机械式停车设备控制系统设计

机械式停车设备控制系统设计

陈建华

浙江省特种设备科学研究院  浙江杭州  310000

摘要：随着城市规模的扩大，城市人口、车辆日渐增多，市区尤其是中心商业区“停车难”问题已经成为制约城市发展的一大难题。为充分节约土地资源，提高空间利用率，机械式停车设备迅速发展起来。为解决随着城市发展带来的停车难问题，对基于PLC智能控制的升降横移式机械式停车设备进行了研究，分析了它的工作原理、系统组成及应用与发展前景。智能控制管理系统采用PLC作为下位机，装有CP5611通信卡以及控制管理软件的工控机作为上位机，通过Profibus－DP组网建立一个单主站系统，控制管理软件由组态王和VC开发完成。

关键词：升降横移式；机械式停车设备；工控机；Profibus－DP；PLC

中图分类号：TP273                文献标识码：A

引言

自1920年美国建成第一座机械式升降机械式停车设备以来，其相关技术不断向着智能化、网络化的大趋势发展。如何利用计算机、物联网、云计算和嵌入式技术实现自动存取、自主收费、网上预约、远程管理、网络监控、故障诊断与预警，成为当下机械式停车设备研究的主要方向。由于可编程逻辑控制器安全稳定、板载资源丰富，目前国内外的机械式停车设备设计多利用PLC控制车位挡板移动，车主停取车时可通过触摸屏或识别集成电路卡启动控制。目前主流的基于PLC的机械式停车设备控制系统可以管理单个机械式停车设备，但还无法实现对多个无人机械式停车设备的联网管理、车位信息发布、远程监控等功能，无法满足市场对智能机械式停车设备的需求。

1 机械式停车设备控制系统设计种类

1.1 电梯式机械式停车设备

电梯是机械式停车设备又被叫做塔式机械式停车设备,该车库层数多,一般高于六层,借鉴了电梯技术使企业能够迅速升降到指定的楼层数。该车库的停车位基本是固定的,通过电梯系统将汽车移动到停车位上,通过特定的横向移动装置存取汽车。该机械式停车设备全部是由电脑进行控制,自动化水平较高,车库区无序人工操作,以此防止人为破坏或偷盗汽车的现象出现。该类型的机械式停车设备适用于土地面积狭小的地方,能够依靠建筑物建筑,一般设置在地上、半地下或者地下。

1.2 循环式机械式停车设备

循环式机械式停车设备是应用水车、巨轮、连续链、传送带的原理形成的,将汽车放置在托板上,动力来源是电机,依托链条传送动力来移动汽车。该车库的特点是存取车辆的过程需要整个控制系统一起移动,增加车位移动频率,增加能耗和磨损程度,且噪声也很大。该机械式停车设备一般有两种,一是垂直循环式机械式停车设备,通过环形链条带动汽车托板垂直循环的升降,停车托板需要悬置在链条上,支撑架承担所有的重量,优点是节约占地面积,高效利用空间,出口设置方便。二是水平循环式机械式停车设备,运送器进行多层配置做循环移动,任意两层运送器两端间,通过升降运送器实现层间的循环。

1.3 升降横移式机械式停车设备

升降横移式机械式停车设备,应用模块化设计理念,层数一般不多于五层,车位数量几个至上百个不等。该机械式停车设备一般适用于地面和地下的停车场,配置较为灵活,造价也较低。其工作原理是,一层车位只能进行横移,中间的车位既可以横移也能升降,上层车位只能进行升降。在运行系统时,从地面层能够直接存取车辆,其余层在存取车辆时,需要通过地面层相对应的载车台进行横移,空出相应的车位,再进过升降到达地面层。因为升降横移式机械式停车设备具有加强的适应性,能够适用于不同的地形,并且能任意组合和排列,规模也是可大可小的,因此土地建设要求相对较低,所以被广泛应用和使用,在停车设备市场中其份额约占70%。

2 机械式停车设备智能控制系统设计与应用

2.1 总体设计方案分析

根据控制系统要实现的总体目标，把整个车库控制系统在功能上划分为2个层次:第一个层次是以工控机为核心的数据采集显示和数据信息管理监控级———上位机监控管理系统;第二个层次是由PLC控制子系统、检测设备和驱动设备组成的控制系统———现场级控制系统，负责完成车辆检测、存取车操作以及车位调度。在这种分层次控制方式中，上位机监控系统与现场级控制系统在控制权限上属于主从关系。大型车库一般有多个单独的机械式停车设备，各个单独的机械式停车设备通过现场总线连接组网。以工控机为中心的主站，联入多台PLC从站构成一主多从的单主站控制管理系统。采用单主站的控制方式可以使系统获得最短的总体控制循环时间，又提高了系统对信息数据响应的速度。由于现场总线技术在控制系统的设计、安装、运行、维护上体现出极大的优越性，机械式停车设备控制系统选用Profibus－DP联网。Profibus－DP是经过优化的高速通信连接，用于PLC与PLC、PLC与PC之间的互相通信，构成获得最短总体循环时间的单主站系统。PLC与底层的检测元件和执行机构直接连接，充分利用传统的I/O信号传输成本低的优点。

2.2 功能设计

采用ARM作为整个立体停车系统的主控制器，欧姆龙PLC对存取车进行控制。设计用户App，发出预存车命令，通过GPRS通信传送到ARM系统，ARM系统查找空车位并传送给用户，用户到达后在App上按下存车命令，发送存车命令给ARM，ARM发送命令给欧姆龙PLC，PLC控制车位进行存车，同时开始计时。存车完毕后，欧姆龙PLC返回存车完毕命令给ARM，同时ARM对此车位的状态进行存储并返回，用户存车完成。取车时用户发出取车命令，App显示费用，用户支付完成发送命令给ARM，ARM发出命令控制欧姆龙PLC进行取车操作，取车完毕后，PLC返回此车位状态给ARM进行存储。这样一套完整并且实用的智能立体停车系统，可以保证存取车过程的自动化和安全性。同时，为加强整个立体停车系统的智能化管理，LCD显示屏应显示车牌号码，这样无论是对于收费还是管理都非常简便。为了停车方便，还设计有刷卡支付功能，即车开到停车位，刷卡显示停车位，按确定键，输入到欧姆龙PLC进行停车，与此同时上位机开始计时，停车结束开始收费，再次刷卡进行取车，停车结束。

2.3 安装与测试

在机械式停车设备现场安装基于ARM的嵌入式控制系统控制箱、基于DSP的车牌识别摄像机、网络通信设备．系统的现场测试主要包括：①PLC控制系统移动车位板、采集传感器数据、接收ARM控制系统命令的功能；②ARM控制系统与PLC控制系统、云平台的通信；③云平台分配车位、响应用户需求、诊断故障的功能。测试过程中，用户可以在云门户的用户界面查询到附近机械式停车设备的车位情况，根据需要输入车牌号和手机号预订车位。然后用户可以借助云门户的导航服务到达预订车库，识别车牌后，智能控制器通过PLC系统把载车板移动到停车处，驾驶员将车辆停到指定车板，系统通过网络摄像头确定驾驶员安全离开后，控制PLC将车辆移动到分配的车位。取车时云平台根据停车时间计算费用，用户付款后智能控制器控制PLC取车。

3 结束语

该停车系统集美观、方便、智能于一体，极大地满足了人们的停车需求，能够解决生活中停车不方便的问题，有很大的市场应用价值。未来的停车系统将在此基础上进一步智能化，更加舒适便捷。

参考文献：

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