智能立体车库系统组态设计

王建菊，雷崇武

（1.武昌职业学院，湖北 武汉 430202； 2. 武汉联合光电科技有限公司，湖北 武汉 430076）

0 引言

随着我国经济的发展以及城市现代化水平的不断提高，我国汽车保有量迅速增长。“停车难”的问题已经逐渐成为影响和制约城市建设以及经济社会发展的重要因素，尤其是城市各大商圈、商务写字楼以及居民小区内，“一位难求”的现象普遍存在［1］。

针对传统车库占用面积大、容量小、存取车等待时间长等问题， 笔者在PLC 控制技术的基础上，应用MCGS 组态软件，设计了一个旋转式智能立体停车库系统。 该系统可通过PLC 实现自动存取车过程，并在MCGS 触摸屏上进行系统工作状态的设置和实时监控， 可以有效地解决传统停车位占用空间大、存取车效率低的问题［2］。

1 智能立体车库系统的组成及运行过程

1.1 系统组成

智能立体车库系统由泊车位、转盘转换装置、汽车定位装置和升降电梯组成。其中，汽车定位装置主要对汽车进行定位和检测，包括支架伸缩、支架夹紧和检测装置［3］。 图1 为智能车库系统（每层10 个泊车位，共5 层）的结构图。

图1 智能立体车库系统结构示意图Fig.1 Intelligent stereo garage system structure

1.2 系统运行过程

需存车时，按下升降电梯按钮，汽车开到升降电梯的转盘换位装置上， 由汽车定位装置进行测量和定位，然后由升降电梯运送到指定的层数，再由转盘换位装置旋转到指定位置， 由汽车定位装置托送到泊车位。 取车过程类似。

电梯门开关由M1 三相异步电机控制， 电梯升降由M2 三相异步电机通过变频器控制，汽车定位、夹紧装置由M3 伺服电机和M4 三相异步电机 （高低速）控制，转盘换位装置由M5 步进电机控制。 系统运行具有手动调试模式和汽车存取自动模式，手动模式可以对电机进行单独调试， 自动模式主要实现对汽车存取过程的自动控制。 本设计中的两种模式均通过MCGS 组态软件实现对不同模式中各电机运行状态和整个汽车存取过程的监控和设定，以实现立体车库智能化监控和操作的目的［4］。

2 智能立体车库系统组态设计

2.1 首页界面设计

2.1.1 窗口设计

首页界面是启动界面，一般要求在MCGS 下载完成后，即进入首页界面，可通过将首页界面属性设置为启动窗口来实现。 首页界面中的图元主要有“进入调试”和“进入操作”两个标准按钮。 选择“进入调试”按钮，弹出“用户登录窗口”，输入对应的密码000，即可进入手动调试模式界面。 选择“进入操作”按钮，弹出“用户登录窗口”，输入对应的密码555，即可进入自动模式界面。 首页界面窗口如图2 所示。

图2 首页界面窗口Fig.2 First page interface window

2.1.2 用户权限设置

选择工具栏中的“下载权限管理”菜单，添加负责人、操作员两个用户名和管理员组、操作组两个用户组，设置负责人用户密码为000，并勾选隶属用户组为管理员组，设置操作员用户密码为555，并勾选操作组。 “进入调试”“进入操作”两个按钮构件属性按下脚本均为：！LogOn（ ）。手动调试界面和自动运行界面的切换通过循环脚本实现， 整个首页界面设置循环脚本为：

IF ！ CheckUserGroup（＂管理员组＂ ）＝0 THEN

用户窗口.调试窗口.Open（ ）

end if

IF ！ CheckUserGroup（＂操作组＂ ）＝0 THEN

用户窗口.操作窗口.Open（ ）

end if.

2.2 手动模式界面设计

2.2.1 手动调试界面整体设计

手动调试模式整体界面设计如图3 所示。

图3 中，在“下拉框”选择不同的电机进行调试。调试过程中，对应电机的指示灯长亮，汽车轴距显示对应数据，在M3、M5 电机速度输入框中输入设定值。

2.2.2 下拉框属性设置

下拉框连接变量为D0，D0取值为1～5， 每一值都有相对应的电机。 D0为1 时，对应三相异步电机；D0为2 时， 对应变频器控制的三相异步电机；D0值为3 时， 对应伺服电机；D0为4 时， 对应高低速电机；D0为5 时，对应步进电机。 变量M101～M105 对应5 台电机调试过程中的指示灯。

下拉框程序如图4 所示。

M3、M5 电机的速度通过输入框实时输入，其对应的变量连接为D50、D52数据寄存器输入，对应部分程序如图5 所示。

4 种类型的汽车轴距显示通过标签显示， 在属性设置中勾选“显示输出”，其对应部分程序为图6。

2.3 自动模式界面设计

图3 手动调试模式界面Fig.3 Manual mode interface

图4 下拉框程序Fig.4 Drop-down box program

图5 速度显示部分程序Fig.5 Some programs of speed

图6 汽车轴距显示部分程序Fig.6 Some programs of automobile wheel base

自动模式界面主要显示智能立体车库存取车时5 台电机的工作状态、车库泊车位状态。 其中，泊车位的状态显示通过标签设置“显示输出”即可，并关联相应PLC 变量。自动模式界面设计如图7 所示。自动模式对应部分程序设计如图8 所示。

3 设备组态与运行调试

3.1 设备组态

图7 自动模式界面Fig.7 Automatic mode interface

图8 自动模式部分程序Fig.8 Some programs of automatic mode

本设计选择三菱PLC 作为控制器。 由于MCGS触摸屏是与主站Q 系列PLC 连接的，所以设备组态中的子设备应选择三菱Q 系列编程口［5］。

图9 设备属性值设置Fig.9 Setting of equipment attribute value

在设备组态中，通用串口父设备的属性为：串口端口号为0-COM1、通讯波特率为6-9600，数据位为1-8 位、停止位为0-1 位，数据校验方式为1-奇校验；Q 系列编程口设备0 的属性为： 设备名称0，设备地址0，PLC 类型为三菱_Q00CPU。 为保证MCGS 触摸屏与主站Q 系列PLC 通信正常，通用窗口父设备与设备0 的设备属性值应保持一致［6］。 本智能车库系统的设备属性值设置如图9 所示。

3.2 设备运行调试

下载PLC 程序至Q 系列和FX 系列PLC，并通过连接线将MCGS 与主站QPLC 的RS232 端口连接，进行在线调试。在调试时，可实时监测到各个电机运行状态是否正常，相应电机指示灯是否亮，当步进电机、伺服电机的转速为60～180 r／min 时，可以在输入框中实时输入相应参数值。汽车轴距根据SQ13、SQ12、SQ11、SQ10 四个光电开关位置实时显示。各车位的存取状态在界面中能正确显示，存取车数量能实时更新。

4 结语

组态软件MCGS 具有接口开放、 功能丰富、组态灵活、运行稳定等特点。本文运用组态控制技术和可编程控制技术， 成功设计了智能立体车库自动存取系统。 智能立体车库可以极大地节省停车占地面积和存取车时间， 还可以使现场管理变得简单直观。该智能立体车库可广泛应用在购物中心、超市等附近的半地下停车场，。