Есть один НЕ правильный вариант. Через JS.
var pb_height = $('.parentBlock').height();
var ch_height = $('.childrenBlock').height();
$('.childrenBlock').css('margin-top', (pb_height - ch_height) / 2);
а в css для childrenBlock margin: 0 auto; (ну и max-width) если нужно.
ЕСЛИ max-width не нужно, и блок должен быть всегда по центру (не известны пропорции блоков по ширине), то аналогичный скрипт с использованием width().