基于PLC的立體車庫控制系統設計

謝愛梅

（廣東省南方高級技工學校，廣東 韶關 512005）

基于PLC的立體車庫控制系統設計

謝愛梅

（廣東省南方高級技工學校，廣東 韶關 512005）

本設計以兩層七位的升降橫移式立體車庫為例，采用西門子PLC實現立體車庫的控制。文章介紹了立體車庫的結構，對升降橫移式進行分析，在此基礎上提出了基于PLC的立體車庫的控制方案，根據升降橫移式立體車庫的工作原理，編寫存取車輛的流程及程序，實現了立體車庫存取車輛的自動化。車庫托盤、限位開關、車輛傳感器等均由PLC實現自動控制，所以具有智能化程度高、安全可靠、方便靈活等特點。

PLC；升降橫移式；立體車庫

1 背景、意義及內容

（1）隨著世界經濟高速發展，汽車逐漸普及，汽車的保有量不斷增加，目前城市機動車輛的保有量與停車位之比為5: 1，而城市車位與車輛較為合理的比例應該為1.2:1。節約城市占地空間、緩解交通擁擠、減少交通事故、促進經濟發展等促使立體車庫應運而生。

（2）以兩層七位的升降橫移式立體車庫為例，采用西門子PLC實現立體車庫的控制。設底層能夠橫向平移，上層能夠豎向升降。底層預留一個空車位，以便進出車之用。當底層車位進出車時，無需移動其它載車盤就可直接進出；當上層進出車時，先要判斷與其對應的下方位置是否有空車位，當沒有空車位時要對相應的載車盤進行橫向平移處理，直到下方有空車位之后才可進行豎向升降動作，在進出車完畢后再上升回到原位置。

2 系統控制方案的設計

升降橫移式立體車庫通過升降或橫移載車板存取車輛。主要由主框架、載車板、傳動系統、控制系統、安全防護措施六大部分組成。升降橫移式立體車庫結構為N×M二維矩陣模式，一般設計2到4層（因為國家規定最高為4層），車庫提供總容量車位元為：

其中：N為二維矩陣的行，即車庫的層數；M為二維矩陣的列，即車庫的列數。

針對升降橫移式立體車庫的自動化控制系統要求，通過對PLC與繼電器、單片機的比較，選用PLC作為本課題中升降橫移式立體車庫的控制核心。升降橫移式立體車庫的控制系統中，大量存在電機的啟停信號和傳感器的檢測信號等開關量信號，控制模式為邏輯控制和順序控制，故選擇PLC作為主控單元進行控制系統設計，該控制系統選擇西門子S7-200的PLC作為主控單元。

3 立體車庫系統硬件的設計

在第一個電源總開關前設有熔斷器,以防止過高的電流流入電路而燒壞電氣元件，起到保護整個電路的作用。取220V的交流電供給PLC，而這個220V交流電又接一個變壓器，從而得到24V的直流電供給操作面板和行程開關等低壓元件。在主接觸器之前接有相序保護器，其作用是在交流電發生相序不正常時使電路發生斷路，從而保護電氣元件不被破壞。PLC由220V交流供電，并與操作面板以及工控機直接連接，這樣就可以利用操作面板或者工控機上的組態軟件對PLC實現控制，這樣就可以給電氣部分提供控制信號。

在主接觸器后導出兩路電路分別接到升降電機組和橫移電機組，同時并接兩個接觸器控制三相交流電的相序，從而控制電動機的正反轉，以實現車板的升降。在接觸器后接有一個熱繼電器，其作用是保護電機。與4個電機分別相連的接觸器，用于控制各個電路的通/斷，即控制電機是否轉動。

與升降電機部分相似，在主接觸器后并接兩個接觸器以控制車板的左右橫移。在接觸器后接有1個熱繼電器，用于保護電機。與3個電機分別相連的接觸器，用于控制各個電路的通/斷。

4 立體車庫系統軟件的設計

4.1 STEP 7編程軟件的介紹

本課題所用的是西門子S7-200。

4.2 系統程序流程圖

系統程序流程圖如圖1所示。

圖1 系統程序流程圖

4.3 PLC I/O口分配表

PLC I/O口分配如表1所示。

表1 PLC當中的I/O口分配表

4.4 系統程序的編寫

（1）系統主程序的設計。在本次軟件設計中，筆者把三大部分分為：初始化程序、可存取車的狀態程序、存車程序、取車程序、托盤復位程序以及報警程序，如圖2所示。在編寫過程中，把存車程序和驅車程序分成兩個子程序，在主程序中實行調用，其他程序間插在主程序中。

圖2 系統主程序關系圖

圖3 初始化程序

圖4 可存取車的狀態程序

圖5 托盤復位程序

圖6 報警程序

圖7 車位減數程序

（2）系統子程序的設計。①初始化程序：把PLC輸出端清零，車位位數賦值為7，使控制系統恢復到初始狀態，如圖3所示；②可存取車的狀態程序：對是否可存車、可取車進行判斷，只有符合條件的情況下，控制系統才會運行起來。如圖4所示。③托盤復位程序：當在控制過程中，出現一些問題，需要使托盤沒有處于原來的位置，可利用復位按鈕，通過該程序控制電機運轉，使托盤回到原來位置如圖5所示。④報警程序：當有故障出現的時候（本設計用一個輸入按鈕代表），那么就會實現報警，提示控制人員出現故障情況，并且終止系統的控制運行。當故障排除后，按下故障復位，取消故障報警，如圖6所示。⑤車庫內車位計數程序：在PLC中，利用加一和減一整數運算器，編寫一個對車輛進行采樣，算出剩余車位的數量，最后在組態上面輸出，以減去車位的一小段舉例，就如圖7所示。

［1］易倩穎.基于PLC的新型智能立體車庫控制系統的研究［D］.杭州：浙江大學，2012.

［2］李白龍.基于PLC的立體車庫控制系統設計［D］.長沙：湖南理工學院，2012.

Design of Three-dimensional Garage Control System Based on PLC

XIE Ai-mei
（Guangdong Province Southern Senior Technical School，Shaoguan，Guangdong 512005，China）

This design takes two-storey seven-position vertical and horizontal garage as an example，and adopts Siemens PLC to realize the control of three-dimensional garage.This paper introduces the structure of the three-dimensional garage，analyzes the lifting and traverse，and puts forward the control scheme of the three-dimensional garage based on PLC.According to the working principle of the three-dimensional garage，the process and procedure of accessing the vehicle is written to achieve the three-dimensional garage access vehicle automation.Garage tray，limit switches，vehicle sensors，etc.are controlled automatically by the PLC，with a high degree of intelligence，safety and reliability，convenience and so on.

PLC；lifting and moving；three-dimensional garage

TP273.5

A

2095-980X（2017）06-0076-02

2017-05-22

謝愛梅（1986-），女，廣東茂名人，教師，主要研究方向：電工電子技術，PLC技術。