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      一種智能化立體車庫(kù)控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

      2020-09-10 22:53:51桂存兵陳果劉洋
      關(guān)鍵詞:優(yōu)化算法遠(yuǎn)程控制智能化

      桂存兵 陳果 劉洋

      摘 要:本文主要分析筆者設(shè)計(jì)開發(fā)的一種6層雙排26車位升降橫移式立體車庫(kù)和基于CC-LINK網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能,提高操作和控制的靈活性,筆者提出了一種遠(yuǎn)程控制方案;同時(shí)以路徑最優(yōu)為目標(biāo),分別設(shè)計(jì)了存車與取車時(shí)的載車板優(yōu)化算法,該立體車庫(kù)運(yùn)行效果良好。該研究成果為開發(fā)出具有多樣功能的立體車庫(kù)提供了參考,也為改造、升級(jí)現(xiàn)有的立體車庫(kù)提供了參考。

      關(guān)鍵詞:CC-LINK網(wǎng)絡(luò);遠(yuǎn)程控制;優(yōu)化算法;智能化

      中圖分類號(hào):U491.71;TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-9052(2020)06-0196-02

      基金項(xiàng)目:2019年度廣州市高等學(xué)校第十批教育教學(xué)改革資助項(xiàng)目“基于項(xiàng)目化教學(xué)與競(jìng)賽相結(jié)合的機(jī)電專業(yè)課程體系改革與創(chuàng)新實(shí)踐研究”(2019JG243)

      近些年,針對(duì)立體車庫(kù)的控制算法研究很火熱,提出了一些新型的算法,總體來說還不成熟,難以在實(shí)際中采用[1-2]。因此,作者開發(fā)設(shè)計(jì)了一種6層雙排26車位升降橫移式立體車庫(kù)和一套完整的就地及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),其中的現(xiàn)場(chǎng)控制是基于CC-LINK網(wǎng)絡(luò),并基于路徑最優(yōu)原則分別設(shè)計(jì)了存車與取車時(shí)的載車板優(yōu)化算法。該綜合控制系統(tǒng)可方便對(duì)車庫(kù)進(jìn)行維護(hù)、監(jiān)控及查詢,就地控制系統(tǒng)可就地完成自動(dòng)和手動(dòng)存取車以及車位的自動(dòng)顯示、自動(dòng)收費(fèi)等復(fù)雜功能,而且其用于監(jiān)控的遠(yuǎn)程系統(tǒng)借助物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊,采取無線方式可以利用手機(jī)App對(duì)以上功能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和訪問,大大提高了立體車庫(kù)的監(jiān)控水平和智能化水平,整體運(yùn)行效率也得以大大提升,滿足了立體車庫(kù)人性化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化融合發(fā)展趨勢(shì)的需要。

      1 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

      通過連接在主站上的RS485通訊模塊與物聯(lián)網(wǎng)通信模塊GRM501進(jìn)行串行連接,借助于云監(jiān)控服務(wù)器,手機(jī)App利用GSM網(wǎng)絡(luò)與云監(jiān)控服務(wù)器相連接,實(shí)現(xiàn)PLC專用協(xié)議和App通訊協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換,高效實(shí)現(xiàn)PLC與用于監(jiān)控的遠(yuǎn)程設(shè)備間的通訊。

      借助于手機(jī)App將對(duì)手/自動(dòng)存取車、停車收費(fèi)、空余車位顯示等功能集中在一個(gè)綜合系統(tǒng)中,而且可靈活設(shè)計(jì)自動(dòng)/手動(dòng)叫車界面、停車收付費(fèi)及故障/車位界面、橫移電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)界面等,也可以在以后根據(jù)需要借助于云監(jiān)控服務(wù)器,通過安裝專用的遠(yuǎn)程管理軟件,在遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦上將手機(jī)App對(duì)手/自動(dòng)存取車、停車收費(fèi)、空余車位顯示這些功能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,并且可以與訪問功能集中在一個(gè)綜合管理系統(tǒng),從而大大提高車庫(kù)系統(tǒng)的監(jiān)控水平和智能化水平,提高了立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、便捷性、靈活性,克服了傳輸距離遠(yuǎn)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣等問題。

      利用計(jì)算機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)的完美結(jié)合實(shí)現(xiàn)了手/自動(dòng)存取車、停車收費(fèi)、空余車位顯示這些功能,實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的智能化,使其運(yùn)行更加可靠和高效。

      2 現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)

      2.1 現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的組成

      該設(shè)計(jì)以三菱FX3U系列PLC組成的CC-Link網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)智能立體車庫(kù)系統(tǒng)的高效數(shù)據(jù)傳輸和穩(wěn)定的系統(tǒng)控制[3]。如圖1所示,F(xiàn)X3U-256MR擴(kuò)展FX2N-32CCLK模塊、A/D模塊、D/A模塊構(gòu)成主站,觸摸屏(HMI)接在主站(0號(hào)站)上,通過主站擴(kuò)展的FX2NC-485-ADP模塊,構(gòu)成RS-485串行通信,連接遠(yuǎn)程控制端的物聯(lián)網(wǎng)模塊GRM501,主站控制立體智能車庫(kù)1;FX3U-256MR擴(kuò)展FX2N-32CCLK模塊、A/D模塊、D/A模塊構(gòu)成1號(hào)從站,1號(hào)從站控制立體智能車庫(kù)2。智能立體車庫(kù)1及智能立體車庫(kù)2都是6層13車位升降橫移式立體車庫(kù),1號(hào)、2號(hào)車庫(kù)的配置完全相同,2號(hào)車庫(kù)也可以為多功能停車車庫(kù),為適應(yīng)以后需要,可設(shè)置為放置共享汽車,配置加氫或者充電樁的功能。

      現(xiàn)場(chǎng)的各類執(zhí)行裝置包括升降電機(jī)、橫移電機(jī)、光電傳感器、接觸器、煙霧報(bào)警器、壓力傳感器、電磁鐵、限位開關(guān)、變頻器、安全掛鉤等。

      2.2 CC-LINK網(wǎng)絡(luò)的組成

      將車庫(kù)1對(duì)應(yīng)的PLC設(shè)置為主站(0號(hào)站),車庫(kù)2對(duì)應(yīng)的PLC設(shè)置為遠(yuǎn)程設(shè)備站(1號(hào)站),網(wǎng)絡(luò)傳輸速率均設(shè)置為2.5Mbps[4]。

      3 最優(yōu)路徑優(yōu)化算法設(shè)計(jì)

      依據(jù)排隊(duì)論理論和時(shí)間最優(yōu)原則,為保證載車板的運(yùn)行路徑最短,設(shè)計(jì)了取車最優(yōu)路徑算法和存車最優(yōu)路徑算法[5]。

      不管是存車還是取車,在目標(biāo)車位確定的情況下,由于層數(shù)確定,對(duì)應(yīng)的載車板升降次數(shù)也隨之確定。因此本優(yōu)化算法實(shí)際上就是確保在目標(biāo)車位層以下的載車板避免一些橫移時(shí)的無效橫移動(dòng)作,為了存取車的需要而讓出升降通道時(shí)的橫移次數(shù)最少。

      3.1 取車算法

      對(duì)于目標(biāo)車位MhlMhl(其中圖2中h表示對(duì)應(yīng)的層,l表示對(duì)應(yīng)的列):①所在的行處于第一行時(shí),直接取車;②若目標(biāo)車位不在第一行先判斷第一層到第h-1層的l列是否都沒有載車板,滿足的話目標(biāo)車位載車板直接下降至一層;③若第一層到h-1層的l列有載車板時(shí),逐層查找目標(biāo)車位所在的行下面所有層的空車位所在列,用dydy表示,由l? dyl?dy的符號(hào)確定每一層載車板橫移路徑:<1>l?dy>0l? dy>0,y層dy+1dy+1列到l列車位都左移一位;<2>l? dy<0l?dy<0,y層l列到dy?1dy?1列車位都右移一位;<3>l?dy=0l?dy=0,無需移動(dòng)。

      逐層移動(dòng)|l?dy||l?dy|次后,目標(biāo)車位載車板直接下降至一層。1號(hào)、2號(hào)立體車庫(kù)的取車算法完全一樣。取車算法流程圖如圖2所示

      3.2 存車算法

      存車原則為低層優(yōu)先,能不升降則不要升降,同時(shí)1號(hào)、2號(hào)車庫(kù)在進(jìn)行存車車位查詢時(shí),對(duì)同一層的所有車位統(tǒng)一連續(xù)編號(hào)。

      圖3中c2,c3,c4,c4,c5,c6分別對(duì)應(yīng)2,3,4,5,6層對(duì)應(yīng)的最小橫移車位數(shù),l,dydy的意義同前,dyijdyij中的i表示對(duì)應(yīng)的層,j表示對(duì)應(yīng)的車庫(kù)1或2。

      參考文獻(xiàn):

      [1]丁莉君.自動(dòng)化立體車庫(kù)人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].工程技術(shù)研究,2018(9):219-221.

      [2]李劍鋒,段文軍,方斌,等.基于改進(jìn)遺傳算法立體車庫(kù)存取調(diào)度優(yōu)化[J].控制工程,2010,17(9):658-661.

      [3]劉東海,劉路,許劍新.基于CC-Link的標(biāo)簽打印系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息與電腦(理論版),2018(10):89-92.

      [4]楊秀文.自動(dòng)化生產(chǎn)線中CCLINK 總線技術(shù)及工業(yè)機(jī)器人通訊[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2015(7):83-85.

      [5]張芳芳,梁飛,朱敏哲.基于排隊(duì)論的升降橫移立體車庫(kù)控制策略研究[J].計(jì)算機(jī)仿真,2013,30(1):208-211.

      (責(zé)任編輯:李凌峰)

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