上海市机械设备成套集团科贸公司 崔守祥 王天奇 宣国余
摘 要:介绍了PLC在立体停车库中的应用，详细讨论了整个控制系统的功能以及硬件和软件设计。
关键词: PLC 停车 控制
Abstract: The application of FP1 PLC in multi-layer parking system is described. The function of control system and the design of hardware and software are discussed in detail.
Keywords: PLC Parking Control
1 引言
随着城市经济的腾飞，停车难已到了刻不容缓的地步。在寸土寸金的市中心，特别是宾馆、商场、购物中心等车辆集中的地区，只有向空中、向地下发展，建造相当数量的立体停车库已是必不可少。上海市机械设备成套集团科贸公司是一家专门从事机械式立体停车库生产设计的公司，受文定天下苑徐房(集团)物业管理公司的委托，建造机械式两层升降横移立体停车设备。
2 总体方案设计
根据业主的要求，通过实地考察，总体方案设计如图1所示:远程小区监控中心具有系统管理员功能，可查看车库泊位状态(即车位板上是否停有车辆)，修改存取车辆的密码，并实时监控下位控制器的运行状态;设计两个存取车辆出入口(即东出入口和西出入口)，可加快车主存取车辆的速度，在两个出入口处各放置一台触摸屏，车主输入操作密码即可存取自己的车辆;下位机为PLC，通过信号的输入输出，检测存取的车辆和车位板是否到位、故障等，并控制电机运转，完成车辆的存取工作。
行程开关判别横移车位板或升降车位板是否到位，泊位开关判别车位板上是否停有车辆，光电开关判别存入的车辆是否超高、超长，并有安全保护作用，接触器用来直接控制电机的运动，指示灯可方便车主根据信息灯状态—前进、后退、运行、故障等，方便存取车辆。
3 系统工作原理
如图2所示，以7个车位为例说明从上层3号车位板存(取)车工作原理:车主输入正确的存(取)车密码;首先下层4、6号车位板同时向右横移，6号横移至空位，4号横移至6号位，然后3号车位板下降至下层4号位;车主即可把自己车辆驶上(驶出)3号车位板，存(取)车完成后，延时60s，3号车位板自动上升至原来的位置，然后4、6号车位板复位。
每个横移车位板对应一个行程开关，开关状态为“1”时表示此时车位板到位，为“0”时表示车位板未到位，根据行程开关的状态可判别出横移车位板是否到位。每个升降车位板对应一个上定位行程开关和一个下定位行程开关，根据行程开关的状态可判别升降车位板的位置。自动运行过程中，根据行程开关的状态控制接触器触点的通断，进而控制电机的运行和停止。
泊位开关用来检测车位板上是否停有车辆，其实质是一个镜面反射的光电开关，工作原理是:该车位板上停有车辆时，泊位开关处于“1”状态;车位板上无车辆时，泊位开关处于“0”状态，根据泊位开关的状态可知PLC对应输入点的状态，远程小区监控中心上位计算机根据松下电工的专用通讯协议可读出PLC寄存器状态，从而监控立体停车库的泊位状态、停车状况等。
4 控制系统硬件设计
控制系统的核心是下位控制器PLC，松下FP1的控制器因其较高的性价比受到用户的青睐。
(1) FP1具有计算机Link功能，可由上位计算机根据MEWTOCOL-COM通讯协议，直接通过编程口RS422读取FP1中的接点信息和其数据寄存器中的内容，实现数据采集，监视运行状态的功能;同时RS232可直接与操作界面触摸屏进行通讯。
(2) 扩展方便、灵活，可根据输入输出的点数的多少选择主机CPU单元和扩展单元。
(3) 控制单元和扩展单元输出功能强大:各个“COM”端均为独立的，可使用不同的电压;输出点额定控制能力强，为2A/250VAC或2A/30VDC，可直接控制接触器动作。
车库设置两个车辆出入口，主要目的是加快存取车辆的速度。系统配置时选用一个PLC，在东西出入口处各放置一台触摸屏，东出入口触摸屏和PLC距离约为8m，所以直接通过RS232接口通讯;两个触摸屏之间的距离约为20m，选用RS485通讯接口。图3为其通讯接口协议接线图。
由于立体停车库领域的特殊性，对电机的要求很高，一般都采用三合一电机(即减速、制动、刹车为一体)，本车库使用德国汉森电机，横移电机为0.25kW，升降电机为2.2kW，规格为三相380V，通过接触器的通断直接控制电机的运行和停止，完全可以达到车位板的定位要求。
综合以上因素，根据I/O点数、输入输出信号特点、输出驱动能力、通讯等要求，选择FP1系列C72C继电器输出型PLC，扩展模块为继电器输出型E40(I 24/O 16)，即可满足设计要求。
5 控制系统软件设计
本系统软件部分的中心任务是根据输入的存(取)车密码，对应的车位板运行到指定的位置。主要有四部分组成:(1)自动操作程序—根据车主输入的密码，对应的车位板运行，完成车辆的存取。(2)单步操作程序—按下按钮，执行一个车位板的完整动作。(3)手动操作程序—按钮按下时，车位板运动，直至车位板到位，否则停止，可方便维修、故障查找。(4)操作显示程序—在存(取)车过程中，应显示必要的提示信息，方便车主存(取)车;为方便维护人员，在系统故障时，应显示对应的故障代码。
所有实现上述功能的PLC软件程序采用步进结构，图4所示为软件流程图。
触摸屏的设计软件为ADP3，要正确设置触摸屏的DIP开关和通讯参数，才能确保通讯的正常进行。东出入口的触摸屏为主站，通讯参数设置:人机界面站号为0，传输速率为19200b/s，8位数据长、奇校验、1位停止位;与PLC连线所用的通讯端口为COM1，连线方式为“Multi-drop Master”，共用寄存器区为DT200，长度为32，共用接点区为R200，长度为0;画面控制区地址为DT10，画面状态区地址为DT20;延迟画面启动时间为3s。西出入口的触摸屏为辅站，通讯参数设置:人机界面站号为1，传输速率为19200b/s，8位数据长、奇校验、1位停止位;连线方式为“Multi-drop Slave”，共用寄存器区为DT200，长度为32，共用接点区为R200，长度为0;画面控制区地址为DT12，画面状态区地址为DT18;延迟画面启动时间为0s。按照以上的参数设置及通讯接口接线，才能保证系统通讯的正常。
6 FP1系统寄存器参数设置
在软件设计时，为了保证PLC与上位监控计算机和触摸屏通讯正常，一定要注意PLC系统寄存器的参数设置。
与上位计算机有关的系统寄存器配置:(1)编程口站号参数NO.410设置为K1;(2)编程口通讯格式参数NO.411设置为H0。
与操作界面触摸屏有关的系统寄存器配置:(1)RS232C串口通讯方式参数NO.412设置为K1，表示RS232C串口用于计算机链接通讯;(2)RS232C串口通讯格式参数NO.413设置为K1，表示RS232C串口通讯传输格式为8位数据长、奇校验、1位停止位、CR为结束符;(3)RS232C串口波特率参数NO.414设置为K1，表示串口通讯波特率为19200b/s，同时应把PLC波特率选择开关设置为19200bps;(4)RS232C串口站号参数NO.415设置为K1。
7 结束语
通过调试运行，整个停车设备的结构紧凑、设计合理、运行良好，充分发挥了FP1的高可靠性、强抗干扰性、调试方便等特点，特别是FP1的功能特点在停车设备中的应用具有推广价值，对同行业的机械式升降横移停车设备的设计具有借鉴意义。
参考文献
[1] PLC(FP系列)FP1硬件手册.下电工株式会社编
[2] 机械式立体停车库.停车设备委员会编，海洋出版社
作者简介
崔守祥 男 硕士，电气设计工程师，主管电气总体设计和编程，并致力于PLC、HMI的研究和开发。
摘自：2002年第11期《PLC&FA》