基于PLC控制的五车位升降横移式立体车库设计

【摘要】本文主要以五车位升降横移式立体车库为研究对象，对其进行控制系统研究与设计。文章详细介绍了车库的PLC控制系统和监控系统，其中控制部分工作任务由西门子PLC完成，监控部分采用基于WINDOWS平台的工控组态软件MCGS。系统具有友好的人机交互界面，控制灵活，系统的安全性和可靠性高。

【关键词】PLC；立体车库；控制系统

1.引言

随着我国经济持续快速的发展和城市建设工作的不断进行，在许多城市，交通拥堵和停车难已经成了影响城市发展的重要因素，利用路边停车和传统的自走式停车方式己经远远不能适应城市发展的要求。随着我国汽车工业以及房地产行业的讯速发展和轿车数量的迅速上升，我国立体停车行业发展迅速。立体停车是解决许多城市出现的停车难问题的有效方法。机械式立体车库是指用立体化的方式，利用机构完成车辆存取的停车设施。也就是用机械停车设备将汽车存放到立体化的停车位或从停车位取出的停车设施。机械式立体车库是近期顺应市场经济发展，根据市场需求，在其迫切影响下应运而生的一种新型停车系统，它综合运用了机械、控制、液压以及光学等先进技术，属于技术密集型设备[1]。

本文主要以五车位升降横移式立体车库为研究对象，介绍其结构、工作原理及监控系统的构成。

2.立体车库的组成及原理

升降横移式立体车库指利用载车板的升降或横向平移存取停放车辆的一种机械式停车设备。主要由结构框架部分、载车板部分、横移系统、提升系统、控制系统、安全防护系统六大部分组成。这种立体车库结构特点是：底层只能平移，顶层只能升降，中间层既可平移又可升降。除顶层外，中间层和底层都必须预留一个空车位，供进出车升降之用。当底层车位进出车时，无需移动其他托盘就可直接进出车；中间层、顶层进出车时，先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时要进行相应的平移处理，直到下方为空才可进行下降动作，进出车完成后再上升回到原位置。其运动的总原则是：升降复位，平移不复位。

本设计为五车位停车库，系统由一台PLC对车库进行统一的管理和监控，通过PLC控制载车板纵横传动装置以完成对车辆的存取操作。各车位内车辆的调入调出由PLC根据当前各车位的车辆存放情况，按照相应的调度策略调度车辆进出。其工作方式为：二层三个车位可以升降，一层的两个车位只能横向横移，二层车位要想升降则必须让其下侧车移走，进而横移出空位，将载车板升或降到地面层。系统工作示意图如图1所示。

3.系统硬件单元设计

3.1 电气系统关键部分设计

PLC接线设计：在升降横移式立体停车库中，控制系统中主控单元的主要控制对象首先是车库内的横移电机和升降电机，控制系统就是使它们在不同的时间内实现正反转；其次是车库内的各种辅助装置，如指示灯及其各种安全设施等。为了保证载车板能横移到预定位置以及载车板能上升或下降到指定位置，采用了行程开关。为了判断载车板上有无车辆，采用了光电开关。同时在车库中还采用了一些传感器如烟温传感器以及安全预警装置。

电机控制及接线设计：在存取车时车位的升降不能同时进行，车位的升降和横移也不能同时进行，这两个动作必须是互锁的，即当上层车位在升降时，地面层车位不能移动，反之亦然，并且上层车位每次只能有一个车位进行上下升降运动。这些在程序中可采用联锁和互锁的方法来解决。

3.2 PLC型号的选择

根据系统设计要求进行需求分析，确定PLC的输入输出点。本系统共计26个输入，18个输出，系统选用西门子公司的S7-200系列的CPU226（加扩展模块）。CPU226共有24个输入，16个输出，扩展模块选择为EM223，它有16个输入，16个输出。该选择能够满足系统要求。系统I/O分配表见表1、2所示。

4.系统PLC程序设计

主程序设计参考程序见图2所示。

5.组态监控画面设计

5.1 MCGS简介

组态软件是在工业自动化领域兴起的一种新型的软件开发技术。开发人员不需要编制具体的指令和代码，只要利用组态软件包中的工具，通过硬件组态（硬件配置）、数据组态、图形图像组态等工作即可完成所需应用软件的开发工作。MCGS（Monitor and Control Generated System通用监控系统），是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft（各种32位Windows平台上）运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案[2]。

5.2 系统画面设计

本文采用通用版MCGS组态软件设计了该控制系统上位机监控界面。系统运行画面如图3所示。

6.结束语

本控制系统以PLC为核心，实现了两层五车位立体车库的自动控制，同时采用计算机进行监控，实现了车库的智能化管理和实时监控，工作安全可靠，操作方便。本文的研究对PLC在计算机自动化控制系统中的应用，以及利用MCGS实现工业工程实时监控，提高工业的自动化水平，都具有很重要的实践意义[3]。

参考文献

[1]刘延利.后悬臂升降横移式立体车库虚拟样机设计[D].山东大学硕士学位论文，2012（9）：1-10.

[2]北京昆仑通态自动化软件科技有限公司.全中文工控组态软件MCGS用户指南[M].北京：MCGS公司，2003.

[3]贺文华.升降横移式立体车库的控制研究与仿真实现[D].长安大学硕士学位论文，2006（4）：1-10.

作者简介：张芬（1980—），女，陕西渭南人，硕士，现供职于西安航空职业技术学院，主要研究方向：PLC控制技术、组态控制技术。