基于组态软件的3D升降横移式立体车库监控系统设计

摘要： 针对3D升降横移式立体车库（3d up-down and parallel transferring garage）的管理自动化需求，本文设计了一种基于组态王软件（Kingview）的3D升降横移式立体车库监控系统。根据立体车库的控制要求，介绍了该监控系统的结构，并重点介绍了运用组态王软件开发3D升降横移式立体车库监控系统的设计步骤与实现方法。

Abstract： According to the requirement of 3D management automation up-down and parallel transferring garage， this paper designed a kind of 3D garage monitoring system based on Kingview software. According to the 3D garage control requirements， introduced the structure of the monitoring system， specifically introduced the method of design and realization steps of using Kingview software development 3D up-down and translation stereo garage control system.

关键词： 立体车库；组态王；监控系统

Key words： 3D garage；SCADA；monitor system

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）30-0189-03

0 引言

随着我国经济水平的提升，我们逐渐进入数字化和信息化城市，城市化进程发展效果明显，人民的收入水平也大大提高，所以很多人民在满足生活的水平下，就会购买汽车，因此汽车大量进入家庭。但是随之而来的问题就多了，其中最难解决的就是停车难的问题，这个问题成为现在困扰人们的一个社会问题。未来5年，从潜在的需求角度来讲，中国将成为世界上最大的立体车库需求市场，这就需要兴建立体车库。而立体车库的兴建，也能解决当前的问题，既能缓解城市停车难的矛盾，也能减少停车场因为占用土地面积产生的问题。

3D升降横移式立体车库监控系统作为系统运行、实时分析车库数据、实时监控车库运行状况的手段，是立体车库控制系统设计的重要组成部分之一。3D升降横移式立体车库控制系统采用IPC与PLC配合，就实现对现场设备的监控。现场器件与PLC直接相连，这样PLC就会接收光电开关、行程开关等器件反馈的实时信息，还可以根据IPC预先设定的指令来完成现成操作；IPC操作系统选用的是Windows XP并在IPC中安装（KingView）组态王软件作为监控软件平台，实时、动态地显示现场设备运行状态。前台软件的主要软件系统是对用户的操作系统的反应进行监控管理；后台软件是根据采集到的数据的性质，对其进行分类，然后分批进行处理[1]。从而实现IPC对整个立体车库控制系统的控制与管理，实现全自动化的控制水平[2]。

1 3D升降横移式立体车库的原理

立体车库的发展，在一定程度上大大缓解了停车难的问题。为了建筑物所处的位置以及不同方向的扩展，就需要以下形式来发展：升降横移式、垂直循环式、简易升降式、垂直升降式、平面移动式、巷道堆垛式等[3]。

其中升降横移式立体车库采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备叫升降横移机械式停车库，一般为准无人方式[4]。升降横移式立体车库采用模块化设计，车位数从几个到上百个均可，能利用多种场地条件，运用多种组合方式，有效利用场地有限空间[4-5]。

改进后的立体车库为3D升降横移式的立体车库，如图1所示。3D升降横移式立体车库运行原理在于内层车辆只能升降进退、外层车辆只能升降横移，存取车辆时利用托盘的移动产生垂直和水平的通道，实现后层车辆和高层车辆的存取，全部逻辑过程均由PLC进行控制。该类立体车库要留一列作为空车位，供车辆进出的升降平移使用。

该种车库为X×Y×Z三维矩阵形式，可以设计为多层，多列，多纵。其中，X为三维矩阵的列，及车库的列数；Y为三维矩阵的行，及车库的层数；Z为三位矩阵的纵，及车库的纵数。Z为汽车进出方向。

我们以3×2×2为例，可以停放的车辆数为10辆。这样便更合理的利用了空间。

2 3D升降横移式立体车库监控系统结构

3D升降横移式立体车库监控系统采用“总站+分站+PLC+现场操作机构（按钮、行程开关、接触器、电动机等）”的典型结构，我们在分站中安装了KingView组态软件形成一个分站系统，通过这个分站系统来监控PLC的运行情况，并和PLC进行实时数据交换；利用分站系统来控制立体车库的车辆存取。3D升降横移式立体车库采用了多个车库，便用多个分站系统来分别控制。多个分站系统利用以太网将数据传输到总站中，实现数据的传递与交换[6]。见图2。

该控制系统采用计算机控制系统来控制车辆的存取。

3 立体车库监控系统的设计及运行调试

本系统选用的监控软件为北京亚控公司的组态王6.53。在上位机中运行组态软件，用于采集PLC的实时数据，同时提供给操作人员，方便监控与管理[7]。

3.1 通信设置 组态王可以通过编程电缆同多台PLC连接，由图2控制系统结构图可知，在住宅小区停车场模拟监控系统中，我们采用一台上位机控制一台PLC，所以在组态王分站与PLC的连接上，我们用串行口直接进行连接；而每个组态王分站之间通过以太网与系统总站相连接。

要实现组态王与PLC之间的通信，我们首先要通过设备配置向导定义一个串口类设备，我们选择与PLC相应的连接口，再按照向导完成设置。如图3所示。

当我们定义好一个串口设备后，我们还需要对定义好的串口设备进行参数设置，在这里以组态王与三菱FX2N系列PLC通信为例。组态王通讯参数的设置要与三菱FX2N系列PLC的参数设置保持一致。用RS232连接组态王与三菱FX2N系列PLC的情况下，要求PLC的波特率为9600bps，数据位长度为7，停止位长度为1，奇偶校验位为偶校验。如图4所示。图4为设置好的通讯参数。

3.2 建立变量库 我们为了通过屏幕用动画的方式来监控现场的生产状况，就需要启动组态王运行，而数据库是组态王核心的部分，而数据库是连接上位机和下位机的桥梁，能让工作人员的控制指令迅速送到生产现场[8]。

在整个系统中，主要使用除了电器、行程开关、光电开关以及一些按钮等外部设备，这些外部设备的数据主要通过通信线缆就传输到组态王系统中了，同时组态王系统通过这些向外部发送指令，所以这些外部设备的变量定义为I/O离散型变量。汽车及其托盘的移动不与外部交换数据，定义为内存实型变量。表1为本系统中组态王数据词典中定义的部分变量。

3.3 组态监控界面设计与编程 考虑到3D升降横移式立体车库监控系统的实际功能，设计了系统登录界面、监控主界面、报警界面，其中3D升降横移式立体车库主界面如图5所示。

监控界面主要包括状态显示区和动作仿真区两个部分，状态显示区包括立体车库工作模式选择按钮（全自动、半自动、存车、取车按钮）、车位选择按钮、及返回登录界面按钮组成。动作仿真区可以直观的显示整个立体车库存车或取车的工作流程。

完成整个监控界面的绘制后，我们需要进行动画连接。比如进行汽车的移动以及托盘的移动。这些动画效果都通过动画连接中的水平移动连接或者垂直移动连接来实现。汽车水平移动连接如图6所示。

完成监控画面中所有控件的动画连接后，还需要对系统进行命令语言的编写。在组态中，要让所设计出来的画面能够按照我们的语气方式动作来发展，这就离不开命令语言的编写。命令语言可以通过命令，实现汽车、托盘的移动，界面的调用，系统的登陆与退出等。我们可以打开组态工程浏览器中的“应用程序命令语言”对话框，设置程序扫描周期，同时在“运行时”车库相对位置移动的命令语言：

if（＼＼本站点＼车位1前限位==0 &&＼＼本站点＼车位4下限位==1）

{

＼＼本站点＼车位7前进_Y=＼＼本站点＼车位7前进_Y+10；

＼＼本站点＼托盘7前进_Y=＼＼本站点＼托盘7前进_Y+10；

if（＼＼本站点＼托盘7前进_Y>=460）

{

＼＼本站点＼车位4下限位=0；

＼＼本站点＼光电开关7=1；

＼＼本站点＼光电开关4=0；

}

}

3.4 调试运行 程序检查无误以及组态软件与PLC通信成功后，将编写好的PLC程序下载到PLC主机中，然后在上位机中打开组态王软件，并打开制作好的监控界面，切换到运行状态，输入登录名和登录密码，即可进入监控界面。观察监控界面与实际运行环境是否同步，如果出现错误，可返回开发界面，进行微调，直至运行正常为止[9]。

4 总结

3D升降横移式立体车库监控系统采用组态王6.53组态软件设计，实现了对立体车库工作情况的实时监控与管理，人机界面良好，可以保证系统正常运行。

参考文献：

[1]贺文华.升降横移式立体车库的控制研究与仿真实现[D].长安大学硕士论文，2006：18.

[2]阮文韬.基于组态软件的住宅小区停车场模拟控制系统设计[D].电子科技大学硕士学位论文，2012（05）.

[3]机械式立体车库[J].物流技术（装备版），2011（7）：68-69.

[4]王辉.机械式立体车库的特点研究及应用[D].硕士学位论文，2008：10-36.

[5]钱惠军，徐卫国.升降横移停车设备的选型[J].中国电梯，2004（23）：53-56.

[6]薛迎成，何坚强.工控机及组态控制技术原理与应用[J].北京：中国电力出版社，2007：1-10.

[7]刘力.组态王软件在交通灯控制系统中的应用[J].装备制造技术，2012（4）.

[8]樊亚娟.基于工控机技术的蚕种培育室温湿度控制系统[D].广西工学院硕士学位论文，2010（05）：37，38.

[9]林丰，何用辉.基于组态王的自动装配机监控系统设计[J].自动化与信息工程，2012（1）.