謝愛(ài)梅

（廣東省南方高級(jí)技工學(xué)校，廣東 韶關(guān) 512005）

基于PLC的立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

謝愛(ài)梅

（廣東省南方高級(jí)技工學(xué)校，廣東 韶關(guān) 512005）

本設(shè)計(jì)以?xún)蓪悠呶坏纳禉M移式立體車(chē)庫(kù)為例，采用西門(mén)子PLC實(shí)現(xiàn)立體車(chē)庫(kù)的控制。文章介紹了立體車(chē)庫(kù)的結(jié)構(gòu)，對(duì)升降橫移式進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上提出了基于PLC的立體車(chē)庫(kù)的控制方案，根據(jù)升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的工作原理，編寫(xiě)存取車(chē)輛的流程及程序，實(shí)現(xiàn)了立體車(chē)庫(kù)存取車(chē)輛的自動(dòng)化。車(chē)庫(kù)托盤(pán)、限位開(kāi)關(guān)、車(chē)輛傳感器等均由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，所以具有智能化程度高、安全可靠、方便靈活等特點(diǎn)。

PLC；升降橫移式；立體車(chē)庫(kù)

1 背景、意義及內(nèi)容

（1）隨著世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，汽車(chē)逐漸普及，汽車(chē)的保有量不斷增加，目前城市機(jī)動(dòng)車(chē)輛的保有量與停車(chē)位之比為5: 1，而城市車(chē)位與車(chē)輛較為合理的比例應(yīng)該為1.2:1。節(jié)約城市占地空間、緩解交通擁擠、減少交通事故、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等促使立體車(chē)庫(kù)應(yīng)運(yùn)而生。

（2）以?xún)蓪悠呶坏纳禉M移式立體車(chē)庫(kù)為例，采用西門(mén)子PLC實(shí)現(xiàn)立體車(chē)庫(kù)的控制。設(shè)底層能夠橫向平移，上層能夠豎向升降。底層預(yù)留一個(gè)空車(chē)位，以便進(jìn)出車(chē)之用。當(dāng)?shù)讓榆?chē)位進(jìn)出車(chē)時(shí)，無(wú)需移動(dòng)其它載車(chē)盤(pán)就可直接進(jìn)出；當(dāng)上層進(jìn)出車(chē)時(shí)，先要判斷與其對(duì)應(yīng)的下方位置是否有空車(chē)位，當(dāng)沒(méi)有空車(chē)位時(shí)要對(duì)相應(yīng)的載車(chē)盤(pán)進(jìn)行橫向平移處理，直到下方有空車(chē)位之后才可進(jìn)行豎向升降動(dòng)作，在進(jìn)出車(chē)完畢后再上升回到原位置。

2 系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)

升降橫移式立體車(chē)庫(kù)通過(guò)升降或橫移載車(chē)板存取車(chē)輛。主要由主框架、載車(chē)板、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)措施六大部分組成。升降橫移式立體車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)為N×M二維矩陣模式，一般設(shè)計(jì)2到4層（因?yàn)閲?guó)家規(guī)定最高為4層），車(chē)庫(kù)提供總?cè)萘寇?chē)位元為：

其中：N為二維矩陣的行，即車(chē)庫(kù)的層數(shù)；M為二維矩陣的列，即車(chē)庫(kù)的列數(shù)。

針對(duì)升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)要求，通過(guò)對(duì)PLC與繼電器、單片機(jī)的比較，選用PLC作為本課題中升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的控制核心。升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)中，大量存在電機(jī)的啟停信號(hào)和傳感器的檢測(cè)信號(hào)等開(kāi)關(guān)量信號(hào)，控制模式為邏輯控制和順序控制，故選擇PLC作為主控單元進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該控制系統(tǒng)選擇西門(mén)子S7-200的PLC作為主控單元。

3 立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)

在第一個(gè)電源總開(kāi)關(guān)前設(shè)有熔斷器,以防止過(guò)高的電流流入電路而燒壞電氣元件，起到保護(hù)整個(gè)電路的作用。取220V的交流電供給PLC，而這個(gè)220V交流電又接一個(gè)變壓器，從而得到24V的直流電供給操作面板和行程開(kāi)關(guān)等低壓元件。在主接觸器之前接有相序保護(hù)器，其作用是在交流電發(fā)生相序不正常時(shí)使電路發(fā)生斷路，從而保護(hù)電氣元件不被破壞。PLC由220V交流供電，并與操作面板以及工控機(jī)直接連接，這樣就可以利用操作面板或者工控機(jī)上的組態(tài)軟件對(duì)PLC實(shí)現(xiàn)控制，這樣就可以給電氣部分提供控制信號(hào)。

在主接觸器后導(dǎo)出兩路電路分別接到升降電機(jī)組和橫移電機(jī)組，同時(shí)并接兩個(gè)接觸器控制三相交流電的相序，從而控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)車(chē)板的升降。在接觸器后接有一個(gè)熱繼電器，其作用是保護(hù)電機(jī)。與4個(gè)電機(jī)分別相連的接觸器，用于控制各個(gè)電路的通/斷，即控制電機(jī)是否轉(zhuǎn)動(dòng)。

與升降電機(jī)部分相似，在主接觸器后并接兩個(gè)接觸器以控制車(chē)板的左右橫移。在接觸器后接有1個(gè)熱繼電器，用于保護(hù)電機(jī)。與3個(gè)電機(jī)分別相連的接觸器，用于控制各個(gè)電路的通/斷。

4 立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

4.1 STEP 7編程軟件的介紹

本課題所用的是西門(mén)子S7-200。

4.2 系統(tǒng)程序流程圖

系統(tǒng)程序流程圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)程序流程圖

4.3 PLC I/O口分配表

PLC I/O口分配如表1所示。

表1 PLC當(dāng)中的I/O口分配表

4.4 系統(tǒng)程序的編寫(xiě)

（1）系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)。在本次軟件設(shè)計(jì)中，筆者把三大部分分為：初始化程序、可存取車(chē)的狀態(tài)程序、存車(chē)程序、取車(chē)程序、托盤(pán)復(fù)位程序以及報(bào)警程序，如圖2所示。在編寫(xiě)過(guò)程中，把存車(chē)程序和驅(qū)車(chē)程序分成兩個(gè)子程序，在主程序中實(shí)行調(diào)用，其他程序間插在主程序中。

圖2 系統(tǒng)主程序關(guān)系圖

圖3 初始化程序

圖4 可存取車(chē)的狀態(tài)程序

圖5 托盤(pán)復(fù)位程序

圖6 報(bào)警程序

圖7 車(chē)位減數(shù)程序

（2）系統(tǒng)子程序的設(shè)計(jì)。①初始化程序：把PLC輸出端清零，車(chē)位位數(shù)賦值為7，使控制系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)，如圖3所示；②可存取車(chē)的狀態(tài)程序：對(duì)是否可存車(chē)、可取車(chē)進(jìn)行判斷，只有符合條件的情況下，控制系統(tǒng)才會(huì)運(yùn)行起來(lái)。如圖4所示。③托盤(pán)復(fù)位程序：當(dāng)在控制過(guò)程中，出現(xiàn)一些問(wèn)題，需要使托盤(pán)沒(méi)有處于原來(lái)的位置，可利用復(fù)位按鈕，通過(guò)該程序控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使托盤(pán)回到原來(lái)位置如圖5所示。④報(bào)警程序：當(dāng)有故障出現(xiàn)的時(shí)候（本設(shè)計(jì)用一個(gè)輸入按鈕代表），那么就會(huì)實(shí)現(xiàn)報(bào)警，提示控制人員出現(xiàn)故障情況，并且終止系統(tǒng)的控制運(yùn)行。當(dāng)故障排除后，按下故障復(fù)位，取消故障報(bào)警，如圖6所示。⑤車(chē)庫(kù)內(nèi)車(chē)位計(jì)數(shù)程序：在PLC中，利用加一和減一整數(shù)運(yùn)算器，編寫(xiě)一個(gè)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行采樣，算出剩余車(chē)位的數(shù)量，最后在組態(tài)上面輸出，以減去車(chē)位的一小段舉例，就如圖7所示。

［1］易倩穎.基于PLC的新型智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，2012.

［2］李白龍.基于PLC的立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［D］.長(zhǎng)沙：湖南理工學(xué)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

謝愛(ài)梅（1986-），女，廣東茂名人，教師，主要研究方向：電工電子技術(shù)，PLC技術(shù)。