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        基于 PLC的升降橫移式立體車庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2016-05-30 06:39:12姚夢(mèng)陽(yáng)王天良陳蘇江馬義可賈壯壯
        時(shí)代汽車 2016年1期
        關(guān)鍵詞:組態(tài)王立體車庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)

        姚夢(mèng)陽(yáng) 王天良 陳蘇江 馬義可 賈壯壯

        摘 要:為緩解由于城市的快速發(fā)展而帶來(lái)的停車難的問(wèn)題,現(xiàn)代化的立體車庫(kù)被提出并推廣。其中升降橫移式立體停車庫(kù)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地少、造價(jià)低、運(yùn)行費(fèi)用小而得到廣泛推廣。本文針對(duì) 3層升降橫移式立體車庫(kù)的自動(dòng)化存取控制需求,利用可編程控制器(PLC)軟件對(duì) 3層 10車位車庫(kù)的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),并使用組態(tài)王軟件實(shí)現(xiàn)了車庫(kù)的動(dòng)畫監(jiān)控。實(shí)踐證明,該系統(tǒng)滿足了立體車庫(kù)的控制要求,而且具有操作簡(jiǎn)便、

        可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞:PLC;立體車庫(kù);升降橫移式;監(jiān)控系統(tǒng);組態(tài)王

        1 引言

        隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及我國(guó)城市現(xiàn)代化水平的提高,汽車保有量在不斷增加,并且絕大部分汽車集中在大、中城市,使得城市停車難的問(wèn)題日益突出。立體停車庫(kù)由于具有占地面積小,空間利用率高、自動(dòng)化操縱,使用方便、效率高、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)得到了應(yīng)用。立體車庫(kù)是一種以單層平面停車場(chǎng)為核心、多平面的空間停車車庫(kù),通過(guò)控制系統(tǒng)控制車位空間位置的變動(dòng),使車位能夠?qū)崿F(xiàn)平面到空間的轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)多重單層平面停車的功能。立體車庫(kù)主要有升降橫移式、垂直循環(huán)式、巷道堆垛式、垂直提升式、圓型水平循環(huán)式等幾種類型。其中,升降橫移式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、安全可靠、造價(jià)低廉,在國(guó)內(nèi)立體車庫(kù)市場(chǎng)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

        PLC即可編程控制器,它以微處理器為核心,有機(jī)的將微型計(jì)算機(jī)技術(shù),自動(dòng)化技術(shù),及通信技術(shù)融一體。與以往的繼電器控制系統(tǒng)相比,PLC具有性能好,環(huán)境適應(yīng)強(qiáng),性能可靠,運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),速度快,可直接運(yùn)用于工業(yè)環(huán)境,具有很強(qiáng)的抗干擾能力,廣泛的應(yīng)用能力及適用范圍等優(yōu)勢(shì)。所以大多數(shù)中型企業(yè)都是用 PLC。這也是本文選用 PLC為控制系統(tǒng)的重要理由。另外本文還選用組態(tài)王軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,和 PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,使操作更簡(jiǎn)單直觀,使實(shí)時(shí)操作監(jiān)控情況更清晰明了。

        本文以升降橫移式立體車庫(kù)為被控對(duì)象,利用 PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)其監(jiān)控,用組態(tài)王軟件作為上位機(jī),該監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)存取和現(xiàn)場(chǎng)情況的監(jiān)視。

        2 升降橫移式立體車庫(kù)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作原理

        2.1 升降橫移式立體車庫(kù)的機(jī)械結(jié)構(gòu)

        升降橫移式立體車庫(kù)主要由:主體框架、載車板裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)裝置等部分組成。其中車庫(kù)的主體框架由橫梁,縱梁及立柱等部分組成。傳動(dòng)系統(tǒng)安裝在主體框架的橫梁與立柱上,傳動(dòng)鏈條與載車板相連,在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下鏈條帶動(dòng)載車板作升降橫移運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)車輛的存取。車庫(kù)的主體框架支撐著動(dòng)力電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)以及車輛負(fù)載??蚣苤饕獮殇摻Y(jié)構(gòu)框架,必須具有足夠的強(qiáng)度,能夠保護(hù)車庫(kù)安全可靠的工作,為了保證載車板在升降或是橫移過(guò)程中能夠到達(dá)指定的位置還需要采用行程開關(guān)。另外車庫(kù)還需裝有紅外感應(yīng)裝置,當(dāng)車庫(kù)在運(yùn)作時(shí),一旦檢測(cè)到有人或其它物體進(jìn)入到車庫(kù),系統(tǒng)就會(huì)使這個(gè)車庫(kù)停止工作以確保安全。

        2.2 升降橫移式立體車庫(kù)的工作原理

        升降橫移式立體車庫(kù)是采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈條帶動(dòng)載車板做升降橫移運(yùn)動(dòng),通過(guò)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)載車板的升降或橫移運(yùn)動(dòng),以實(shí)現(xiàn)車輛的存取。其中每個(gè)車位均有相對(duì)應(yīng)的載車板,所需存取車輛的載車板通過(guò)升降橫移運(yùn)動(dòng)到達(dá)地面層,完成存取過(guò)程。而停泊在車庫(kù)地面層的車輛:只作橫移,不必升降;而停泊在頂層的車輛只作升降,不作橫移;中間層則通過(guò)升降橫移運(yùn)動(dòng)為頂層車輛讓出空位,或存取車輛。三層十位升降橫移式立體車庫(kù)停車設(shè)備的出入口在第一層,除頂層外每層均設(shè)有一空車位,作為交換車位。除底層以外的所有車位均能自行升降,除頂層以外的所有車位均能自行橫移。當(dāng)某一車位需存取車輛時(shí),該車位下方到空位之間的所有車位向空車位方向橫移一個(gè)車位的距離,在該車位下方形成一個(gè)升降通道,此時(shí),該車位便可自由升降,當(dāng)其降至地面時(shí),車輛便可開進(jìn)或開出。

        3 立體車庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        3.1 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        本次立體車庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)采用組態(tài)王軟件來(lái)完成,在數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上,以友好的人機(jī)交互,和可編程控制器 PLC進(jìn)行通信,最終完成對(duì)車庫(kù)運(yùn)行操作的自動(dòng)控制。在“自動(dòng)”控制方式下,所有的存取車操作均在計(jì)算機(jī)上完成。

        整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)采用“上位機(jī) +PLC+就地操作元件(電動(dòng)機(jī)、傳感器、行程開關(guān)、接觸器等)”的典型結(jié)構(gòu),由 PLC采集就地傳感器、行程開關(guān)等信號(hào),利用組態(tài)王軟件來(lái)和它進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,以提供給操作人員,方便監(jiān)控和管理。該立體車庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 2所示。

        3.2 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)正以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng),有控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu),通過(guò)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的分析,有監(jiān)控層對(duì)下連接控制層,對(duì)上連接管理層,且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)的目的。

        3.2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建

        監(jiān)控層作為組態(tài)王的核心層,對(duì)下連接控制層,對(duì)上連接管理層,由監(jiān)控層傳來(lái)的實(shí)時(shí)存取車的狀況傳給管理層,然后由管理層達(dá)到數(shù)據(jù)建立,就是創(chuàng)建一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫(kù),并用此數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量描述工控對(duì)象的各種屬性。

        用戶在組態(tài)環(huán)境中完成動(dòng)畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作;運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境,在運(yùn)行環(huán)境中完成對(duì)控制層的控制工作。充分利用 Windows的圖形編輯功能,構(gòu)成監(jiān)控畫面,并以動(dòng)畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài),達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果。在監(jiān)控層,采用紅燈與綠燈來(lái)表示車庫(kù)車輛有無(wú)信息,并設(shè)計(jì)車庫(kù)總車位情況。

        3.2.2 系統(tǒng)畫面設(shè)計(jì)與動(dòng)畫連接

        為了更好的呈現(xiàn)和設(shè)計(jì)立體車庫(kù),我們對(duì)其進(jìn)行了 3D建模。通過(guò) 3D動(dòng)畫顯示來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。依照實(shí)物模型來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì),我們將車庫(kù)設(shè)計(jì)為 3*4的結(jié)構(gòu),高為三層, 1、2層可停放 3輛車,上層 4輛車,共有十個(gè)車位。加上鋼筋框架、軌道、載車板以及模擬電機(jī)等組成我們的立體車庫(kù)硬件設(shè)計(jì)部分。

        3.2.3 運(yùn)行策略設(shè)計(jì)

        在組態(tài)王中,運(yùn)行策略用來(lái)完成對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行流程的自由控制,通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)狀鋼筋框架況信息,給出控制信號(hào),使系統(tǒng)按照設(shè)定的順序和條件操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù),控制用戶窗口的打開、關(guān)閉以及控制設(shè)備構(gòu)件的工作狀態(tài)等,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)工作過(guò)程的精確控制及有序的調(diào)度管理。運(yùn)行策略組態(tài)通過(guò)編寫相應(yīng)腳本程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。

        立體車庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)在執(zhí)行過(guò)程中的流程如圖 5所示。

        系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),需要使所有的載車板回到自己固定的位置,所以需設(shè)置啟動(dòng)策略。其他的系統(tǒng)運(yùn)行策略則在循環(huán)策略中實(shí)現(xiàn)。在腳本程序的編寫中,利用 PCI_1756采集到的位移數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)托盤和相應(yīng)的車輛進(jìn)行操作。

        3.2.4 設(shè)備窗口組態(tài)

        人機(jī)交互界面是立體車庫(kù)在使用過(guò)程中的一個(gè)重要部分,直接面向用戶,所以需要具備以下特點(diǎn):操作簡(jiǎn)捷易上手,降低用戶學(xué)習(xí)成本;顯示直觀,讓系統(tǒng)界面清晰的顯示出車庫(kù)的使用狀況和運(yùn)行情況,包括緊急停止按鈕。如圖 6所示。

        4 控制調(diào)試

        完成以上步驟后,整個(gè)立體車庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)就全部完成,可以通過(guò)可編程控制器對(duì)程序進(jìn)行控制操作。比如目前車庫(kù)停了 7輛車,如圖 7其下方有車輛及載車板,現(xiàn)在要將第二層的車和底層的載車板左移,為頂層的車輛讓出空位,在該車位下方形成一個(gè)升降通道,此時(shí),該車位便可自由升降,如圖 7所示。然后頂層的車就可以降至地面,車輛便可取車。其過(guò)程如圖 8所示。

        5 結(jié)束語(yǔ) 庫(kù)工作情況的實(shí)時(shí)智能控制管理,可以保證系

        編程控制系統(tǒng)( PLC)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了對(duì)立體車 利用上位機(jī)的數(shù)據(jù)通信手段、數(shù)據(jù)處理能力和圖形顯示、多媒體技術(shù)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線,實(shí)時(shí)接收和處理下位機(jī) PLC從現(xiàn)場(chǎng)采集的各種信號(hào),并利用這些信號(hào)驅(qū)動(dòng) PC控制界面中的各種圖形。實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況和車輛存取統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。以便更直觀的掌握和控制系統(tǒng)。但在本次設(shè)計(jì)中,由于時(shí)間、條件和經(jīng)驗(yàn)所限,設(shè)計(jì)中尚有許多不足之處。在今后的研究中,可以考慮加入車輛信息的采集和將現(xiàn)有空車位情況聯(lián)網(wǎng)發(fā)布(即加入物聯(lián)網(wǎng)理念),以方便民眾停車,使之更符合實(shí)際立體車庫(kù)控制系統(tǒng)。

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