基于PLC与MCGS的智能立体车库监控系统设计案例

引言自动化立体车库，既可解决停车难的问题，又可充分地利用城市较少的土地资源，实现城市的可持续性发展。自动化立体车库是城市现代化的主要标志之一，是集机械、电子及控制技术于一体的现代化设备，是实现物流处理自动化的有效手段。可实现的主要功能有：提高地面利用率；实现车辆停放的三维储存；智能化控制；节省人力资源。本设计针对目前停车场管理系统存在的系统管理介质落后、集成自动化程度低、安全性差、人性化和运行效率低下的不足，结合目前科学技术领域的新研究成果，设计了一种技术较先进、性能可靠、自动化程度较高的停车场智能管理系统。立足于提高停车场管理系统的可靠性、安全性和高效性，对目前我国各大中城市所面临的“停车难”问题的解决，具有一定的促进作用。本系统所采用的PLC技术，组态监控技术对其它交通收费系统也有一定的借鉴意义。阐述了智能停车场系统的PLC控制的一些基本思路和方法，本系统不仅编程简单，通施工、调试周期短等优点。监控系统MCGS在数据采集的基础上，以友好的人机交互界面，最终完成指挥PLC对车库运行操作的自动控制。操作员的所有存取车操作都在计算机上完成。本文设计的对停车场进行智能化设计，通过采取PLC技术对停车场管理的设计，达到停车场智能化、高效化。1、车库整体结构的设计整个立体停车库是由多个2排3层3列的车库单元形成的，如图图1车库整体结构图在车库中采用非接触式读卡机，来实现车库的计时与收费。用户在存车、取车时，只需要在读卡机面前晃动一下IC卡，读卡机就会将信息送到上位机，由上位机进行收费计算，保证准确，快捷。同时上位机也将信息送到PLC,控制车库的运行。本系统采用滚珠丝杠、滑杠和普通丝杠作为主要传动机构，电机采用步进电机和直流电机，其关键部分是堆垛机，它由水平移动、垂直移动及伸叉机构三部分组成，其水平和垂直移动分别用两台步进电机驱动滚珠丝杠来完成，伸叉机构由一台直流电机来控制。它分为上下两层，上层为货台，可前后伸缩，低层装有丝杠等传动机构。当堆垛机平台移动到货架的指定位置时，伸叉电机驱动货台向前伸出可将货物取出或送入，当取到货物或货已送入，则铲叉向后缩回具体的操作步骤如下：1.接通电源。2.将选择开关置手动位置(此时此时1～6号有效)3.分别点动按键←1、2↓、3→、4√、5个、67,观察水平(X轴)、垂直(Y轴)、前后(Z轴)各丝杠运行情况，运行应平稳，在接近极限位置时，应执行限位保护。4.用计算机编写程序并下载至PLC。5.将选择开关置自动位置(通电状态下，各机构复位，即返回零6.将一带托盘汽车模型置零号车位，放置模型时，入位要准确，并注意到车位底部检测开关已动作。按键号定义按键号定义1自动6自动手动机构水平向左移动手动机构水平向前移动2自动7自动手动机构垂直向下移动手动3自动8自动手动机构水平向右移动手动4自动9自动手动机构水平向后移动手动5自动手动机构重直向上移动2.1车库方案确定式、电梯式、简易式。图3是立体停车设备最普遍的一种结构类型，两层结构，可以停放5辆汽车，上层3个托板可以升降，上层3个托板可以升降，下设有2个托板，能左右平移，但不能升降。整个单元托板可以采用液压驱动升降机构或电机升降系统，电机功率为2.2-3.7kw,平移机构电机功率为0.2kw,升降平移时均为20s。在安全车库，当基本单元组合成一列时，便可存放18辆汽车。大型地下停2.2PLC的选型S7-200是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。西门子系列PLC集成的24V负载110电源：可直接连接到传感器和变送器(执行器),CPU226输出400mA电流。可用作负载电源，具有24个输入点和16个输出点。方便地用数字量和模拟量扩展模块进行扩展。可使用仿真器(选件)2.3光电开关车辆的有无，车辆是115否停放准确等等。其中，对于车辆是否停放了便利。2.4电机选择功率不同，在水平和垂125直托盘上采用不同的电机。本设计中水平托盘要求的功率为0.2KW,升降托盘要求的功率为流1.83A和Y90L-2,额定功率2.2KW,额定电流4.83A。2.5其他装置选择种非接触式(Mifare)读卡机，采用12V电源，有防水设计，ABS树3.1PLC硬件设计围设备、I/0接口的分配及电路组成。用S7-200系列PLC作为控制个接近开关，有车时开关感应为“1”,向PLC输入一个信号；一层车位装有4个左右140限位开关和4个下限位开关，到位断开；二层有4个左右限位开关和4个上限位开关；三层只有上限位开关，可选2所示。○●●●200200及EM223输入输出接口示意图1010势图2外部接线图PLC的输入信号包括按钮信号、开关信号、传感器信号等；输出铁控制信号和报警信号等。系统具体的控制点分配见表2。表21/0地址分配..1-9号车辆超长检测输出1#电机带动托盘水平向右运转信号1#电机带动托盘水平向左运转信号3#电机带动托盘水平向前运转信号3#电机带动托盘水平向后运转信号3.2系统软件设计升降横移式立体停车库PLC控制系统的主要功能是存取车功能，其控制方式有点动和自动两种。点动控制方式是通过“上”、“下”、“左”、“右”键，把载车板调整到预定的位置，主要用于调试维修或应急处理；自动控制方式是立体停车库的正常工作方式，当选择某车位进行存取车时，系统自动确定车位移动方案并调用相应的车位移动程序，自动完成存取车操作。存取车控制的主要问题是解决车位移动问题，当选择某车位进行存取车操作时，需要移开它下面的所有车位，建立下行通道。建立下行通道须遵循高效原则，包括两个方面：建立下行通道的时间最少，即车位移动的距离最短；建立下行通道所需移动的车位数最少。当选择地面层车位存取车时，由于地面层车位车辆可以直接出入，因此不用考虑空位的位置，可以直接进行存取车操作。当选择存取车位为中间层或顶层车位时，根据高效原则，比较所选车位与其下面各层的空位进行位置比较。若某层空位在该车位左侧，则将该层的相关率，节省了存储空间。图3所示为升降横移式立体停车库存取车控制流程图。开始N显示故障类型YNNYY结束N下行通道是否建?Y图3系统软件流程图下功能：电气条件一致。当系统硬件或线路发生故障时，出错时信号灯显示，由此判断故障并确定故障点。3)人机交互操作。操作员直接在计算机上进行控制操作和管理。系统自动控制车位载车板的运动变化，自动生成记录报表和账单。起动、停车和打印，仍由操作员完成。操作分为手动操作和自动操作手动操作又分为控制柜手动和现场手动。在计算机脱机情况下可以完成所有停车操作，但不能对车库进行监控管理。遇到比较复杂的故障时，可现场手动处理。自动操作指下位与计算机的交互操作。4)车位选择。停车首先要选车位，车位可以优选、指定和包租。每存取次车之后，自动按最优车位选定下次停车位置例如存车优先、取车优先、原地待命等等。也可人工指定位置，如某车位属于包租，则对此车位的优选可指定为无效。5)故障处理和维护。故障可能发生两种情况一种是现场设备和信号失误，运动部件在运动过程中非正常停止，则应急停控制，现场手动复位。另一种是计算机显示错误，那么可调出“维护”界面。其功能包括重定电梯、载车板、小车状态、重定运行状态、调整停车收费价格、运动部件单步调试。这些功能保证监控系统状态与现场完全一6)系统记录。历史日报、月报、即时日报、历史账单和打印当前账单。日报保存个月，月报保存个月，查询可选定时间段进行。所有管理数据在车库运行中自动生成。监控画面设计如图4所示，画面中画出了三层升降横移式立体车库的监控画面：图4监控主界面5、总结本文进行了升降横移式立体车库控制系统模拟设计与研究，做了(1)分析了立体车库类型的原理，得出“安全、快适、经济”的升降横移式立体车库适合我国现状。(2)通过对升降横移式立体车库运