多层升降横移立体停车库计算机监控系统研究.pdf

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1、算法及ZN法优化的结果进行比较,可看出PSO算法的优化结果性能指标优越,且计算时间较G A大大缩短,是一种很有前途的PID参数优化算法。参考文献:1 李爱国,覃 征,鲍复民,贺升平 1 粒子群优化算法J 1 计算机工程与应用,2002,21878912 Kennedy J1Eberhart R1Particle swarm optimization A1Proc1IEEE Int1Conf1on Neural NetworksC11995,1942194813Shi Yuhui,Eberhart,R1Parameter selection in particle swarmoptimizati

2、onA1Proc1of the 7th Annual Conf1on Evolution2ary ProgrammingC11998,59160014Shi Yuhui,Eberhart,R1Empirical studyof particle swarmop2timizationA1Proc1of the Congress on Evolutionary Compu2tation C1199911945195015Suganthan P N1Particle swarm optimiser with neighbourhoodoperatorA1Proc1of the Congress on

3、 Evolutionary Computa2tionC1199911958196216Kennedy J,Spears W M1Matching algorithms to problems:anexperimental test of the particle swarm and some genetic algo2rithms on the multimodal problem generator A1Proc1IEEE Int1Conf1on Evolutionary ComputationC11998,788317 Y oshida H1Kawata K1Fukuyama Y1Taka

4、yama S1NakanishiY1A particle swarm optimization for reactive power and volt2age control considering voltage security assessment J 1Transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan,1999,119-B(12):1462146918 郑立新,周凯汀,王永初 1PID进化设计法J 1 仪器仪表学报,2001,22(4):3403439Kennedy J1The particle swarm:s

5、ocial adaptation of knowledgeJ 1IEEE International Conference on Evolutionary Computa2tion(Indianapolis,Indiana)1IEEE Service Center,Piscat2away,NJ,USA11997,3033081作者简介:李 勇(1974)男,湖北武汉人,华中科技大学博士研究生,研究方向为机械制造及自动化;段正澄(1934),男,江苏镇江人,华中科技大学教授,博士研究生导师,研究方向为机械制造及自动化。机电一体化技 术多层升降横移立体停车库计算机监控系统研究谢 明1,程怀舟2(1

6、1 邵阳学院,湖南 邵阳422000;21 武汉大学,湖北 武汉430072)Study on Computer Monitoring System of Multi-storey Up-down and Translation Stereo GarageXIE Ming1,CHENG Huai-zhou2(11Shaoyang Institute,Shaoyang 422000,China;21Wuhan University,Wuhan 430072,China)摘要:简述了多层升降横移立体停车库基本组成和监控方案,介绍了监控系统的基本功能以及PLC监控系统。通过上位机和PLC构建的网络系

7、统,实现了立体车库计算机实时监控。关键词:立体停车库;PLC;多层升降横移;计算机监控系统中图分类号:TP271文献标识码:A文章编号:10012257(2004)09002804Abstract:The basic compositions and monitoringscheme of the multi-storey up-down&translationstereo garage are briefly described in this article,Mean2while,the essential functions of the monitoring system andPLC

8、 monitoring system are also introduced1Through thenetwork system composed by upper computer and PLC,thereal-time computer monitoring of the stereo garage is re2alized1Key words:stereo garage;PLC;multi-storey up-down and translation;computer monitoring system收稿日期:20040613821机械与电子22004(9)0 引言立体停车库是近年来

9、迅速发展起来的一种先进的停车方式,它为城市中日益严重的汽车停放问题提供了有效的解决办法。目前,常见的机械式立体停车库有:升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类8种,其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、配置灵活,存取速度快和造价低等优点,在国内停车库市场占有83%的市场份额1。1 升降横移停车库基本组成及监控方案多层升降横移式停车库机械部分采用单元钢架结构,电机驱动,链条或钢丝绳传动。停车库车位结构为2维矩阵形式,可设计为多层和多列2。由于受收链装置及进出车时间的限制,一般为24层(国家规定最高为4层),以2层、3层者居多,可根

10、据泊车的多少来决定停车库的规模。其钢结构框架按一定规格的分格单元进行组合,可纵向延伸,分段集中控制,也可横向并列,分排单独控制3。停车库组合布置的不同形式可适应于不同场地条件的需要,配置非常灵活。升降横移类机械停车库利用托盘移位产生垂直通道,实现高层车位升降存取车辆。每个车位单元配置停放车辆的托盘,托盘由电机独立驱动。底层只能平移,只需配备交流减速横移电机;顶层只能升降,只需配备交流减速升降电机;中间层既可平移又可升降,则需配备2台交流减速电机,分别用于横移和升降驱动。除最上层外,每层均留有1个空车位,允许托盘左右移动1个车位位置,为上层托盘下移留出通道。例如停车库设计为4层17列,那么整个停

11、车库共有68个车位,则有65个可停车的托盘。除驱动及传动子系统和载车盘子系统外,升降横移立体停车库还由电气控制子系统、电气保护子系统和安全防护子系统等组成。立体停车库使用时涉及到人身和车辆的安全,已纳入特种设备安全监察范围,而且使用的环境可能是室外露天,所以对设备的安全性和可靠性要求非常高。PLC采用了以计算机为核心的通用自动控制装置,集微机技术、自动化技术和通讯技术为一体,可靠性强、性价比高、设计紧凑,扩展性好和操作方便,适用于频繁启动和恶劣的环境4,因此在立体停车库控制系统中通常采用PLC作为电控系统的核心。同时,利用上位计算机的数据通信手段,数据处理能力和图形显示、多媒体技术,在操作员和

12、停车库之间构造出形象、直观的界面,显示停车库的全貌,对操作运行和故障给出提示、报警等2。PLC作为下位机主要是对立体停车库的运行进行逻辑控制,满足停车库存取的基本功能。监控PC作为上位机,通过RS 422或RS 485总线方式,实时接收和处理下位机PLC从现场采集到各种控制、报警信号,如存取车位代码、运行到位、报警和车辆监测等信号,并利用这些信号驱动PC控制界面中的各种图形。由于信号采集和处理的实时性,决定了控制界面中车辆的运行方向、运动状态与现场状况保持了高度的一致。2 立体停车库监控系统211 监控系统的组成立体停车库监控系统由上位机监控系统和下位机PLC控制系统组成,监控系统由“上级总线

13、控制机或网络(可选)+上位机+PLC+现场操作机构”构成,以PC机为核心,配备有打印机、音效设备、收款机、显示器和摄像头等。上级总线控制机或网络、操作器、触摸屏和IC卡磁卡机都是可选部分,为进一步开发的内容,可根据停车库规模以及实际情况合理选用1。停车库控制方式分为手动、半自动和全自动。手动是在现场用手操作器对每个托盘进行点动控制,应用于车库检修、突然停电、紧急停机和车库故障4种情况;半自动为操作PLC控制面板上的按钮由PLC实现自动逻辑控制;全自动是由计算机给出存取命令由PLC执行(要求配备“操作器”)。手动方式主要用于维修调试或异常情况处理,为最高优先级;半自动或全自动方式用于正常进出车处

14、理,其中半自动方式优先级高于全自动。在计算机脱机情况下,PLC控制面板可以完成所有存取车操作。手动、半自动和全自动之间必须能够互锁1。212 监控系统基本功能上位机监控系统可采用工控组态软件作平台,在数据采集的基础上完成对整个停车库运行的监控。其主要功能有:a1 视频监控功能。在停车库各出入口,值班室921机械与电子22004(9)和停车库内主要区段安装变焦镜头摄像机,在大范围车位区安装球形云台,以便实现对停车库全方位的实时监控。如果在停车库光照条件不好的情况下,可以选择黑白摄像机。b1 友好的人机交互操作。供操作人员查询当前系统状态数据(库存数据、设备状态和运行状况等),人工直接干预系统的运

15、行以处理异常情况。操作分“手动操作”和“自动操作”。自动操作由操作员直接在计算机上进行控制操作和管理,系统将自动控制车位托盘的运动,自动生成记录报表和帐单;手动操作分为PLC控制柜手动和现场手动,在计算机脱机情况下,PLC控制柜可以完成所有存取车操作,遇到比较复杂的故障时,使用现场手操箱来处理3。c1 防盗识别功能。当车辆驶入停车库入口时,摄像机将车辆外形、色彩与车牌信号送入数据库保存起来;车辆出库前,摄像机再次将车辆外形、色彩与车牌信号送入电脑,与驾车人所持票据编号的车辆在入口时的信号相对比,若两者相符合即可放行;如发生异常情况,则发出报警信号,并自动切换和记录相关图像。d1 采集立体停车库

16、系统状态数据。采集各种光、电和开关状态信号,实时显示整个停车库各个车位和托盘的情况以及停车过程中托盘位置、方向的运动变化,并将各种信息存放在动态数据库中,供监控系统随时掌握系统运行的状态,设备调度,运行参数给定和故障记录统计等程序使用。e1 车位选择。车位可优选、指定和包租。每存取1次车之后,自动按最优车位选定下1次停车位置(如以存车花费时间最短,运动托盘数最少,及下层优先作为优化指标等),也可人工指定位置。如某车位属于包租,则对此车位的优选或指定无效3。f1 数字录像功能。可连续记录1个托盘所发生事件,可同步回放多个图像,可选择任意图像进行整体放大和局部放大、记录、回放和备份各种信息。g1处

17、理异常情况。检测判断立体停车库系统状态中的不正常信息,根据不同情况进行相应处理。对重要操作、误操作分别给出提示和告警。h1 操作历史记录及数据备份。对数据库的任何操作及所出现的故障都会自动记录到日志文件中,以备人工查阅及故障恢复。系统具备一定的故障恢复能力,在死机、停电等故障后能够确保数据的一致性。故障前未完成的任务仍有记录,系统重新启动时将会有相应的提示信息。i1报表功能。报表功能主要完成收费日报表、收费月报表和收费年报表的查询、统计和输出,并按时间升序排列,每页有页标。出库车辆缴费后打印输出收费票据。另外还生成客户报表、车库使用报表,以进行统计和结算。所有管理数据在车库运行中自动生成。21

18、3 监控PLC与监控微机之间的通讯监控微机与下位机PLC通信采用总线型拓扑结构。与PLC通信的交换信息有:任务信息、应答信息和查询信息等。任务信息包括作业指令和作业地址(源地址、目标地址);应答信息是下位机接收到监控机发出的命令字后回送给监控机的信息;查询信息是监控机每隔一定时间(很短)对所有下位机标志位区进行一轮查询,查询的主要内容有车辆的位置信息、任务完成信息和故障信息等。每一轮新的查询后,各种相关的状态就在上位机的CRT上予以动态显示5。上位机与PLC通过RS422或RS485接口进行通讯。上位机从PLC中采集数据和状态信号,并经过运算后向PLC发出控制命令和数据,并运行必要的文件操作和

19、管理。PLC一方面为上位机准备各种有用的数据和信息,同时接受实际上的指示,以完成计算机下达的控制任务;另一方面还为计算机准备1组试探数据并监视计算机的反应,一旦PLC发现计算机反应失常(如死机、程序跑飞等),PLC则应立即替代计算机,独立完成控制工作。通讯的步骤大致如下:a1 打开上位机的通讯端口,进行初始化并发送数据。b1 上位机判断PLC有无请求信号(通讯请求,或传送指令及数据的请求)发出。c1 如有信号发出,判断是否为终止通讯信号,如果不是通讯终止信号,则进行正常的控制过程(即向PLC发送数据,或者接受PLC的数据并实现控制任务)。完成后,重复至b开始,直到PLC发出终止信号,则通讯结束

20、6。214PLC控制系统PLC是停车库控制系统的核心,其操作大致分为3类:a1 以故障诊断和处理为主的操作。b1 联系现场状况的数据I/O操作。c1 执行用户程序和服务与外部设备命令操作。031机械与电子22004(9)当有存取操作时,PLC会接收和分析操作人员在控制面板按钮或上位机输入的指令,做出合理的工控安排:判断检测元件的状态,读取停车库机械驱动部分的信息;反馈信息到执行元件,拖动车位板,实现其位置移动,完成车辆的存取操作和信号的显示(指示灯)。整个动作区域配有光、电检测及多重安全系统,以防异常情况发生。通过光电检测,软、硬件信号连锁,限位,防坠保护和过载保护等装置,来确保整个系统的安全

21、、平稳运行1。其控制原理如图1所示。图1PLC控制原理图该系统中PLC主要完成对托盘、托盘位置及运行状态的检测和存取车的操作。用各种光电开关、行程开关检测位置状态,用接触器、继电器执行对拖动电机的起停控制。对车位的操作即控制横移小电机和升降大电机,使它们在不同时间实现正反转。而且上层升降动作和以下各层的横移动作必须是互锁的,即当上层泊位在升降时,下面各层泊位不能移动,反之亦然。并且上层泊位每次只能有1个泊位进行上下升降运动1。为了保证载车盘运行过程的安全性,必须采取传动系统自锁保险设计和安全挂钩保险设计:如链传动采用制动电机,无论发生什么情况,都处于自我保护状态;控制安全挂钩动作的电磁铁上必须

22、有一反馈信号,可用于指示挂钩是否已把托盘挂好等。为了保证存取车安全可靠,系统要精确定位。行程开关的设置保证了托盘能平移到预定位置以及托盘能上升或下降到准确位置,但同时,行程开关逻辑要严格互锁。同时在停车库中还运用了一些传感器,如烟温传感器、检测断绳、松绳或断链报警的位移传感器、以及警示装置、紧急停车开关、手动按钮和复位开关等。3 结束语升降横移立体停车库监控系统采用了工业控制计算机与PLC构成的二级网络,充分发挥了计算机集散系统分散控制、集中管理的优越性;系统上位机充分利用图形显示技术、多媒体技术和实时信号采集处理功能,提供直观的现场实时监视,方便了操作,同时,系统还在硬件设计上采用了手动、半

23、自动和全自动多级冗余控制方式,配合软、硬件连锁保护以及完善的安全报警保护功能,极大地提高了整个控制系统的安全性和可靠性,实现了计算机实时监控管理。参考文献:1 程怀舟,等 1 多层升降横移式立体车库控制系统的设计J 1 起重运输机械,2004,(7):131612 张云生,等 1 多层升降平移式立体车库监控系统J 1电气传动,2000,(5):222413 张寿明,等 1 多层升降横移式立体停车库及其控制J 1 电气自动化,2003,25(1):565814 徐世许,可编程序控制器原理 应用 网络M1 合肥:中国科学技术大学出版社,200215 唐储文,等 1 监控通信在立体车库现场控制中的应

24、用J 1 微计算机信息,2002,18(5):283016 张长缨,等 1 智能型立体车库的构成及智能化方案J 1 自动化与仪表,2002,(1):35371作者简介:谢 明(1963),男,湖南邵阳人,邵阳学院机械工程系讲师,主要从事数控机床、液压传动等教学与科研工作;程怀舟(1980),男,湖北孝感人,武汉大学动力与机械学院硕士研究生,研究方向为机电控制技术。研祥PS7271/AT开关电源获“CCC”认证研祥公司PS7271/AT开关电源于2004年8月19日通过国家认证机构的“CCC”认证,并获得“CCC”认证证书(认证为“S&E”类型,即安全与电磁兼容的全面认证)。研祥PS7271/AT开关电源顺利通过国家认证机构的“CCC”认证,说明了研祥在工控行业早先倡导的“绿色环保”理念完全符合行业及用户的需要。(孙文亮)131机械与电子22004(9)