五车位立体车库系统设计

五车位立体车库系统设计

贾俊刚

[文章提要]立体停车库生产在中国是个新兴行业，立体停车库可缓解城市动、静态交通问题，改善居住环境，有效利用土地价值。本系统采用PLC、计算机结合组态画面监控，按动按钮或控制组态画面即可完成汽车存取过程，操作简单，存取方便。控制电路部分采用交流接触器传统方式，使运行安全可靠。设计采用可分组合，模块式安装，方便灵活，具备维护使用方便，造价低等特点。

[关键词]立体车库可编程控制器组态监控

1、概述

随着计算机控制技术的迅速发展，以微处理器为核心的可编程序控制器（PLC）控制已逐步取代继电器控制，普遍应用于各行各业的自动化控制领域。可编程序控制器原理及应用已经是我校电气专业的主干专业课，为加强学生的实训应用能力，我带领几位学生成功设计了左右横移式五车位立体车库系统。

立体车库可缓解城市动、静态交通问题。五车位立体车库以PLC为控制核心，采用自动空气开关、交流接触器，按钮可完成汽车存取过程，操作简单方便。鉴于PLC的先进性和可靠性，我们采用大庆紫金桥软件技术有限公司向我校无偿提供的紫金桥®监控组态软件，对PLC进行组态监控和动态显示，并将数据传送到控制室的计算机中，进行实时监测及报警显示。车位到位检测部分采用光电传感器，使干扰信号大大降低。

系统通过检测车位运行状态和其它参数，控制电机轮流工作，合理调度5台电机运行。系统通过计算机以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地反映系统工作状态以及车位位置等参数，并通过PLC通讯模块与监测监控主机实现数据交换，该系统具有运行可靠、操作方便、自动化程度高等特点。

2、系统组成

系统主要由：PLC、组态监控部分、电气传动部分、检测部分、手动控制部分、支架模型

系统图：

2.1核心控制部分

系统核心部分采用三菱FX2N-40MR为控制元件，它是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程控制器。它的基本指令执行时间高达0.08us，远远超过了很多大型可编程控制器。它功能强大实用，价格便宜，工作稳定可靠，24点输入，16点输出，采用继电器输出形式，可驱动交直流负载，负载电流在2A左右。220V AC供电。并且输入端内部自带24V直流电源，还可为负载提供直流电源。PLC程序设计要求：

①１号车位、2号车位、3号车位只能上下移动，不能左右移动；

② 4号车位、5号车位只能左右移动，不能上下移动；

③下排车位上的汽车可以直接开出；

④上排车位的汽车，要想开出需要先按下相应车位标号呼叫按键，再按下叫车按键，然后下排车位先左右移动，让出位置，上排车位降至下层，

再进出车辆。

针对本课题要求，我们规定了PLC 输入点分配。其中，X0到X2为呼叫开关；X3到X6为功能开关；X10至X20为限位开关。

关于输出点的定义，它们两两成对，构成控制交流2.2组态监控部分

组态监控部分采用大庆紫金桥软件技术有限公司向我校无偿提供的授权紫金桥®监控组态软件，系统通过图形动态显示车位位置和电动机的运行状态，采用改变图形颜色和闪烁功能 进行事故报警。实时显示车库具体情况 。监测监控主机可动态显示车库系统运行的模拟图、运行参数图表，记录系统运行和故障数据，并显示故障点以提醒操

紫金桥®主要的设置之一是串行通讯的设置，串行通信是 PLC 与计算机之间通常采用的通信方式。这种方式直接用串行通信电缆把设备接到计算机的串口上，串行通信方式使用标准 RS-232 通信协议，波特率为9600，数据位8位，停止位1位，采用偶校验。运行紫金桥HMI 开发系统，在数据库组态浏览器中找到设备驱动对应的三菱PLC 编程口选项。这样设置之后，就实现了PLC 与计算机的是数据通讯、数据管理和数据交互。 组态监控画面：

电气传动部分

为了运行稳定及和工业现场应用相符，电气控PLC 控制交流接触器，传动部分采用单相交流220V 恒速电动机，转速为9转/MIN ，它可提供稳定的力矩，使车库升降横移平缓稳定。PLC 的10个输出分别控制10个交流接触器，交流接触器控制5个单相恒速交流电动机的正反转动，以达到控制立体停车位的左右及上下移动 。为防止车库动作出现危险，在PLC 编程时进行了软件的互锁设计，同时考虑在硬件设计上进行了接触器的互锁，车位只能在前一个动作完成后下一个动作才能执行。这样保证了立体车库安全可靠的运行。 电气接线图

2．4车位检测部分

FX2N-40MR 可编程控制器采用直流输入形式，车库所有车位到位及限位检测采用了光电对管，检测电路电源使用PLC 内部提供的24V 直流电源，其最大驱动电流可达400mA.光电对管的导通电流在30mA 左右，内阻为600Ω，为满足光电对管的性能指标，我们将可编程控制器的内置24V 直流电源上

串联了一个200Ω/1W 的大功率电阻。立体车库共有6个上下到位检测光电对管和3个左右到位检测光电对管，总驱动电流为9*30mA=270mA ，小于可编程控制器24V 直流电源的最大输出电流，满足设计要求。

2．5手动控制部分

考虑到组态控制可能出现问题的情况，我们也设计了最基本的手控控制，设计了车库上层三个车位的选择按钮、呼叫车位按钮和复位按钮，并且考虑到如果车位动作出现错误，设计了急停按钮，这样能使车库系统无论处于何种运行状态都能立即停止运行，避免事故的发生。 2．6支架模型

传动部分的轴承座滑轮，由于数量较少，我们只能采用手工制作，在精度方面有些欠缺，使车板动作不够平衡，出现了一些偏差，这在后面调试工作中了较多困难。外部支架采用钢结构，使整体的结构稳定。

3、运行调试

系统在软、硬件设计完成后，我们分别进行了一系列的调试，首先对PLC 控制系统进行调试，系统工作符合我们的设计要求，达到了预计的目标。并且系统结构分明，容易理解接受，特别是完整的体现了一个自动控制系统。特别适合学生进行毕业前的整体训练。下一步为了能将此系统运用到《可编程控制器》的实验教学中去，我们正进行局部的修改和完善。 4、结束语

本系统结合高职教育的特点，突出了电气专业的《可编程控制器》、《设备电气控制》及《组态控制技术》的重要性，既可以从单学科方面锻炼学生的专业知识，更可以使学生掌握设计系统工程的步骤，包括如何查阅并收集资料、设计整体方案、进行方案论证与比较、写出可行性报告、设计制作及调试运行等，可以成为学生提高专业技能的教学器材。