倉儲式停車設備計算機控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人民生活水平的提高，汽車的社會保有量大幅度增長，這不僅給人們生活帶來了極大的方便，而且也大大加快了我國汽車業(yè)的飛速發(fā)展。但同時也帶來了一個比較嚴重的社會問題：在城市、尤其是在大城市，停車難，亂停車的現(xiàn)象比較普遍，這種現(xiàn)象使得本來已經(jīng)擁擠不堪的交通更加擁堵。因此，交通與停車的管理已經(jīng)成為政府及各界關注和急待解決的重要問題。在這種情況下，開發(fā)自動化立體停車系統(tǒng)，完善我國的靜態(tài)交通管理已成為當務之急。機械式主體停車設備具有占地面積小，出入庫方便快捷，安全防盜，改善市容環(huán)境等優(yōu)點，為此，我公司已經(jīng)陸續(xù)開發(fā)了幾套倉儲式全自動停車設備，并獨立開發(fā)了相應的計算機控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有讀卡操作、自動出入庫、無線通訊、自動尋址定位、計算機自動調(diào)度和信息管理等特點，在技術上處于國內(nèi)領先地位，尤其適合大中型立體停車庫。本文將對智能化倉儲式停車設備的計算機控制系統(tǒng)作一個簡單介紹。
一．主要機械結(jié)構(gòu)
本文將以一個64車位的倉儲式停車設備為例，簡要介紹倉儲式停車設備的機械結(jié)構(gòu)。停車設備出入口設在地面，64個車位分布在地下四層，由兩臺升降機負責車板的垂直升降，四臺運載小車分別負責本層車板的水平移動。
二．計算機硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
停車設備控制系統(tǒng)的人機界面是一臺工業(yè)控制計算機，該計算機帶有2套讀卡裝置和一臺票據(jù)打印機，通過串行通訊線與PLC控制系統(tǒng)相連。
控制系統(tǒng)由一個主控PLC和四個臺車PLC組成，主控PLC和臺車PLC之間通過無線通訊傳遞信息。工控機通過RS232串行通訊口采集控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)以文字的形式或圖像的形式動態(tài)地顯示在計算機屏幕上，同時，操作員可以通過人機界面向控制系統(tǒng)發(fā)出命令。
計算機的屏幕為觸摸屏，可以直接用手指點擊屏幕上的相關位置，其效果與鼠標相同。
計算機由一臺不間斷電源（UPS）供電。
三．計算機軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1．主控程序
軟件系統(tǒng)的核心是主控程序，安全、穩(wěn)定、高效是控制程序的基本原則。主控程序的任務是：完成對出入口的信號檢測，車輛出入的引導，安全門的控制，兩臺升降機的控制，回轉(zhuǎn)盤的控制，四輛運載小車的信號搜集，以及四臺小車的指令控制。與此同時，將各種狀態(tài)信息傳送給上位機監(jiān)控系統(tǒng)，并接收來自于上位機監(jiān)控系統(tǒng)的指令。由于設備之間的關系密切，設備啟動的隨機性較大，因此，設備之間的安全連鎖就更加至關重要。在本系統(tǒng)的主控程序中，我們采用了許多先進的控制策略，不僅保證系統(tǒng)及車輛的安全，而且使得系統(tǒng)的運行效率大大提高。每次啟動時，升降機和臺車可以以任何組合方式運行，可以是一臺升降機、兩輛臺車運行，也可以是兩臺升降機、一輛臺車運行，還可以是兩臺升降機、四輛臺車同時運行。最快速度可以達到在一分中內(nèi)，存兩輛車，取兩輛車。

2．臺車控制程序
臺車控制程序的主要任務是：接收來自主控程序的指令，根據(jù)指令的內(nèi)容及臺車自身的狀態(tài)，確定需要完成的動作及其完成這些動作的順序。首先，臺車需要根據(jù)存取車指令及自己的位置，確定運行的方向；在運行過程中，臺車需要實時檢測車位，到目的車位時，及時減速，保證停車準確；根據(jù)車位的編排順序和一定的算法，確定水平移動的方向。由于受物理空間的限制，有些停車場的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出不規(guī)則形狀，為了充分利用有效空間，我們在機械設計方面做了許多有益的嘗試，除了常規(guī)的直線型巷道外，我們還設計了L型和T型巷道。非常規(guī)的機械結(jié)構(gòu)，大大地增加了控制程序的復雜性。為了完成這些控制功能，我們在檢測方式、控制思想、控制算法以及控制設備的選型方面都作了許多精心的考慮，以保證臺車安全高效地運行。
3．上位機監(jiān)控系統(tǒng)
上位機監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務是從主控程序中采集數(shù)據(jù)，并實時地以文字或圖像的形式顯示在計算機屏幕上；隨時接受操作員發(fā)出的指令，并將這些指令傳送到主控程序。屏幕上顯示的內(nèi)容包括：各個設備的狀態(tài)信息，各PLC的通訊狀態(tài)，各臺車的位置，升降機的位置，故障信息等等。
4．停車收費系統(tǒng)
停車收費系統(tǒng)是存車人與停車設備信息傳輸?shù)慕涌凇４孳囌叨急仨氂幸粡埜袘ǎ诳ㄉ嫌涗浿摽ǖ挠嘘P信息，如：卡號、車位號、預存金額、剩余金額、有效期等等信息。當需要存/取車時，持卡人將卡放在門口的感應卡閱讀器上，計算機自動識別卡上的信息，自動判斷是存車還是取車，自動計算存車時間及本次收費金額，并打印出收費條。除了存/取車的管理外，停車收費系統(tǒng)還具有存車卡管理功能、存車信息查詢功能等。
四．系統(tǒng)特點
近年來，隨著汽車業(yè)的飛速發(fā)展，我國的機械停車設備也取得了可喜的進步。從最開始的豎直循環(huán)式、水平循環(huán)式、升降橫移式、地坑式，到現(xiàn)在的倉儲式，經(jīng)歷了由簡單到復雜、由小規(guī)模單體停車設備到中大規(guī)模的智能型停車系統(tǒng)的發(fā)展歷程。同時，停車設備的開發(fā)廠商也在激烈的競爭中不斷發(fā)展壯大，開發(fā)出來的產(chǎn)品不論在形式上、質(zhì)量上、還是在技術水平上，都在不斷的進步。本文將從以下幾個方面介紹智能型倉儲式停車設備在控制系統(tǒng)設計上的一些特點。
1． 安全可靠的系統(tǒng)設計——倉儲式停車設備的機械結(jié)構(gòu)包括升降和平移兩大部分，平移又分為縱向移動和橫向移動。一次正常的系統(tǒng)運行過程需要啟動不同的設備許多次。因此，停車設備的控制系統(tǒng)設計，除了設備的正常運行外，系統(tǒng)的安全性設計將是一個非常重要的內(nèi)容。安全性設計包括：汽車的安全保護、啟動設備本身的安全保護，以及設備與設備之間的聯(lián)鎖關系等等。為了保護汽車在存車過程中的安全，我們除了常規(guī)的檢測以外，還從程序上增加了實時檢測判斷，實現(xiàn)全流程的多重后備保護。
2． 先進的控制方式——倉儲式停車設備的一個顯著特點是升降部分和平移部分是分離的。在現(xiàn)有的一些倉儲式停車設備的控制系統(tǒng)中，有的采用集中控制方式，集中控制的優(yōu)點是將所有的輸入輸出信號直接采用電纜連接方式，集中連接到可編程控制器，省去了數(shù)據(jù)通訊的環(huán)節(jié)，而正是這種集中連接方式，需要大量的現(xiàn)場布線，運行中設備拖拽著電纜運動很不方便，而且由于電纜長度的限制，行程不可能很遠。另外，如果某個環(huán)節(jié)出故障，整個系統(tǒng)均不能運行。而在本系統(tǒng)中，采用分布式控制系統(tǒng)，升降部分和各層水平移動部分分別控制，這樣，不僅省去了大量的現(xiàn)場布線以及由此帶來的施工、校對的工作，而且減少了許多故障發(fā)生的可能性，最重要的是，當某個局部發(fā)生故障時，并不會影響其它設備的運行。
3． 先進的數(shù)據(jù)通訊技術——由于采用了分布式控制系統(tǒng)，各個分控點之間的數(shù)據(jù)交換就是一個重要問題。考慮到設備的移動特性，我們采用無線通訊方式，網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)采用星形結(jié)構(gòu)。這樣的設計，既避免了有線通訊結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)通訊對電纜傳輸距離的限制，又大大提高了數(shù)據(jù)通訊的抗干擾能力。另外，在程序設計上充分考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性，增強系統(tǒng)的容錯能力，從而使系統(tǒng)的可靠性得到保證。
4． 準確無誤的車位識別——車位識別準確，是存取車操作的關鍵，如果識別失誤，造成的后果將是非常嚴重的。為了保證車位識別準確無誤，我們引入了最先進的激光掃描技術，并將它與傳統(tǒng)的檢測方式相結(jié)合。激光掃描技術是當前最先進的技術之一，它具有掃描速度快，精度高，容錯能力強，抗干擾能力強等優(yōu)點。在唯一地定義了車位編碼以后，通過精心編制的數(shù)據(jù)處理程序，可以準確無誤地識別所選車位的信息。在此基礎之上，輔以傳統(tǒng)的尋址方式，相當于給車位識別以雙重保護。
5． 清晰明了的故障定位——為了讓操作員在操作或運行過程中出現(xiàn)故障的情況下，能快速、準確地發(fā)現(xiàn)故障，排除故障，我們在系統(tǒng)中設計了許多方式對故障進行檢測，除了安裝一些檢測開關進行檢測外，還設計了許多軟件判斷條件，對一些不合理的邏輯條件及時報警。操作人員或者系統(tǒng)維護人員只要看到屏幕上的報警信息，便可知道發(fā)生了什么故障，從而及時處理。
6． 實時的動態(tài)畫面設計及人機交互系統(tǒng)——實時的動態(tài)畫面設計使操作員能及時了解整個系統(tǒng)運行的工況，包括：設備狀態(tài)、故障狀態(tài)、升降機或臺車所處的位置、設備當前正在進行的操作等等；系統(tǒng)還提供了豐富的歷史數(shù)據(jù)儲存，管理人員和系統(tǒng)維護人員可以隨時查閱。人性化的人機界面使操作員能進行許多靈活的操作。
五．結(jié)論
將分布式控制技術、無線通訊技術、激光掃描和定位技術引入到停車設備之中，在國內(nèi)同行業(yè)中均是首次。在引進的國外同類產(chǎn)品中，也未發(fā)現(xiàn)有同樣的應用。由于這些高技術和高技術產(chǎn)品的引用，停車設備的安全性、可靠性和運行效率均得到明顯的提高。