基于PLC的立体车库监控系统设计

基于PLC的立体车库监控系统设计摘要智能化立体停车库可以有效地解决城市停车困难的问题，提高土地资源的利用率，从而有效的发挥出立体车库的空间优势，最大限度的提高汽车的存放数量。本论文以升降横移式立体车库为研究对象，并调查当前市面上的立体车库问题，用以优化改进立体车库，提高立体车库的建设性价比，优化立体车库的管理效率。该立体车库安全性、可靠性、稳定性强，智能便捷，场景应用广泛，深受国内外市场青睐，是国内外立体车库停车场建设的首选车型。随着城市大规模立体停车场的建设应用，升降横移式立体车库也必将成为“智慧城市智慧交通”建设中的主导产品。关键词：立体车库；控制系统；PLC；升降横移式

目录TOC\o"1-3"\h\u255041前言 前言随着城市经济的快速发展和汽车数量的剧增，停车问题日益成为城市居民生活中的一个重要问题。传统的停车场已无法满足日益增长的停车需求，因此，自动化立体车库作为一种解决停车难题的有效方式，已经成为了城市规划者和建筑师关注的热点。立体车库不仅能够有效利用空间，增加停车位数量，还能提高停车效率，减少管理人员的工作强度。可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）作为一种工业控制计算机，以其稳定的性能、可靠的安全性和灵活的编程性在自动化控制领域占据着举足轻重的地位。基于PLC的立体车库监控系统，通过精确的输入输出控制，实现对车库各个部分的智能管理，包括车辆的存取、车位的管理、监控保安系统等。PLC在立体车库中的应用，不仅提高了车库的自动化水平，也大大提升了车库的安全性和便捷性。通过PLC的控制，车库的运行逻辑可以得到优化，存取车效率显著提高，同时，由于PLC的可靠性高，系统的故障率大大降低，这对于减少维护成本、提高车库的经济效益具有重要意义。此外，结合组态软件的监控设计，可以实现对立体车库运行状态的实时监控和远程控制，操作人员可以通过友好的图形界面直观地了解车库的运行情况，及时处理各种紧急状况。这种基于PLC和组态软件的监控系统，不仅提高了车库的管理效率，也为用户提供了更加便捷、舒适的停车体验。总的来说，基于PLC的立体车库监控系统设计，是实现车库自动化、智能化管理的关键技术之一。它不仅能够有效解决城市中的停车难题，也能够推动自动化控制技术在停车领域的应用，具有广阔的发展前景。2车库控制方案总体设计2.1车库的车位设计结构车库的结构设计为N层M列，N*M可以表示其二维矩阵形式，根据公式C=M*N-(N-1)可以计算出车库的总车位数辆，在规划车位数量时，可根据N*M设计出车库的层数列数，也可根据不同的环境适时地进行改造，据调查研究发现，三层四列车库占据极大的市场份额，因此设计三层四列可满足大部分市场需求。如图2-1所示。图2-13*4升降横移式立体车库车位图从图中可以看出，该车库可由载车托盘横移或者上升下降实现车位的位置移动，PLC则须对成为进行移动路径的最右规划，以达到车辆的存放和取出。2.2立体车库控制系统分析汽车在进入车库之前，司机首先选择停车位置，系统将选好的车位移动到车库入口处，汽车在进入车库之后，首先对车辆的车长，车高和车重进行检测，如果检测目标全部达标则安全指示灯为绿灯，反之车辆超长，超重，超高则安全指示灯为红灯，当检测无问题后，司机确认车辆已停入安全区域，在PC端点击停车完成按钮，系统收到指令之后会再次对车位进行检测，二次确认车辆是否为安全状态，车门是否关闭。当检测结束后，载车板将移动到指定位置，同时系统将刷新车库信息，实时反馈到PC端。取车流程只需司机在PC端选择车位编号，系统将会按照相反的动作将车辆推出。在车库运行时，监控单元会对每一步动作进行检测，并将动作流程序号反馈给WINCC，司机可以非常直观的看到存车过程。如在车库运行中出现突发情况，系统会自动停止运行并发出报警信号，PC端则通知管理员进行处理。系统在设计程序时，考虑多种方案，如梯形图设计、功能图设计、SCL设计，经过多次验证尝试，都无法达到最初的控制要求，为确保程序稳定运行，最后采用模块化SCL程序设计，每个车位有单独的控制模块，当某一个模块出现问题时，会立即停止动作不会出现程序混乱运行等问题。这样可以在程序调试初期快速发现问题，有利于减少车库调试时间，模块化程序图如2-2所示。图2-2模块化程序图3升降横移式立体车库控制方案3.1升降横移立体车库系统控制要求智能化立体车库不仅要完成基础的汽车存放，也要完成便捷、安全、实用等特点。所以，系统应完成以下几点目标：1)便捷的操作，用户只需在PC端选择车位，系统会自动完成一系列的检测以及车位的移动，并在显示屏显示出来，无需用户在做其他的动作。2)进行安全检测，在车辆进入载车板后，智能化车库需要在短时间内完成各项安全检测确保车辆的稳定状态，如：尾气检测:判断车辆是否熄火，对车辆四周进行有无物体遮挡检测:判断车辆是否关闭车门等等。3)紧急响应措施，当安全检测无法通过，或者车位移动时触发安全信号，车库会立刻终止程序，并且持续发出警报，安全栏杆将会紧闭，防止非专业人员的靠近，以免造成人员伤亡。系统控制流程图如图3-1所示。图3-1流程图3.2升降横移立体车库控制方式目前大多数的车库控制方式都是由PLC、单片机、继电器进行控制，每个控制方式都有独自的特点，因此，它们的应用场景也各不相同。继电器控制通俗的讲就是日常生活中的开关控制，当达到指定的条件是进行开启或者关闭，继电器的开关特性广泛应用于许多控制系统，特别是离散控制系统。在设计电子电路时，继电器均会与一些机械设备相链接，因此，继电器也作为系统中电子设备和机械设备的接口。继电器控制具有成本低，易于掌握等优点，然而，随着工业发展加快，对控制系统的要求越来越复杂，其可靠性要求也越来越高，在实际应用中具有一定的局限性：继电器在控制系统中使用较为复杂，对人员的专业性要求较高，并且继电器控制需要进行大量的继电器安装，工作难度大，后续保养困难度较高，容易受到外部环境的干扰，易于损坏。单片机控制是一种微集成电路，可以构成多种应用系统，大中小型系统都可以采用。对于大型的配套项目，单片机控制系统具有成本低、效率高等特点。但这需要具备一定的研发实力以及行业经验，才能确保系统稳定运行。在控制方面，单片机只是一种芯片，为了直接将单片机用于开发控制系统，就必须进行系统的软硬件设计和抗干扰设计，才能投入使用。它包含了大量个性化、有针对性的设计，对开发者具有极高的要求，同时研发周期较长。PLC控制系统是集微电子、计算机、自动控制、通信等技术于一体的新型工业控制设备。它依靠经典控制器发展，并且逐渐取代继电器控制，具有多种执行逻辑顺序控制功能，编程简单易懂。PLC控制系统具有通用性好、应用简单、适用范围广、可靠性高、抗干扰能力强等特点，同时还具有以下优点。1）先进的技术：PLC是一项新技术。在过去，电气控制主要基于继电器或接触器。自1970年以来，PLC（可编程逻辑控制器）已成为制造/过程控制的最常见选择。由于PLC的结构基于与计算机体系结构相同的原理，因此它不仅能够执行继电器切换任务，还能够执行其他应用，例如计时、计数、计算、比较和处理模拟信号。2）更少的布线：继电器必须硬连线才能执行特定功能。当系统要求改变时，继电器接线必须改变或修改。PLC消除了许多与传统继电器控制电路相关的硬接线。3）紧凑：与等效的基于继电器的过程控制系统相比，PLC体积小且价格低廉。现代控制系统仍然包括继电器，但这些很少用于逻辑。4）提高可靠性：一旦程序被编写和测试，就可以很容易地下载到其他PLC。由于所有逻辑都包含在PLC内存中，因此不会出现逻辑接线错误。该程序取代了控制过程通常所需的大部分外部接线。硬接线虽然仍然需要连接现场设备，但强度较低。PLC还提供与固态组件相关的可靠性。5）更大的灵活性：在PLC中创建和更改程序比连接和重新连接电路更容易。对于PLC，输入和输出之间的关系由用户程序确定，而不是它们的互连方式。原始设备制造商只需发送新程序即可提供系统更新。最终用户可以在现场修改程序，或者如果需要，可以通过钥匙锁和软件密码等硬件功能提供安全性。您可以添加额外的功能模块来增强PLC系统的灵活性和性能。6）更低的花费：PLC最初是为取代继电器控制逻辑而设计的，其成本节约是如此之大，以至于继电器控制已变得过时，除了电力应用。一般来说，如果一个应用程序有超过大约六个控制继电器，安装PLC可能会更便宜。7）通讯能力：PLC可以与其他控制器或计算机设备通信，以执行诸如监督控制、数据收集、监控设备、过程参数以及下载和上传程序等功能。对于通信，用户可以使用各种标准通信协议。8）更快的响应时间：PLC专为高速和实时应用而设计。可编程控制器实时运行，这意味着现场发生的事件将导致操作或输出的执行。每秒处理数千件物品的机器和在传感器前只花费几分之一秒的物体需要PLC的快速响应能力。与替代技术相比，快速操作是最重要的优势。9）易于故障排除：PLC具有常驻诊断和覆盖功能，使用户能够轻松跟踪和纠正软件和硬件问题。10）坚固性：PLC设计用于在环境温度和湿度范围广泛的工业环境中运行。设计良好的工业PLC通常不会受到大多数工业场所固有的电气噪声的影响。由于移动机构非常少，因此出现缺陷/损坏的可能性非常小。11）易于学习和编程：用于PLC的编程易于编写和理解。PLC采用继电器梯形逻辑或其他易于学习的语言进行编程。PLC的程序语言内置于其内存中，并且没有永久连接的键盘、CD驱动器或监视器。相反，PLC配备了用于输入和输出现场设备的终端以及通信端口。12）低功耗：与基于继电器的系统相比，基于PLC的系统的功耗要低得多。PLC的平均功耗仅为等效继电器控制功耗的1/10。13）许多关联的可用性：PLC在其编程中为每个可用线圈提供大量触点。这些触点可用于在不同应用中引起的任何变化。14）模拟功能：PLC编程软件默认带有仿真功能。通过在项目开发的早期进行测试，可以提高整体项目质量。因此，安装和调试可以更快、更便宜，因为可以在开发过程中及早检测和纠正程序错误。4立体车库硬件设计4.1立体车库的结构设计立体车库主要由三个子系统部分组成，分别为控制系统、传动系统外加钢结构。1）控制系统。控制部分主要由PLC等系列传感器构成，负责数据处理以及计算，并且将各个指令下发到各个子系统，是车库的中枢神经。2）传动系统。传动系统负责车库的移动，是车库的执行机构，当接受到PLC下发的指令时，将会遵循指令进行相应的动作。由电机、变频器，齿轮，链条等拖动装置将车位移动到指定位置，载车板横移时通过横移导轨进行移动。3）钢结构。钢结构主要由钢部件，排水系统，消防系统等相关设备构成，钢结构部分为整个车库提供了支撑力。4.2硬件选型4.2.1PLC的选型作为控制系统的核心，PLC型号的选择非常重要。CPU的性能是选择可编程控制器的首要指标。主要考虑IO点、响应速度、软件功能、处理器数量、CPU访问性能、中间标志、计时器和计数器能力、工作环境要求、使用寿命等。此外，还有成本效益、备件的统一考虑、后期维护等。经过比较，采用西门子S7-1200PLC，SIMATICS7是模块化PLC领域创新和质量的代名词。西门子将数十年的经验融入到SIMATICS7模块化控制器中，从而使产品具有面向未来、模块化可扩展、抗振、免维护和可扩展的特点，其模块化PLC控制器系列可为用户的自动化任务提供完美的解决方案。SISIMATICS7-1200CPU1214C系列紧凑型高性能CPU，具有24个集成输入和输出，集成以太网接口，快速计数器，基本PID控制器，集成实时时钟，报警输入，所有模块上的可拆卸端子可扩展：1个信号板(SB)或1个通信板(CB)8个信号模块(SM)3个通信模块（CM）。S7-1200plc有20多种CPU，本设计采用CPU1214C/DC/DC/RLY。此类型的CPU可用于具有大型程序要求的应用程序。4.2.2检测部件的选择PLC通过外部辅助设备的帮助可以对车库进行实时检测，以此判断车库是否处于安全状态，是否达到安全运行的标准，在智能立体车库中，通常采用传感器作为外部辅助设备，下面列举几处传感器做出介绍：1）超长超宽检测超长超宽检测大多采用光电式传感器，可以用来检测车长车宽是否超出安全运行范围，也可以变相的用来检测车库载车板是否运行到指定位置，可以辅助PLC做出判断，程序能否继续运行。结合多种类的传感器实验，最终选择对射式关电开关（如图4-1所示）。此类传感器的原理为，传感器自身发出一道直线光束，若光束没有被传感器的另一部分接收器接收到，就会接通电路，触发信号，告知PLC此出有障碍物或者有物体遮挡，PLC则可根据信号做出反馈。图4-1车辆限高限长示意图在本套系统中，车库的多个位置都安了不同的光电开关，安装位置不同，传感器的作用也不相同，大概具有以下功能：①在车库入口处的两侧放置三对传感器，可以对车辆进行长宽高的检测，若超出系统设定的安全阀值，则会发出警报，组织系统运行。②在车库内部放置两对传感器，传感器的安装位置呈对角线分布，用来检测车库内部是否有车辆驶入，或者检测是否有大型物体。③在车库的每个平层连接处放置传感器，以此来获知载车板运动到何处，帮助PLC判断传动机构何时停止运行，也可以判断载车板或者传动机构的工作状态。④在每个载车板的两侧安装传感器，判断载车板平移时有没有运行到指定位置。2）超重检测超重检测是车库安全移动的核心，若车辆超出安全阈值，则会造成驱动结构的损坏，车库无法支撑车子的重量而倒塌，造成重大安全事故，经过研究探讨，最终选用QSB-ASS-50KLB称重传感器，此类传感器测量范围大，精度高，可以快速的测出物体重量，并且易于安装，周围环境对其灵敏度影响较低，总体上比较适合智能车库的应用。4.3传动结构设计驱动结构是车库移动的核心机构，主要包括驱动电机、传动轴、驱动链条、以及减速装置。驱动电机分为直流电机和交流电机，考虑到车库的实际情况本文采用交流电机，交流电机更适合于大型设备的启动装置，功率较大，响应速度快，并带有安全防护功能。再配合电机运行时，系统同时配备西门子MM440变频器，此类变频器功能强大，参数设置种类多，应用场景广阔，可以适用于不同的电机，并且配备丰富的选择性配件，可以适当的增加或者减少，在通信方面，采用PROFIBUS通信模块，便于与PLC进行信号传输。本套系统工装有14个电机，1-4车库，每个装有一个电机负责上升与下降，5-7号车库，每个装有两个电机，一个负责上升与下降，一个负责横移，8-10号车库只装有横移电机，车库机械示意图如图4-2所示。图4-2机械示意图本系统的升降机构采用钢丝绳传动，但由于钢丝绳传动易发生重心偏移，所以对其进行改进，将电机通过联轴器连接到小链轮，再由小齿轮连接到大链轮，大链轮与升降轴链接，升降轴与滚筒链接盘链接，最后再由钢丝绳与载车板链接，这样可以避免钢丝绳的磨损，也同时保证了4个钢丝绳可以同时上升下降减少误差，如图4-3所示.图4-3传动示意图1—钢结构框架2—竖直定滑轮3—转向定滑轮4—小链轮5—摆线针轮减速器6—弹性柱销联轴器7—YZP起重三相异步电动机8—电磁制动器9—滚筒连接盘10—钢丝绳滚筒11—升降轴12—大链轮13—钢丝绳横移机构采用，电机加齿轮的的方式，电机位于载车板后方，电机通过齿轮与传动轴带动主动横移行走轮，实现载车板的横移，如图4-4所示。图4-4横移机构1—三相异步电动机2—弹性柱销联轴器3—摆线针轮减速器轴4—小链轮5—主动横移行走轮6—大链轮7—横移轴8—弹性柱销联轴器9—传动轴4.4变频器设计在电机驱动时，采用变频器控制方式，为提高系统运行契合度，因系统采用西门子PLC，故变频器也将采用西门子变频器，经过尝试研究，发现西门子MM440更加适用于此套系统，本套系统先对电机进行编号，1-4号车库上升下降电机对应编号1-4，5号车库上升下降电机对应编号5，5号车库横移电机对应编号6，6号车库上升下降电机对应编号7，6号车库横移电机对应编号8，7号车库上升下降电机对应编号9，7号车库横移电机对应编号10，8-10号车库横移电机对于编号11-13，同时采用3台MM440分别对13台电机进行控制。每个电机上都外接一个接触器，需要用到哪台电机，哪台电机的接触器就闭合，达到变频器控制多台电机的目的。同时MM440具有以下优点：1、可以实现0级无级调速，并且加减速时间可以调整。2、可调节电机每转的脉冲数3、可调节电机每转的负载位移4、可实时调节电机转速下面介绍MM440端子接线图端子示意图如图4-5所示。端子接线图如图4-6所示。图4-5端子示意图图4-6接线端子图下面对各端子进行说明介绍1、2端子为DC10V电源输出，1为+10V、2为0V，如果使用该电源给电位器供电，电位器阻值必须大于4700欧姆3、4端子为模拟量输入1，3正、4负，可连接电压信号（例如0~10V）或电流信号（0~20mA或4~20mA），通过DIP1开关和参数选择10、11端子为模拟量输入2，10正、11负，可连接电压信号（例如0~10V）或电流信号（0~20mA或4~20mA），通过DIP2开关和参数选择5、6、7、8、16、17端子为变频器数字量输入9、28端子为DC24V电源输出，9为+24V、28为0V，该电源最大输出能力为100mA12、13端子为变频器模拟量输出1，12正、13负，只能输出电流信号（例如0~20mA或4~20mA）26、27端子为变频器模拟量输出2，26正、27负，只能输出电流信号（例如0~20mA或4~20mA）18、19、20端子为变频器继电器输出1，该触点支持DC30V/5A或AC250V/2A负载，18和20为常闭触点，19和20为常开触点21、22端子为变频器继电器输出2，该触点支持DC30V/5A或AC250V/2A负载，21和22为常闭触点23、24、25端子为变频器继电器输出3，该触点支持DC30V/5A或AC250V/2A负载，23和25为常闭触点，24和25为常开触点29、30端子为变频器自带的RS485接口支持USS协议，29为P+、30为N-14、15位电机温度传感器接口5控制系统详细设计5.1用WINCC仿真实现的意义WINCC是德国西门子公司开发的上位机组态软件，可以对工作流程进行实时监控，通常配合西门子PLC进行使用。WINCC具有可视化程度高，带有丰富的控件，并且可以根据需求添加C脚本或者VB脚本，极大的提高了产品应用性，满足了不同的使用需求，可以对生产流程实施各种不同类别的监控，例如可以接入视觉系统，也可以接入互联网系统，或者接入伺服系统，将生产制造以视觉化展现出来。5.2设计立体车库控制工程画面1）打开博图软件软件TIA_Portal_STEP_7_V15，创建新项目，在项目设备与网络下，添加新设备，选择PC系统中的WinCCProfissional，如图5-1所示图5-1添加新设备2）在网络视图下，给添加的模块配置通信模块一“常规IE”，如图5-2所示。图5-2配置通信模块3）添加画面在项目视图HMI_RT_1[WinCCProfessional]下“画面”选项中添加新画面，如图5-3所示。图5-3添加画面4）刷新画面时间设置，如图5-4所示。图5-4刷新画面时间设置 5）WinCCProfessional添加动画显示及按钮事件及PLC变量地址的关联首先添加基本控件，在基本对象中拉入圆形，如图5-5所示图5-5添加基本控件接着双击圆形按钮，弹出属性框，在“动画”选项中选择显示，添加“外观”，如图5-6所示。图5-6添加外观然后点击选择要关联的PLC变量，更改变量范围，更改显示颜色，如图5-7所示。图5-7关联PLC变量配置按钮应先在元素库中插入按钮，同时可双击按钮更改名称，如图5-8所示。图5-8配置按钮添加事件，在事件里，选择单击方式可添加函数，如图5-9所示。图5-9添加事件在三角形下拉选项，选择“编辑位”，可选择不同方式对变量进行控制，如图5-10所示图5-10变量控制经过多次尝试充分利用WINCC各种控件，最终完成界面设计，分为登陆界面，管理员界面，用户界面。WINCC主界面如图5-11所示，管理员界面如图5-12所示，用户界面如图5-13所示，手动操作界面如图5-14，监控界面如图5-15。图5-11主界面在主界面里包含两个按钮，分别为管理员界面按钮，用户界面按钮，管理员界面按钮需要输入密码才能跳转到相应的界面，而用户界面则不需要输入密码就可以进入对应的界面。图5-12管理员界面当进入管理员界面以后，可以进行系统操作例如系统启动，停止，复位，并且可以在此界面跳转到监控界面以及手动界面，画面的跳转都是由按钮实现。图5-13用户界面在用户界面可以进行存车或者取车，可以通过画面看到剩余车位，有车车位显示红色，无车车位显示白色。用户可以直接点击按钮选择想要停车或者取车的车位，当停车或者取车结束时，需点击屏幕上的存取车完成按钮，系统才会将车位复位，当全部车位已满是屏幕就会显示全部车位已满无法停车，当有剩余车位时，屏幕就会显示尚有空位可以停车。并且用户界面也有返回主界面按钮，可以由此登录管理员界面。当存车或者取车进行时，相对应的指示灯也会同步亮起。用户界面里的状态号表示为载车板移动到第几个步骤，例如1车库移动到第三步骤则显示为13，因为每个车库情况不同，位置不同，因此每个车库的移动步骤均不相同，有的为5个步骤有的则为1个步骤。图5-14手动操作界面在手动操作界面可以对各个车库的载车板进行手动操作，通过按钮来移动载车板，1-4号车库载车板只存在上下移动，5-7号载车板存在上下移动以及左右移动两种情况，在上下移动时，按钮链接一个辅助触点M，通过控制伺服电机的位置来实现移动，8-10号载车板只存在左右移动，同意都是通过按钮接入辅助触点M实现载车板的移动。图5-15监控界面在监控界面里可以清楚直观的看到载车板是否移动到位，以及各个车库是否为安全状态，反之就会报警指示灯亮起，并且监控界面手动操作界面均可以通过按钮跳转到主界面再返回到用户界面。5.3程序设计5.3.1PLC组态此系统共用数字量输入输出点位170个，在硬件配置选用3个华太FR8210作为拓展模块，其中FR1108为数字量输入模块，每个FR1108具有8个点位，FR2108为数字量输出模块，每个FR2108同样具有8个点位。硬件配置图如图5-16所示，拓展模块图如图5-17所示。图5-16硬件配置图图5-17拓展模块图5.2.2IO分配表IO表如图5-17，5-18所示。图5-17输入分配表图5-18输出分配表以上为程序的输入分配表，总计为170个数字量输入输出，考虑到PLC本体无法满足，因此配置扩展IO模块，采用华泰FR8210拓展模块，并配置FR1108数字量输入组件，该类型模块可同时满足数字量输入数字量输出模拟量输入，模拟量输出控制要求。5.3.3SCL程序的设计本系统控制要求为，主控程序按照用户指令，将车库安全的移动到指定位置，全程自动运行，无需人工干预，首先建立公共仿真脉冲，利用脉冲指令，每秒触发十次数据块当中的PLS1，以此为子程序提供脉冲信号，如图5-19所示。图5-19公共仿真脉冲接着在做一个信号转换程序，用来进行系统信号转换，用户存车结束或者取车结束，按下按钮，程序将信号计时，当按下按钮时M165.0得电，利用MOVE指令将1赋值给MW160，MW160不等于0时，开始计时12秒，计时结束时，清除MW160里面的数据，等待下次指令，如图5-20所示。图5-20信号转换程序初始化复位程序，当程序启动时Main程序调用子程序进行复位或者初始化，如图5-21所示。图5-21初始化复位程序报警以及停止程序，当子程序FB20满足条件时，车位已满报警程序启动，同时Wincc画面闪烁提醒车位已满，FB17为停止程序，当Wincc端按下停止按钮时，就会触发FB17，如图5-22所示图5-22报警停止程序调用1-10号车库子程序，用来控制载车板的移动，如图5-23所示。图5-23车库子程序下面列举1号车库进行程序设计思路说明，首先1号车库载车板移动第一步骤，如果Int型函数“状态”等于10时并且数据块PLS1触发时，5号，6号，8号，9号载车板将沿着X轴向右移动，当5号载车板移动到指定位置时，将Int型函数“状态”赋值11，如图5-24所示图5-24车库移动第一步骤1号车库车库载车板移动第二步骤，当Int型函数“状态”等于11时并且数据块PLS1触发时，1号车库载车板沿着Y轴向下移动，当1号载车板移动到指定位置时，将Int型函数“状态”赋值12，如图5-25所示。图5-25车库移动第二步骤1号车库载车板移动第三步骤，当Int型函数“状态”等于12时，如果是在执行取车程序，1号车库指示灯变为绿色，反之执行存车程序，1号车库指示灯变为红色，并进行计时，计时结束，将Int型函数“状态”赋值13，如图5-26所示。图5-26车库移动第三步骤1号车库载车板移动第四步骤，当Int型函数“状态”等于13时且数据块PLS1触发时，用户按下取车完成按钮，或者存车完成按钮，1号车库载车板将沿着Y轴向上运动，当到达指定位置时，将Int型函数“状态”赋值14。如图5-27所示。图5-27车库移动第四步骤1号车库载车板移动第五步骤，当Int型函数“状态”等于14时且数据块PLS1触发时，5号，6号，8号，9号车库载车板将沿着X轴向左运动，当到5号车库载车板达指定位置时，将Int型函数“状态”“取车中”“存车中”赋值为0，将Int型函数“状态”赋值1，如图5-28所示。图5-28车库移动第五步骤下面进行存车按钮以及取车按钮程序设计的说明，以1号车库为例。1号车库取车按钮设计，当按下1号车库取车按钮时并且1号车库状态为1时，将Int型函数“取车中”赋值1.“状态”赋值10，程序自动跳转到取车流程，将1号车库按照要求推出，如图5-29所示。图5-29取车按钮设计1号车库存车按钮设计，当“全部车位已满”状态为0，并且按下1号车库存车按钮且1号车库状态为0时，将Int型函数“取车中”赋值1，“状态”赋值10，如图5-30所示。图5-30存车设计5.3.4驱动程序设计系统用PLC进行变频器的控制，此车库系统所有到电机配置原理相同，在工艺轴上的组态只存在以下IO点配置不同：脉冲输出、方向输出、启动驱动器、驱动器就绪输入、上限为开关、下限位开关、以及归为开关。1-7号车库升降电机采用纵向摆放，达到垂直升降的目的，而5-10号车库横移电机采用横向摆放达到左右横移的目的，程序流程图如图5-31所示。图5-31程序流程图首先对伺服轴进行组态。先打开博图软件，双击工艺对象，在点击新增对象，添加工艺轴，将名称命名为轴一，驱动器选择PTO，测量单位为毫米，再点击驱动器，将脉冲发生器选为Pulse_1,信号类型选择为PTO（脉冲A和方向B），脉冲输出为轴_1_脉冲，方向输出轴_1_方向，使能输出为轴_1_启动驱动器，就绪输入为轴_1_DriveReady,再点击左侧目录机械，将电机每转的脉冲数改为1310，每转的负载位移改为10.0，旋转方向为双向，在动态限制里启动硬限位开关，下限位为I0.2，上限位为I0.0，回原点方式选择为主动回原点，回原点开关为I0.1，到此私服轴配置完成，接下来进行私服轴的程序编写。1）、对工艺轴进行使能，如图5-32所示。图5-32使能此段程序将启用私服轴，前提条件为轴的组态无误。2）、将伺服轴进行回原点操作，模式选为3，主动回原点。如图5-33所示。图5-33回原点3）、伺服轴点动操作，进行正传或者反转，用于人工操作车库，如图5-34示。图5-34正反转4）、进行轴的绝对位置控制，用来自动操作，只需输入位置以及速度即可自动运行到指定位置，如图5-35所示。图5-35绝对位置控制6程序仿真通过TIA_Portal_STEP_7_V15（64bit）软件进行仿真实验，以此来验证程序的逻辑性和可行性分析。首先发开工程文件，双击PC-System_1，再次双击HMI_RT_2，最后双击，选中登陆界面NewPdl0。然后点击任务栏开始仿真按钮，进行WINCC仿真。仿真窗口如图6-1所示。图6-1仿真窗口图当点击管理员界面时，手动输入账号以及密码，成功进入界面，如图6-2所示。图6-2输入密码进入管理员界面后，进行存车以及取车车操作，首先点击，系统复位按钮，复位完成指示灯亮起，目标车库号，以及状态号显示正常，尚有空位，可以存车显示正常，如图6-3所示。图6-3复位接下来进行按钮调试，首先点击系统启动按钮，按钮触发成功，启动中按钮亮起，并且，状态号显示为1，表示为启动成功，复位完成按钮熄灭。如图6-5所示。图6-4启动第三进行，存取车调试，依次点击1-10号车库，存车功能正常，并且，无法存车提醒显示正常，存车期间各个模块均显示正常，如图6-5所示。图6-5存车调试第四进行取车调试，依次点击1-10号车库，取车功能正常，并且，尚有空位可以停车提醒显示正常，取车期间各个模块均显示正常，如图6-6所示。图6-6取车调试第五进行画面跳转调试，通过依次点击，监控界面，手动界面，用户界面，主界面，均可以成功跳转到相应的界面视图。第六进行监控界面调试，通过PLC触发超重信号，监控界面显示1号载车板安全检测报警，系统停止运行，指示灯亮起，在通过PLC依次触发安全警报，以此验证报警功能是否正常运行，在PLC端触发结束后，监控界面均可完成报警，如图6-7所示。图6-7安全检测第六进行手动操作界面的调试，通过手动操作来移动载车板，载车板均可以按照相应指示移动到对应的位置，并且载车板移动到位信号显示正常如图6-8所示。图6-8手动调试第七进行用户界面调试，通过点击按钮都可以完成对应的动作，并且数据显示无误。如图6-9所示。图6-9用户界面至此调试结束，程序运行没有问题，WINCC仿真运行也没有问题，程序可实现立体车库的任务要求，仿真程序设计成功。结论通过本文的阐述，我们可以清晰地看到基于PLC的立体车库监控系统在现代城市停车解决方案中的重要地位。该系统利用了PLC强大的控制能力和灵活的编程特性，实现了对立体车库各个模块的智能管理与高效监控。从车辆的快速存取，到车位的智能分配，再到整个车库的安全管理，PLC都发挥着至关重要的作用。立体车库监控系统的设计不仅提升了停车效率，减少了人工操作的复杂性和出错率，而且还大幅提高了车库的安全性和可靠性。通过实时监控和远程控制功能的实现，管理人员可以随时掌握车库的运行状况，及时响应各种紧急情况，确保车库的正常运行和车辆的安全。此外，该系统的设计还考虑到了用户体验，通过人性化的界面设计和便捷的操作流程，使用户能够在使用立体车库时享受到高效、舒适的服务。这种以用户为中心的设计理念，进一步提升了立体车库的市场竞争力和社会效益。在未来，随着自动化控制技术的不断进步和创新，基于PLC的立体车库监控系统将继续发展，为实现更加智能、高效的停车管理提供更多的可能性。它不仅能够帮助城市更好地解决停车问题，还能够推动自动化控制技术在更广泛领域的应用，为社会的发展和进步做出更大的贡献。综上所述，基于PLC的立体车库监控系统设计是一项具有重要意义的工作，它不仅提高了停车效率和管理水平，也为城市居民提供了更加便捷、安全的停车环境。我们有理由相信，随着技术的不断成熟和应用的深入，这种监控系统将会在未来的城市停车管理中发挥更加重要的作用。

参考文献[1]张毅，王敏.汽车社会来得太快是喜是忧[N].新华每日电讯，2014-01-10.[2