基于PLC控制的智能立體車庫系統(tǒng)的研究

彭國欽

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和汽車的快速普及，購置以及使用汽車的人也越來越多，對各個地方停車設(shè)備的要求也越來越高，尤其突出的是大型商場以及小區(qū)等地方的停車設(shè)備，所以市場對新型停車設(shè)施的需求就越來越大。立體車庫是可以大量存取停放汽車的停車設(shè)施，通過機(jī)械裝置或者一些控制器來進(jìn)行控制，很好的解決了目前問題，相對于傳統(tǒng)車位，在原本的停車范圍內(nèi)可以停入更多的汽車。本系統(tǒng)設(shè)計可以通過限位開關(guān)以及光電開關(guān)來檢測車庫內(nèi)停車板的位置以及停車板上停放車輛的情況，通過按鈕來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來使停車板移動，最終實現(xiàn)了在原本三個停車位內(nèi)可以停入五輛車，使用者可以自主通過按鈕控制車庫進(jìn)行停取車操作，比較適用于小區(qū)內(nèi)車庫的車位擴(kuò)充。

關(guān)鍵詞：智能;升降橫移式;立體車庫;PLC

1 引言

近年來，由于我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展越來越迅速，城市化水平相應(yīng)加快，人們的生活水平也不斷的提高，因此汽車的數(shù)量也不斷的增加。據(jù)最新統(tǒng)計，我國私家車總量達(dá)1.8億輛，每百戶家庭擁有40輛，可見我國個人汽車的數(shù)量在飛速的增長，然而停車設(shè)施數(shù)量的增長卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與之同步，停車位的數(shù)量和汽車數(shù)量的比例已經(jīng)嚴(yán)重失衡，所造成的困難就隨之而來，違章停車、停車管理困難、停車難，對維持社會秩序形成的一定的障礙[2]。目前的處理方式主要有兩種，一種為通過各種規(guī)定來規(guī)范駕車者，比如限號出行就是方式之一，通過對車牌尾號的限行來制約汽車過多的情況，還有一種方式就是增加停車設(shè)施，建立各種大型的停車場，但是目前各大一線城市的中心商業(yè)區(qū)等地的空間使用已經(jīng)接近飽和，因此目前需要新型的停車設(shè)施來改變傳統(tǒng)的按位停車模式，立體車庫可以很好的解決停車以及車輛管理問題。

2 立體車庫控制系統(tǒng)分析

本次設(shè)計主要實現(xiàn)用戶通過按下按鈕來實現(xiàn)對車庫的控制，該設(shè)計主要是由四個模塊組成，即主控制器、限位開關(guān)、停車和取車按鈕、升降和橫移電機(jī)。使用者通過停車按鈕，取車按鈕，停、取車完畢按鈕來進(jìn)行停車、取車的操作，各個限位開關(guān)的輸出信號傳輸給PLC，可以判斷每個停車板的位置和停車板上是否停入車輛的情況，各個按鈕的輸出信號傳輸給PLC，判斷使用者的意圖和需要的操作，PLC通過程序判斷后，輸出信號給各個繼電器，繼電器控制車庫中的正反轉(zhuǎn)電機(jī)，使電機(jī)運轉(zhuǎn)，從而進(jìn)行停車板的移位，來實現(xiàn)停車和取車的操作。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 PLC類型選擇

控制模塊的作用是對采集到輸入信號進(jìn)行程序分析后輸出信號控制各個繼電器的通斷進(jìn)而控制正反轉(zhuǎn)電機(jī)的通斷，從而起到控制作用。

本次設(shè)計的控制模塊采用的是S7-200 Smart PLC中的ST30，主機(jī)模塊不僅能滿足本次設(shè)計對輸入輸出口的個數(shù)要求，而且它的可靠行高，具有強(qiáng)大的處理能力，且易于操作，性價比高。

3.2 電機(jī)模塊設(shè)計

本次設(shè)計中的電機(jī)，作用為通過正反轉(zhuǎn)來進(jìn)行停車板的移動，從而實現(xiàn)車位的移動。

電機(jī)采用金冀路公司生產(chǎn)的YE2三相異步電動機(jī)，該電機(jī)可廣泛應(yīng)用于各種通用機(jī)械設(shè)備，也可在其他環(huán)境比較惡劣的場所使用，制造是采用高精度模具一次成型，材質(zhì)也比普通機(jī)殼硬度更高，散熱更優(yōu)秀，成型后多次噴漆，高效反腐，成就堅固耐用骨骼，線圈采用全新國標(biāo)銅線，確保機(jī)電高效、穩(wěn)定、完全運行，機(jī)身后蓋采用透氣鏤空設(shè)計，使電機(jī)散熱性能增強(qiáng)，電機(jī)可以長效使用。

3.3 限位開關(guān)模塊設(shè)計

限位開關(guān)又稱作行程開關(guān)，限位開關(guān)可以通過兩個物體之間的碰撞和接觸來發(fā)送給控制器相應(yīng)信號，用于控制生產(chǎn)機(jī)械的行程大小、位置運動方向以及速度的一種自動控制器件，在本次設(shè)計中用來檢測停車板的位置。

限位開關(guān)選用了歐賽爾公司生產(chǎn)的WLCA2-2自復(fù)位調(diào)節(jié)式限位行程開關(guān)，這款限位開關(guān)的適用范圍廣，適用于多種工作環(huán)境，優(yōu)選材質(zhì)，耐磨強(qiáng)度高，且安裝便捷，維修方便。

3.4 光電開關(guān)模塊設(shè)計

光電開關(guān)有反射式、對射式和鏡面反射式三種類型，它具有體積小、功能多、壽命長、精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，采用了非接觸式，克服接觸式開關(guān)的諸多不足的地方，在本次設(shè)計中用來檢測車庫上部分停車板上的停車情況。

光電開關(guān)選用了新森正公司生產(chǎn)的光電開關(guān)E3F-5DN1-5L，采用的是對射式，高靈敏探頭，反應(yīng)靈敏，更敏捷檢測物體，高品質(zhì)的螺紋外殼的結(jié)構(gòu)堅固，耐用，導(dǎo)線柔軟導(dǎo)電性能好，耐油耐彎曲，并采用高品質(zhì)電子元件，磁性穩(wěn)定，安全耐用，最大測量距離為五米，可以安放在停車板的兩側(cè)。

3.5 中間繼電器模塊設(shè)計

中間繼電器接收PLC信號后，電磁裝置得電，控制各個觸頭，使各個觸頭進(jìn)行閉合、斷開的操作，從而實現(xiàn)控制電路的目的，在本次設(shè)計中通過中間繼電器實現(xiàn)PLC對五個電機(jī)的控制。

中間繼電器選用了海源自控系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的RXM小型中間繼電器RXM4AB2BD，這個型號的中間繼電器體積小，便于安裝，使用壽命相對更長，可以長時間使用，安全可靠。

4系統(tǒng)軟件設(shè)計

本次設(shè)計中以西門子公司的Smart 200 PLC系列為控制核心，采取梯形圖編程語言對PLC進(jìn)行控制。該設(shè)計可以實現(xiàn)在三個車位內(nèi)停五輛車，當(dāng)車庫下部分兩個車位沒有車停時，直接停入汽車便可，當(dāng)車庫下部分車位有車時，且上部分車庫有空余車位時，按下停車按鈕，系統(tǒng)即可判定，使車庫上部分的一、二、三號車庫內(nèi)的停車板按優(yōu)先級下移，再停入汽車便可，車庫下部分取車開走即可，當(dāng)需要取出車庫上部分的汽車時，按下取車按鈕，車位下移后再進(jìn)行取車，停、取車完畢后按下停、取車完畢按鈕，車庫復(fù)位。且每次按下停車或者取車按鈕后，必須再按下停、取車完畢的復(fù)位按鈕后，系統(tǒng)才能進(jìn)行之后的操作，程序流程圖如下圖所示。

結(jié)論

本系統(tǒng)設(shè)計了使用以PLC為控制器的升降橫移式小型立體車庫，可以實現(xiàn)在原本3個車位中停入5輛車，采用Smart 200 PLC系列為控制核心，用戶可以自主使用按鈕來控制，實現(xiàn)停車和取車功能。

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