基于PLC的自選車(chē)位堆垛式立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)

孫莉 關(guān)義康

【摘 ?要】本文研究的基于PLC的自選車(chē)位式堆垛立體車(chē)庫(kù)，綜合考慮了當(dāng)前市場(chǎng)需求、用戶(hù)類(lèi)型和使用場(chǎng)地等各方面因素，主要以可拆卸鋼結(jié)構(gòu)作為車(chē)庫(kù)整體框架，堆垛機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作為車(chē)庫(kù)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，采用西門(mén)子STEP7-300 PLC作為控制中心設(shè)計(jì)而成。同時(shí)選取TP270作為人機(jī)交換設(shè)備，并進(jìn)行軟件進(jìn)行觸摸屏組態(tài)，用戶(hù)可以使用觸摸屏自主選擇停車(chē)位置，選用變頻器MM440實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，使數(shù)據(jù)傳輸更高效。

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

近年來(lái)汽車(chē)保有量的不斷增加，不僅給城市動(dòng)態(tài)交通增加負(fù)擔(dān)，還嚴(yán)重影響著靜態(tài)停車(chē)，許多大中型城市并沒(méi)有預(yù)計(jì)到汽車(chē)保有量會(huì)增加如此之快，所以城市內(nèi)部沒(méi)有足夠多的停車(chē)位規(guī)劃，一旦汽車(chē)保有量突然增加，將面臨巨大的安全隱患，同時(shí)給人們生活帶來(lái)不便。充分了解市場(chǎng)需求的情況下確立的，主要針對(duì)人群密集的商業(yè)區(qū)和人口密度較大的住宅小區(qū)設(shè)計(jì)。擁有存取車(chē)輛車(chē)位可選、自動(dòng)進(jìn)行存取車(chē)輛掉頭、存取時(shí)間短、建造資金低和安全可靠等特點(diǎn)，不僅能解決停車(chē)難的問(wèn)題，還可以進(jìn)一步推動(dòng)汽車(chē)工業(yè)和城市發(fā)展，對(duì)節(jié)約城市土地資源和環(huán)境保護(hù)作出了一定的貢獻(xiàn)，設(shè)計(jì)出一款控制系統(tǒng)穩(wěn)定，安全易操作的立體車(chē)庫(kù)，是一件非常有實(shí)際意義的事情。

1.堆垛式立體車(chē)庫(kù)的控制原理

立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)可以分為監(jiān)控層、控制層和執(zhí)行層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)，并通過(guò)各相應(yīng)的通信協(xié)議完成相互通信，計(jì)算機(jī)與PLC核心控制器通過(guò)MPI通信協(xié)議完成通信進(jìn)行控制程序的下載，S7-300 PLC核心控制器主站與各個(gè)從站通過(guò)PROFIBUS-DP總線(xiàn)進(jìn)行信息傳輸。

2.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)通過(guò)個(gè)各個(gè)控制元器件的相互合作實(shí)現(xiàn)了各設(shè)備正?？煽康倪\(yùn)行，其中車(chē)庫(kù)門(mén)開(kāi)啟、堆垛機(jī)升降、堆垛機(jī)橫移、載車(chē)托盤(pán)橫移、指示燈等設(shè)備的準(zhǔn)確快速響應(yīng)反應(yīng)了整個(gè)控制系統(tǒng)的質(zhì)量。常用控制系統(tǒng)有繼電器控制、單片機(jī)控制和PLC控制等方式，結(jié)合本文立體車(chē)庫(kù)需求選用PLC作為核心控制系統(tǒng)。由于PLC控制系統(tǒng) 具有較高的可靠性、響應(yīng)速度快、便于擴(kuò)展和更改，抗干擾能力強(qiáng)、編程方便快捷、調(diào)試和維護(hù)方便、可與多種控制元器件共同使用等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。其控制系統(tǒng)主要由PLC核心控制器、觸摸屏人機(jī)交互設(shè)備、分布式I/O接口模塊、變頻器調(diào)速模塊、輸入/輸出模塊，傳感器等末端控制元件組成。各設(shè)備模塊通過(guò)各相應(yīng)通訊方式進(jìn)行信息傳遞和反饋，進(jìn)而相互合作，共同保證了立體車(chē)庫(kù)的平穩(wěn)高效的運(yùn)行。

3.控制系統(tǒng)主要硬件選型

在本課題控制系統(tǒng)中，PLC控制器作為主站，從站主要有觸摸屏、分布式I/O設(shè)備和變頻器等元器件，同時(shí)PLC控制器還需要和上位機(jī)進(jìn)行通信，完成上述功能需要在性能強(qiáng)大PLC設(shè)備中進(jìn)行。根據(jù)立體車(chē)庫(kù)實(shí)際設(shè)計(jì)需求選用CPU315-2DP 型號(hào)CPU，CPU315-2DP屬于緊湊型 CPU，具有較高的處理能力，運(yùn)算及響應(yīng)速度快，有兩個(gè)DP接口，可以方便用戶(hù)完成各控制元器件與PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的連接。

人機(jī)交換設(shè)備使用工控觸摸屏，以此完成車(chē)主與堆垛式立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的信息交流過(guò)程。選用西門(mén)子TP270工控觸摸屏作為人機(jī)交換設(shè)備，選擇ET200M作為本課題的I/O設(shè)備。研究立體車(chē)庫(kù)所選用的四臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)使用變頻器來(lái)進(jìn)行運(yùn)行速度的調(diào)節(jié)，變頻器選用西門(mén)子MM440。

4.電路圖原理

文立體車(chē)庫(kù)PLC控制的電路原理圖如圖 1所示。PLC 控制系統(tǒng)通過(guò)接收輸入信號(hào)變化通過(guò)已編程序運(yùn)行后進(jìn)而控制輸出點(diǎn)信號(hào)變化，從而控制整個(gè)車(chē)庫(kù)的運(yùn)行。

5.總結(jié)

本文研究的基于 PLC 的自選車(chē)位式堆垛立體車(chē)庫(kù)，綜合考慮了當(dāng)前市場(chǎng)需求、用戶(hù)類(lèi)型和使用場(chǎng)地等各方面因素，操作性能穩(wěn)定，存取車(chē)輛便捷，整個(gè)存放流程經(jīng)認(rèn)真調(diào)試，數(shù)據(jù)可靠，滿(mǎn)足市場(chǎng)各類(lèi)需求，實(shí)用性強(qiáng)。

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（作者單位：山東協(xié)和學(xué)院工學(xué)院）