孙祥墅
青岛昊悦机械有限公司 山东省青岛市 266043
摘要：随着我国经济越来越发达，拥有私家车的人越来越多，尤其是在晚上的小区还有繁华的娱乐场所，车辆的停放给人们带来了越来越多的困扰。根据此种情况，设计了双层折叠停车系统，它是集美观、方便、智能于一体的停车系统。下位机采用欧姆龙PLC，对车位的停放进行控制；为实现更加智能的功能，也利于功能扩展，上位机采用STM32F407；由于停车的范围比较广，所以采用了局域网对系统进行集中控制，故障集中处理。
关键词：立体车库；嵌入式控制；物联网
引言
立体车库行业近年来进入高速发展时期。升降横移式、平面移动式、垂直升降式和垂直循环式立体车库作为四类主流车库类型，企业的研发热情较高。
1立体车库的特点及工作原理
车库采用电机驱动技术，运行平稳，噪音低，运行速度快，存取时间短，占地面积少，空间利用率高，可根据用户要求，合理布置层数和列数。设备采用多路安全保护，设有防坠落，防碰撞，防过载，防冒顶等一系列安全保护装置。安全可靠，设备造价低，维保费用低。设备分为多层多列布置，除顶层外，每层设置一个空车位，除底层外的所有车位均可以自行升降。除顶层外的所有车位均可以自行横移。当某一个车位需要存取车辆时，该车位下方到空车位之间的所有车位均向空车位方向横移一个车位的距离，在该车位的下方就可以形成一个升降通道。此时，该车位便可以自由升降，当其降至地面时，车辆便可自由存取。因此我们需要设计合理的控制系统，我们将其分为主回路控制和控制回路，主回路主要控制升降横移电机旋转带动载车板进行左右左右上下移动，控制回路只要作用是确保设备正常允许的同时还要确保车辆以及人员的安全。系统设置良好的安全防护装置，如通过一键急停按钮、超限制设备来应对设备突发状况不能正常运行，防止事故的发生等。设置车身长度检测、人员误入、防坠落、警示等装备。目前立体车库常用的控制方式有继电器、单片机和PLC控制方式。这里我们采用的是PLC控制方式，因为在车库建成后，使用最多的就是继电器控制系统，该系统主要是根据设计实际需要由接触器和继电器连接而成的。所以采用PLC控制方式具有很大优势，如工程控制能力强、编程简单、开发周期短、抗干扰能力强等。最后用户通过触摸屏来实现车辆的自动存取，通过网络通信实现对车库信息的实时监控，实现车库智能安全运行。
2垂直循环式立体车库控制系统的设计
2.1软件设计
设计出来的软件要能在工控屏上显示公司名称，工控屏既可以手动操作，也可以自动操作，还可以强制操作。手动和强制操作主要是为了在有故障时方便急停和进行维修。存取车过程中PLC工作过程：PLC首先接收到要停放的车位信息，根据下位机的PLC程序，该车位自动运行到一层，把车停到该车位，停车完成；App上直接按取车或直接刷卡支付，支付完成，给PLC发出信号进行取车，PLC根据程序自动运行，车出库。此时该车位变成空车位，把该车位的状态反馈给上位机进行统计。为了美观上层车位自动回去，车板同时旋转到反面，利于行人和车辆的行走和下层车位的停放。考虑到美观的因素，本设计车位的反面是一个绿化广告。ARM用RS485与PLC进行通信：因为RS485可以双向通信，而且通信距离、通信速度、可扩展性都比RS232好，所以通信方式选择RS485。用STM32编写程序时，主要实现对对应区域的对应车位是否有车停放的状态的存储，有车停放的状态记为1，没有车停放的状态记为0。当用户发出预存车指令时，ARM通过循环查找状态为0的停车位返回给SEVER从而传给App用户。用户发出存车指令时，SEVER通过ARM再与PLC通信，驱动PLC自动进行存车，与此同时，SEVER的计时程序开始运行。当用户发出预取车指令时，SEVER设置计时程序结束。取车完毕，把状态存入ARM中。设计的App有个人电话号码，对应的车牌号，预存车、存车、取车和付费以及急停和求助等功能，可以根据个人信息直接进行取车，无需找车；可以手机操作，无需等待，实现智能自动化操作。开发App时选用APICloud“云端一体”的移动开发平台，使用Web语言中的HTML5做App的相应功能开发，如推送、客服、LBS、登录、识别等，都变成一个个功能模块，由APICloud自身或不同的云服务公司提供，积累在APICloud的聚合API中形成iOS和Android跨平台应用。
上位机显示附近空余车位，可以预约，停车时要按“确定”键，取车时也要按“确定”键，付费刷卡完成才能进行取车。对于存取车过程，屏上可直接显示状态，譬如车辆正在停车、正在取车。如小区或娱乐场所等可以设置存取车优先原则，争取使存取车时间最短。立体车库的存取车策略一般分为存车优先策略、取车优先策略、原地待命策略、交叉存取策略。对以上策略建立模型，仿真分析，最后认为原地等待策略更适合该车库。
2.2多层循环式
多层循环式立体车库主要由水平循环系统、升降系统、电气控制系统三部分组成，通过载车板的上下水平循环运动完成车辆的存放。此车库有圆形循环式和方形循环式两种形式。圆形循环式以圆形运动为水平循环系统完成上下层车位的交换，该形式中一个系统只需一台升降机。方形循环式以方形运动为水平循环系统完成上下层车位的交换，该形式中一个停车系统需在两头各设一台升降机。此车库无需坡道，节省占地面积，自动存取车，方便快捷。最适宜地形细长且地面只允许设置一个出入口的场所，如建筑物、广场、便道的地下以及高架桥的下面等。
2.3初始化
设备上电时，控制器需要记录每个车位的位置以及是否空闲。因此先将设备完整循环运行一圈进行标定，根据检测开关的信号将车位的位置和使用情况依次存储在内部寄存器中。初始化完成后，空闲车位的数量和号码交替显示在LED屏上。未进行初始化或者初始化程序被中断时，设备不能在自动模式下运行。
2.4系统硬件设计
立体车库的硬件系统部分主要由核心控制PLC模块、电机速度调节模块、输入输出模块和触摸屏一起组成的。对于PLC，我们选用的是西门子PLC300系列产品CPU315-2DP，选用交互性超强的MP270B工控触摸屏人机交互系统来进行相应显示与输入，让用户通过其进行车位的选择并显示对应的车位信息。同时选择功能性极强，可靠性强的MM440变频器。该系统输入输出点较多，如继电器，接触器就要大量输出点，而传感器，控制按钮、感应线圈等也对应很多输入点，他们又都与机架相距较远，因此接线难度大。同时输入单元与可编程控制器的距离远。因此车库运行时，我们可通过可编程控制器的串口模块来控制语音和刷卡输出单元。
2.5区块链
因为数据量比较庞大，可以进行分组分片管理，运用区块链云服务等技术进行数据的综合管理。ARM与SEVER通过GPRS进行通信，之所以选用GPRS通信是因为模块采用的是高性能工业级无线模块及嵌入式处理器；以实时操作系统作为软件支撑平台，内嵌自主知识产权的TCP/IP协议，为用户提供高速、稳定可靠、永远在线的透明数据传输通道。GPRS模块和STM32是通过串行口进行通信的，通信协议是AT命令集。除了串口发送和串口接收之外，还有一些硬件握手信号，如DTR、CTS、DCD等。DCD信号可以检测CPRS是处于数据传送状态还是处于AT命令传送状态，DTR信号用来通知GPRS模块传送工作已经结束。运用GPRS通信首先要对GPRS进行一系列的设置：设置通信波特率，设置接入网关，设置移动终端的类别；其次要测试GPRS服务是否开通。其中软件编写时有串口驱动层、GPRS模块驱动层、PPP协议层、IP协议层、UDP协议层与应用层。
结语
基于PLC控制器,设计了一款采用PLC控制的垂直循环式立体车库控制系统。首先完成了对立体车库的整体结构设计;其次绘制了控制流程图,通过对PLC的I／O端口分配,完成了车库控制系统通讯设计;然后通过对车库存车、取车等流程进行分析,完成PLC程序的编写来进行整体功能控制,提高了有效性和可靠性,满足了立体车库的控制功能和使用要求。通过对控制系统运行模式优化使车库提高了存取车的效率,推进了垂直循环式立体车库的优化与改进,使其具有更高效率的运行系统。
参考文献
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