基于PLC的立体车库控制系统设计

谢爱梅

（广东省南方高级技工学校，广东 韶关 512005）

基于PLC的立体车库控制系统设计

谢爱梅

（广东省南方高级技工学校，广东 韶关 512005）

本设计以两层七位的升降横移式立体车库为例，采用西门子PLC实现立体车库的控制。文章介绍了立体车库的结构，对升降横移式进行分析，在此基础上提出了基于PLC的立体车库的控制方案，根据升降横移式立体车库的工作原理，编写存取车辆的流程及程序，实现了立体车库存取车辆的自动化。车库托盘、限位开关、车辆传感器等均由PLC实现自动控制，所以具有智能化程度高、安全可靠、方便灵活等特点。

PLC；升降横移式；立体车库

1 背景、意义及内容

（1）随着世界经济高速发展，汽车逐渐普及，汽车的保有量不断增加，目前城市机动车辆的保有量与停车位之比为5: 1，而城市车位与车辆较为合理的比例应该为1.2:1。节约城市占地空间、缓解交通拥挤、减少交通事故、促进经济发展等促使立体车库应运而生。

（2）以两层七位的升降横移式立体车库为例，采用西门子PLC实现立体车库的控制。设底层能够横向平移，上层能够竖向升降。底层预留一个空车位，以便进出车之用。当底层车位进出车时，无需移动其它载车盘就可直接进出；当上层进出车时，先要判断与其对应的下方位置是否有空车位，当没有空车位时要对相应的载车盘进行横向平移处理，直到下方有空车位之后才可进行竖向升降动作，在进出车完毕后再上升回到原位置。

2 系统控制方案的设计

升降横移式立体车库通过升降或横移载车板存取车辆。主要由主框架、载车板、传动系统、控制系统、安全防护措施六大部分组成。升降横移式立体车库结构为N×M二维矩阵模式，一般设计2到4层（因为国家规定最高为4层），车库提供总容量车位元为：

其中：N为二维矩阵的行，即车库的层数；M为二维矩阵的列，即车库的列数。

针对升降横移式立体车库的自动化控制系统要求，通过对PLC与继电器、单片机的比较，选用PLC作为本课题中升降横移式立体车库的控制核心。升降横移式立体车库的控制系统中，大量存在电机的启停信号和传感器的检测信号等开关量信号，控制模式为逻辑控制和顺序控制，故选择PLC作为主控单元进行控制系统设计，该控制系统选择西门子S7-200的PLC作为主控单元。

3 立体车库系统硬件的设计

在第一个电源总开关前设有熔断器,以防止过高的电流流入电路而烧坏电气元件，起到保护整个电路的作用。取220V的交流电供给PLC，而这个220V交流电又接一个变压器，从而得到24V的直流电供给操作面板和行程开关等低压元件。在主接触器之前接有相序保护器，其作用是在交流电发生相序不正常时使电路发生断路，从而保护电气元件不被破坏。PLC由220V交流供电，并与操作面板以及工控机直接连接，这样就可以利用操作面板或者工控机上的组态软件对PLC实现控制，这样就可以给电气部分提供控制信号。

在主接触器后导出两路电路分别接到升降电机组和横移电机组，同时并接两个接触器控制三相交流电的相序，从而控制电动机的正反转，以实现车板的升降。在接触器后接有一个热继电器，其作用是保护电机。与4个电机分别相连的接触器，用于控制各个电路的通/断，即控制电机是否转动。

与升降电机部分相似，在主接触器后并接两个接触器以控制车板的左右横移。在接触器后接有1个热继电器，用于保护电机。与3个电机分别相连的接触器，用于控制各个电路的通/断。

4 立体车库系统软件的设计

4.1 STEP 7编程软件的介绍

本课题所用的是西门子S7-200。

4.2 系统程序流程图

系统程序流程图如图1所示。

图1 系统程序流程图

4.3 PLC I/O口分配表

PLC I/O口分配如表1所示。

表1 PLC当中的I/O口分配表

4.4 系统程序的编写

（1）系统主程序的设计。在本次软件设计中，笔者把三大部分分为：初始化程序、可存取车的状态程序、存车程序、取车程序、托盘复位程序以及报警程序，如图2所示。在编写过程中，把存车程序和驱车程序分成两个子程序，在主程序中实行调用，其他程序间插在主程序中。

图2 系统主程序关系图

图3 初始化程序

图4 可存取车的状态程序

图5 托盘复位程序

图6 报警程序

图7 车位减数程序

（2）系统子程序的设计。①初始化程序：把PLC输出端清零，车位位数赋值为7，使控制系统恢复到初始状态，如图3所示；②可存取车的状态程序：对是否可存车、可取车进行判断，只有符合条件的情况下，控制系统才会运行起来。如图4所示。③托盘复位程序：当在控制过程中，出现一些问题，需要使托盘没有处于原来的位置，可利用复位按钮，通过该程序控制电机运转，使托盘回到原来位置如图5所示。④报警程序：当有故障出现的时候（本设计用一个输入按钮代表），那么就会实现报警，提示控制人员出现故障情况，并且终止系统的控制运行。当故障排除后，按下故障复位，取消故障报警，如图6所示。⑤车库内车位计数程序：在PLC中，利用加一和减一整数运算器，编写一个对车辆进行采样，算出剩余车位的数量，最后在组态上面输出，以减去车位的一小段举例，就如图7所示。

［1］易倩颖.基于PLC的新型智能立体车库控制系统的研究［D］.杭州：浙江大学，2012.

［2］李白龙.基于PLC的立体车库控制系统设计［D］.长沙：湖南理工学院，2012.

Design of Three-dimensional Garage Control System Based on PLC

XIE Ai-mei
（Guangdong Province Southern Senior Technical School，Shaoguan，Guangdong 512005，China）

This design takes two-storey seven-position vertical and horizontal garage as an example，and adopts Siemens PLC to realize the control of three-dimensional garage.This paper introduces the structure of the three-dimensional garage，analyzes the lifting and traverse，and puts forward the control scheme of the three-dimensional garage based on PLC.According to the working principle of the three-dimensional garage，the process and procedure of accessing the vehicle is written to achieve the three-dimensional garage access vehicle automation.Garage tray，limit switches，vehicle sensors，etc.are controlled automatically by the PLC，with a high degree of intelligence，safety and reliability，convenience and so on.

PLC；lifting and moving；three-dimensional garage

TP273.5

A

2095-980X（2017）06-0076-02

2017-05-22

谢爱梅（1986-），女，广东茂名人，教师，主要研究方向：电工电子技术，PLC技术。