基于PLC的立体车库控制系统设计

王世笛 辽宁锦州渤海大学工学院

基于PLC的立体车库控制系统设计

王世笛 辽宁锦州渤海大学工学院

本文是基于PLC对立体车库控制系统设计的论文，介绍了立体车库的产生背景意义、国内外发展现状、以及发展趋势等。并且对此设计立体车库的功能和实现的方式做了叙述。这个设计是升降平移式的一个两层五车位立体车库的控制系统。

立体车库 PLC 自动控制

1 引言

由于考虑到现如今交通拥挤问题严重，车位数量有限这一系列问题，从而确立立体车库这一课题。立体车库具有占地面积小，容纳率高的特点，在一般条件下都可以安装使用，对场地没有特殊的要求，无论是在市区还是郊区或者是地上还是地下，都能够适应人们的需求，它能够在遍地高楼的小区中摆放，也可以大量的组合使用，还可以跟地下停车场，车库等现有停车结构组合使用，能有效的的解决停车难的问题。目前，自动化控制技术应用越来越广泛，这也是未来一个大的趋势，自动控制将越来越能够取代传统的工作模式，而PLC技术已经成为了最主要的自动化控制方式之一。

用户通过外置的显示屏使操作者用按钮操作，系统完成对应泊位托板位置调整，将托板调整到车辆出口处；存取完毕后，托板自动回复原位。为了防止超长和超重的车辆进入车库而造成得车辆以及车库损坏，系统要具备车辆测长和测重的功能，该系统要对超长和超重的车辆能够作出报警处理。

2 系统设计方案

课题中设计的立体车库是用PLC来对它进行控制的，它是由PLC的程序去控制载车板的升降横移传动，然后完成车辆的存与取。每一个车位的车辆不管存与取都由PLC根据当前的车位上具体得情况，来按照设定好的策略以及程序来调动车库的车位，以完成车辆的存与取。

立体车库的自动控制系统包含两套系统，他们分开工作，各司其职，这样可以提高它的运行效率，这两套系统分别是弱电系统以及强电系统，弱电系统主要负责各种信号的收集以及控制信号的输出。例如：接触器的线圈接收的信号来源是PLC的输出信号，接触器的通断就这样被控制了。并且在这基础上还能够控制强电系统。强电系统的主要功能是对车位载车板电机线路的控制。除此之外还要控制他们对应的所有的电机的正反转的接触器等得一系列元件。本个立体车库采用的是通过面板上的按钮来调用车位上的载车板来完成存取车，与此同时用升降横移的机械装置来把用户所呼叫的汽车输送到指定位置来达到用户的要求。在面板上也安装有急停按钮，如果发生意外，只需用户按下急停按钮车库就将立即停止运行，防止发生事故。

3 系统硬件设计

根据课题设计中的要求，分析其工艺，而对其进行硬件的选择。然后设计出来基于功能的主电路图以及控制电路图，进而分配他们的输入以及输出点，设计输入以及输出的接线图。系统设计框图如图1所示。

3.1 接触器的选择

选择接触器首先要综合考虑接触器的额定电压、额定电流、触头数目、额定操作频率以及接触器的电磁线圈的额定电压等一系列问题。所选择的接触器类型要能满足我所设计的立体车库电路的要求和需要，通常的选择原则是额定电压额定电流应该等于或者稍微大于负载的额定电压电流，为了能达到对电子线路的控制也应该对触头的数目考虑在内，考虑到每小时来立体车库存取车用户的数量以及对车库的操作的频率，还应该考虑接触器的额定操作频率能否达到要求，综合考虑以上内容，我们选择CJ0-10型接触器，额定电流为10A。

图1 系统设计框图

3.2 熔断器的选择

对于熔断器的选择原则，通常最先考虑他的额定电压、电流还有熔体的额定电流，这些因素通通都要考虑在内。通常情况下，选择熔断器要考虑它使用的地点和使用对象的线路要求，还有就是对于熔断器将要安装的地点的综合条件进行评估，一般而言，所选择的熔断器，其额定电压，电流应该分别大于线路的工作电压以及其安装的熔体的额定电流，然而选择熔体时要考虑的熔体的额定电流应该要稍稍大于其所参与的电路的工作电流，与此同时后一级的熔体的额定电流又应该比前一级的熔体额得额定电流要大一些。由于要避免越级熔断，不然的话会造成大面积停电。基于本设计的考虑，电机启动电流较大属于重载起动，熔体的系数我们近似取为2.5。综合以上情况来看我选择XRNM1-10型熔断器。

3.3 低压断路器的选择

低压断路器的选择原则通常是根据其保护对象的额定电流，来确定低压断路器的种类。一般来说是以额定电流为600A为区分标度，如果电流不超过此标度而且短路电流也不大，就用塑壳断路器，如果额定电流超过此标度，同时短路电流也很大的时候，就用万能式断路器。在确定了种类后，还要考虑断路器的额定电压与电流，他们应该分别要比电源和负载的额定电压和电流要大，结合以上考虑因素和所涉及的系统电路的实际需要我选择DZ47LE-32断路器。

3.4 电机的选择

所选电动机的额定功率应等于或稍大于计算所得的功率。先要具备起动力矩大，转速小，且有制动功能，如果有体积小的对于安装和整体布置会更好。所以通常情况下都选取用电机减速机一体的。选取时还要考虑的是扭矩，制动力矩，垂直轴力及其功率还有速度。两层升降电机选2.2千瓦的就可以，横移电机选0.75千瓦就可以，综上，横移电机我们选择Y80M1-2型三相异步电动机，升降选用Y90L-2型三相异步电动机。我设计的车库由于是由可编程控制器控制的，因为控制器内部都是由弱电的直流器件控制的，电压都小于24V，所以所选的电机应该外接380V的交流电。

表1 所选器件一览表

图2 控制电路原理图

图3 软件设计流程

3.5 PLC的型号选择

我们应该综合考虑系统要求和财力等一系列因素，尽可能选择性能价格比高的PLC，进而选配合适的输入输出器件。在选择时具体考虑了以下问题，主要是它的扫描速率和CPU的处理性能，能否满足我所设计的立体车库的要求，还有就是它的容量情况，然后要选择I/O模块。

在此次设计中根据具体功能情况，通过对输入输出点的估算，还有对编程软件以及机型的认识度，最终决定选择西门子S7-200 PLC中的S7-224作为的主要控制器，本体含有14个数字量输入和10个数字量输出。它的运算能力和它的通讯能力比其它一般PLC优越，可以轻松地进行数据处理。系统使用了11个输入和11个输出，满足使用要求，不够的话，在实验中可以随时增加扩展模块。综上所述我采用西门子公司生产的PLC中的S7-200中的S7-224作为核心控制器。系统所选元器件如下表1所示。

3.6 控制电路原理图

系统主控电路图如图2所示。

4 系统软件设计

4.1 软件设计流程

系统软件设计流程如图3所示。

4.2 梯形图

5 总结

通过本次设计，使立体车库达到了任务书的各种控制要求，成功完成基于PLC的立体车库系统的控制设计。对西门子S7-200型PLC进行了程序编译，使其实现了对立体车库系统的存取车控制，利用压力传感器和红外传感器以及限位开关也成功实现了对车辆超长超重和载车板有无车辆的检测，使用组态王软件对立体车库系统进行了监控和显示。

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