倉儲式智能機器人停車設備控制系統(tǒng)的分析設計與實現(xiàn)

1、技術信息(支持個人 詳細信息:Microsoft 支持倉儲式智能機器人停車設備控制系統(tǒng)的分析設計與實現(xiàn)-北京鑫華源機械制造有限責任公司發(fā)布時間:2005.09.28 閱覽次數:2831 作者:李大偉 單位:摘要:本文主要介紹了倉儲式機器人停車設備的主要機械結構和該設備的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的組成。該設備控制系統(tǒng)的安全可靠、通訊先進等優(yōu)點。摘要詞:倉儲式智能機器人 智能化電氣控制 反饋系統(tǒng) 控制策略 故障編碼 無線通訊 組態(tài)隨著人民生活水平的提高,汽車的社會占有量大幅度增長,這不僅給人們生活帶來了極大的方便,而且也大大加快了我國經濟發(fā)展。但同時也帶來了一個比較嚴重的社會問題:在城市、特別是在大城市

2、,停車難,亂停車的現(xiàn)象比較普遍,這種現(xiàn)象使得交通更加擁堵。為此,我公司已經陸續(xù)開發(fā)了幾套自動停車設備,并獨立開發(fā)了相應的計算機控制系統(tǒng)。該計算機控制系統(tǒng)具有按鈕、讀卡操作、自動出入庫、自動尋址定位、計算機自動調度和信息管理等特點,在技術上處于國內領先地位,尤其適合中小型立體停車庫。本文以20車位的倉儲式智能機器人停車設備為例對該系統(tǒng)作一個簡單分析。一.主要機械結構停車設備出入口設在地面,20個車位分布在地上單排四層五列,由一臺升降機負責平運載小車板的垂直升降,一臺橫移大車負責橫向的移動,一臺運載小車在垂直升降的平臺載車板上,可以前后雙向移動,負責將汽車運送到相應的車位。所謂的智能機器人控制原理

3、模型就是這三種機械結構的組成,加上智能化電氣控制。見下圖: 1/5 頁2008-04-02 11:05:00 二.主要硬件系統(tǒng)結構停車設備控制系統(tǒng)的人機界面是一臺PC機,該PC機帶有1套讀卡裝置和一臺票據打印機,通過串行通訊線與PLC 控制系統(tǒng)相連?？刂葡到y(tǒng)由一個三菱FX系列PLC為主,加上編碼器反饋系統(tǒng)和外圍檢測電路。PC機通過RS232串行通訊口采集控制系統(tǒng)的數據,并將數據以文字的形式或圖像的形式動態(tài)地顯示在計算機屏幕上,同時,操作管理員可以通過人機界面向控制系統(tǒng)發(fā)出命令。人機界面為觸摸屏,可以直接用手指點擊屏幕上的相關位置,其效果與鼠標相同。計算機由一臺不間斷電源(UPS供電。如下圖 三

4、.計算機軟件系統(tǒng)結構1.主控程序軟件系統(tǒng)的核心是主控程序,安全、穩(wěn)定、高效是控制程序的基本原則。主控程序的任務是:完成對出入口的信號檢測,車輛出入的引導,安全門的控制,一臺升降機平臺的控制,橫移大車的控制,一輛運載小車的控制。與此同時,將各種狀態(tài)信息傳送給上位機監(jiān)控系統(tǒng),并接收來自于上位機監(jiān)控系統(tǒng)的指令。由于設備之間的關系密切,設備啟動的隨機性較大,因此,設備之間的安全連鎖就更加至關重要。在本系統(tǒng)的主控程序中,我們采用了許多先進的控制策略,不僅保證系統(tǒng)及車輛的安全,而且使得系統(tǒng)的運行效率大大提高。每次啟動時,升降機平臺和橫移大車可以以任何組合方式運行,如11車位,運載小車可以前后運轉,12、1

5、3、14、15車位是橫移大車和運載小車的組合運轉, 21、31、41是升降平臺和運載小車的組合運轉,其余車位是升降平臺、橫移大車和運載小車的三者組合運轉,為了保證安全其中運載小車的運行和升降平臺、橫移大車之間是互鎖的,升降平臺和橫移大車只有全部到合適位置后運載小車才能運轉。由于變頻的應用存取車最快速度可以控制在一分中內。2.運載小車控制程序運載小車控制程序的主要任務是:接收來自主控程序的指令,根據指令的內容及運載小車自身的狀態(tài),確定需要完成的動作及其完成這些動作的順序。首先,運載小車需要根據存取車指令及自己的位置,確定運行的方向;在運行過程中,運載小車需要實時檢測車位,到目的車位時,及時減速,

6、保證停車準確;根據車位的編排順序和一定的算法,確定水平移動的方向。由于受物理空間的限制,有些停車場的結構呈現(xiàn)出不規(guī)則形狀,為了充分利用有效空間,我們在機械設計方面做了許多有益的嘗試,除了常規(guī)的直線型巷道外,我們還設計了前后雙面直線型、L型和T型巷道。非標準的機械結構,大大地增加了控制程序的復雜性。為了完成這些控制功能,我們在檢測方式、控制思想、控制算法以及控制設備的選型方面都作了許多精心的考慮,以保證運載小車安全高效地運行。3.上位機監(jiān)控系統(tǒng)上位機監(jiān)控系統(tǒng)我們通常采用不同廠家的組態(tài)系統(tǒng)的軟件來完成。上位機監(jiān)控的主要任務是從主控程序中采集數據,并實時地以文字或圖像的形式顯示在計算機屏幕上;隨時接

7、受操作員發(fā)出的指令,并將這些指令傳送到主控程序。屏幕上顯示的內容包括:各個設備的狀態(tài)信息,各PLC的通訊狀態(tài),各運載小車的位置,升降機的位置,故障信息等等。4.停車收費系統(tǒng)停車收費系統(tǒng)是存車人與停車設備信息傳輸的接口。停車收費感應觸頭有幾種:IC卡,感應卡、讀卡器等。存車者都有一張感應卡,在卡上記錄著該卡的有關信息,如:卡號、車位號、預存金額、剩余金額、有效期等等信息。當需要存/取車時,持卡人將卡放在門口的感應卡閱讀器上,計算機自動識別卡上的信息,自動判斷是存車還是取車,自動計算存車時間及本次收費金額,并通過打印機打印出收費條。除了存/取車的管理外,停車收費系統(tǒng)還具有存車卡管理功能、存車信息查

8、詢功能等。四.控制系統(tǒng)特點1、 安全可靠的系統(tǒng)設計安全性設計包括:汽車的安全保護、啟動設備本身的安全保護,以及設備與設備之間的聯(lián)鎖關系等等。為了保護汽車在存車過程中的安全,我們除了常規(guī)的檢測以外,還從程序上增加了實時檢測判斷,實現(xiàn)全流程的多重后備保護。2、 先進的控制方式采用分布式控制系統(tǒng),升降部分和平移部分是分離的。在現(xiàn)有的一些倉儲式智能機器人停車設備的控制系統(tǒng)中,大多采用集中控制方式,集中控制的優(yōu)點是將所有的輸入輸出信號直接采用電纜連接方式,集中連接到可編程控制器,省去了數據通訊的環(huán)節(jié),而正是這種集中連接方式,需要大量的現(xiàn)場布線,運行中設備拖拽著電纜運動很不方便,而且由于電纜長度的限制,行

9、程不可能很遠。另外,如果某個環(huán)節(jié)出故障,整個系統(tǒng)均不能運行。而在本系統(tǒng)中,采用分布式控制系統(tǒng),升降部分和各層水平移動部分分別控制,這樣,不僅省去了大量的現(xiàn)場布線以及由此帶來的施工、校對的工作,而且減少了許多故障發(fā)生的可能性,最重要的是,當某個局部發(fā)生故障時,并不會影響其它設備的運行。3、 先進的數據通訊技術采用無線通訊方式,網絡拓撲結構采用星形結構。這樣的設計,既避免了有線通訊結構中數據通訊對電纜傳輸距離的限制,又大大提高了數據通訊的抗干擾能力。另外,在程序設計上充分考慮數據傳輸的實時性,增強系統(tǒng)的容錯能力,從而使系統(tǒng)的可靠性得到保證。4、 準確無誤的車位識別引入了最先進的激光掃描技術,并將它

10、與傳統(tǒng)的檢測方式相結合。在此基礎之上,輔以傳統(tǒng)的尋址方式,相當于給車位識別以雙重保護。5、 清晰明了的故障定位采用了故障編碼技術。為了讓操作員在操作或運行過程中出現(xiàn)故障的情況下,能快速、準確地發(fā)現(xiàn)故障,排除故障,我們在系統(tǒng)中設計了許多方式對故障進行檢測,對故障進行一些代碼編號,除了安裝一些檢測開關進行檢測外,還設計了許多軟件判斷條件,對一些不合理的邏輯條件及時報警并顯示故障代碼編號。操作人員或者系統(tǒng)維護人員只要看到屏幕上的報警信息代碼編號,便可知道發(fā)生了什么故障,從而及時處理。6、 實時的組態(tài)畫面設計及人機交互系統(tǒng)實時的組態(tài)畫面設計使操作員能及時了解整個系統(tǒng)運行的工況,包括:設備狀態(tài)、故障狀態(tài)、升降機或運載小車所處的位置、設備當前正在進行的操作等等;系統(tǒng)還提供了豐富的歷史數據儲存,管理人員和系統(tǒng)維護人員可以隨時查閱。人性化的人機界面使操作員能進行許多靈活的操作。五.結論我公司將分布式控制技術、無線通訊技術、激光掃描和定位技術引入到停車設備之中,在國內同行業(yè)中均處于領先地位。由于這些高技術和高技術產品的引用,使我公司的停車設備的安