基于PLC的立體車庫控制系統設計

王世笛 遼寧錦州渤海大學工學院

基于PLC的立體車庫控制系統設計

王世笛 遼寧錦州渤海大學工學院

本文是基于PLC對立體車庫控制系統設計的論文，介紹了立體車庫的產生背景意義、國內外發展現狀、以及發展趨勢等。并且對此設計立體車庫的功能和實現的方式做了敘述。這個設計是升降平移式的一個兩層五車位立體車庫的控制系統。

立體車庫 PLC 自動控制

1 引言

由于考慮到現如今交通擁擠問題嚴重，車位數量有限這一系列問題，從而確立立體車庫這一課題。立體車庫具有占地面積小，容納率高的特點，在一般條件下都可以安裝使用，對場地沒有特殊的要求，無論是在市區還是郊區或者是地上還是地下，都能夠適應人們的需求，它能夠在遍地高樓的小區中擺放，也可以大量的組合使用，還可以跟地下停車場，車庫等現有停車結構組合使用，能有效的的解決停車難的問題。目前，自動化控制技術應用越來越廣泛，這也是未來一個大的趨勢，自動控制將越來越能夠取代傳統的工作模式，而PLC技術已經成為了最主要的自動化控制方式之一。

用戶通過外置的顯示屏使操作者用按鈕操作，系統完成對應泊位托板位置調整，將托板調整到車輛出口處；存取完畢后，托板自動回復原位。為了防止超長和超重的車輛進入車庫而造成得車輛以及車庫損壞，系統要具備車輛測長和測重的功能，該系統要對超長和超重的車輛能夠作出報警處理。

2 系統設計方案

課題中設計的立體車庫是用PLC來對它進行控制的，它是由PLC的程序去控制載車板的升降橫移傳動，然后完成車輛的存與取。每一個車位的車輛不管存與取都由PLC根據當前的車位上具體得情況，來按照設定好的策略以及程序來調動車庫的車位，以完成車輛的存與取。

立體車庫的自動控制系統包含兩套系統，他們分開工作，各司其職，這樣可以提高它的運行效率，這兩套系統分別是弱電系統以及強電系統，弱電系統主要負責各種信號的收集以及控制信號的輸出。例如：接觸器的線圈接收的信號來源是PLC的輸出信號，接觸器的通斷就這樣被控制了。并且在這基礎上還能夠控制強電系統。強電系統的主要功能是對車位載車板電機線路的控制。除此之外還要控制他們對應的所有的電機的正反轉的接觸器等得一系列元件。本個立體車庫采用的是通過面板上的按鈕來調用車位上的載車板來完成存取車，與此同時用升降橫移的機械裝置來把用戶所呼叫的汽車輸送到指定位置來達到用戶的要求。在面板上也安裝有急停按鈕，如果發生意外，只需用戶按下急停按鈕車庫就將立即停止運行，防止發生事故。

3 系統硬件設計

根據課題設計中的要求，分析其工藝，而對其進行硬件的選擇。然后設計出來基于功能的主電路圖以及控制電路圖，進而分配他們的輸入以及輸出點，設計輸入以及輸出的接線圖。系統設計框圖如圖1所示。

3.1 接觸器的選擇

選擇接觸器首先要綜合考慮接觸器的額定電壓、額定電流、觸頭數目、額定操作頻率以及接觸器的電磁線圈的額定電壓等一系列問題。所選擇的接觸器類型要能滿足我所設計的立體車庫電路的要求和需要，通常的選擇原則是額定電壓額定電流應該等于或者稍微大于負載的額定電壓電流，為了能達到對電子線路的控制也應該對觸頭的數目考慮在內，考慮到每小時來立體車庫存取車用戶的數量以及對車庫的操作的頻率，還應該考慮接觸器的額定操作頻率能否達到要求，綜合考慮以上內容，我們選擇CJ0-10型接觸器，額定電流為10A。

圖1 系統設計框圖

3.2 熔斷器的選擇

對于熔斷器的選擇原則，通常最先考慮他的額定電壓、電流還有熔體的額定電流，這些因素通通都要考慮在內。通常情況下，選擇熔斷器要考慮它使用的地點和使用對象的線路要求，還有就是對于熔斷器將要安裝的地點的綜合條件進行評估，一般而言，所選擇的熔斷器，其額定電壓，電流應該分別大于線路的工作電壓以及其安裝的熔體的額定電流，然而選擇熔體時要考慮的熔體的額定電流應該要稍稍大于其所參與的電路的工作電流，與此同時后一級的熔體的額定電流又應該比前一級的熔體額得額定電流要大一些。由于要避免越級熔斷，不然的話會造成大面積停電。基于本設計的考慮，電機啟動電流較大屬于重載起動，熔體的系數我們近似取為2.5。綜合以上情況來看我選擇XRNM1-10型熔斷器。

3.3 低壓斷路器的選擇

低壓斷路器的選擇原則通常是根據其保護對象的額定電流，來確定低壓斷路器的種類。一般來說是以額定電流為600A為區分標度，如果電流不超過此標度而且短路電流也不大，就用塑殼斷路器，如果額定電流超過此標度，同時短路電流也很大的時候，就用萬能式斷路器。在確定了種類后，還要考慮斷路器的額定電壓與電流，他們應該分別要比電源和負載的額定電壓和電流要大，結合以上考慮因素和所涉及的系統電路的實際需要我選擇DZ47LE-32斷路器。

3.4 電機的選擇

所選電動機的額定功率應等于或稍大于計算所得的功率。先要具備起動力矩大，轉速小，且有制動功能，如果有體積小的對于安裝和整體布置會更好。所以通常情況下都選取用電機減速機一體的。選取時還要考慮的是扭矩，制動力矩，垂直軸力及其功率還有速度。兩層升降電機選2.2千瓦的就可以，橫移電機選0.75千瓦就可以，綜上，橫移電機我們選擇Y80M1-2型三相異步電動機，升降選用Y90L-2型三相異步電動機。我設計的車庫由于是由可編程控制器控制的，因為控制器內部都是由弱電的直流器件控制的，電壓都小于24V，所以所選的電機應該外接380V的交流電。

表1 所選器件一覽表

圖2 控制電路原理圖

圖3 軟件設計流程

3.5 PLC的型號選擇

我們應該綜合考慮系統要求和財力等一系列因素，盡可能選擇性能價格比高的PLC，進而選配合適的輸入輸出器件。在選擇時具體考慮了以下問題，主要是它的掃描速率和CPU的處理性能，能否滿足我所設計的立體車庫的要求，還有就是它的容量情況，然后要選擇I/O模塊。

在此次設計中根據具體功能情況，通過對輸入輸出點的估算，還有對編程軟件以及機型的認識度，最終決定選擇西門子S7-200 PLC中的S7-224作為的主要控制器，本體含有14個數字量輸入和10個數字量輸出。它的運算能力和它的通訊能力比其它一般PLC優越，可以輕松地進行數據處理。系統使用了11個輸入和11個輸出，滿足使用要求，不夠的話，在實驗中可以隨時增加擴展模塊。綜上所述我采用西門子公司生產的PLC中的S7-200中的S7-224作為核心控制器。系統所選元器件如下表1所示。

3.6 控制電路原理圖

系統主控電路圖如圖2所示。

4 系統軟件設計

4.1 軟件設計流程

系統軟件設計流程如圖3所示。

4.2 梯形圖

5 總結

通過本次設計，使立體車庫達到了任務書的各種控制要求，成功完成基于PLC的立體車庫系統的控制設計。對西門子S7-200型PLC進行了程序編譯，使其實現了對立體車庫系統的存取車控制，利用壓力傳感器和紅外傳感器以及限位開關也成功實現了對車輛超長超重和載車板有無車輛的檢測，使用組態王軟件對立體車庫系統進行了監控和顯示。

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