基于西门子S7-1500PLC的智能立体车库控制系统设计

李垚 牟智刚

摘要：主要针对三层四列升降横移立体停车库控制系统的控制流程进行研究。根据控制系统的要求，使用西门子S7-1500系列PLC、HMI、变频器等硬件，通过工业以太网通信协议进行数据交互。经实验平台测试，该系统运行稳定。

关键词：S7-1500 PLC;立体车库;HMI

0 引言

随着当今人们生活水平的不断提高，私家车保有量逐年增长，多数老式住宅小区都出现了停车难的问题。本文设计的立体车库具有占地面积小、利用率高、控制流程简单高效等优点，能够很好地解决老式住宅区停车难的问题[1]。立体车库实物如图1所示。

1 系统硬件框架

系统采用西门子S7-1516-3PN/DP作为核心控制器，其具有配置简单、编程灵活、使用方便及可靠性高等特点，广泛运用于工业自动化控制系统中[2];电机驱动选用SIEMENS G120系列变频器，具有控制方便、运行稳定等特点;HMI选用西门子TP1500 Comfort精智面板，能很好地实现对车库运行状态的实时监控，监控操作画面可通过软件自由定制，通过PROFINET与PLC进行通信。系统硬件整体框架如图2所示。

系统中各类传感器能保证车库的运行安全，光电传感器可检测车辆是否超限，称重传感器可检测车辆重量。车牌识别模块采用DSP处理芯片，其功能包括车牌检测和字符识别，可极大地缩短存取车的操作流程[3]。

2 系统程序设计

本立体车库的系统程序设计主要包含控制流程设计、HMI界面設计以及车位调用流程设计。

2.1    控制流程设计

在初始界面，管理员可对立体车库运行模式进行选择。当选择操作模式时，用户可通过HMI界面对车辆进行存取;当立体车库硬件设备出现故障时，可由管理员开启维护模式进行检修，维护人员可手动控制载车板在水平及垂直方向上的运动。立体车库的启动模式、操作模式及维护模式具体控制流程如图3、图4、图5所示。

2.2    HMI设计

由于本停车系统在用户驶入车库前会自动调动空车位至底层，故存车时用户无须操作HMI。当取车时，用户可在HMI车辆存取界面框中输入车辆对应的车牌号，经车牌识别系统检测即可通过PLC驱动电机令相对应的车载板位移到与地面平行的位置。当车载板处于运作中时，“工作中”指示灯闪烁，此时无法对触摸屏进行操作，用户可通过HMI画面实时监控车辆位置信息，直观了解车库运行状态。HMI操作画面如图6所示，触摸屏画面也可根据需要进行定制。

2.3    位移系统设计

立体停车库车载板的位移系统基本是10个车载板按顺序进行位移。通过研究后，设计以下位移系统：使用者将车辆停在系统调出的空车位上，车载板保持在一层，在下一次取车时，若是处于一层的车辆，则直接取车;若是处于其他层车载板上的车辆，则系统先将前次通过位移到达一层的车载板进行复位，再将所需位移的车载板移至一层。

3 程序调试

位移系统程序可通过实验平台进行调试，调试步骤如下：

（1）使用TIA Portal V15.1编译程序，对警告与错误部分进行修改至无误。

（2）将程序下载到PLC中并运行，进行程序监控。

（3）调试程序，观察位移状态是否符合设计逻辑。若有错误则进行完善修改，直至实现控制要求。

4 结语

本文设计的智能立体车库控制系统在西门子S7-1500 PLC等硬件基础上，通过采用车牌识别系统简化存取车流程。系统采用HMI使用户操作与管理人员对立体车库的维护变得更直观与方便。笔者由于能力所限，加上对于设计立体车库经验有限，故本文上述各方面都有待提高，同时车库的运行流程也有优化的空间。

[参考文献]

[1] 蓝伟男.立体停车库发展现状分析[J].科技创新与应用，2018（18）：66-67.

[2] 郑建全.基于PLC的垂直循环式立体车库控制系统设计[J].机电信息，2019（21）：128-129.

[3] 薛裕峰，牛丹，黄雪颖，等.可联网立体车库智能控制系统设计[J].扬州大学学报（自然科学版），2019，22（1）：23-27.

收稿日期：2021-06-07

作者简介：李垚（2001—），男，河北承德人，研究方向：电气自动化。

牟智刚（1986—），男，上海人，硕士，中级教师，研究方向：电气自动化。