PLC電子技術(shù)智能車(chē)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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摘要：本文即綜合分析了國(guó)內(nèi)智能車(chē)庫(kù)管理系統(tǒng)理論研究成果，嘗試基于plc電子技術(shù)設(shè)計(jì)智能車(chē)庫(kù)管理系統(tǒng)，按照總體設(shè)計(jì)思路、硬件配置、軟件設(shè)計(jì)、仿真檢測(cè)的研究步驟詳細(xì)論述了基于PLC自動(dòng)化電子技術(shù)的智能車(chē)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

關(guān)鍵詞：智能車(chē)庫(kù)管理系統(tǒng)；PLC電子技術(shù)；仿真檢測(cè)

引言

城市私家車(chē)數(shù)量的急劇增加，城市土地資源緊張，造成了停車(chē)位少、停車(chē)費(fèi)高的問(wèn)題。為了解決這一普遍城市問(wèn)題，業(yè)界開(kāi)始嘗試引入立體車(chē)庫(kù)，采用智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)立體車(chē)庫(kù)的自動(dòng)化存取控制，將平面停車(chē)空間轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw停車(chē)空間，大大提高了土地資源利用率。但是由于我國(guó)立體智能車(chē)庫(kù)投入使用時(shí)間較短，智能化控制系統(tǒng)技術(shù)成熟度不夠，導(dǎo)致立體車(chē)庫(kù)的車(chē)輛存取效率過(guò)低，且適用車(chē)型較少，立體車(chē)日常運(yùn)作維護(hù)成本較高，制約了立體智能車(chē)庫(kù)的普及發(fā)展。鑒于這一情況，本文基于S7—1200PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)為主題，嘗試設(shè)計(jì)立體車(chē)庫(kù)智能控制系統(tǒng)，期望能夠解決目前業(yè)界立體智能車(chē)庫(kù)操作效率低下、運(yùn)作維護(hù)成本較高等問(wèn)題。

1智能車(chē)庫(kù)管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

立體車(chē)庫(kù)是一個(gè)集合了多種機(jī)械設(shè)備的車(chē)輛存取系統(tǒng)。按照立體車(chē)庫(kù)的業(yè)務(wù)運(yùn)作特點(diǎn)，可以將立體車(chē)庫(kù)的車(chē)輛存放功能實(shí)現(xiàn)模塊細(xì)分為升降橫移模塊、多層循環(huán)模塊、想到堆垛模塊以及垂直循環(huán)模塊等多個(gè)類(lèi)型。其中應(yīng)用技術(shù)相對(duì)更加成熟，適用范圍相對(duì)更廣，因此在居民建筑以及商務(wù)建筑的停車(chē)庫(kù)中的應(yīng)用最為廣泛。因此，本文將升降橫移類(lèi)立體車(chē)庫(kù)作為研究對(duì)象。按照升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的車(chē)輛存取特點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的升降和平移，并維持車(chē)輛升降平移控制秩序，可以確定升降橫移類(lèi)的立體車(chē)庫(kù)車(chē)輛存取操作流程，如圖1和圖2所示。在梳理了立體智能車(chē)庫(kù)的自動(dòng)化車(chē)輛存取業(yè)務(wù)流程以后，就可以依據(jù)業(yè)務(wù)流程明確車(chē)輛存取功能的功能子模塊和基本的智能控制組織結(jié)構(gòu)。具體智能車(chē)庫(kù)日常操作可以分為賬戶(hù)管理、安全監(jiān)管、手動(dòng)控制、自動(dòng)控制和故障報(bào)警維護(hù)五個(gè)子功能模塊，分別負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)車(chē)庫(kù)日常運(yùn)作過(guò)程中的各個(gè)功能需求。具體功能模塊設(shè)計(jì)關(guān)系圖如圖3所示。根據(jù)立體智能車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的功能需求模塊，本文使用PLC主控制器，利用以太網(wǎng)PROFINET和觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交換，建立一個(gè)集合管理員、操作員、用戶(hù)操作系統(tǒng)的智能化立體車(chē)庫(kù)管理系統(tǒng)。PLC智能車(chē)庫(kù)管理系統(tǒng)主要通過(guò)傳感器設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)庫(kù)各功能設(shè)備的運(yùn)作狀態(tài)和功能實(shí)現(xiàn)情況，并將這些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳播到PLC主控制器，PLC按照上圖的功能實(shí)現(xiàn)關(guān)系圖，將需要操作的數(shù)據(jù)分為手動(dòng)控制數(shù)據(jù)、自動(dòng)控制數(shù)據(jù)和故障報(bào)警數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)錄入操作系統(tǒng)，通過(guò)觸摸屏反饋給管理員操作平臺(tái)、操作員控制平臺(tái)和用戶(hù)自助操作平臺(tái)，用戶(hù)通過(guò)觸摸屏錄入操作數(shù)據(jù)，操作數(shù)據(jù)再由PLC主控系統(tǒng)按照功能模塊關(guān)系圖，傳達(dá)給執(zhí)行設(shè)備，完成對(duì)車(chē)輛存取業(yè)務(wù)的智能操作。其具體管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。按照PLC立體智能車(chē)庫(kù)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，可以將智能管理系統(tǒng)分為控制系統(tǒng)、上位機(jī)系統(tǒng)、觸摸屏系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)。首先，控制系統(tǒng)包括由I/O系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的信號(hào)的收集和校驗(yàn)以及由CPU主控器實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)識(shí)別、分析和處理。并再由I/O系統(tǒng)負(fù)責(zé)將執(zhí)行命令下達(dá)給各個(gè)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備。其次，上位機(jī)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備的運(yùn)作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。該系統(tǒng)以PC機(jī)為主要硬件設(shè)備，通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)PC機(jī)實(shí)現(xiàn)與CPU控制器之間的數(shù)據(jù)交換。最后，觸摸屏系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了智能車(chē)庫(kù)管理系統(tǒng)的操作界面，將機(jī)械設(shè)備的運(yùn)作控制經(jīng)由上位機(jī)、CPU控制器將操作權(quán)限反饋到觸摸屏上，并由管理員和操作員通過(guò)實(shí)時(shí)操作觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)控制。同時(shí)故障報(bào)警功能模塊也可以通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控、CPU預(yù)警模塊分析，觸摸屏系統(tǒng)報(bào)警，對(duì)機(jī)械設(shè)備的異常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行故障分析，并將分析結(jié)果反饋到管理員處，管理員能從觸摸屏系統(tǒng)及時(shí)獲取系統(tǒng)故障狀態(tài)，鎖定故障部位，簡(jiǎn)單了解故障原因，能夠及時(shí)安排操作員和檢修人員對(duì)故障部位進(jìn)行手動(dòng)校正操作和調(diào)試，對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行維護(hù)檢修。

2管理系統(tǒng)硬件配置

管理系統(tǒng)硬件的選擇要以穩(wěn)定性和安全性為基本原則，本文按照一般規(guī)模的立體智能車(chē)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)選用西門(mén)子PMI1207作為電源設(shè)備，為整個(gè)智能管理系統(tǒng)提供穩(wěn)定電能供應(yīng)。選用西門(mén)子SIMATICS7-1200作為CPU主控系統(tǒng)。選用PROFINET通信模式實(shí)現(xiàn)上位機(jī)、控制系統(tǒng)、觸摸屏系統(tǒng)的信息交互，因此需要選用PROFINET通信交換機(jī)來(lái)組建智能系統(tǒng)的以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)。最后，本文選用西門(mén)子KTP600的觸摸屏設(shè)備作為管理系統(tǒng)人機(jī)交互操作設(shè)備。在上位機(jī)系統(tǒng)的傳感器模塊，選用直流三線(xiàn)NPN常開(kāi)型光電傳感器來(lái)檢測(cè)車(chē)位狀態(tài)和車(chē)位升降通道狀態(tài)。選用直流二線(xiàn)常開(kāi)型接觸傳感器，檢測(cè)車(chē)位歸位狀態(tài)以及安全掛鉤的復(fù)位狀態(tài)。

3管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

PLC管理系統(tǒng)的軟件模塊主要實(shí)現(xiàn)PLC管理系統(tǒng)的自動(dòng)遠(yuǎn)程控制、手動(dòng)遠(yuǎn)程控制、故障預(yù)警診斷這三個(gè)主要日常管理操作功能。首先，需要設(shè)計(jì)PLC管理系統(tǒng)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(tǒng)啟動(dòng)之初，直接自動(dòng)執(zhí)行OB100初始程序，將針對(duì)各設(shè)備的監(jiān)控PC機(jī)中的寄存器賦初始值，并清空各類(lèi)上次數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生的中間變量和輸出信號(hào)。在沒(méi)有接收操作指令之前，一直循環(huán)運(yùn)行OB100程序，在接收指令時(shí)，由OB1程序調(diào)用FB程序制定各類(lèi)操作指令的操作程序，當(dāng)FB程序運(yùn)行一個(gè)周期以后，再由FB程序返回一個(gè)方法，繼續(xù)啟動(dòng)OB100程序。FB程序下轄可以建立幾個(gè)具體的操作程序組，按照手動(dòng)操作、自動(dòng)操作、傳感器信號(hào)控制以及故障預(yù)警診斷功能特點(diǎn)，建立任務(wù)組、設(shè)計(jì)編程對(duì)象和程序方法，有FB程序分配各功能模塊任務(wù)組程序線(xiàn)程。例如系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)存車(chē)取車(chē)功能，就需要建立各個(gè)車(chē)位的狀態(tài)變量，將車(chē)位歸位狀態(tài)設(shè)置為變量M1.0，使用狀態(tài)設(shè)置為M2.0，運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置為M1.5，并將各個(gè)車(chē)位對(duì)象設(shè)置編號(hào)屬性、存儲(chǔ)車(chē)輛編號(hào)屬性、位置屬性，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)位的自動(dòng)化升級(jí)操作、存車(chē)時(shí)的車(chē)位選擇、取車(chē)時(shí)的車(chē)位查找以及車(chē)位歸位狀態(tài)監(jiān)測(cè)等自動(dòng)化運(yùn)作。

4管理系統(tǒng)仿真檢測(cè)

本文則完成升降橫移式立體車(chē)庫(kù)PLCS7-1200智能管理系統(tǒng)的硬件選用配置以及軟件編程以后，組裝了管理系統(tǒng)各個(gè)功能模塊的調(diào)試設(shè)備，運(yùn)作軟件程序。借助博圖V13軟件進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的仿真功能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。在輸入針對(duì)各類(lèi)功能模塊的操作指令夠，對(duì)PLC上位機(jī)系統(tǒng)、CPU主控制系統(tǒng)、I/O系統(tǒng)、觸摸屏系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行編譯，結(jié)果如圖5所示。通過(guò)改變車(chē)位的變量，檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)化車(chē)位狀態(tài)識(shí)別、位置查找、升降操作、歸位操作等自動(dòng)化操作狀態(tài)，對(duì)PLC智能管理系統(tǒng)進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)仿真檢測(cè)?？偨Y(jié)立體智能車(chē)庫(kù)PLC管理系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、高效地實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的自動(dòng)化存取功能。

5結(jié)論

本文通過(guò)分析目前業(yè)界立體智能車(chē)庫(kù)在控制系統(tǒng)上的應(yīng)用現(xiàn)狀，針對(duì)立體車(chē)庫(kù)智能管理需求，從設(shè)計(jì)思路、硬件配置以及軟件設(shè)計(jì)三個(gè)方面，嘗試設(shè)計(jì)了具有智能化和效率化的車(chē)輛升降橫移立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)。同時(shí)本文利用博圖V13軟件進(jìn)行了仿真檢測(cè)，認(rèn)為本文的立體車(chē)庫(kù)智能管理系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和安全性。

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作者：鹿玉風(fēng) 單位：江蘇省沛縣中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校