陳元?jiǎng)P 尹凱

摘 ? 要：近年來(lái)，隨著私家車(chē)輛的普及化，我國(guó)車(chē)輛的保有量每年呈飛速上升的趨勢(shì)，然而停車(chē)位的建設(shè)步伐卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于車(chē)輛增長(zhǎng)的速度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前至少有著5000萬(wàn)個(gè)停車(chē)位的缺口，因此大力建設(shè)停車(chē)位尤其是發(fā)展高空間利用率的立體停車(chē)庫(kù)勢(shì)在必行。針對(duì)目前越來(lái)越嚴(yán)重的車(chē)位短缺現(xiàn)象，本文從升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的工作原理以及人機(jī)系統(tǒng)角度出發(fā)，基于工控組態(tài)軟件MCGS實(shí)現(xiàn)了立體車(chē)庫(kù)的人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的自動(dòng)存取的過(guò)程監(jiān)視和操縱。經(jīng)運(yùn)行調(diào)試，該系統(tǒng)可以有效而穩(wěn)定地運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：立體車(chē)庫(kù) ?組態(tài)軟件 ?MCGS ?PLC ?人機(jī)系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（b）-0034-03

Abstract：Recently，with the popularization of private cars，the number of vehicles in our country has been increasing rapidly every year.But the pace of parking space construction lags far behind the growth rate of vehicles.According to the statistics，our country lacks 50million parking spaces.Therefore，it is imperative to build parking lots，especially the stereo garage.In order to solve the serious shortage of parking ?spaces，this paper starts from the working principle of the lifting and transferring parking garage and Man-machine system，realized the design of man-machine system of then lifting and transferring stereo garage based on MCGS.Besides，the design realized the monitoring function of automatic storage.According to the phenomenon of debugging，the system operate effectively and stably.

Key Words：Stereo garage;Configuration software;MCGS;PLC;Man-machine system

隨著我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，汽車(chē)的保有量逐年增加[1]，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2016年年底，我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量已經(jīng)突破3億輛，其中汽車(chē)達(dá)2億輛，隨之而來(lái)的則是車(chē)位短缺現(xiàn)象變得越來(lái)越嚴(yán)重[2]，從而使得大量的車(chē)輛停放在道路兩側(cè)及公共區(qū)域，進(jìn)而加劇了城市道路擁堵的問(wèn)題[3]。立體車(chē)庫(kù)是一種充分利用車(chē)位與地面之間的垂直空間，并結(jié)合機(jī)械、電氣工程設(shè)備以及控制系統(tǒng)來(lái)存取車(chē)輛的重要裝置。伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，立體車(chē)庫(kù)已成為解決城市停車(chē)難題的最佳解決方案，也是解決城市道路擁堵問(wèn)題的有效利器[4]。

1 ?升降橫移式立體車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)

升降橫移式立體車(chē)庫(kù)適應(yīng)性較強(qiáng)，可以配置的車(chē)位較多，并且每個(gè)車(chē)位均對(duì)應(yīng)一個(gè)載車(chē)板，所需存取車(chē)輛的載車(chē)板通過(guò)升降、橫移運(yùn)動(dòng)可以達(dá)到地面或者高層。

升降橫移式立體車(chē)庫(kù)主要由多層結(jié)構(gòu)框架構(gòu)成[5]，在框架上每層均設(shè)置有橫向?qū)к墸瑢?dǎo)軌上設(shè)置有多個(gè)可以沿導(dǎo)軌移動(dòng)的載車(chē)架，每個(gè)載車(chē)架又對(duì)應(yīng)一臺(tái)橫移電機(jī)，通過(guò)橫移電機(jī)并借助導(dǎo)軌上載車(chē)架可以實(shí)現(xiàn)車(chē)位的橫向移動(dòng)[6];在載車(chē)架的一端的橫梁上又安裝有升降電機(jī)和減速器，通過(guò)鏈輪和鏈條帶動(dòng)傳動(dòng)軸，實(shí)現(xiàn)車(chē)位的垂直升降;此外，在載車(chē)架上設(shè)計(jì)有防墜掛鉤，用于懸掛載車(chē)板，防墜掛鉤由電磁鐵和復(fù)位彈簧控制它的彈出與復(fù)位[7]。

升降橫移立體車(chē)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)就在于它的每個(gè)車(chē)位可以獨(dú)立、自由地動(dòng)作，從而大大提高了工作效率，縮短了存取車(chē)的時(shí)間。

1.2 工作原理

立體車(chē)庫(kù)為多層多列的布置形式，為了保證每一個(gè)車(chē)位都能夠順利地降至地面，需在除了頂層以外的所有層都要設(shè)置一空位，用于車(chē)位的移動(dòng)交換[8]。若要使用高層車(chē)位，則通過(guò)低層車(chē)位的平移運(yùn)動(dòng)即可以形成一條升降的通道，高層車(chē)位便可自由升降[9]，如圖1所示。

車(chē)輛出入庫(kù)需按如下步驟工作：

（1）如車(chē)輛需進(jìn)出底層車(chē)位直接出入即可;

（2）如車(chē)輛需進(jìn)出高層車(chē)位（如圖1中6號(hào)位），則必須將其下方7、8、9號(hào)位向左平移至空位中，形成一條可以至底層的通道，再通過(guò)升降機(jī)構(gòu)垂直升降;

（3）垂直升降結(jié)束后，其下方車(chē)位自動(dòng)移動(dòng)回初始位置狀態(tài)。

2 ?立體車(chē)庫(kù)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

整個(gè)立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器PLC下位機(jī)控制結(jié)合上位機(jī)監(jiān)視的經(jīng)典控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[10]，由下位機(jī)就地采集傳感器、行程開(kāi)關(guān)信號(hào)，并利用組態(tài)軟件MCGS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和狀態(tài)的人機(jī)交互，方便監(jiān)控與管理[11]。

2.1 創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變量

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是存放數(shù)據(jù)變量的中心，也是一個(gè)MCGS系統(tǒng)工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個(gè)部分連接成一個(gè)有機(jī)的整體。不同類(lèi)型和名稱(chēng)的數(shù)據(jù)變量，可以作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動(dòng)畫(huà)連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象[12]。

立體車(chē)庫(kù)人機(jī)系統(tǒng)中每個(gè)車(chē)位需定義2個(gè)數(shù)值型移動(dòng)變量、4個(gè)開(kāi)關(guān)型方向變量、1個(gè)開(kāi)關(guān)型車(chē)位狀態(tài)標(biāo)志量、2個(gè)開(kāi)關(guān)型出入指令變量、1個(gè)開(kāi)關(guān)型就位變量。立體車(chē)庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)中共需定義130個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變量。

2.2 動(dòng)畫(huà)界面設(shè)計(jì)

立體車(chē)庫(kù)動(dòng)畫(huà)界面設(shè)計(jì)主要包括兩大部分：立體車(chē)庫(kù)動(dòng)畫(huà)界面設(shè)計(jì)、控制界面設(shè)計(jì)。

其中，立體車(chē)庫(kù)動(dòng)畫(huà)界面設(shè)計(jì)一套3層4列的框架結(jié)構(gòu)，并設(shè)置13個(gè)立體車(chē)位，其中第二列除頂層有車(chē)位外其余為空位;此外在控制界面中，每個(gè)車(chē)位均對(duì)應(yīng)一個(gè)車(chē)輛入庫(kù)、出庫(kù)控制按鍵以及一盞紅綠車(chē)位指示燈，共計(jì)26個(gè)控制按鍵，13盞狀態(tài)指示燈[13-14]，如圖2所示。

2.3 運(yùn)行策略編輯

MCGS中的運(yùn)行策略是用戶(hù)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行流程自由控制所生成的功能塊的總稱(chēng)，主要完成工程運(yùn)行流程的控制，包括編寫(xiě)控制程序（if..then腳本程序）、選用各種功能構(gòu)件，如數(shù)據(jù)提取、歷史曲線(xiàn)、定時(shí)器、配方操作、多媒體輸出等。MSGS又把運(yùn)行策略分為啟動(dòng)策略、退出策略、循環(huán)策略、用戶(hù)策略、報(bào)警策略等7種，每種策略都由一系列功能模塊所組成，通過(guò)對(duì)不同模塊的調(diào)用或者編寫(xiě)用戶(hù)腳本程序來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能[15]。

MCGS用戶(hù)腳本程序是一種需要在特定策略中運(yùn)行的程序，用戶(hù)通過(guò)編程完成特定操作和處理，其編程語(yǔ)法類(lèi)似于Basic語(yǔ)言。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行策略腳本程序的編輯，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該立體車(chē)庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)。

以6號(hào)位停車(chē)為例，結(jié)合其工作原理，車(chē)輛入庫(kù)的MCGS循環(huán)腳本控制程序如下：

IF B6=0 THEN ? ? ? ? ? ? ? ? '6號(hào)位空閑'

IF K6=1 THEN ? ? ? ? ? ? ? ? '6號(hào)位有停車(chē)指令'

IF LEFT6=1 THEN

SP7=SP7-1 ? ? ? ? ? ? ? ?'789號(hào)位左移'

SP8=SP8-1

SP9=SP9-1

IF SP9<=-20 THEN

LEFT6=0

DOWN6=1

ENDIF

ENDIF

IF DOWN6=1 THEN ? ? ? ? ?'6號(hào)位下移'

CZ6=CZ6+1

IF CZ6>=40 THEN

DOWN6=0

ENDIF

ENDIF

IF CAR=1 THEN ? ? ? ? ? ? ?'車(chē)輛就位'

UP6=1

CAR=0

ENDIF

IF UP6=1 THEN ? ? ? ? ? ? ?'6號(hào)位上移'

CZ6=CZ6-1

IF CZ6<=0 THEN

UP6=0

RIGHT6=1

ENDIF

ENDIF

IF RIGHT6=1 THEN ? ? ? ? ? ?'789號(hào)位右移'

SP7=SP7+1

SP8=SP8+1

SP9=SP9+1

IF SP9>=0 THEN

RIGHT6=0

K6=0

B6=1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? '6號(hào)位占用'

ENDIF

ENDIF

ENDIF

ENDIF

2.4 運(yùn)行調(diào)試

運(yùn)行該立體車(chē)庫(kù)人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入組態(tài)運(yùn)行環(huán)境，通過(guò)操縱入庫(kù)停車(chē)按鍵使車(chē)輛全部入庫(kù)并占用全部車(chē)位，該人機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)如圖3所示。

3 ?結(jié)語(yǔ)

穩(wěn)定而可靠人機(jī)交互系統(tǒng)是整個(gè)升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)系統(tǒng)正常工作的核心[16]，它起到監(jiān)視系統(tǒng)整體工作情況以及控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的作用，操作者能夠方便而快捷地了解整體車(chē)庫(kù)的運(yùn)行狀態(tài)，大幅度地提高了車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，同時(shí)也能夠在組態(tài)運(yùn)行環(huán)境中方便地操縱控制立體車(chē)位工作運(yùn)行。但是該人機(jī)系統(tǒng)仍缺少車(chē)輛信息采集功能、車(chē)輛就位報(bào)警等功能，實(shí)際應(yīng)用性能還有待提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 韓冰琪，李精精，崔航，等.我國(guó)居民汽車(chē)保有量影響因素的計(jì)量分析[J].中國(guó)管理信息化，2013，16（4）：39-41.

[2] 牛馨雅.城市停車(chē)泊位供給規(guī)模研究[D].山東大學(xué)，2013.

[3] 陳希娟.占道停車(chē)法律制度研究[D].重慶大學(xué)，2013.

[4] 劉鵬.借鑒日本經(jīng)驗(yàn)解決停車(chē)難題[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2012（5）：60-62.

[5] 徐兆豐.組合結(jié)構(gòu)在立體車(chē)庫(kù)中的應(yīng)用研究[D].湖南大學(xué)，2013.

[6] 陳昕.多高層鋼結(jié)構(gòu)立體車(chē)庫(kù)受力性能研究[D].西安科技大學(xué)，2014.

[7] 毛君，董先瑞，謝苗，等.簡(jiǎn)易升降式智能立體停車(chē)位框架力學(xué)分析[J].機(jī)械強(qiáng)度，2016，38（5）：1046-1052.

[8] 張貴香，耿長(zhǎng)清.基于PLC的升降橫移式立體車(chē)庫(kù)自動(dòng)控制[J].自動(dòng)化儀表，2013，34（7）：35-37.

[9] 劉偉.基于PLC控制的升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的研制與實(shí)現(xiàn)[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2014.

[10]劉力.組態(tài)軟件在PLC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014，33（4）：127-129.

[11]李紅萍.工控組態(tài)技術(shù)及應(yīng)用-MCGS[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2015.

[12]李江全.組態(tài)控制技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.

[13]吳紅霞.基于MCGS的立體車(chē)庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2014（10）：48-51.

[14]李電敏.基于MCGS的立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].內(nèi)江科技，2016（12）：49-50.

[15]王淑紅.工控組態(tài)軟件及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社，2016.

[16]劉偉，張延林，董小偉，等.基于PLC的立體車(chē)庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2013（12）：20-22.