基于PLC控制的五車(chē)位升降橫移式立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)

【摘要】本文主要以五車(chē)位升降橫移式立體車(chē)庫(kù)為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)。文章詳細(xì)介紹了車(chē)庫(kù)的PLC控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，其中控制部分工作任務(wù)由西門(mén)子PLC完成，監(jiān)控部分采用基于WINDOWS平臺(tái)的工控組態(tài)軟件MCGS。系統(tǒng)具有友好的人機(jī)交互界面，控制靈活，系統(tǒng)的安全性和可靠性高。

【關(guān)鍵詞】PLC；立體車(chē)庫(kù)；控制系統(tǒng)

1.引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展和城市建設(shè)工作的不斷進(jìn)行，在許多城市，交通擁堵和停車(chē)難已經(jīng)成了影響城市發(fā)展的重要因素，利用路邊停車(chē)和傳統(tǒng)的自走式停車(chē)方式己經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)城市發(fā)展的要求。隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)以及房地產(chǎn)行業(yè)的訊速發(fā)展和轎車(chē)數(shù)量的迅速上升，我國(guó)立體停車(chē)行業(yè)發(fā)展迅速。立體停車(chē)是解決許多城市出現(xiàn)的停車(chē)難問(wèn)題的有效方法。機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)是指用立體化的方式，利用機(jī)構(gòu)完成車(chē)輛存取的停車(chē)設(shè)施。也就是用機(jī)械停車(chē)設(shè)備將汽車(chē)存放到立體化的停車(chē)位或從停車(chē)位取出的停車(chē)設(shè)施。機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)是近期順應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，根據(jù)市場(chǎng)需求，在其迫切影響下應(yīng)運(yùn)而生的一種新型停車(chē)系統(tǒng)，它綜合運(yùn)用了機(jī)械、控制、液壓以及光學(xué)等先進(jìn)技術(shù)，屬于技術(shù)密集型設(shè)備[1]。

本文主要以五車(chē)位升降橫移式立體車(chē)庫(kù)為研究對(duì)象，介紹其結(jié)構(gòu)、工作原理及監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成。

2.立體車(chē)庫(kù)的組成及原理

升降橫移式立體車(chē)庫(kù)指利用載車(chē)板的升降或橫向平移存取停放車(chē)輛的一種機(jī)械式停車(chē)設(shè)備。主要由結(jié)構(gòu)框架部分、載車(chē)板部分、橫移系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)六大部分組成。這種立體車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：底層只能平移，頂層只能升降，中間層既可平移又可升降。除頂層外，中間層和底層都必須預(yù)留一個(gè)空車(chē)位，供進(jìn)出車(chē)升降之用。當(dāng)?shù)讓榆?chē)位進(jìn)出車(chē)時(shí)，無(wú)需移動(dòng)其他托盤(pán)就可直接進(jìn)出車(chē)；中間層、頂層進(jìn)出車(chē)時(shí)，先要判斷其對(duì)應(yīng)的下方位置是否為空，不為空時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的平移處理，直到下方為空才可進(jìn)行下降動(dòng)作，進(jìn)出車(chē)完成后再上升回到原位置。其運(yùn)動(dòng)的總原則是：升降復(fù)位，平移不復(fù)位。

本設(shè)計(jì)為五車(chē)位停車(chē)庫(kù)，系統(tǒng)由一臺(tái)PLC對(duì)車(chē)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，通過(guò)PLC控制載車(chē)板縱橫傳動(dòng)裝置以完成對(duì)車(chē)輛的存取操作。各車(chē)位內(nèi)車(chē)輛的調(diào)入調(diào)出由PLC根據(jù)當(dāng)前各車(chē)位的車(chē)輛存放情況，按照相應(yīng)的調(diào)度策略調(diào)度車(chē)輛進(jìn)出。其工作方式為：二層三個(gè)車(chē)位可以升降，一層的兩個(gè)車(chē)位只能橫向橫移，二層車(chē)位要想升降則必須讓其下側(cè)車(chē)移走，進(jìn)而橫移出空位，將載車(chē)板升或降到地面層。系統(tǒng)工作示意圖如圖1所示。

3.系統(tǒng)硬件單元設(shè)計(jì)

3.1 電氣系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計(jì)

PLC接線(xiàn)設(shè)計(jì)：在升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對(duì)象首先是車(chē)庫(kù)內(nèi)的橫移電機(jī)和升降電機(jī)，控制系統(tǒng)就是使它們?cè)诓煌臅r(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)；其次是車(chē)庫(kù)內(nèi)的各種輔助裝置，如指示燈及其各種安全設(shè)施等。為了保證載車(chē)板能橫移到預(yù)定位置以及載車(chē)板能上升或下降到指定位置，采用了行程開(kāi)關(guān)。為了判斷載車(chē)板上有無(wú)車(chē)輛，采用了光電開(kāi)關(guān)。同時(shí)在車(chē)庫(kù)中還采用了一些傳感器如煙溫傳感器以及安全預(yù)警裝置。

電機(jī)控制及接線(xiàn)設(shè)計(jì)：在存取車(chē)時(shí)車(chē)位的升降不能同時(shí)進(jìn)行，車(chē)位的升降和橫移也不能同時(shí)進(jìn)行，這兩個(gè)動(dòng)作必須是互鎖的，即當(dāng)上層車(chē)位在升降時(shí)，地面層車(chē)位不能移動(dòng)，反之亦然，并且上層車(chē)位每次只能有一個(gè)車(chē)位進(jìn)行上下升降運(yùn)動(dòng)。這些在程序中可采用聯(lián)鎖和互鎖的方法來(lái)解決。

3.2 PLC型號(hào)的選擇

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行需求分析，確定PLC的輸入輸出點(diǎn)。本系統(tǒng)共計(jì)26個(gè)輸入，18個(gè)輸出，系統(tǒng)選用西門(mén)子公司的S7-200系列的CPU226（加擴(kuò)展模塊）。CPU226共有24個(gè)輸入，16個(gè)輸出，擴(kuò)展模塊選擇為EM223，它有16個(gè)輸入，16個(gè)輸出。該選擇能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。系統(tǒng)I/O分配表見(jiàn)表1、2所示。

4.系統(tǒng)PLC程序設(shè)計(jì)

主程序設(shè)計(jì)參考程序見(jiàn)圖2所示。

5.組態(tài)監(jiān)控畫(huà)面設(shè)計(jì)

5.1 MCGS簡(jiǎn)介

組態(tài)軟件是在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域興起的一種新型的軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)。開(kāi)發(fā)人員不需要編制具體的指令和代碼，只要利用組態(tài)軟件包中的工具，通過(guò)硬件組態(tài)（硬件配置）、數(shù)據(jù)組態(tài)、圖形圖像組態(tài)等工作即可完成所需應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)工作。MCGS（Monitor and Control Generated System通用監(jiān)控系統(tǒng)），是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft（各種32位Windows平臺(tái)上）運(yùn)行，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)警處理、流程控制、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、歷史曲線(xiàn)和報(bào)表輸出等多種方式向用戶(hù)提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案[2]。

5.2 系統(tǒng)畫(huà)面設(shè)計(jì)

本文采用通用版MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)了該控制系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控界面。系統(tǒng)運(yùn)行畫(huà)面如圖3所示。

6.結(jié)束語(yǔ)

本控制系統(tǒng)以PLC為核心，實(shí)現(xiàn)了兩層五車(chē)位立體車(chē)庫(kù)的自動(dòng)控制，同時(shí)采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了車(chē)庫(kù)的智能化管理和實(shí)時(shí)監(jiān)控，工作安全可靠，操作方便。本文的研究對(duì)PLC在計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，以及利用MCGS實(shí)現(xiàn)工業(yè)工程實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高工業(yè)的自動(dòng)化水平，都具有很重要的實(shí)踐意義[3]。

參考文獻(xiàn)

[1]劉延利.后懸臂升降橫移式立體車(chē)庫(kù)虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)[D].山東大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012（9）：1-10.

[2]北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司.全中文工控組態(tài)軟件MCGS用戶(hù)指南[M].北京：MCGS公司，2003.

[3]賀文華.升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的控制研究與仿真實(shí)現(xiàn)[D].長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006（4）：1-10.

作者簡(jiǎn)介：張芬（1980—），女，陜西渭南人，碩士，現(xiàn)供職于西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，主要研究方向：PLC控制技術(shù)、組態(tài)控制技術(shù)。