（上海溪欧自动化科技有限公司）
摘要：在经济发展以及科学技术进步的过程中，物联网技术也在不断地发展，其在社会各个领域都有所应用。对人们来说，立体机械停车电气设计控制系统的出现便利了出行，其对城市间的联系也起到了促进的作用，对我国社会和经济的发展能够起到很强的推动作用。本文主要以围绕物联网技术在立体机械停车电气设计控制系统中展开分析和讨论。
关键词：物联网；立体机械停车；电气设计；控制系统；
1.项目概况
该项目总车位数为34个，由1栋17层立体塔升降机、1平移机械手臂及地面升降旋转平台组成，属于电梯式立体停车设备。
2.机械式立体停车系统的工作原理
机械式立体停车系统在工作时需要将车位进行编号，如图所示在最高一层的车位编号是10-13，只能进行升降，最低一层的车位编号是1-3，最低一层只能进行橫移，中间层的车位编号为4-9，中间层可以进行升降和橫移。如需要取出中间层车位编号为8的车时，操作人员可以将最低一层的车位编号2、3的车辆橫移到右侧，中间层的车位编号5、6的车辆橫移到右侧，所有车辆右向移动到位后，将中间层的车位编号8的车辆下降，直至到达地面。若需要取出车位编号11的车辆，需要将最低一层的车位编号为8的车辆上升到原来位置，与中间层的车位编号9的车辆一同向右橫移，橫移到位后，将最高一层的车位编号11的车辆下降，直至到达地面。
图1 四层四联体车库升降横移示意图
3.控制系统的组成
立体车库停车场的控制系统有两个部分组成，分别是硬件系统和软件系统。硬件系统部分由动力、检测和PLC系统等组成，软件系统部分由PLC和操作盘程序组成。
3.1动力系统
硬件控制系统的动力系统由四部分组成，分别是升降电机、横移电机、防坠落电磁铁和动力线路。将升降电机安装在中间层至最高层的车位上，主要负责控制车位的上升和下降。升降电机应选择规格为2.2kw的电机。从平稳的角度考虑，应选择规格为3.7kw的变频器对其进行控制。橫移电机可以安装在最低层和中间层的车位上，主要控制车位的横向移动。橫移电机可以选择规格为0.2kw的电机。
防坠落电磁铁和安全挂钩的组合构成一个防坠落系统，安装在机械立体停车场中间层至最高层的车位上。在机械立体停车场的每个车位上都有4个安全挂钩，通过与电磁铁的连接牵动车位。通电后，电磁铁牵动安全挂钩对车位进行控制。动力线路的接触器等设备一般选择的是施耐得公司的产品，电缆通常选择的是台湾阳明品牌，这样可以有效地避免出现过压、欠相情况的发生，从而使动力系统的运行更加安全。
3.2检测系统
需要对车库内的信号进行检测：如对车位到位情况、挂钩打开程度、入口处的光电信号等。对车位进行信号检测的主要目的是为了将车位的定位准确性提升，从而使车位使用更加安全。对车库入口的光电信号检测主要是为了安全，在车库运行时，可能会出现人员或车辆误入的情况，通过信号检测可以很好的防止这种情况发生。同时，入口处信号的检测还有助于检测车辆的长度，检测其是否过长。
3.3PLC系统
以图一为例，根据整个车库的布局和相关技术要求，整个PLC系统的I/O点有90个，其中有55点时开关量输入，35点是开关量输出。从性价比角度考虑，设计整个车库的I/O点为100点。机械式立体车库可以采用日本欧姆龙公司生产的CPM2A系列的PLC系统。此PLC系统的CPU模块是CPM2AH-60CDR-A，用于扩展的I/O模块可以选择两块CPM1A-20EDR。
CPM2AH-60CDR-A上的通讯接口只有一个，型号是RS-232，后期，因与操作盘通讯的需要，要求选用的通讯接口型号为RS-485。由此，在实际操作中，可以使用一个单元模块将通讯口的型号将RS-232转成RS-485。具体的操作过程为：首先将PLC系统的CPU模块的RS-232信号，然后RS-485接口单元的操作盘与之进行通讯。
图2 通讯连接方式示意图
3.4操作盘系统
上海的一家公司研发了一种专门用于车库的人机界面操作盘，这项车库专用的人机界面操作盘工作原理是以单片机为操作盘的核心，同时与液晶显示相结合，使得操作盘可以同时有两种操作方式，一个是按键操作，一个是射频操作。
4 机械立体停车系统的硬件设计介绍
4.1控制器硬件设计内容
机械立体车库停车系统通过控制器可以完成很多功能，如进行数据检测和电机控制等。
当立体车库的停车系统管理中心计算机发来车位信息时，控制器及时地对这些信息进行处理，将处理结果以信号形式发送出去，实现PLC控制，使得车库机械设备可以进行移动。当发生安全等问题时，控制器可以及时地发出报警信号。具体的控制系统情况如下：
图3 控制系统图
4.1.1单片机主控模块介绍
单片机主控模块的主处理器通常选用的是STM32F103ZET6芯片，STM32F103ZET6芯片的组网功能和接口扩展的能力较强。在立体车库本地的显示选用LCD进行显示，操作人员可以通过LCD显示对相应信息进行操作和读取。STM32F103ZET6芯片的GPIOE8到GPIOE15端口是LCD显示数据和控制线接口。
控制器中，液晶显示模块为128×64并内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示器模块，通过具有4位或8位、2线或3线串行等多种接口方式在STM32主处理芯片上完成。液晶显示器模块的设计供电电压为5V，与各引脚高电平电压相同，因为MCU模块IO口的高电压为3.3V，因此如果直接将MCU模块的数据连接到液晶显示器模块上是无法驱动显示器的，因此需要用电平转换方式解决数据线和控制线电平不匹配问题。
4.1.2 ID卡刷卡模块
立体车库停车系统引入射频身份识别技术，射频身份识别技术主要是通过Mifare1型卡的ID进行编号的方式来识别对象。车辆进入停车场后，车辆使用人员只需刷ID卡即可输入相应信息，进而控制车位移动。
立体车库停车系统选用的读卡设备通常选用的是非接触卡的读卡机，选用的专用芯片是FM1702SL。非接触卡读卡器的模块由三部分组成，分别是MCU、FM1702SL和天线。读卡器的工作原理为MCU将命令信号发送给专用芯片，控制芯片对天线进行驱动，进而读取卡片信息。读取信息后，MCU通过串口将卡片信息传递给主控制器。
4.1.3 无线传输模块
机械立体车库停车场系统的无线收发信号芯片通常选用的是nrf401，外围的电路由天线口ANT1ANT2输出至印制天线和天线回路的皆振电路等组成。无线收发芯片模块可以实现的最大发射功率为10dBm，灵敏度可实现-105dBm，最远的接收信号长度可以达到1000米。若在输出位置增加信号放大装置，可以将传输距离增大。
4.2 车位信息显示及停车引导模块
立体车库停车系统中显示车位信息的模块主要显示的内容为监控区域内的空闲车位信息，显示模块接收的数据由管理中心管理。立体车库系统的车位显示模块硬件具体的组成框图如下。图中的无线传输和微处理器部分的设计原理与车库控制器的设计相似。
图4 显示模块硬件组成框图
5.系统软件设计
立体车库停车系统的软件，选用专业的ARM微控制器嵌入式开发工具MiertocontrollerDevelopmentKit来完成立体车库停车系统软件所需，如数据读取、对车库位移控制等需求。使用的设计方法为模块化的设计方法，模块主要有主程序、数据检测、显示等模块组成。
无线通信模式选用的是主从通信方式，主要原理是以系统的管理中心计算机为主要节点，将车库中的每个车库控制器和显示模块做为从节点。为每个节点配置一个具有8为数字的地址。进行通信时，系统计算机向从节点发送含有从节点地址、显示等信息的数据帧。系统管理中心计算机主节点通过轮询的方式对从节点发送令牌，从节点获得令牌节点后向主节点反馈信息，可以有效地避免发生数据冲突。
6.结语
现今物联网技术对于立体机械停车电气设计控制系统的建设在我国还处于发展中阶段，但是已经得到国家的充分重视，将物联网技术的融入到立体机械停车电气设计控制系统的设计中是适应社会进程的表现。目前我国的一些大型立体机械停车场已经开始着手应用物联网技术，并且取得极大的进步，可见物联网技术对于立体机械停车电气设计控制系统的重要性。
参考文献：
[1]李宏侠，王娜，童玮，等.物联网在智能建筑领域的应用及发展趋势[J].现代建筑电气，2012（8）：19-23.
[2]刘佳强.基于PLC控制的智能化巷道堆垛式立体车库控制系统的研究与设计[D].青岛理工大学 2016
论文作者:张宏刚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/5
标签：车位论文; 模块论文; 系统论文; 车库论文; 中间层论文; 控制系统论文; 操作论文; 《电力设备》2017年第14期论文;