设置。手动操作模式主要用于设备调试维修，一般采用采用点动运行模式，即按住相应的方向键，目标车位向相应的方向移动，松开按键则停止运行。自动工作方式是面向普通用户的工作方式，当用户键入取车命令或刷卡后，停车

设备完成对目标车位的判断，并计算出需要横移、升降的车位，驱动电机运转，自动完成存取车过程。准确的进行车位横移动作，产生升降空位通道是升降横移立体车库控制系统的关键。控制系统根据目标车位号与下层的空车位位置进行比较，计算出每一层需要横移的车位数量及横移方向。在目标车位下方产生相应横移动作，产生下行通道。在进行动作时，每层的横移车位是同一方向移动的，而且是有先后启动顺序的。在升降横移立体车库中，无论存车还是取车操作，车位都是先将停留在一层的载车板上升到位，然后根据目标车位号产生横移动作，建立下行通道后，将目标车位载车板降到地面层，完成存取车操作。当停留在一层的载车板需要复位上升时，可使用复位功能完成复位上升动作[1]。

三、立体车库的电气系统设计

1、车库工作原理简述

车库为单向人口，单向出口。存车由人口进，取车由出口出。档梁控制存车:

只有在车库有空位且载车板在升降机上到位时才打开，汽车上到载车板到位后，档梁关闭。这样就保证了存车无干扰以及系统的安全性。档梁上有电子显示牌表明车库是“空”还是“满”。汽车进到升降机后则有电机驱动实现升降机的上下移动，并由垂直升降变频器，水平位置传感器系统，抱刹系统实现其安全稳定工作。在满足要求后，首先由在固定停靠位的牵引车与升降机内载车板固定，随后打开升降机与载车板电磁扣，随即由各层牵引车继续工作。牵引车首先在前后轮放下左右轮收起的条件下由前后运行电机驱动运行，根据各个存车位位置传感器判断是否到位，到位则能耗制动，然后放下左右轮，收起前后轮，由左右运行电机驱动运行，在到达存车位牵引车停靠位后停止，然后将载车板通过电磁扣固定于存车位。固定载车板后方可打开牵引车与载车板电磁扣，随即牵引车按照相反流程回到固定停靠位。存车程序完成。工作人员操作室存放PLC控制装置，并且由操作人员在里面完成必要操作。取车程序在设备的运行操作上与存车相似[2]。

2、车库电气系统关键环节设计

2.1 电机驱动电路

全系统由6台电动机完成动作。分别是档梁电动机，升降机电动机，1层牵引车前后电动机，1层牵引车左右电动机，2层牵引车前后电动机，2层牵引车左右电动机。这6台电动机均由380V的三相交流电供电。

档梁电动机驱动档梁上下运动，电机正转档梁向上运动，电机反转档梁向下运动。用互锁正反转控制电路控制，接触器KM 1, KM2控制正反。

升降机电动机驱动升降机上下运动，电机正转升降机向上运动，电机反转升

降机向下运动。升降机由11 KW垂直升降变频器控制，英文缩写为” VVVF”。同样，用互锁正反转控制电路控制，接触器KM3 , KM4控制正反。

1层牵引车前后电机驱动牵1前后运动，电机正转牵1向前运动，电机反转牵1向后运动。用互锁正反转控制电路控制，接触器KMS , KM6控制正反。并带有能耗制动控制。

1层牵引车左右电机驱动牵1左右运动，电机正转牵1向左运动，电机反转牵1向右运动。用互锁正反转控制电路控制，接触器KM8 , KM9控制正反。并带有能耗制动控制。

2层牵引车前后电机驱动牵2前后运动，电机正转牵2向前运动，电机反转牵2向后运动。用互锁正反转控制电路控制，接触器KMl l , KM12控制正反。并带有能耗制动控制。

2层牵引车左右电机驱动牵2左右运动，电机正转牵2向左运动，电机反转牵2向右运动。用互锁正反转控制电路控制，接触器K14, KM15控制正反。并带有能耗制动控制[3]。

2.2 晶体管直流稳压电路

立体车库系统的直流电源部分采用晶体管直流稳压电源供电，稳压电路如图4所示。该电路将220V的工频交流电通过变压、整流后，得到一个15V的直流电压。整个电路是这样工作的:首先输人电压为交流220V，经过交流变压器变压后，变压器次级线圈上得到输出电压交流28 V，再经过桥式整流及电容滤波后，将28 V的交流电变成15V的直流电。稳压的原理:电路中最右边的元件为一个分压器，稳压管2DW7C上电压等于3DD6的基极和发射极电压差加上输出电压，当出的电压变小(变大)时，稳压管2DW7保证3 DD6的基极和地之间的电压不变，使得3DD6的基极电流变大，基极和发射极电压差变小(变大)，使输出电压变大(变小)，保持电压稳定。

常见的整流电路有:半波整流、全波整流、桥式整流和倍压整流。该稳压电路采用的是带电阻和电容的桥式整流电路。桥式整流电路相对于其它3种整流电路，具有这些优点:负载能力较好，输出电压容易滤成平滑直流，整流器承受反向电压低，与全波整流相比变压器次级效率高。它的缺点:所用元件较多(需要4个二极管)，整流器内阻较大(因为在每个半周内，都需经过两个整流管)。

结束语

先进的 PLC 控制技术应用于升降横移式立体车库中，采用车位模块化的设计方法，使整个电气控制系统的可靠性、扩展性大大提高，满足了自动化立体车库的控制需求与使用性能要求，使得自动化存取车变得简单、方便。

参考文献

[1]. 李浩;郑均宜;鲁芳.堆垛式立体车库存取车的优化[J].起重运输机械.2006(05)：33.

[2]. 张建锋;武瑞之.机械式立体停车库提升方式安全性介绍[J].中国重型装备.2008(04)：72-73.

[3]. 胡玉庆;张建锋;苗庆华.一种新型机械式防坠装置在立体车库中的应用[J].机械管理开发.2008(05):123.