基于PLC控制的智能立体车库系统的研究

彭国钦

摘要：随着我国经济的迅速发展和汽车的快速普及，购置以及使用汽车的人也越来越多，对各个地方停车设备的要求也越来越高，尤其突出的是大型商场以及小区等地方的停车设备，所以市场对新型停车设施的需求就越来越大。立体车库是可以大量存取停放汽车的停车设施，通过机械装置或者一些控制器来进行控制，很好的解决了目前问题，相对于传统车位，在原本的停车范围内可以停入更多的汽车。本系统设计可以通过限位开关以及光电开关来检测车库内停车板的位置以及停车板上停放车辆的情况，通过按钮来控制电机的正反转来使停车板移动，最终实现了在原本三个停车位内可以停入五辆车，使用者可以自主通过按钮控制车库进行停取车操作，比较适用于小区内车库的车位扩充。

关键词：智能;升降横移式;立体车库;PLC

1 引言

近年来，由于我国经济的发展越来越迅速，城市化水平相应加快，人们的生活水平也不断的提高，因此汽车的数量也不断的增加。据最新统计，我国私家车总量达1.8亿辆，每百户家庭拥有40辆，可见我国个人汽车的数量在飞速的增长，然而停车设施数量的增长却远远不能与之同步，停车位的数量和汽车数量的比例已经严重失衡，所造成的困难就随之而来，违章停车、停车管理困难、停车难，对维持社会秩序形成的一定的障碍[2]。目前的处理方式主要有两种，一种为通过各种规定来规范驾车者，比如限号出行就是方式之一，通过对车牌尾号的限行来制约汽车过多的情况，还有一种方式就是增加停车设施，建立各种大型的停车场，但是目前各大一线城市的中心商业区等地的空间使用已经接近饱和，因此目前需要新型的停车设施来改变传统的按位停车模式，立体车库可以很好的解决停车以及车辆管理问题。

2 立体车库控制系统分析

本次设计主要实现用户通过按下按钮来实现对车库的控制，该设计主要是由四个模块组成，即主控制器、限位开关、停车和取车按钮、升降和横移电机。使用者通过停车按钮，取车按钮，停、取车完毕按钮来进行停车、取车的操作，各个限位开关的输出信号传输给PLC，可以判断每个停车板的位置和停车板上是否停入车辆的情况，各个按钮的输出信号传输给PLC，判断使用者的意图和需要的操作，PLC通过程序判断后，输出信号给各个继电器，继电器控制车库中的正反转电机，使电机运转，从而进行停车板的移位，来实现停车和取车的操作。

3 系统硬件设计

3.1 PLC类型选择

控制模块的作用是对采集到输入信号进行程序分析后输出信号控制各个继电器的通断进而控制正反转电机的通断，从而起到控制作用。

本次设计的控制模块采用的是S7-200 Smart PLC中的ST30，主机模块不仅能满足本次设计对输入输出口的个数要求，而且它的可靠行高，具有强大的处理能力，且易于操作，性价比高。

3.2 电机模块设计

本次设计中的电机，作用为通过正反转来进行停车板的移动，从而实现车位的移动。

电机采用金冀路公司生产的YE2三相异步电动机，该电机可广泛应用于各种通用机械设备，也可在其他环境比较恶劣的场所使用，制造是采用高精度模具一次成型，材质也比普通机壳硬度更高，散热更优秀，成型后多次喷漆，高效反腐，成就坚固耐用骨骼，线圈采用全新国标铜线，确保机电高效、稳定、完全运行，机身后盖采用透气镂空设计，使电机散热性能增强，电机可以长效使用。

3.3 限位开关模块设计

限位开关又称作行程开关，限位开关可以通过两个物体之间的碰撞和接触来发送给控制器相应信号，用于控制生产机械的行程大小、位置运动方向以及速度的一种自动控制器件，在本次设计中用来检测停车板的位置。

限位开关选用了欧赛尔公司生产的WLCA2-2自复位调节式限位行程开关，这款限位开关的适用范围广，适用于多种工作环境，优选材质，耐磨强度高，且安装便捷，维修方便。

3.4 光电开关模块设计

光电开关有反射式、对射式和镜面反射式三种类型，它具有体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快等优点，采用了非接触式，克服接触式开关的诸多不足的地方，在本次设计中用来检测车库上部分停车板上的停车情况。

光电开关选用了新森正公司生产的光电开关E3F-5DN1-5L，采用的是对射式，高灵敏探头，反应灵敏，更敏捷检测物体，高品质的螺纹外壳的结构坚固，耐用，导线柔软导电性能好，耐油耐弯曲，并采用高品质电子元件，磁性稳定，安全耐用，最大测量距离为五米，可以安放在停车板的两侧。

3.5 中间继电器模块设计

中间继电器接收PLC信号后，电磁装置得电，控制各个触头，使各个触头进行闭合、断开的操作，从而实现控制电路的目的，在本次设计中通过中间继电器实现PLC对五个电机的控制。

中间继电器选用了海源自控系统有限公司生产的RXM小型中间继电器RXM4AB2BD，这个型号的中间继电器体积小，便于安装，使用寿命相对更长，可以长时间使用，安全可靠。

4系统软件设计

本次设计中以西门子公司的Smart 200 PLC系列为控制核心，采取梯形图编程语言对PLC进行控制。该设计可以实现在三个车位内停五辆车，当车库下部分两个车位没有车停时，直接停入汽车便可，当车库下部分车位有车时，且上部分车库有空余车位时，按下停车按钮，系统即可判定，使车库上部分的一、二、三号车库内的停车板按优先级下移，再停入汽车便可，车库下部分取车开走即可，当需要取出车库上部分的汽车时，按下取车按钮，车位下移后再进行取车，停、取车完毕后按下停、取车完毕按钮，车库复位。且每次按下停车或者取车按钮后，必须再按下停、取车完毕的复位按钮后，系统才能进行之后的操作，程序流程图如下图所示。

结论

本系统设计了使用以PLC为控制器的升降横移式小型立体车库，可以实现在原本3个车位中停入5辆车，采用Smart 200 PLC系列為控制核心，用户可以自主使用按钮来控制，实现停车和取车功能。

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