1、浅析平面移动类立体车库控制系统设计摘要:针对城市停车难的问题，利用 Profibus-DP 总线设计了一种智能平面移动加类立体车库控制系统。详细介绍了立体车库的结构，工作原理，软硬件设计以及上位机监控系统，并且采用西门子导轨信号放大器 PRB 实现了 Profibus-DP 信号通过滑触线在主站和移动从站之间传输，实现了对整个系统的集中管理和分散控制。现场调试表明，所设计的控制系统安全可靠存取车快捷通讯稳定故障率低操作管理方便，达到了预期的效果，具有很好的应用前景。 关键词:立体车库;控制系统;Profibus-DP;PRB 中图分类号：U468.5 文献标识码：A 近年来，随着人民生活水平的
2、提高，车辆越来越多，城市停车问题变得日益严峻，因此对机械式立体停车库的需求加大。普通的升降横移类立体车库已经不能满足城市发展的要求，而智能平面移动类立体停车库具有存取速度快操作方便等待时间短停车位多的优点，使其成为解决停车难问题的有效途径。 一概述平面移动类立体车库 （一） 、特点 型式较多，规模灵活，适应性强，造价较低，施工快，操作简单，适用于住宅小区地下室立交桥下改造项目等。应用最为广泛，目前市场占有份额达到 70%。存车层数七层以下，二层升降横移类是目前性价比最高的一种机型。无论几层或者几个单元，每个车库前面最少需要 6 米宽的行车通道。随着层数的增加设备制造成本也会随之增加，运行效率反
3、之降低。 （二） 、主要设备及停车方式 由金属钢结构载车板驱动系统控制系统安全防护措施等组成。停放车辆的载车板兼做运送车辆的搬运装置，车辆出入层的载车板只做横移运动，顶层载车板只做升降运动。司机只需将车辆停入搬运器上。 ，然后下车操作控制面板，设备自动将载车板搬运到所停的车位。出车程序反之，司机可自行将车开出。 (三)实例分析 某平面移动式立体车库建于地下 3 层，分为 ABC3个库，这里以 A 库为研究对象。A 库每层有 94 个车位，共有 282 个车位，有 3 个进出口，对应 3 台升降机。由于巷道长达 138m，为了提高存取车效率，每层采用 2 台跑车同时存取车辆。如图 1 所示，中跑
4、车在巷道内沿 X 方向在导轨上移动，将小跑车和汽车运送到车位前，小跑车沿 Y 方向运动将汽车运送到车位上。而升降机在空间上沿 Z 方向运动。中跑车在巷道移动过程中靠滑触线供电和通讯。 图 1 跑车运动示意图 存车时，司机只需将汽车停在某进出口升降机的旋转平台上，随后系统对车的长宽高进行检测，符合要求后提示司机车辆符合要求，司机刷卡后，搬运器将汽车运到存车位所在的楼层，中跑车在巷道内移动到对应的升降机处，小跑车运动到搬运器填空平台下，梳齿上升，对中装置打开，将车辆从搬运器填空平台上拖出到中跑车上，随后中跑车将小跑车和车辆运送到巷道相应车位处，小跑车再将车辆送到指定车位，对中装置收回，梳齿下降，最
5、后回到中跑车上。取车时，司机刷卡后，中跑车小跑车将指定车位汽车运送到搬运器填空平台上，搬运器再将汽车送到进出口处，取车过程结束。 二、控制系统硬件设计 （一） 、系统结构 整个系统由主控系统升降机控制系统跑车控制系统组成，如图 2 所示。主站由 S7-315-2DPPLC 控制，3 台升降机和 6 台跑车作为从站，分别由 9 台 S7-226PLC 控制。S7-226 作为从站通过 EM277通信模块将其连接到 Profibus-DP 网络中，EM277 通过串行 I/O 总线连接到 S7-226 模块，Profibus-DP 网络经过 DP 口连接到 EM277 模块。 图 2 平面移动立体
6、车库系统结构 采用 Profibus-DP 总线实现对整个系统的集中管理和分散控制，分为现场层控制层监控层。 1、现场层 主要包括中跑车小跑车升降机，定位开关限位开关激光防撞测距仪车位检测光电开关以及行程开关等现场信号检测设备，以及电机变频器等。 2、控制层 主要包括主控制室的 S7-315-2DP 和 3 台升降机控制器 S7-226 以及6 台跑车控制器 S7-226。主站 S7-315-2DPPLC 负责与从站交换信息，发送控制命令，读取从站的状态，与上位机管理系统交换信息，具体主要包括存取车判断车位优先级分配调度车位信息更新升降机状态以及进出口状态检测等。 3、监控层 由瑞强工控机IC
7、 卡读卡器以及西门子 MP277 触摸屏组成，其中工控机主要实现存取车动画显示车位信息显示IC卡用户信息显示故障报警记录以及刷卡计时收费功能等。MP277触摸屏主要对 3 个进出口信息以及跑车信息进行显示操作和维护。 （二） 、PRB(Power Rail Booster)的应用 跑车不停地在巷道内来回移动，其供电以及与主站 PLC 的数据传输由滑触线完成。所设计的系统采用荷兰 AKAPP 公司的 7 极封闭式滑触线，它由滑触线导轨以及集电小车组成。滑触线导轨固定在巷道一侧，与电源以及通讯线相接，集电小车作为滑动部分在导轨内滑动，与铜条接触取电和通讯。但是滑触线轨道内电源与信号线相隔较近且没有
8、屏蔽保护，滑动过程中集电小车与滑触线接触会出现不稳定的情况，并且巷道距离长，使 Profibus-DP 信号的安全可靠传输成为问题。 图 3 PRB 连接图 为了解决这一问题，采用了西门子的导轨信号放大器 PRB。PRB 具体的工作过程:主站 S7-315-2DP 发出的信号经过主站 PRB 放大后传送至滑触线，集电小车在滑触线内滑动，接收被放大的信号后送至从站 PRB，从站 PRB 将此信号转换成标准的 Profibus 信号送至从站 S7-226，如图 3 所示。 整套系统采用 7 台 PRB，其中主站 PRB0 安装于主控制柜内，从站PRB1PRB6 分别装在 6 个跑车控制柜内，具体结
9、构如图 4 所示。当主站和从站的 PRB 上的 DP 灯和 PR 灯都闪烁时表明主站和从站通讯成功，有数据传送和接收。 图 4 PRB 主从结构 三、控制系统软件设计 主站系统采用 Step7 完成硬件组态下载参数设置地址分配。用户程序主要包括组织块 OB1，故障检测模式选择进出口运行警灯驱动进出口进出车状况判断卡模式程序自动模式程序检修模式程序等功能块，以及车位优先级数据块 DB 等。OB1 程序流程如图 5 所示。主站与从站的通信通过已经在 STEP7 中组态的 EM277 模块实现，在 S7-200 系统中不需要对通讯进行组态和编程，只需将与 S7-300 通讯的数据整理存放在 V 存储
10、区，与 S7-300 的组态 EM277 从站的硬件 I/O 地址相对应。 图 5 主站 OB1 程序流程图 从站升降机部分接收到主站发来的呼梯信号和允许从站操作信号后完成升降机升降平层故障诊断，并将升降机状态信息以及故障信息反馈给主站。从站跑车部分接收到主站发来的存取车指令目标车位号升降机平层信号启动停止等信号后完成存取车动作故障诊断等，并将中跑车当前位置脉冲目标车位位置脉冲数中跑车当前车位号故障信息任务完成信息等信号反馈给主站。 四、上位工控机以及触摸屏设计 本系统上位工控机采用 VC+语言开发监控管理界面，利用 CP5611 卡实现上位机与 S7-315-2DP 之间的通信和数据处理。在
11、监控管理界面上可以查看跑车位置车位信息，还可以查询故障信息IC 卡信息计时收费情况等，方便管理人员进行操作管理。 此外，增加了 MP277 触摸屏，利用 WinCC flexible 进行组态，对整个系统的进出口信息以及跑车信息进行显示操作和维护。 总之，现场调试表明，设计的立体车库控制系统实现了主站与移动从站之间的稳定通讯，故障率低，控制方式先进可靠运行平稳存取车效率高操作管理简便，达到了预期的效果。此类智能平面移动车库可建在地下，能节约大量土地，值得推广应用。 参考文献： 1 姚小明，白晨明，范多旺，等.巷道堆垛式自动化立体车库监控系统J.电气传动，2005，35(11): 2 张万忠，刘明芹.电器与 PLC 控制技术M.北京:化学工业出版社，2008.
