智能立體車庫系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)

王建菊，雷崇武

（1.武昌職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430202； 2. 武漢聯(lián)合光電科技有限公司，湖北 武漢 430076）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及城市現(xiàn)代化水平的不斷提高，我國汽車保有量迅速增長?！巴＼囯y”的問題已經(jīng)逐漸成為影響和制約城市建設(shè)以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要因素，尤其是城市各大商圈、商務(wù)寫字樓以及居民小區(qū)內(nèi)，“一位難求”的現(xiàn)象普遍存在［1］。

針對傳統(tǒng)車庫占用面積大、容量小、存取車等待時(shí)間長等問題， 筆者在PLC 控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用MCGS 組態(tài)軟件，設(shè)計(jì)了一個(gè)旋轉(zhuǎn)式智能立體停車庫系統(tǒng)。 該系統(tǒng)可通過PLC 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)存取車過程，并在MCGS 觸摸屏上進(jìn)行系統(tǒng)工作狀態(tài)的設(shè)置和實(shí)時(shí)監(jiān)控， 可以有效地解決傳統(tǒng)停車位占用空間大、存取車效率低的問題［2］。

1 智能立體車庫系統(tǒng)的組成及運(yùn)行過程

1.1 系統(tǒng)組成

智能立體車庫系統(tǒng)由泊車位、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)換裝置、汽車定位裝置和升降電梯組成。其中，汽車定位裝置主要對汽車進(jìn)行定位和檢測，包括支架伸縮、支架夾緊和檢測裝置［3］。 圖1 為智能車庫系統(tǒng)（每層10 個(gè)泊車位，共5 層）的結(jié)構(gòu)圖。

圖1 智能立體車庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Intelligent stereo garage system structure

1.2 系統(tǒng)運(yùn)行過程

需存車時(shí)，按下升降電梯按鈕，汽車開到升降電梯的轉(zhuǎn)盤換位裝置上， 由汽車定位裝置進(jìn)行測量和定位，然后由升降電梯運(yùn)送到指定的層數(shù)，再由轉(zhuǎn)盤換位裝置旋轉(zhuǎn)到指定位置， 由汽車定位裝置托送到泊車位。 取車過程類似。

電梯門開關(guān)由M1 三相異步電機(jī)控制， 電梯升降由M2 三相異步電機(jī)通過變頻器控制，汽車定位、夾緊裝置由M3 伺服電機(jī)和M4 三相異步電機(jī) （高低速）控制，轉(zhuǎn)盤換位裝置由M5 步進(jìn)電機(jī)控制。 系統(tǒng)運(yùn)行具有手動(dòng)調(diào)試模式和汽車存取自動(dòng)模式，手動(dòng)模式可以對電機(jī)進(jìn)行單獨(dú)調(diào)試， 自動(dòng)模式主要實(shí)現(xiàn)對汽車存取過程的自動(dòng)控制。 本設(shè)計(jì)中的兩種模式均通過MCGS 組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對不同模式中各電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和整個(gè)汽車存取過程的監(jiān)控和設(shè)定，以實(shí)現(xiàn)立體車庫智能化監(jiān)控和操作的目的［4］。

2 智能立體車庫系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)

2.1 首頁界面設(shè)計(jì)

2.1.1 窗口設(shè)計(jì)

首頁界面是啟動(dòng)界面，一般要求在MCGS 下載完成后，即進(jìn)入首頁界面，可通過將首頁界面屬性設(shè)置為啟動(dòng)窗口來實(shí)現(xiàn)。 首頁界面中的圖元主要有“進(jìn)入調(diào)試”和“進(jìn)入操作”兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)按鈕。 選擇“進(jìn)入調(diào)試”按鈕，彈出“用戶登錄窗口”，輸入對應(yīng)的密碼000，即可進(jìn)入手動(dòng)調(diào)試模式界面。 選擇“進(jìn)入操作”按鈕，彈出“用戶登錄窗口”，輸入對應(yīng)的密碼555，即可進(jìn)入自動(dòng)模式界面。 首頁界面窗口如圖2 所示。

圖2 首頁界面窗口Fig.2 First page interface window

2.1.2 用戶權(quán)限設(shè)置

選擇工具欄中的“下載權(quán)限管理”菜單，添加負(fù)責(zé)人、操作員兩個(gè)用戶名和管理員組、操作組兩個(gè)用戶組，設(shè)置負(fù)責(zé)人用戶密碼為000，并勾選隸屬用戶組為管理員組，設(shè)置操作員用戶密碼為555，并勾選操作組。 “進(jìn)入調(diào)試”“進(jìn)入操作”兩個(gè)按鈕構(gòu)件屬性按下腳本均為：！LogOn（ ）。手動(dòng)調(diào)試界面和自動(dòng)運(yùn)行界面的切換通過循環(huán)腳本實(shí)現(xiàn)， 整個(gè)首頁界面設(shè)置循環(huán)腳本為：

IF ！ CheckUserGroup（＂管理員組＂ ）＝0 THEN

用戶窗口.調(diào)試窗口.Open（ ）

end if

IF ！ CheckUserGroup（＂操作組＂ ）＝0 THEN

用戶窗口.操作窗口.Open（ ）

end if.

2.2 手動(dòng)模式界面設(shè)計(jì)

2.2.1 手動(dòng)調(diào)試界面整體設(shè)計(jì)

手動(dòng)調(diào)試模式整體界面設(shè)計(jì)如圖3 所示。

圖3 中，在“下拉框”選擇不同的電機(jī)進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試過程中，對應(yīng)電機(jī)的指示燈長亮，汽車軸距顯示對應(yīng)數(shù)據(jù)，在M3、M5 電機(jī)速度輸入框中輸入設(shè)定值。

2.2.2 下拉框?qū)傩栽O(shè)置

下拉框連接變量為D0，D0取值為1～5， 每一值都有相對應(yīng)的電機(jī)。 D0為1 時(shí)，對應(yīng)三相異步電機(jī)；D0為2 時(shí)， 對應(yīng)變頻器控制的三相異步電機(jī)；D0值為3 時(shí)， 對應(yīng)伺服電機(jī)；D0為4 時(shí)， 對應(yīng)高低速電機(jī)；D0為5 時(shí)，對應(yīng)步進(jìn)電機(jī)。 變量M101～M105 對應(yīng)5 臺(tái)電機(jī)調(diào)試過程中的指示燈。

下拉框程序如圖4 所示。

M3、M5 電機(jī)的速度通過輸入框?qū)崟r(shí)輸入，其對應(yīng)的變量連接為D50、D52數(shù)據(jù)寄存器輸入，對應(yīng)部分程序如圖5 所示。

4 種類型的汽車軸距顯示通過標(biāo)簽顯示， 在屬性設(shè)置中勾選“顯示輸出”，其對應(yīng)部分程序?yàn)閳D6。

2.3 自動(dòng)模式界面設(shè)計(jì)

圖3 手動(dòng)調(diào)試模式界面Fig.3 Manual mode interface

圖4 下拉框程序Fig.4 Drop-down box program

圖5 速度顯示部分程序Fig.5 Some programs of speed

圖6 汽車軸距顯示部分程序Fig.6 Some programs of automobile wheel base

自動(dòng)模式界面主要顯示智能立體車庫存取車時(shí)5 臺(tái)電機(jī)的工作狀態(tài)、車庫泊車位狀態(tài)。 其中，泊車位的狀態(tài)顯示通過標(biāo)簽設(shè)置“顯示輸出”即可，并關(guān)聯(lián)相應(yīng)PLC 變量。自動(dòng)模式界面設(shè)計(jì)如圖7 所示。自動(dòng)模式對應(yīng)部分程序設(shè)計(jì)如圖8 所示。

3 設(shè)備組態(tài)與運(yùn)行調(diào)試

3.1 設(shè)備組態(tài)

圖7 自動(dòng)模式界面Fig.7 Automatic mode interface

圖8 自動(dòng)模式部分程序Fig.8 Some programs of automatic mode

本設(shè)計(jì)選擇三菱PLC 作為控制器。 由于MCGS觸摸屏是與主站Q 系列PLC 連接的，所以設(shè)備組態(tài)中的子設(shè)備應(yīng)選擇三菱Q 系列編程口［5］。

圖9 設(shè)備屬性值設(shè)置Fig.9 Setting of equipment attribute value

在設(shè)備組態(tài)中，通用串口父設(shè)備的屬性為：串口端口號(hào)為0-COM1、通訊波特率為6-9600，數(shù)據(jù)位為1-8 位、停止位為0-1 位，數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式為1-奇校驗(yàn)；Q 系列編程口設(shè)備0 的屬性為： 設(shè)備名稱0，設(shè)備地址0，PLC 類型為三菱_Q00CPU。 為保證MCGS 觸摸屏與主站Q 系列PLC 通信正常，通用窗口父設(shè)備與設(shè)備0 的設(shè)備屬性值應(yīng)保持一致［6］。 本智能車庫系統(tǒng)的設(shè)備屬性值設(shè)置如圖9 所示。

3.2 設(shè)備運(yùn)行調(diào)試

下載PLC 程序至Q 系列和FX 系列PLC，并通過連接線將MCGS 與主站QPLC 的RS232 端口連接，進(jìn)行在線調(diào)試。在調(diào)試時(shí)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測到各個(gè)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)是否正常，相應(yīng)電機(jī)指示燈是否亮，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速為60～180 r／min 時(shí)，可以在輸入框中實(shí)時(shí)輸入相應(yīng)參數(shù)值。汽車軸距根據(jù)SQ13、SQ12、SQ11、SQ10 四個(gè)光電開關(guān)位置實(shí)時(shí)顯示。各車位的存取狀態(tài)在界面中能正確顯示，存取車數(shù)量能實(shí)時(shí)更新。

4 結(jié)語

組態(tài)軟件MCGS 具有接口開放、 功能豐富、組態(tài)靈活、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)。本文運(yùn)用組態(tài)控制技術(shù)和可編程控制技術(shù)， 成功設(shè)計(jì)了智能立體車庫自動(dòng)存取系統(tǒng)。 智能立體車庫可以極大地節(jié)省停車占地面積和存取車時(shí)間， 還可以使現(xiàn)場管理變得簡單直觀。該智能立體車庫可廣泛應(yīng)用在購物中心、超市等附近的半地下停車場，。