智能立体车库仿真设计

0　引言
随着汽车总量的急剧增加，城市交通严重拥堵，这干扰了人们的正常生活，同时也影响城市秩序。

市民停车难，车位难寻，车辆乱停，既破坏了城市市容，也影响了居民生活[1]。

设计合理高效的立体车库将是设计者努力的方向。

在调查分析了立体车库系统在全球的发展现状之后，本文设计一套自动化程度与安全性较高的智能立体车库控制系统，以解决目前城市停车难题。

该系统的主控制器为西门子 S7-200 Smart PLC，同时选用昆仑通态人机界面（human machine interface，HMI）。

通过建立智能立体车库控制系统，不仅能实现无人管理，还可以大大提高车辆的出入效率，使停车行业能够响应汽车总量增长的趋势，实现两者同步协调发展[2]。

1　智能立体车库控制系统方案设计
1.1 立体车库概述
1.1.1 立体车库的分类
立体车库是一种自动化设备系统，集电力、机械于一体，用于最大限度地存取储放车辆。

立体车库大致可分为九大类：升降横移式、简易升降式、垂直循环式、水平循环式、多层循环式、平面移动式、巷道堆垛式、垂直升降式、汽车专用升降式等。

1.1.2 立体车库的确定
经过对各种类型立体车库的结构特点以及优缺点进行分析，发现在众多的立体车库类型中，垂直升降式车库的综合能力较好，该车库不仅技术性能好、空间利用率极高，而且存取速度快、低噪声、低能耗，便于操作，更适合当今城市人们的需求[3]。

智能立体车库仿真设计
Intelligent three-dimensional garage simulation design
党 健
肯拓（天津）工业自动化技术有限公司，天津 300350
摘要：以垂直升降旋转立体圆形智能车库控制系统为研究对象，结合人机界面（human machine interface，HMI）、可编程逻辑控制器（programmable logic controller，PLC）以及其他相关执行元件，实现对智能立体车库的仿真设计。

为了使用户停车、取车方便快捷，在智能立体车库控制系统中，选用昆仑通态HMI和西门子S7-200 Smart PLC， 来实现汽车的存取功能，以此满足系统要求。

仿真调试结果证明了该系统在现实生活中的有效性与可行性。

关键词：智能车库；人机界面；可编程逻辑控制器
中图分类号：TP23 文献标识码：A
作者简介：党健（1996—），男，本科，工程师，研究方向为机电一体化、工业控制、工业互联网等。

图1 立体车库模型
垂直升降式立体车库的整体结构
垂直升降式立体车库的机械结构比较复杂，主
要包括钢架结构、升降装置、检测装置、转盘换位
装置、停车位、安全保护装置等。

本文选取的车库采取垂直升降式，选取
磁制动三相异步电动机作为主拖动电动机，其余电
台电梯门电动机、1台轴距检测电动
台转盘换位电动机。

该立体车库共3层，共有29个停车位，即可
台车辆。

车库工作流程
系统上电后，系统处于初始化状态（如不是初
图2 S7-200 Smart PLC实物图
触摸屏
在使用过程中，用户需要将自己的需求转达
给设备，也就是人机交互，通过本文的设计，触
摸屏可以完成用户的操作和现场状态的实时监控、
反馈。

该系统选择昆仑常态公司生产的监视与控
制通用系统（monitor and control generated system
）触摸屏。

伺服系统
伺服机构，也称为伺服系统，是用来准确跟随
图3 伺服系统台达B2实物图
3　智能立体车库控制系统软件设计
根据上述内容可知，智能立体车库控制系统可以分为两个部分，分别为PLC系统控制部分和触摸屏监控操作部分，其中PLC系统控制部分是整个控制系统的核心所在。

立体车库工艺流程与控制要求
系统初始化状态
初始化状态下，升降电梯处于一层，并且车库门处于关闭状态，各电机停止运行，夹紧气缸处于松开状态，待停区无汽车，此时红灯长亮。

运行模式
图4 存车流程界面
4　系统仿真调试
系统模块化调试
在PLC编程软件中将程序导出为AWI格式，然后用仿真软件安装程序，点击运行进行仿真调试。

触摸屏程序需在MCGS自带的仿真环境中进行仿真调试，在下载配置中选择模拟运行，然后进行工程下载，安装成功后启动运行。

触摸屏仿真运行如图5所示。

图5 触摸屏仿真运行。