基于PLC與小程序的自助立體車庫系統(tǒng)設(shè)計與分析

張惠敏

（東莞城市學(xué)院智能制造學(xué)院，廣東東莞 523000）

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)建設(shè)步伐的加快，汽車保有量逐年增加，對停車位的需求也逐步增大，但城鎮(zhèn)化的建設(shè)與發(fā)展也伴隨著土地資源短缺的問題，土地資源投資成本高，價格昂貴，一地難求，收益周期長，這些問題造成了停車位“一位”難求的社會現(xiàn)狀。垂直式立體車庫能夠提升空間利用率，是目前解決車位問題最好的方法。

傳統(tǒng)的垂直式立體車庫普遍存在低水平人工服務(wù)、控制系統(tǒng)本地化、用戶使用自由度不高、不夠自動化等問題。如果用戶能夠通過小程序自助進行存取車，將極大地便利生活，節(jié)約時間。本文介紹了一種結(jié)合了PLC與手機小程序的自助式立體車庫系統(tǒng)，服務(wù)器利用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，對終端車庫系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的采集、上傳，小程序界面調(diào)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)實現(xiàn)用戶自主存取車。

1 總體規(guī)劃

該系統(tǒng)主干框架如圖1所示。該系統(tǒng)中，三菱PLC作為車庫控制的核心器件，負責(zé)掌握車位信息、定位信息、檢測傳感器狀態(tài)信息、故障信息等。

三菱系列PLC可以利用通信網(wǎng)關(guān)模塊實現(xiàn)與外部智能設(shè)備通信。通信模塊能夠?qū)崿F(xiàn)三菱PLC原廠協(xié)議到Modbus TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換，不用編寫專門的PLC轉(zhuǎn)換程序，只需對PLC進行地址端編程、配置，配置完成后，通信網(wǎng)關(guān)模塊進行PLC數(shù)據(jù)的采集，并把收集的數(shù)據(jù)信息利用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議傳輸?shù)缴蠈臃?wù)器，完成對底層工業(yè)設(shè)備信息的采集。本次設(shè)計是利用模擬軟件實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)的作用，對PLC數(shù)據(jù)進行采集、傳輸?？蛻舳瞬捎肏TTP協(xié)議、CJSON數(shù)據(jù)格式與云服務(wù)平臺建立連接。

用戶端通過小程序可以調(diào)用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自主存取車。工程師亦可以通過移動端數(shù)據(jù)監(jiān)控，遠程檢查車庫信息，排查、解決問題。

2 停車庫設(shè)計

2.1 立體車庫模擬環(huán)境的實現(xiàn)

本次設(shè)計通過模擬仿真軟件Factory I/O模擬了一個6行×9列的垂直升降式立體車庫系統(tǒng)，如圖2所示。

存取車工作原理是每個車位都有一個獨立的載車板，載車板沒有獨立的驅(qū)動裝置，需要升降平臺上的橫移機構(gòu)驅(qū)動來完成水平方向上的橫移運動，實現(xiàn)車輛在車位中的存取，升降平臺在升降井內(nèi)做豎直運動，作用是將載車板和車輛運送至車庫內(nèi)目標車位所在層，回轉(zhuǎn)機構(gòu)實現(xiàn)車輛存取時的換向，這些機構(gòu)配合運動來完成車輛的存取操作。垂直升降式立體車庫的存取車過程與人乘坐垂直升降電梯的過程十分相似，車庫的存車相當(dāng)于電梯將人運送到目標樓層。

Factory I/O系統(tǒng)包含完整的工業(yè)設(shè)備部件庫，該系統(tǒng)含有預(yù)先構(gòu)建好的場景，用戶可以根據(jù)需要調(diào)用，也可以在一個空曠的場景中選擇部件庫中的元件進行搭建，部件庫中包括傳感器、傳送帶、按鈕、開關(guān)等部件，用戶可以對I/O點進行配置。

PLC模擬仿真軟件通過Modbus協(xié)議與Factory I/O系統(tǒng)進行I/O點數(shù)據(jù)的傳輸，通過模擬仿真實現(xiàn)PLC控制車庫的運轉(zhuǎn)，如圖3所示。

2.2 PLC控制系統(tǒng)的實現(xiàn)

PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序主要分為主程序、子程序、中斷程序。主程序主要負責(zé)程序的初始化、信息掃描以及自動存取過程等任務(wù)，采取交叉存取車的策略；子程序包括車位計數(shù)、滿位信息等；而中斷程序主要負責(zé)安全保護、急停、手動故障檢修和監(jiān)控報警功能。PLC程序利用模擬軟件與Factory建立通信，通過調(diào)試程序，實現(xiàn)立體車庫的運行。

存車流程框圖如圖4所示。

取車流程框圖如圖5所示。

3 小程序客戶端的實現(xiàn)

自助式立體停車庫系統(tǒng)的工作原理：PLC對車庫中參數(shù)對象進行控制，服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與PLC進行數(shù)據(jù)通信，小程序調(diào)用服務(wù)器的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)用戶自主存取車。通過服務(wù)器端遠程檢查車庫的運行狀況，也為車庫的安全維修提供了便利。

本次設(shè)計的小程序?qū)崿F(xiàn)以下功能：

（1）用戶登錄：用戶注冊、登錄。

（2）用戶信息管理：查看和修改個人資料等信息。

（3）車庫信息查詢：實時查詢該車庫位置信息，查詢當(dāng)前車庫中車位的狀態(tài)。

（4）現(xiàn)場存車：根據(jù)用戶注冊信息，隨機匹配車位，進行存車。

（5）取車功能：用戶點擊程序界面取車選項，進行取車。

其他補充：

（1）用戶端功能補充：小程序的賬號是通過注冊有效手機號完成的，用戶注冊成功后，就可以進行登錄。登錄系統(tǒng)后，用戶可以根據(jù)自身的需求進行相應(yīng)操作。用戶可以查看停車記錄、錢包、消息通知等其他信息，用戶界面如圖6所示。

（2）云端管理系統(tǒng)：用戶管理、當(dāng)前車位狀態(tài)查看（是否有車位，有多少車位）、車庫系統(tǒng)檢查。云端管理系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)模塊調(diào)用PLC參數(shù)信息，部分實現(xiàn)數(shù)據(jù)調(diào)用的代碼如圖7所示。

小程序調(diào)用云端管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，部分實現(xiàn)代碼如圖8所示。

（3）微信小程序功能補充：顯示停車場名稱、車位統(tǒng)計，可以查看停車場的位置信息，方便用戶查詢前往路線，如圖9所示。

（4）車輛存車入庫后，終端通過傳感器檢測模塊生成信息報表，計費系統(tǒng)開始計費，并與用戶端通過云端實時同步。取車與此操作類似，用戶可以在線支付車費，如圖10所示。

4 結(jié)語

本文介紹了一個自助式立體停車系統(tǒng)的設(shè)計，包括小程序服務(wù)器與車庫終端的實現(xiàn)形式以及它們相互之間通信的方式。系統(tǒng)利用Factory I/O搭建出模擬環(huán)境，該模擬環(huán)境通過Modbus TCP協(xié)議與PLC模擬仿真軟件通信，模擬出PLC控制立體車庫的場景。網(wǎng)關(guān)模擬軟件采集PLC數(shù)據(jù)，利用TCP/IP通信協(xié)議上傳至服務(wù)器，小程序與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進行數(shù)據(jù)的交互，實現(xiàn)自助存取車功能。