基于PLC与小程序的自助立体车库系统设计与分析

引言

随着我国城镇建设步伐的加快,汽车保有量逐年增加,对停车位的需求也逐步增大,但城镇化的建设与发展也伴随着土地资源短缺的问题,土地资源投资成本高,价格昂贵,一地难求,收益周期长,这些问题造成了停车位"一位"难求的社会现状。垂直式立体车库能够提升空间利用率,是目前解决车位问题最好的方法。

传统的垂直式立体车库普遍存在低水平人工服务、控制系统本地化、用户使用自由度不高、不够自动化等问题。如果用户能够通过小程序自助进行存取车,将极大地便利生活,节约时间。本文介绍了一种结合了PLC与手机小程序的自助式立体车库系统,服务器利用网络通信协议,对终端车库系统进行数据的采集、上传,小程序界面调用服务器的数据实现用户自主存取车。

1总体规划

该系统主干框架如图1所示。该系统中,三菱PLC作为车库控制的核心器件,负责掌握车位信息、定位信息、检测传感器状态信息、故障信息等。

三菱系列PLC可以利用通信网关模块实现与外部智能设备通信。通信模块能够实现三菱PLC原厂协议到ModbusTCP协议转换,不用编写专门的PLC转换程序,只需对PLC进行地址端编程、配置,配置完成后,通信网关模块进行PLC数据的采集,并把收集的数据信息利用TCP/IP网络传输协议传输到上层服务器,完成对底层工业设备信息的采集。本次设计是利用模拟软件实现网关的作用,对PLC数据进行采集、传输。客户端采用HTTP协议、CJSoN数据格式与云服务平台建立连接。用户端通过小程序可以调用网络服务器的数据,

实现自主存取车。工程师亦可以通过移动端数据监控,远程检查车库信息,排查、解决问题。

2停车库设计

2.1立体车库模拟环境的实现

本次设计通过模拟仿真软件FactoryI/O模拟了一个6行×9列的垂直升降式立体车库系统,如图2所示。

存取车工作原理是每个车位都有一个独立的载车板,载车板没有独立的驱动装置,需要升降平台上的横移机构驱动来完成水平方向上的横移运动,实现车辆在车位中的存取,升降平台在升降井内做竖直运动,作用是将载车板和车辆运送至车库内目标车位所在层,回转机构实现车辆存取时的换向,这些机构配合运动来完成车辆的存取操作。垂直升降式立体车库的存取车过程与人乘坐垂直升降电梯的过程十分相似,车库的存车相当于电梯将人运送到目标楼层。

FactoryI/O系统包含完整的工业设备部件库,该系统含有预先构建好的场景,用户可以根据需要调用,也可以在一个空旷的场景中选择部件库中的元件进行搭建,部件库中包括传感器、传送带、按钮、开关等部件,用户可以对I/O点进行配置。

PLC模拟仿真软件通过Modbus协议与FactoryI/O系统进行I/O点数据的传输,通过模拟仿真实现PLC控制车库的运转,如图3所示。

2.2PLC控制系统的实现

PLC控制系统的应用程序主要分为主程序、子程序、中断程序。主程序主要负责程序的初始化、信息扫描以及自动存取过程等任务,采取交叉存取车的策略:子程序包括车位计数、满位信息等:而中断程序主要负责安全保护、急停、手动故障检修和监控报警功能[3-4]。PLC程序利用模拟软件与Factory建立通信,通过调试程序,实现立体车库的运行。

存车流程框图如图4所示。

取车流程框图如图5所示。

3小程序客户端的实现

自助式立体停车库系统的工作原理:PLC对车库中参数对象进行控制,服务器通过网络设备与PLC进行数据通信,小程序调用服务器的实时数据,实现用户自主存取车。通过服务器端远程检查车库的运行状况,也为车库的安全维修提供了便利。

本次设计的小程序将实现以下功能:

(1)用户登录:用户注册、登录。

(2)用户信息管理:查看和修改个人资料等信息。

(3)车库信息查询:实时查询该车库位置信息,查询当前车库中车位的状态。

(4)现场存车:根据用户注册信息,随机匹配车位,进行存车。

(5)取车功能:用户点击程序界面取车选项,进行取车。

其他补充:

(1)用户端功能补充:小程序的账号是通过注册有效手机号完成的,用户注册成功后,就可以进行登录。登录系统后,用户可以根据自身的需求进行相应操作。用户可以查看停车记录、钱包、消息通知等其他信息,用户界面如图6所示。

(2)云端管理系统:用户管理、当前车位状态查看(是否有车位,有多少车位)、车库系统检查。云端管理系统通过网关模块调用PLC参数信息,部分实现数据调用的代码如图7所示。

图6用户界面

图7调用数据代码

小程序调用云端管理系统的数据,部分实现代码如图8所示。

(3)微信小程序功能补充:显示停车场名称、车位统计,可以查看停车场的位置信息,方便用户查询前往路线,如图9所示。

图8小程序调用数据代码

图9存车状态

(4)车辆存车入库后,终端通过传感器检测模块生成信息报表,计费系统开始计费,并与用户端通过云端实时同步。取车与此操作类似,用户可以在线支付车费,如图10所示。

图10取车支付状态

4结语

本文介绍了一个自助式立体停车系统的设计,包括小程序服务器与车库终端的实现形式以及它们相互之间通信的方式。系统利用FactoryI/O搭建出模拟环境,该模拟环境通过ModbusTCP协议与PLC模拟仿真软件通信,模拟出PLC控制立体车库的场景。网关模拟软件采集PLC数据,利用TCP/IP通信协议上传至服务器,小程序与网络服务器进行数据的交互,实现自助存取车功能。