作者：张欣， 李晓东， 由昊， 李坤鹏， 符金鑫 （长春工业大学 工程训练中心）

摘 要： 自动化停车楼是在传统的停车楼基础上增加了升降机，具有自主存取车功能。为了提高停车效率和停车密度，需要对停车楼的运行进行实时远程监控和控制。保障停车楼的自动化控制系统在恶劣天气下能够长时间稳定精确地运行，成为自动化停车楼设计过程中的关键问题。以一个自动化停车楼为例，文中介绍了一套基于欧姆龙PLC控制的自动化停车楼伺服控制系统。

引 言

        随着我国国民经济的飞速发展，人们经济收入的增加，汽车持有量急剧攀升。而车辆的增加、交通的拥挤，以及公共场所的车位限制，使得自动化停车楼引起了人们的广泛关注。普通露天停车场和地下停车场虽然停放方便，但占地面积大。而自动化停车楼的特点体现出巨大的发展潜力。控制系统采用hostlink串口通讯协议利用上位机实现对自动化停车楼的存取过程的实时监控和仿真，提出系统的人机交互界面的实现方案，突出操作的简单化、便捷化，从而实现自动化停车楼的控制系统的设计。

1 自动化停车楼的要求及存取车流程

        自动化停车楼的选址要经过详尽缜密的考察，因停车楼的车辆密度大，在有火情和重大自然灾害时为了方便车辆及时移出停车楼，应尽量选择在空旷地区，并且与人口密集地区的距离要适当。

        停车楼的通讯系统具有实时监控和管理的功能。对车位使用情况进行登记，对空闲的车位、使用中的车位以及损坏的车位分别进行编号。当有车辆需要停放时，监控管理系统将停车楼中距离最近的空车位的编号分配给当前车辆，同时，打印机打印对应二维码交给车主作为取车凭证；当车辆驶离车位时，监控管理系统将该车原占用的车位标记为空闲车位。以便于再次分配给其他车辆，并能自动重新生成取车的二维码。存取车流程如图1所示 。车主在将车辆停放完成后，可以取得机器打印的二维码，在取车时凭该二维码在前端上由扫码枪识别即可，根据车辆停放位置不同，仅需要等待几秒到几十秒即可完成取车流程，在取车完成后，二维码将失效，车主将二维码丢弃即可。

2 上位机与下位机的通讯

        为了确保上位机与下位机之间能正确交换数据，必须制定相互遵循的通信协议，hostlink是欧姆龙PLC的专有协议，它使用计算机的RS-232总线与欧姆龙的PLC连接进行信息交换。hostlink系统对于FA系统是一种既优化又经济的通信方式，它是欧姆龙应对一台上位机对一台或多台欧姆龙PLC多机通讯的情况开发的协议。上位机可以对PLC传送程序，并对PLC的DM等区域进行监控，并且对PLC的工作模式以及运行状态进行实时监控。

        hostlink系统可以仅使用一台上位机向多台遵循hostlink协议的欧姆龙PLC发送命令，PLC对上位机发送的每条指令进行处理，并把结果反馈给上位机。hostlink协议具有如下7个方面的优势：1）实时性、可靠性好，可根据通信数量自行调整通信时间。2） 适用于多PLC联网和上位机通信，满足多方面的要求。3）函数接口功能全，操作简单。5）支持USB、PC扩展卡等扩展串口号。4）附加实用转换与读取函数，易于快速开发（VC等非RAD开发环境的设计）。6）支持多种操作系统win9x/win2000/winxp。7）可在多种编程环境下使用，例如VB、VC、Delphi等开发环境。

上位机的命令帧由不固定的多个字节组成，对不同的识别码会生成不同的帧长度，但都基于一个统一的格式。以读取CIO区数据的命令帧为例，如图2所示，其中，@为起始符号；Unit number(节点号)表示每一个hostlink设备单元，用BCD码表示，设置在PLC CIO区的 CIO6648的00～07位中，将其命名为00---31，同一设备号也必须在响应帧中，主站才能确定与自己建立通信的从站；Headercode(起始码)也就是起始偏移地址，其范围为0~9999；Text(文本)为数据个数,范围为00000~10 000，若读取10 000个字，被读字数用0000表示；FCS的设置是为检查传送时存在的数据错误，以2个ASCII字符的8位数据为格式，其计算方法为：其前面所有字节的异或值 （除@符号）；Terminator(终止符)由“*”和回车(CHRMYM(13))2个字符组成，表示命令结束。图3所示为PLC的响应帧格式，用于接收上位机读CIO区命令，其格式与上位机的命令帧格式基本相同，Header code（起始码）：将接收到的命令码反馈回去；Endcode(结束码)：反馈命令执行情况；Text （文本）：仅当又读取数据才返回；FCS：帧检查序列；Terminator：用法和功能同上位机一致。相关推荐：投入式液位变送器、液位计、金属浮子流量计

3 PLC对伺服控制器的位置伺服控制

        PID控制是经典的线性控制，它将输出值与给定值之间的偏差进行比例（P）、积分（I）、微分（D）运算后，再线性组合成调节量对被控对象进行控制，其公式为

        运用PID控制算法，可以对升降机的加速、减速、停止、启动，以及行进方向进行精确的线性控制，而不会因为加速度过大而使车辆受损，也不会因为加速度过小使得车主等待时间过长，造成效率低下。

        控制系统中选用欧姆龙C200HX中型PLC对伺服控制器进行控制，在PLC接收到上位机发来的命令后，输出正转、反转脉冲给伺服控制器，并对伺服电机的加速、减速、启动和停止进行实时控制，伺服控制器的控制原理如图4所示，伺服控制单元是整个交流伺服系统的核心，主要包括位置控制、速度控制、转矩控制，可快速地实现复杂的控制算法，并便于实现伺服的智能化。

4 结 论

        自动化停车楼能够适应当前社会高速增长的对车位的需求，采用欧姆龙中型PLC作为下位机，其可拓展性强，能适应不同车位数的停车楼而不需要重新设计控制系统，同时，采用PLC作为控制部分主体也增强了控制系统的稳定性，节省了人力，提高了停车效率，同时在遭遇自然灾害时，能够将损失降到最低，保障车辆和车主的安全。