基于西門子S7-1500PLC的智能立體車庫控制系統設計

李垚 牟智剛

摘要：主要針對三層四列升降橫移立體停車庫控制系統的控制流程進行研究。根據控制系統的要求，使用西門子S7-1500系列PLC、HMI、變頻器等硬件，通過工業以太網通信協議進行數據交互。經實驗平臺測試，該系統運行穩定。

關鍵詞：S7-1500 PLC;立體車庫;HMI

0 引言

隨著當今人們生活水平的不斷提高，私家車保有量逐年增長，多數老式住宅小區都出現了停車難的問題。本文設計的立體車庫具有占地面積小、利用率高、控制流程簡單高效等優點，能夠很好地解決老式住宅區停車難的問題[1]。立體車庫實物如圖1所示。

1 系統硬件框架

系統采用西門子S7-1516-3PN/DP作為核心控制器，其具有配置簡單、編程靈活、使用方便及可靠性高等特點，廣泛運用于工業自動化控制系統中[2];電機驅動選用SIEMENS G120系列變頻器，具有控制方便、運行穩定等特點;HMI選用西門子TP1500 Comfort精智面板，能很好地實現對車庫運行狀態的實時監控，監控操作畫面可通過軟件自由定制，通過PROFINET與PLC進行通信。系統硬件整體框架如圖2所示。

系統中各類傳感器能保證車庫的運行安全，光電傳感器可檢測車輛是否超限，稱重傳感器可檢測車輛重量。車牌識別模塊采用DSP處理芯片，其功能包括車牌檢測和字符識別，可極大地縮短存取車的操作流程[3]。

2 系統程序設計

本立體車庫的系統程序設計主要包含控制流程設計、HMI界面設計以及車位調用流程設計。

2.1? ? 控制流程設計

在初始界面，管理員可對立體車庫運行模式進行選擇。當選擇操作模式時，用戶可通過HMI界面對車輛進行存取;當立體車庫硬件設備出現故障時，可由管理員開啟維護模式進行檢修，維護人員可手動控制載車板在水平及垂直方向上的運動。立體車庫的啟動模式、操作模式及維護模式具體控制流程如圖3、圖4、圖5所示。

2.2? ? HMI設計

由于本停車系統在用戶駛入車庫前會自動調動空車位至底層，故存車時用戶無須操作HMI。當取車時，用戶可在HMI車輛存取界面框中輸入車輛對應的車牌號，經車牌識別系統檢測即可通過PLC驅動電機令相對應的車載板位移到與地面平行的位置。當車載板處于運作中時，“工作中”指示燈閃爍，此時無法對觸摸屏進行操作，用戶可通過HMI畫面實時監控車輛位置信息，直觀了解車庫運行狀態。HMI操作畫面如圖6所示，觸摸屏畫面也可根據需要進行定制。

2.3? ? 位移系統設計

立體停車庫車載板的位移系統基本是10個車載板按順序進行位移。通過研究后，設計以下位移系統：使用者將車輛停在系統調出的空車位上，車載板保持在一層，在下一次取車時，若是處于一層的車輛，則直接取車;若是處于其他層車載板上的車輛，則系統先將前次通過位移到達一層的車載板進行復位，再將所需位移的車載板移至一層。

3 程序調試

位移系統程序可通過實驗平臺進行調試，調試步驟如下：

（1）使用TIA Portal V15.1編譯程序，對警告與錯誤部分進行修改至無誤。

（2）將程序下載到PLC中并運行，進行程序監控。

（3）調試程序，觀察位移狀態是否符合設計邏輯。若有錯誤則進行完善修改，直至實現控制要求。

4 結語

本文設計的智能立體車庫控制系統在西門子S7-1500 PLC等硬件基礎上，通過采用車牌識別系統簡化存取車流程。系統采用HMI使用戶操作與管理人員對立體車庫的維護變得更直觀與方便。筆者由于能力所限，加上對于設計立體車庫經驗有限，故本文上述各方面都有待提高，同時車庫的運行流程也有優化的空間。

[參考文獻]

[1] 藍偉男.立體停車庫發展現狀分析[J].科技創新與應用，2018（18）：66-67.

[2] 鄭建全.基于PLC的垂直循環式立體車庫控制系統設計[J].機電信息，2019（21）：128-129.

[3] 薛裕峰，牛丹，黃雪穎，等.可聯網立體車庫智能控制系統設計[J].揚州大學學報（自然科學版），2019，22（1）：23-27.

收稿日期：2021-06-07

作者簡介：李垚（2001—），男，河北承德人，研究方向：電氣自動化。

牟智剛（1986—），男，上海人，碩士，中級教師，研究方向：電氣自動化。