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立体车库智能控制系统设计与研究

所属栏目:车辆论文 发布日期:2021-12-01 10:05 热度:

   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。

立体车库智能控制系统设计与研究

  1 总体设计和功能设计

  1.1 总体设计

  本设计由于应用场合是小区或人员密集场所,噪声太大会影响人们的正常活动,所以采用了液压设计。液压设计有以下5个更适合本设计应用场景的特点:(1)调速范围大,可实现无极调速,且调速简单;(2)使用溢流阀作为安全阀,可实现过载保护;(3)液压转动装置重量轻、结构紧凑,惯性和冲击性小;(4)操作控制简单方便,易于实现自动化控制,如电液联合控制配合使用能实现复杂顺序控制自动化运行;(5)噪声小、工作平稳。又因为液压转动属柔性转动,安装位置可因地制宜,方便灵活[1],所以选择液压设计。

  1.2 安全设计

  为了保证人和车的安全,安全设计有以下4个特点:(1)为防止车的意外下落,安装电磁铁挂钩;(2)为预防人车误入,导致人员伤亡,采用光电开关;(3)报警设备,一旦出现意外故障,立刻报警并停止工作,及时阻止伤害和意外进一步扩大;(4)有急停设置,如若出现问题,立即急停,保护设备和人员安全。

  1.3 功能设计

  采用ARM作为整个立体停车系统的主控制器[2],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 硬件设计

  器件选型:下位机采用欧姆龙PLC,因为该PLC点数多,通信功能好,价格实惠,实用性更强。本文采用的是CP1E;上位机选择的是STM32F407ZG106,因为STM32高性能、低成本、低功耗,32位处理器,内核是Context-M3,时钟频率是72 Hz.为提高系统的可靠性,全部I/O口做隔离处理,并对电源信号进行滤波。立体车库控制器采用模块化的设计思路,使各功能相对独立,便于开发和调试,通过接口对模块进行集成[3].

  3 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,如图1所示。

  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i OS和Android跨平台应用。

  4 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。

  SEVER接到App的指令,查询所有的ARM,看哪里有空车位,返回给SEVER,SEVER再返回给App用户;同时SEVER负责计时和计费。当数据比较多时SEVER可以控制多个ARM,每个ARM又可以控制几台PLC,并直接把费用上传到App,用户付款成功,发送指令给SEVER,SEVER发出指令进行取车操作。

  5 结语

  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

  [1]李湘伟。 - 种基于PLC控制的双层升降横移式立体停车库的设计[J].机床与液压, 2019,47(10):64-66.

  [2]薛裕峰,册,黄雪颖,等可联网立体车库智能控制系统设计[J].扬州大学学报(自然科学版) , 2019,22(1)。23-27.

  [3]邹建平,谢庆均,史焕然,等基于STM32的立体车库自动控制技术研究[J]南京工程学院学报(自然科学版) , 2020,18(2):55-58.

  《立体车库智能控制系统设计与研究》来源:《机电信息》,作者:陈小琼

文章标题:立体车库智能控制系统设计与研究

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