立体车库电气控制的PLC系统实现

PLC自动化设计 | 毕业设计指导 | 工业自动化解决方案

✨ 专业领域：

• PLC程序设计与调试
• 工业自动化控制系统
• HMI人机界面开发
• 工业传感器应用
• 电气控制系统设计
• 工业网络通信

擅长工具：

• 西门子S7系列PLC编程
• 三菱/欧姆龙PLC应用
• 触摸屏界面设计
• 电气CAD制图
• 工业现场总线技术
• 自动化设备调试

主要内容：

• PLC控制系统设计
• 工业自动化方案规划
• 电气原理图绘制
• 控制程序编写与调试
• 毕业论文指导
• 毕业设计题目与程序设计

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根据车库机械结构设计方案，本文首先分析了车库的功能需求，确定了其控制系统的基本结构。控制系统采用主站PLC与从站PLC相结合的方式，并通过分布式I/O模块进行扩展。主站PLC负责整体协调和管理，而从站PLC则分别控制各个子系统，如车辆搬运系统、升降系统等。这种主从架构不仅提高了系统的响应速度，还增强了整个系统的稳定性和容错能力。

技术方案与控制方式

基于PLC的技术方案主要依赖于现代自动化技术，特别是工业以太网通信协议的应用。本文采用了Profinet通讯协议来实现各电气设备之间的高效数据交换。Profinet具有实时性好、带宽大等特点，非常适合应用于复杂的多轴运动控制系统中。此外，为了进一步提高控制精度和响应速度，还引入了变频器技术来调节电动机的工作状态，确保在各种工况下都能平稳运行。

存取车任务流程

通过对车库操作过程的详细分析，本文制定了明确的存取车任务流程。当用户需要停车时，首先通过上位机软件输入相关信息；随后，主站PLC根据当前车库的状态分配合适的车位，并指挥相应的从站PLC执行具体的搬运动作；最后，车辆被安全地放置到指定位置。取车过程与此类似，但方向相反。在整个过程中，PLC不断监控各项参数，确保所有操作都在安全范围内进行。

具体功能需求

• 自动识别：系统能够自动识别车辆信息，并将其与数据库中的记录进行匹配。
• 智能调度：依据当前车库状况及用户需求，合理安排车位使用。
• 多重保护：设置多种安全防护措施，如超载报警、限位开关等。
• 远程监控：支持通过互联网进行远程访问和管理。
• 故障诊断：具备基本的自我诊断能力，能在出现问题时快速定位原因并给出处理建议。

（2）接下来，本文进行了车库硬件的设计工作，这是整个项目的基础。首先，针对主站和从站PLC及其相关功能模块进行了详细的选型分析。考虑到成本效益比以及市场上的成熟产品，最终选择了西门子S7-1200系列作为主控单元。对于从站PLC，则采用了更为紧凑且性价比较高的S7-200 SMART系列。

信号检测元件

执行机构信号检测元件是保证系统正常工作的关键部件之一。它们包括但不限于光电传感器、接近开关、编码器等。这些元件分布在车库的不同部位，用于监测车辆的位置、移动速度以及其他重要参数。例如，在入口处安装有红外线感应器，用以检测是否有车辆进入；而在每个车位上方则设有磁性传感器，用来确认车位是否已被占用。

执行电机及变频器选型

根据实际应用场合的特点，选择了适合于起重作业的三相异步电动机作为主要驱动装置。同时，为了更好地控制电动机的速度和平稳度，配备了矢量控制型变频器。通过理论计算和性能对比，最终确定了符合要求的产品型号和技术规格。

I/O点数确定与电气原理图设计

基于上述硬件配置情况，统计出所需I/O点的数量，并据此规划了系统的输入输出接口布局。接着，根据各执行机构的具体控制要求，绘制了详细的电气原理图。这一步骤对于后续的接线施工至关重要，因为它清晰地展示了各个电气组件之间的连接关系。

硬件通信组态

完成了基础硬件搭建之后，下一步是进行基于Profinet通讯协议的硬件通信组态工作。这一步骤主要是为了建立起一个稳定的网络环境，使得各电气设备之间能够顺畅地交换信息。通过专业的组态软件，可以方便地设定每台设备在网络中的地址、波特率等参数，并测试其连通性。

（3）在完成硬件设计后，接下来的重点转向了控制系统软件部分的开发。这部分工作主要分为两个方面：一是编写下位机PLC程序，二是开发上位机客户端软件。

#include 
#include 
#include 
#include "plc_driver.h"  // 假设有一个PLC驱动库

#define MAX_SENSORS 16
#define MAX_MOTORS 8

// 全局变量定义
int sensor_values[MAX_SENSORS];
int motor_positions[MAX_MOTORS];

// 初始化函数
void initialize_system() {
    for (int i = 0; i < MAX_SENSORS; i++) {
        sensor_values[i] = 0;
    }
    for (int j = 0; j < MAX_MOTORS; j++) {
        motor_positions[j] = 0;
    }
}

// 读取传感器值
void read_sensors() {
    for (int i = 0; i < MAX_SENSORS; i++) {
        sensor_values[i] = get_sensor_value(i);  // 从PLC读取传感器值
    }
}

// 控制电机
void control_motors() {
    for (int j = 0; j < MAX_MOTORS; j++) {
        set_motor_position(j, motor_positions[j]);  // 设置电机位置
    }
}

// 主循环
void main_loop() {
    while (1) {
        read_sensors();
        
        // 根据传感器值更新电机位置
        if (sensor_values[0] > 50) {  // 假设某个条件
            motor_positions[0] = 100;  // 更新电机位置
        } else {
            motor_positions[0] = 0;  // 重置电机位置
        }

        control_motors();

        // 暂停一段时间
        sleep(1);
    }
}

// 主函数
int main() {
    // 初始化系统
    initialize_system();

    // 启动主循环
    main_loop();

    return 0;
}