基于西門子S7-1500PLC的智能立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計

李垚 牟智剛

摘要：主要針對三層四列升降橫移立體停車庫控制系統(tǒng)的控制流程進(jìn)行研究。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，使用西門子S7-1500系列PLC、HMI、變頻器等硬件，通過工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。經(jīng)實驗平臺測試，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：S7-1500 PLC;立體車庫;HMI

0 引言

隨著當(dāng)今人們生活水平的不斷提高，私家車保有量逐年增長，多數(shù)老式住宅小區(qū)都出現(xiàn)了停車難的問題。本文設(shè)計的立體車庫具有占地面積小、利用率高、控制流程簡單高效等優(yōu)點，能夠很好地解決老式住宅區(qū)停車難的問題[1]。立體車庫實物如圖1所示。

1 系統(tǒng)硬件框架

系統(tǒng)采用西門子S7-1516-3PN/DP作為核心控制器，其具有配置簡單、編程靈活、使用方便及可靠性高等特點，廣泛運用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中[2];電機驅(qū)動選用SIEMENS G120系列變頻器，具有控制方便、運行穩(wěn)定等特點;HMI選用西門子TP1500 Comfort精智面板，能很好地實現(xiàn)對車庫運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，監(jiān)控操作畫面可通過軟件自由定制，通過PROFINET與PLC進(jìn)行通信。系統(tǒng)硬件整體框架如圖2所示。

系統(tǒng)中各類傳感器能保證車庫的運行安全，光電傳感器可檢測車輛是否超限，稱重傳感器可檢測車輛重量。車牌識別模塊采用DSP處理芯片，其功能包括車牌檢測和字符識別，可極大地縮短存取車的操作流程[3]。

2 系統(tǒng)程序設(shè)計

本立體車庫的系統(tǒng)程序設(shè)計主要包含控制流程設(shè)計、HMI界面設(shè)計以及車位調(diào)用流程設(shè)計。

2.1? ? 控制流程設(shè)計

在初始界面，管理員可對立體車庫運行模式進(jìn)行選擇。當(dāng)選擇操作模式時，用戶可通過HMI界面對車輛進(jìn)行存取;當(dāng)立體車庫硬件設(shè)備出現(xiàn)故障時，可由管理員開啟維護模式進(jìn)行檢修，維護人員可手動控制載車板在水平及垂直方向上的運動。立體車庫的啟動模式、操作模式及維護模式具體控制流程如圖3、圖4、圖5所示。

2.2? ? HMI設(shè)計

由于本停車系統(tǒng)在用戶駛?cè)胲噹烨皶詣诱{(diào)動空車位至底層，故存車時用戶無須操作HMI。當(dāng)取車時，用戶可在HMI車輛存取界面框中輸入車輛對應(yīng)的車牌號，經(jīng)車牌識別系統(tǒng)檢測即可通過PLC驅(qū)動電機令相對應(yīng)的車載板位移到與地面平行的位置。當(dāng)車載板處于運作中時，“工作中”指示燈閃爍，此時無法對觸摸屏進(jìn)行操作，用戶可通過HMI畫面實時監(jiān)控車輛位置信息，直觀了解車庫運行狀態(tài)。HMI操作畫面如圖6所示，觸摸屏畫面也可根據(jù)需要進(jìn)行定制。

2.3? ? 位移系統(tǒng)設(shè)計

立體停車庫車載板的位移系統(tǒng)基本是10個車載板按順序進(jìn)行位移。通過研究后，設(shè)計以下位移系統(tǒng)：使用者將車輛停在系統(tǒng)調(diào)出的空車位上，車載板保持在一層，在下一次取車時，若是處于一層的車輛，則直接取車;若是處于其他層車載板上的車輛，則系統(tǒng)先將前次通過位移到達(dá)一層的車載板進(jìn)行復(fù)位，再將所需位移的車載板移至一層。

3 程序調(diào)試

位移系統(tǒng)程序可通過實驗平臺進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試步驟如下：

（1）使用TIA Portal V15.1編譯程序，對警告與錯誤部分進(jìn)行修改至無誤。

（2）將程序下載到PLC中并運行，進(jìn)行程序監(jiān)控。

（3）調(diào)試程序，觀察位移狀態(tài)是否符合設(shè)計邏輯。若有錯誤則進(jìn)行完善修改，直至實現(xiàn)控制要求。

4 結(jié)語

本文設(shè)計的智能立體車庫控制系統(tǒng)在西門子S7-1500 PLC等硬件基礎(chǔ)上，通過采用車牌識別系統(tǒng)簡化存取車流程。系統(tǒng)采用HMI使用戶操作與管理人員對立體車庫的維護變得更直觀與方便。筆者由于能力所限，加上對于設(shè)計立體車庫經(jīng)驗有限，故本文上述各方面都有待提高，同時車庫的運行流程也有優(yōu)化的空間。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 藍(lán)偉男.立體停車庫發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（18）：66-67.

[2] 鄭建全.基于PLC的垂直循環(huán)式立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計[J].機電信息，2019（21）：128-129.

[3] 薛裕峰，牛丹，黃雪穎，等.可聯(lián)網(wǎng)立體車庫智能控制系統(tǒng)設(shè)計[J].揚州大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2019，22（1）：23-27.

收稿日期：2021-06-07

作者簡介：李垚（2001—），男，河北承德人，研究方向：電氣自動化。

牟智剛（1986—），男，上海人，碩士，中級教師，研究方向：電氣自動化。