陈元凯 尹凯

摘   要：近年来，随着私家车辆的普及化，我国车辆的保有量每年呈飞速上升的趋势，然而停车位的建设步伐却远远落后于车辆增长的速度。据统计，我国目前至少有着5000万个停车位的缺口，因此大力建设停车位尤其是发展高空间利用率的立体停车库势在必行。针对目前越来越严重的车位短缺现象，本文从升降横移式立体车库的工作原理以及人机系统角度出发，基于工控组态软件MCGS实现了立体车库的人机交互系统的设计，以实现车辆的自动存取的过程监视和操纵。经运行调试，该系统可以有效而稳定地运行。

关键词：立体车库  组态软件  MCGS  PLC  人机系统

中图分类号：TP273.5                              文献标识码：A                       文章編号：1674-098X（2019）02（b）-0034-03

Abstract：Recently，with the popularization of private cars，the number of vehicles in our country has been increasing rapidly every year.But the pace of parking space construction lags far behind the growth rate of vehicles.According to the statistics，our country lacks 50million parking spaces.Therefore，it is imperative to build parking lots，especially the stereo garage.In order to solve the serious shortage of parking  spaces，this paper starts from the working principle of the lifting and transferring parking garage and Man-machine system，realized the design of man-machine system of then lifting and transferring stereo garage based on MCGS.Besides，the design realized the monitoring function of automatic storage.According to the phenomenon of debugging，the system operate effectively and stably.

Key Words：Stereo garage;Configuration software;MCGS;PLC;Man-machine system

随着我国汽车产业的不断发展，汽车的保有量逐年增加[1]，据统计，截止到2016年年底，我国机动车保有量已经突破3亿辆，其中汽车达2亿辆，随之而来的则是车位短缺现象变得越来越严重[2]，从而使得大量的车辆停放在道路两侧及公共区域，进而加剧了城市道路拥堵的问题[3]。立体车库是一种充分利用车位与地面之间的垂直空间，并结合机械、电气工程设备以及控制系统来存取车辆的重要装置。伴随着我国经济的飞速发展，立体车库已成为解决城市停车难题的最佳解决方案，也是解决城市道路拥堵问题的有效利器[4]。

1  升降横移式立体车库结构与工作原理

1.1 车库结构

升降横移式立体车库适应性较强，可以配置的车位较多，并且每个车位均对应一个载车板，所需存取车辆的载车板通过升降、横移运动可以达到地面或者高层。

升降横移式立体车库主要由多层结构框架构成[5]，在框架上每层均设置有横向导轨，导轨上设置有多个可以沿导轨移动的载车架，每个载车架又对应一台横移电机，通过横移电机并借助导轨上载车架可以实现车位的横向移动[6];在载车架的一端的横梁上又安装有升降电机和减速器，通过链轮和链条带动传动轴，实现车位的垂直升降;此外，在载车架上设计有防坠挂钩，用于悬挂载车板，防坠挂钩由电磁铁和复位弹簧控制它的弹出与复位[7]。

升降横移立体车库的优点就在于它的每个车位可以独立、自由地动作，从而大大提高了工作效率，缩短了存取车的时间。

1.2 工作原理

立体车库为多层多列的布置形式，为了保证每一个车位都能够顺利地降至地面，需在除了顶层以外的所有层都要设置一空位，用于车位的移动交换[8]。若要使用高层车位，则通过低层车位的平移运动即可以形成一条升降的通道，高层车位便可自由升降[9]，如图1所示。

车辆出入库需按如下步骤工作：

（1）如车辆需进出底层车位直接出入即可;

（2）如车辆需进出高层车位（如图1中6号位），则必须将其下方7、8、9号位向左平移至空位中，形成一条可以至底层的通道，再通过升降机构垂直升降;

（3）垂直升降结束后，其下方车位自动移动回初始位置状态。

2  立体车库人机系统设计

整个立体车库系统采用可编程逻辑控制器PLC下位机控制结合上位机监视的经典控制系统结构[10]，由下位机就地采集传感器、行程开关信号，并利用组态软件MCGS实现数据和状态的人机交互，方便监控与管理[11]。

2.1 创建实时数据变量

实时数据库是存放数据变量的中心，也是一个MCGS系统工程各个部分的数据交换与处理中心，它将MCGS工程的各个部分连接成一个有机的整体。不同类型和名称的数据变量，可以作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象[12]。

立体车库人机系统中每个车位需定义2个数值型移动变量、4个开关型方向变量、1个开关型车位状态标志量、2个开关型出入指令变量、1个开关型就位变量。立体车库监控系统中共需定义130个实时数据变量。

2.2 动画界面设计

立体车库动画界面设计主要包括两大部分：立体车库动画界面设计、控制界面设计。

其中，立体车库动画界面设计一套3层4列的框架结构，并设置13个立体车位，其中第二列除顶层有车位外其余为空位;此外在控制界面中，每个车位均对应一个车辆入库、出库控制按键以及一盏红绿车位指示灯，共计26个控制按键，13盏状态指示灯[13-14]，如图2所示。

2.3 运行策略编辑

MCGS中的运行策略是用户为了实现对系统运行流程自由控制所生成的功能块的总称，主要完成工程运行流程的控制，包括编写控制程序（if..then脚本程序）、选用各种功能构件，如数据提取、历史曲线、定时器、配方操作、多媒体输出等。MSGS又把运行策略分为启动策略、退出策略、循环策略、用户策略、报警策略等7种，每种策略都由一系列功能模塊所组成，通过对不同模块的调用或者编写用户脚本程序来实现各种功能[15]。

MCGS用户脚本程序是一种需要在特定策略中运行的程序，用户通过编程完成特定操作和处理，其编程语法类似于Basic语言。通过对系统运行策略脚本程序的编辑，可以实现对该立体车库监控系统的组态。

以6号位停车为例，结合其工作原理，车辆入库的MCGS循环脚本控制程序如下：

IF B6=0 THEN                 '6号位空闲'

IF K6=1 THEN                 '6号位有停车指令'

IF LEFT6=1 THEN

SP7=SP7-1                '789号位左移'

SP8=SP8-1

SP9=SP9-1

IF SP9<=-20 THEN

LEFT6=0

DOWN6=1

ENDIF

ENDIF

IF DOWN6=1 THEN          '6号位下移'

CZ6=CZ6+1

IF CZ6>=40 THEN

DOWN6=0

ENDIF

ENDIF

IF CAR=1 THEN              '车辆就位'

UP6=1

CAR=0

ENDIF

IF UP6=1 THEN              '6号位上移'

CZ6=CZ6-1

IF CZ6<=0 THEN

UP6=0

RIGHT6=1

ENDIF

ENDIF

IF RIGHT6=1 THEN            '789号位右移'

SP7=SP7+1

SP8=SP8+1

SP9=SP9+1

IF SP9>=0 THEN

RIGHT6=0

K6=0

B6=1                   '6号位占用'

ENDIF

ENDIF

ENDIF

ENDIF

2.4 运行调试

运行该立体车库人机系统进入组态运行环境，通过操纵入库停车按键使车辆全部入库并占用全部车位，该人机系统运行状态如图3所示。

3  结语

稳定而可靠人机交互系统是整个升降横移式立体停车库系统正常工作的核心[16]，它起到监视系统整体工作情况以及控制系统工作状态的作用，操作者能够方便而快捷地了解整体车库的运行状态，大幅度地提高了车库控制系统的安全稳定性，同时也能够在组态运行环境中方便地操纵控制立体车位工作运行。但是该人机系统仍缺少车辆信息采集功能、车辆就位报警等功能，实际应用性能还有待提高。

参考文献

[1] 韩冰琪，李精精，崔航，等.我国居民汽车保有量影响因素的计量分析[J].中国管理信息化，2013，16（4）：39-41.

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[4] 刘鹏.借鉴日本经验解决停车难题[J].中国高新技术企业，2012（5）：60-62.

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[6] 陈昕.多高层钢结构立体车库受力性能研究[D].西安科技大学，2014.

[7] 毛君，董先瑞，谢苗，等.简易升降式智能立体停车位框架力学分析[J].机械强度，2016，38（5）：1046-1052.

[8] 张贵香，耿长清.基于PLC的升降横移式立体车库自动控制[J].自动化仪表，2013，34（7）：35-37.

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[15]王淑红.工控组态软件及应用[M].北京：中国电力出版社，2016.

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