基于PLC的升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

富洋++相陽

摘要：由于升降橫移類立體車庫具有結(jié)構(gòu)靈活、存取速度快、造價(jià)低、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用和研究。本文以3層10車位升降橫移立體車庫作為研究對(duì)象，對(duì)基于PLC的升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)立體車庫的自動(dòng)控制。

關(guān)鍵詞：升降橫移；立體車庫；PLC；控制系統(tǒng)

一、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)硬件組成

立體車庫控制系統(tǒng)的硬件主要由上位機(jī)、PLC及輸入輸出裝置組成。

（1）上位機(jī)主要用于數(shù)據(jù)處理、圖形顯示和多媒體處理。其配備了鼠標(biāo)、鍵盤、顯示器、語音提示設(shè)備、收款機(jī)、打印機(jī)、IC卡讀卡器等外圍輸入輸出設(shè)備。

（2）PLC是整個(gè)系統(tǒng)中承上啟下的關(guān)鍵一環(huán)，兩端分別連接著上位機(jī)和輸入輸出裝置。對(duì)PLC編程，使它可以智能地與上位機(jī)進(jìn)行信息交換，并根據(jù)上位機(jī)和輸入裝置傳來的相關(guān)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)輸出裝置完成預(yù)定的操作指令，從而保證立體車庫的安全有序運(yùn)行。

（3）輸入輸出裝置主要由檢測(cè)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。檢測(cè)機(jī)構(gòu)的主要作用是將檢測(cè)到的信號(hào)作為輸入信號(hào)傳遞給PLC。其中光電傳感器用來檢測(cè)車輛尺寸是否符合停車要求，霍爾壓力傳感器用來判斷載車板上面是否有車，限位開關(guān)用來確定車位上有無載車板以及保證載車板到位后升降電機(jī)或橫移電機(jī)立即制動(dòng)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要作用是接收PLC的輸出信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)做出相應(yīng)動(dòng)作。其中升降電機(jī)和橫移電機(jī)通過正反轉(zhuǎn)來完成載車板的上下運(yùn)動(dòng)和左右移動(dòng)，防墜電磁閥和安全掛鉤組成的防墜落系統(tǒng)主要用于保證車庫的安全性。得電時(shí)，電磁閥控制安全掛鉤打開，載車板可以升降平移；失電后，電磁閥斷電，安全掛鉤鎖定，載車板無法運(yùn)動(dòng)。

（二）硬件間的連接和通信

在立體車庫運(yùn)行時(shí)，上位機(jī)通過PROFIBUS-DP通信協(xié)議與PLC進(jìn)行通訊。PLC將檢測(cè)機(jī)構(gòu)監(jiān)測(cè)到的信息傳遞給上位機(jī)，如存取車信息、車庫異常信息等。上位機(jī)根據(jù)這些信息對(duì)車庫的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將相應(yīng)的操作指令傳遞給PLC，通過PLC控制現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

為了PLC的正常工作，需要根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，確定PLC的輸入輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)，并與相應(yīng)的傳感器或執(zhí)行器件連接起來。本系統(tǒng)共計(jì)73個(gè)輸入，46個(gè)輸出，PLC選用西門子S7-200系列CPU226（加擴(kuò)展模塊），共24個(gè)輸入，16個(gè)輸出。擴(kuò)展模塊選用4個(gè)EM223，每塊有16個(gè)輸入，16個(gè)輸出，能滿足系統(tǒng)要求。在圖1中，底層從左到右為1-3號(hào)車位，中間層從左到右為4-6號(hào)車位，頂層從左到右為7-10號(hào)車位，底層的空車位為N1車位，中間層的空車位為N2車位。

二、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要是為了高效安全地完成車庫自動(dòng)存取車操作。根據(jù)升降橫移式立體車庫的運(yùn)行特點(diǎn)，可將程序分為兩大部分來編制：主程序塊和子程序塊。

主程序用來監(jiān)控整個(gè)車庫的運(yùn)行情況，并通過調(diào)用子程序來完成各種操作。主程序的功能主要包括：切換自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行模式；自動(dòng)運(yùn)行模式下存取車輛；車庫正常運(yùn)行、存取車輛及出現(xiàn)故障時(shí)，點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈；通過各種傳感器檢測(cè)車位上是否有載車板以及載車板是否可用；車庫運(yùn)行的安全監(jiān)控。手動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)運(yùn)行模式一般通過相應(yīng)的開關(guān)進(jìn)行切換。在手動(dòng)運(yùn)行模式下，無論存車或是取車，如果所需載車板不在底層，則可以通過“點(diǎn)動(dòng)”的方式，將攔在存取車路徑上的其他載車板移走。其具體操作方法為：首先選擇需要移動(dòng)的車位號(hào)，然后按動(dòng)“上”、“下”、“左”、“右”按鈕，將選中的載車板移到指定位置，直至所需載車板的下方為空，最后將所需載車板移到底層。完成存取車操作后，再將該載車板移回原位。

自動(dòng)運(yùn)行是立體車庫的正常運(yùn)行模式，主要包括復(fù)位子程序、存車子程序和取車子程序等。其中復(fù)位子程序主要用于車庫剛開始運(yùn)行時(shí)建立初始狀態(tài)；而存取車子程序則需根據(jù)收到的存取車指令，規(guī)劃一條最優(yōu)的存取車路徑，并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作。復(fù)位子程序流程如圖1所示。自動(dòng)模式下存取車流程如圖2所示。

圖1復(fù)位子程序流程圖

圖2自動(dòng)模式下存取車流程圖

結(jié)束語：

控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是立體車庫設(shè)計(jì)工作的核心，文中以一個(gè)三層升降橫移式立體車庫為對(duì)象，研究了立體車庫控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)以及應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能。利用上位機(jī)和PLC相結(jié)合，充分發(fā)揮兩者優(yōu)勢(shì)，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性和車庫的自動(dòng)化程度，而且操作簡(jiǎn)單，容易學(xué)習(xí)。在自動(dòng)運(yùn)行模式下，系統(tǒng)能夠根據(jù)當(dāng)前的車位使用情況，自動(dòng)規(guī)劃出最為合理的存取車路線，而當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能切換到手動(dòng)運(yùn)行模式，不影響用戶存取車輛。

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