多环式立体停车库自动存取车控制系统技术领域
本实用新型涉及多环式立体停车库的应用领域，特别涉及一种多环式立体停车库
自动存取车控制系统。
背景技术
随着我国国民经济的高速发展和城市化水平的不断加快，车辆的拥有量在飞速的
增长。由于停车场地的严重缺乏，尤其是地铁口、商业中心区、医院周边停车场地的严重不
足，造成了车辆乱停乱放现象，间接地造成了城市交通的混乱，破坏了城市的居住环境和城
市形象。目前，我国城市内大多采用平面式停车场，该种停车场占地面积大，设备复杂，有效
停车位置少，对人员车辆安全的保障性差。故建造立体车库已经到了必不可少的地步。
垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地
面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。多环式立体停车库利用垂直提升式立体车库的工
作原理，但在车库结构上进行了较大的改进，有多个车辆出入口，有多个升降机，根据建筑
环境，可以设计二环、三环等多环式立体停车库，多环式立体停车库主要特点是比垂直提升
式立体车库造价低，充分利用有限空间，为客户带来最大的利益，以狭小的空间争取最多的
停车空间，可将1—3层设在底下，有效利用地下空间。多环式立体停车库一方面具有运转平
稳，无噪音，运行速度快，存取时间短等优点，符合城市环保要求，另一方面目前大多数的多
环式立体停车库的控制系统存在不够完善、自动化程度不高等缺点。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术的不足，提供一种多环式立体停车
库自动存取车控制系统，具有自动化程度高，可靠性、抗干扰性强的特点。
本实用新型的目的是通过如下技术措施来实现的：多环式立体停车库自动存取车
控制系统，包括上位工控计算机、下位机PLC、传感器、变频器、吊笼曳引电机、叉梳推进装
置、转盘旋转装置及开关门装置；所述上位工控计算机的输入端与读卡机相连，上位工控计
算机通过以太网与下位机PLC连接通信，所述下位机PLC的输入端与传感器相连，下位机PLC
的输出端通过变频器与吊笼曳引电机相连，所述叉梳推进装置、转盘旋转装置及开关门装
置均设于吊笼内，所述叉梳推进装置由进退电机驱动，所述转盘旋转装置由旋转电机驱动，
所述开关门装置由开关门电机驱动，进退电机、旋转电机、开关门电机通过接触器组与变频
器相连。
在上述技术方案中，所述传感器包括楼层传感器、触点式限位开关、外部车位检测
传感器；所述楼层传感器为光电式接受传感器，每层一只，设于楼层底板下30cm处，与吊笼
上装有的一只红外发射器相配合；所述触点式限位开关分别安装在叉梳推进装置、转盘旋
转装置及开关门装置的机械运动端点；所述外部车位检测传感器为一组光电传感器，设置
在车库门外数米处。
在上述技术方案中，所述进退电机为三相异步鼠笼式电机，通过蜗杆蜗轮和齿轮
齿条系统驱动叉梳运动；所述旋转电机为三相异步电机，通过齿轮齿条系统驱动转盘往复
运动；所述开关门电机为小功率可正反转的单相电机，驱动车库门运动。
在上述技术方案中，停车司机配有无线电遥控器，无线电遥控器的接收装置将接
收到的无线信号转换成电脉冲信号，与PLC的中断相连。
本实用新型多环式立体停车库自动存取车控制系统，针对多环式立体车库的控制
系统进行了系统设计，实现了立体车库出入智能无人值守控制，具有自动化程度高，可靠
性、抗干扰性强的特点，可满足城市立体车库建设的需要。
附图说明
图1为本实用新型控制系统的组成示意图。
图2为本实用新型中上位机控制字的内容含义。
图3为本实用新型中PLC的主程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
本实用新型多环式立体停车库自动存取车控制系统设计为主从模式，使用PLC作
为下位机，工控机作为上位机。按照车库结构及动作特点，设计了PLC的运动控制规则，实现
了PLC的动作控制程序和与上位机的通信程序；上位机管理控制程序利用VC语言和MS SQL
数据库设计实现，控制整个车库的动作流程，接收来自IC卡的信息，根据数据库内容查询车
位当前状态，形成对PLC的命令控制字，与下位机通信，发送命令和接收反馈信息；数据管理
程序更新数据，计费以及报表打印。
如图1所示，本实施例提供一种多环式立体停车库自动存取车控制系统，包括上位
工控计算机、下位机PLC、传感器、变频器、吊笼曳引电机、叉梳推进装置、转盘旋转装置及开
关门装置；所述上位工控计算机的输入端与读卡机相连，上位工控计算机通过以太网与下
位机PLC连接通信，所述下位机PLC的输入端与传感器相连，下位机PLC的输出端通过变频器
与吊笼曳引电机相连，所述叉梳推进装置、转盘旋转装置及开关门装置均设于吊笼内，所述
叉梳推进装置由进退电机驱动，所述转盘旋转装置由旋转电机驱动，所述开关门装置由开
关门电机驱动，进退电机、旋转电机、开关门电机通过接触器组与变频器相连。所述进退电
机为三相异步鼠笼式电机，通过蜗杆蜗轮和齿轮齿条系统驱动叉梳运动；所述旋转电机为
三相异步电机，通过齿轮齿条系统驱动转盘往复运动；所述开关门电机为小功率可正反转
的单相电机，驱动车库门运动。
在上述实施例中，上位机为PC，通过自行开发的监控软件，完成以下各项任务：
（1）调度整个电控系统，显示系统的工作状态，建立内部的数据库，如车辆信息及
停放时间。
（2）接收来自读卡机的用户信息，并根据上位机存储的内容确定下位机的工作，形
成控制指令。
（3）通过以太网向下位机发送指令，PLC通过程序执行完成对各操作机构的动作指
令。
（4）通过PLC采取现场各传感器和接触器的状态，在监控画面中动态显示。
（5）必要的情况下打印工作信息。
在上述实施例中，下位机为西门子200系列PLC，该PLC采用模块化接口，结构紧凑，
配置灵活，可根据车库容量的大小配置相应的I/O模块。S7-200的用户程序中包括了位逻
辑、计数器、定时器、复杂的数值运算以及其他智能模块通讯或完成运动控制功能。CPU采用
226型，其CPU将微处理器，电源和数字I/O点集成在一起，结构紧凑，其自带输入为24点，输
出为16点。选配继电器型输出，特点是输出电流大，且抗干扰能力强。其任务如下：
（1）采集来自各传感器和限位开关等的状态，并由PLC内部处理后通过以太网上传
到上位机。
（2）通过以太网接受来自上位机的指令，并通过程序执行返回相应的应答信息。
（3）进行指令译码，形成动作程序以驱动各运动部件，实现执行机构动作，完成车
库车辆的存取。
在上述实施例中，变频器为西门子MM440多功能标准变频器，该变频器采用高性能
的矢量控制技术，提供低转速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载能力，其
主电路为三相IGBT桥，并配有能耗制动电路(外接制动电阻)，它适合于重力负载，由其驱动
曳引电机运动，能满足现场应用。
变频器外接380V／50Hz电源，输出频率可从0Hz连续调节到上百Hz，可遵循V／f=常
数的原则即电磁力矩可以恒定。它的输出接曳引电机的定子。考虑到吊笼系统承载的重物
为汽车，不涉及人员，因而不存在舒适感的问题，所以我们不加编码盘和PG卡系统，这样可
以提高系统的可靠性并降低成本。采用4级变速的方式进行调速，变频器输出频率分别为：
6Hz、20Hz、35Hz、50Hz，所对应的线速度分别为：0．12m／s、0．34m／s、0．6m／s、0．85m／s。
在上述实施例中，传感器包括楼层传感器、触点式限位开关、外部车位检测传感
器。
（1）楼层传感器。每层设有光电式接受传感器一只，其位置在楼层底板下30cm处，
反映吊笼运行的位置。吊笼上装有一只红外发射器，当吊笼运行到某层时相应的接收传感
器输出有效，传输给PLC。考虑到立体车库为钢架结构，并不封闭，干扰光源很多。因此，发光
毹；为调制光脉冲输出。实验证明，这种方式有很高的抗光干扰性能。
（2）触点式限位开关。分别安装在叉梳、转盘、开门机构的机械运动端点，由机械装
置使其通断。此类传感器的状态与PLC的输入相连接。
（3）外部车位检测传感器。为了确定在取车过程后汽车是否离开车库(这是关闭车
门的重要依据，关系到车辆和人身的安全)，在车库门外数米处安装一组光电传感器2、3个
逻辑串联，当汽车驶入该位置时遮住光线，传感器输出有效，PLC由此确定关门动作。
在上述实施例中，读卡机负责通过用户刷卡获取用户的信息，该信息通过RS-485
口与上位机连接，上位机根据用户数据、车库内部状态等条件判定电控系统应进行的动作，
形成相关的控制指令，然后通过以太网传向下位机PLC，由其驱动变频器、各种电机完成对
用户的服务。
在上述实施例中，停车司机配有无线电遥控器，在存车过程中，在车辆驶近车库门
时，司机在车内用无线电遥控器发出开门请求信号，接收装置收到该信号后，将其转换成一
个电脉冲信号，与PLC的中断相连接，PLC依此自动完成开门动作，然后等待上位机发来的后
续控制指令，进行后续动作。
本实施例的工作方法如下：
车辆入库，出库一般由可编程控制器PLC实现控制，用户进入车库时，在门口刷卡
进入，读卡机自动把数据传送到PLC控制系统，PLC系统通过判断卡号，自动把对应的载车盘
移动到人车交接的位置，只有当车辆停放在安全位置后，停车正常指示灯才会亮启，司机离
开车辆后，载车盘自动将车辆入库。取车时车主在读卡器上读卡，自动读取车位号，车库控
制系统将车自动移动到人车交接的位置，收费后，司机可开车出库。
在本实施例中，PLC的工作方式为扫描工作方式，CPU采集输入信号，通过程序执
行，控制输出处理。过程是初始化后先等待由上位机传来的控制字，通过有关标志位的定义
来使PLC进行相应动作，控制字长度最终处理为1字节，存于MBl0中，其各位的意义如下图2
所示。
根据控制字的内容，PLC进入相应的子程序，以三层楼以上立体车库为例，各子程
序的名称为：
SPR_0: 3楼及以上存车(控制字为7X)；
SPR_1: 3楼及以上取车(控制字为6X)；
SPR_2: l楼存车(控制字为71)；
SPR_3: 2楼存车(控制字为72)；
SPR_4: 1楼取车(控制字为61)；
SPR_5: 2楼取车(控制字为62)。
其中X代表3楼以上的楼层。如图3所示，为PLC的主程序流程图。
在本实施例中，工控机与PLC的通信采用主从模式，能够自动的实现存取车、和监
控故障诊断功能，而且还能够进行数据的处理、保存，并根据车库管理运行情况决定是否收
费，便于管理和维护。
工控机与PLC为主从模式，工控机发送一个信息，PLC反馈一个信息。两者的通信接
口采用与西门子公司S7-200PLC相匹配以太网通信模块CP243-1，来完成工控机与PLC的通
信，通过以太网模块和交换机还可以将PLC的工作状态同时传送到不同的监控主机上。
依照以上通信协议，在PLC内部编写相应的通信协议参数程序，主要是对PLC内部
的特殊寄存器SMB30、SMB87、SMB89、SMW90、SMB94的值进行参数设置，并利用工控机中的VC
编写相应的通信控制程序，便可完成对PLC的指令发送和接受，完成上位机和PLC的通信。
在本实施例中，上位机主要有三大功能：通信功能、动作控制功能和数据管理功
能。通信程序负责上位机PC和下位机PLC之间的数据发送与接收；动作控制程序根据卡号决
定PLC的动作，形成PLC控制字。数据管理包括对用户信息的管理，车位状态的管理，系统参
数的管理和记费的管理。下面说明动作控制功能：
上位机对系统动作进行控制，它既是用户对系统的管理界面，同时也是对PLC的控
制部分。当用户刷卡后，程序从读卡器中读取卡号，存放于系统数据库中，根据该卡号查询
是否为合法用户。判断完成，为注册用户，由卡号自动判断是进行存车还是取车动作，以及
该卡号对应的车位的楼层和左右位，在系统中生成PLC的命令字，发送给PLC，由PLC执行动
作。如果发送不成功自动重新发送。PLC执行完毕，系统向数据库中传送参数，修改该车位的
状态(空—满、满—空)，同时记录该用户的信息和刷卡时间。如果用户为取车，记录取车时
间后进行记费，存放在数据库的相关记录表中。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。
凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实
用新型的保护范围之内。