基于PLC智能控制立體車庫(kù)控制系統(tǒng)研究

高靜

摘 要：為解決社會(huì)停車難及節(jié)省空間，研究了立體車庫(kù)，本文主要是對(duì)立體車庫(kù)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：立體車庫(kù);控制系統(tǒng);升降橫移式;PLC

一、緒論

隨著社會(huì)的進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車的數(shù)量越來(lái)越多，停車變得非常困難。當(dāng)今，停車難已經(jīng)成為現(xiàn)代城市居住區(qū)最突出的問(wèn)題。

在當(dāng)今的大中城市，汽車數(shù)量的增加與停車難是最突出的矛盾。車庫(kù)或是停車場(chǎng)的每一個(gè)停車位是有限的，但是私家車的數(shù)量越來(lái)越多，沒(méi)地方停車的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重?；诖?，從立體車庫(kù)的建造成本和應(yīng)用效率等方面綜合考慮，選用了升降橫移式立體車庫(kù)為本文的研究對(duì)象。

二、車庫(kù)運(yùn)行原理

本文是以6+6+9=21的結(jié)構(gòu)、3層3列3行1個(gè)存車位的地上的升降橫移式立體停車庫(kù)為研究對(duì)象。車庫(kù)的運(yùn)行原理是通過(guò)載車板的水平橫向左移或右移運(yùn)動(dòng)、縱向前進(jìn)或后退移動(dòng)、垂直下降運(yùn)動(dòng)到底層便于管理員和車主存取車。

立體停車庫(kù)的工作原理如下：底層車位內(nèi)的車板移動(dòng)方向受到限制，只能橫向移動(dòng)和平移;最高層車位的移動(dòng)車板與底層車板功能不同，能做到平移、上升和下降運(yùn)動(dòng);相比兩端，中間層的移動(dòng)車板不光要能上升或者下降，也要實(shí)現(xiàn)頂層和底層的平移及橫移功能。首層和第二層都必須各留取靠近中間的一列作為巷道，這樣做是為了建立進(jìn)出車和升降通道做準(zhǔn)備。第三層則不需要建立巷道。底層第1行的車位可直接進(jìn)出車，不需要要求別的層的載車板的移動(dòng)就可以直接出車;底層的第2行第3行的車位進(jìn)出車時(shí)，首先要求前面的車位內(nèi)的載車板移動(dòng)到對(duì)應(yīng)行的空當(dāng)載車板處，再垂直向前進(jìn)到第1行來(lái)實(shí)現(xiàn)存取車的功能。當(dāng)有車輛要進(jìn)入第2層或者第3層時(shí)，最先考慮的是把最下面對(duì)應(yīng)的車位的移動(dòng)板橫向移動(dòng)，建立了出入車通道，接到信號(hào)命令載車板上升或者下降到底層，之后前進(jìn)到交接處進(jìn)行人工存取車操作。動(dòng)作完成時(shí)，所有載車板都恢復(fù)到原始位置，等待新的命令進(jìn)行。

三、立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

（一）控制系統(tǒng)的分析

立體停車庫(kù)的傳輸設(shè)備是智能立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)的研究重點(diǎn)。因?yàn)樵撓到y(tǒng)涉及的設(shè)備多，所以輸出端子和輸入端子非常的多，并且需要許多接觸器與其連接，中間繼電器和其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和傳送信息。但繼電器控制的安全性和可靠性不高，不能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的工作功能，所以我選擇用一個(gè)PLC控制所有設(shè)備的輸入端及輸出端，從而形成一個(gè)能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能的系統(tǒng)。根據(jù)以上原因，選用PLC作為控制器。

按照設(shè)計(jì)想法，該控制系統(tǒng)由PLC構(gòu)成，車板上是否有車輛通過(guò)光電開關(guān)控制輸入端進(jìn)行判定;車板是否達(dá)到預(yù)設(shè)位置通過(guò)接近開關(guān)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)控制，當(dāng)有車輛存入時(shí)，對(duì)停在車板上的車輛進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)判定是否停在正確位置;傳動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制的完成是在電機(jī)的輸出端用接觸器實(shí)現(xiàn)的。除此之外設(shè)備的安全保護(hù)通過(guò)用許多繼電器實(shí)現(xiàn)按鈕和接觸器的鎖定控制功能。

至于控制方面的需求，該車庫(kù)控制系統(tǒng)的控制方式應(yīng)該有三種，分別為自動(dòng)急?？刂?、自動(dòng)控制、手動(dòng)控制，在平時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)是自動(dòng)控制;當(dāng)要進(jìn)行調(diào)試、維護(hù)時(shí)用手動(dòng)，如果出現(xiàn)意外時(shí)采用急停控制方式。通電時(shí)表示電源的指示燈亮，這時(shí)該裝置會(huì)出現(xiàn)以下幾種工作狀態(tài)：

（1）手動(dòng)操作：電控箱的“手動(dòng)/停止/自動(dòng)”選擇器切換到“手動(dòng)”位置，手動(dòng)指標(biāo)，可以選擇電動(dòng)計(jì)數(shù)器上的手動(dòng)按鈕板和升降和移動(dòng)的操作選擇開關(guān)操作;

（2）將“手動(dòng)/停止/自動(dòng)”開關(guān)切換到“自動(dòng)”位置，可以完成電控箱的自動(dòng)運(yùn)行，與此同時(shí)，按下按鈕，用PLC設(shè)定指令條碼然后用打印機(jī)打印條形碼，通過(guò)車上條形碼移走你的車。最后可以由條形碼的信息“條形碼掃描器”PLC，通過(guò)PLC的處理，可以改變位移，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)獲得一輛車;

（3）將“自動(dòng)/停止/手動(dòng)”開關(guān)切換到“停止”擋位時(shí)實(shí)現(xiàn)停止功能，這時(shí)設(shè)備復(fù)位正常停止，然后切斷電柜電源，終止設(shè)備運(yùn)行;

還有以下幾種保護(hù)功能：

①電源保護(hù)設(shè)備，以便在突然停電，恢復(fù)供電后，電力系統(tǒng)繼續(xù)按照以往的動(dòng)作進(jìn)行操作;

②當(dāng)車身過(guò)長(zhǎng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)報(bào)警提示，當(dāng)解除報(bào)警提示時(shí)，移動(dòng)車位才能復(fù)位繼續(xù)工作，這種保護(hù)為超長(zhǎng)保護(hù);

③如遇到緊急情況或者發(fā)生故障時(shí)，要按下急停開關(guān)，停止設(shè)備工作這種保護(hù)為急停保護(hù)。當(dāng)把緊急狀況解除后，在復(fù)位急停按鈕，這時(shí)裝置將按照急停前操作運(yùn)行，直到按下停止開關(guān)才正常停止;

④當(dāng)駕駛員下車并走到黃色警戒線外時(shí)，進(jìn)行離車保護(hù)，這時(shí)移動(dòng)車位開始工作。

除此之外，車庫(kù)要達(dá)到安全穩(wěn)定、工作可靠、效率高、運(yùn)行速度快的控制要求，電機(jī)正反轉(zhuǎn)用PLC編程驅(qū)動(dòng)，使移動(dòng)車板運(yùn)行到預(yù)定的位置。車庫(kù)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行用PLC保障穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，從而達(dá)到存車取車的工作要求，如車庫(kù)的耐久性、穩(wěn)定性、適用性、可靠性等。

（二）控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案

在以上對(duì)該控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，本設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)中的主控制器選用西門子S7系列中PLCS7-200。該控制系統(tǒng)的基本思路有以下幾個(gè)部分：

第一點(diǎn)，要清楚并分析的工作系統(tǒng)的原理及過(guò)程;然后選定PLC的種類并選定硬件設(shè)備;了解PLC設(shè)計(jì)輸入、輸出設(shè)備，穩(wěn)壓電源連接關(guān)系;之后，根據(jù)控制任務(wù)用PLC編制系統(tǒng)程序;將PLC中編輯好的程序下載，觀察程序運(yùn)行是否正確。若出現(xiàn)故障，最后進(jìn)行程序的調(diào)試。圖1為立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

在完成以上系統(tǒng)的重要設(shè)計(jì)思路基礎(chǔ)上，分段詳細(xì)研究下面三個(gè)方面：第一，對(duì)立體橫移式車庫(kù)系統(tǒng)中硬件部分的分析設(shè)計(jì);第二，該系統(tǒng)不同種類的檢測(cè)信號(hào)用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)PLC編程驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置;第三，制作車庫(kù)模型，并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，并在測(cè)試過(guò)程中適當(dāng)調(diào)試。

升降橫移式立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的主要控制系統(tǒng)采用西門子S7系列的PLC-200機(jī)型，輸入輸出設(shè)備都在運(yùn)行過(guò)程中有著明確的作用。輸入設(shè)備包括設(shè)備光電開關(guān)、接近開關(guān)、報(bào)警按鈕及其他檢查裝置。輸出設(shè)備包括橫移電機(jī)、蜂鳴器、運(yùn)行顯示控制燈、平移電動(dòng)機(jī)、升降電動(dòng)機(jī)、報(bào)警燈等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

系統(tǒng)中硬件主要研究PLC型號(hào)的選擇，PLC的輸入和輸出端口的地址分配，和CPU外部接線和功能模塊的設(shè)計(jì)。

除此之外，車庫(kù)主電路的設(shè)計(jì)以及動(dòng)力設(shè)計(jì);自動(dòng)存取車程序設(shè)計(jì)，手動(dòng)和電路控制電路的設(shè)計(jì);電路安全保護(hù)設(shè)計(jì)，顯示、報(bào)警、控制電路的設(shè)計(jì)。

該系統(tǒng)的電腦操作部分用細(xì)化的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣的作用是容易進(jìn)行編程。這樣的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)容易改正，簡(jiǎn)單明了，初始化程序便捷。立體車庫(kù)中關(guān)鍵的程序有初始程序，主目錄程序，自動(dòng)存取車程序和載車板復(fù)位程序，報(bào)警程序，運(yùn)行顯示程序。

通過(guò)結(jié)合系統(tǒng)硬件和軟件部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容，設(shè)計(jì)出一款升降橫移式立體車庫(kù)其控制特點(diǎn)智能化，自動(dòng)化。在本質(zhì)上解決了大城市停車?yán)щy沒(méi)有車位的問(wèn)題。并改善了城市交通擁堵的現(xiàn)象，方便了人們出行與工作，削減了交通事故發(fā)生的次數(shù)，提高了人們的生活質(zhì)量。

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