PLC電子技術智能車庫管理系統設計
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摘要：本文即綜合分析了國內智能車庫管理系統理論研究成果，嘗試基于plc電子技術設計智能車庫管理系統，按照總體設計思路、硬件配置、軟件設計、仿真檢測的研究步驟詳細論述了基于PLC自動化電子技術的智能車庫管理系統設計思路及功能實現過程。
關鍵詞：智能車庫管理系統；PLC電子技術；仿真檢測
引言
城市私家車數量的急劇增加，城市土地資源緊張，造成了停車位少、停車費高的問題。為了解決這一普遍城市問題，業界開始嘗試引入立體車庫，采用智能系統實現立體車庫的自動化存取控制，將平面停車空間轉變為立體停車空間，大大提高了土地資源利用率。但是由于我國立體智能車庫投入使用時間較短，智能化控制系統技術成熟度不夠，導致立體車庫的車輛存取效率過低，且適用車型較少，立體車日常運作維護成本較高，制約了立體智能車庫的普及發展。鑒于這一情況，本文基于S7—1200PLC自動化控制系統為主題，嘗試設計立體車庫智能控制系統，期望能夠解決目前業界立體智能車庫操作效率低下、運作維護成本較高等問題。
1智能車庫管理系統總體設計思路
立體車庫是一個集合了多種機械設備的車輛存取系統。按照立體車庫的業務運作特點，可以將立體車庫的車輛存放功能實現模塊細分為升降橫移模塊、多層循環模塊、想到堆垛模塊以及垂直循環模塊等多個類型。其中應用技術相對更加成熟，適用范圍相對更廣，因此在居民建筑以及商務建筑的停車庫中的應用最為廣泛。因此，本文將升降橫移類立體車庫作為研究對象。按照升降橫移式立體車庫的車輛存取特點，要實現車輛的升降和平移，并維持車輛升降平移控制秩序，可以確定升降橫移類的立體車庫車輛存取操作流程，如圖1和圖2所示。在梳理了立體智能車庫的自動化車輛存取業務流程以后，就可以依據業務流程明確車輛存取功能的功能子模塊和基本的智能控制組織結構。具體智能車庫日常操作可以分為賬戶管理、安全監管、手動控制、自動控制和故障報警維護五個子功能模塊，分別負責實現車庫日常運作過程中的各個功能需求。具體功能模塊設計關系圖如圖3所示。根據立體智能車庫系統的功能需求模塊，本文使用PLC主控制器，利用以太網PROFINET和觸摸屏來實現系統數據的交換，建立一個集合管理員、操作員、用戶操作系統的智能化立體車庫管理系統。PLC智能車庫管理系統主要通過傳感器設備實時監控車庫各功能設備的運作狀態和功能實現情況，并將這些監控數據傳播到PLC主控制器，PLC按照上圖的功能實現關系圖，將需要操作的數據分為手動控制數據、自動控制數據和故障報警數據，然后將這些數據錄入操作系統，通過觸摸屏反饋給管理員操作平臺、操作員控制平臺和用戶自助操作平臺，用戶通過觸摸屏錄入操作數據，操作數據再由PLC主控系統按照功能模塊關系圖，傳達給執行設備，完成對車輛存取業務的智能操作。其具體管理系統結構圖如圖4所示。按照PLC立體智能車庫管理系統結構圖，可以將智能管理系統分為控制系統、上位機系統、觸摸屏系統三個子系統。首先，控制系統包括由I/O系統實現的信號的收集和校驗以及由CPU主控器實現的數據識別、分析和處理。并再由I/O系統負責將執行命令下達給各個自動化機械設備。其次，上位機系統主要實現自動化機械設備的運作狀態實時監控。該系統以PC機為主要硬件設備，通過以太網實現PC機實現與CPU控制器之間的數據交換。最后，觸摸屏系統主要實現了智能車庫管理系統的操作界面，將機械設備的運作控制經由上位機、CPU控制器將操作權限反饋到觸摸屏上，并由管理員和操作員通過實時操作觸摸屏來實現對機械設備的遠程無線控制。同時故障報警功能模塊也可以通過實時監控、CPU預警模塊分析，觸摸屏系統報警，對機械設備的異常運行狀態進行故障分析，并將分析結果反饋到管理員處，管理員能從觸摸屏系統及時獲取系統故障狀態，鎖定故障部位，簡單了解故障原因，能夠及時安排操作員和檢修人員對故障部位進行手動校正操作和調試，對故障設備進行維護檢修。
2管理系統硬件配置
管理系統硬件的選擇要以穩定性和安全性為基本原則，本文按照一般規模的立體智能車庫標準選用西門子PMI1207作為電源設備，為整個智能管理系統提供穩定電能供應。選用西門子SIMATICS7-1200作為CPU主控系統。選用PROFINET通信模式實現上位機、控制系統、觸摸屏系統的信息交互，因此需要選用PROFINET通信交換機來組建智能系統的以太網通信網絡。最后，本文選用西門子KTP600的觸摸屏設備作為管理系統人機交互操作設備。在上位機系統的傳感器模塊，選用直流三線NPN常開型光電傳感器來檢測車位狀態和車位升降通道狀態。選用直流二線常開型接觸傳感器，檢測車位歸位狀態以及安全掛鉤的復位狀態。
3管理系統軟件設計
PLC管理系統的軟件模塊主要實現PLC管理系統的自動遠程控制、手動遠程控制、故障預警診斷這三個主要日常管理操作功能。首先，需要設計PLC管理系統的初始化程序，本文以Startup（OB100）作為初始化程序編程框架，在PLC管理系統啟動之初，直接自動執行OB100初始程序，將針對各設備的監控PC機中的寄存器賦初始值，并清空各類上次數據傳輸以及數據處理產生的中間變量和輸出信號。在沒有接收操作指令之前，一直循環運行OB100程序，在接收指令時，由OB1程序調用FB程序制定各類操作指令的操作程序，當FB程序運行一個周期以后，再由FB程序返回一個方法，繼續啟動OB100程序。FB程序下轄可以建立幾個具體的操作程序組，按照手動操作、自動操作、傳感器信號控制以及故障預警診斷功能特點，建立任務組、設計編程對象和程序方法，有FB程序分配各功能模塊任務組程序線程。例如系統程序實現自動存車取車功能，就需要建立各個車位的狀態變量，將車位歸位狀態設置為變量M1.0，使用狀態設置為M2.0，運行狀態設置為M1.5，并將各個車位對象設置編號屬性、存儲車輛編號屬性、位置屬性，實現對車位的自動化升級操作、存車時的車位選擇、取車時的車位查找以及車位歸位狀態監測等自動化運作。
4管理系統仿真檢測
本文則完成升降橫移式立體車庫PLCS7-1200智能管理系統的硬件選用配置以及軟件編程以后，組裝了管理系統各個功能模塊的調試設備，運作軟件程序。借助博圖V13軟件進行PLC控制系統的仿真功能實現檢測。在輸入針對各類功能模塊的操作指令夠，對PLC上位機系統、CPU主控制系統、I/O系統、觸摸屏系統的運行狀態進行編譯，結果如圖5所示。通過改變車位的變量，檢測系統自動化車位狀態識別、位置查找、升降操作、歸位操作等自動化操作狀態，對PLC智能管理系統進行功能實現仿真檢測。總結立體智能車庫PLC管理系統能夠穩定、高效地實現車輛的自動化存取功能。
5結論
本文通過分析目前業界立體智能車庫在控制系統上的應用現狀，針對立體車庫智能管理需求，從設計思路、硬件配置以及軟件設計三個方面，嘗試設計了具有智能化和效率化的車輛升降橫移立體車庫控制系統。同時本文利用博圖V13軟件進行了仿真檢測，認為本文的立體車庫智能管理系統具有較高的穩定性和安全性。
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作者：鹿玉風 單位：江蘇省沛縣中等專業學校