基于PROFIBUS现场总线的自动化立体车库监控系统

第24卷　第3期2005年6月兰州交通大学学报(自然科学版)JournalofLanzhouJiaotongUniversity(NaturalSciences)Vol.24No.3June.2005

　　文章编号:1001Ο4373(2005)03Ο0102Ο04

基于PROFIBUS现场总线的自动化立体车库监控系统

姚小明,　范多旺,　马国欣,　蒋兆远

(光电技术与智能控制教育部重点实验室(兰州交通大学),甘肃兰州　730070)

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摘　要:介绍了基于PROFIBUS现场总线的自动化立体车库监控系统的结构、工作原理、、编程技术、主要功能特点以及该监控系统的软件设计思想.充分利用PROFIBUS高速通讯特点,与管理.

关键词:自动化立体车库;监控系统;PLC;通讯;PROFIBUS中图分类号:TP311.1;TP273.5　　　　　文献标识码:A

0　引言

近年来,,,.而需求,因此,具有占地面积小,库存量大的自动化立体车库就应运而生,它为城市中日益严重的汽车停放问题提供了有效的解决办法.根据结构型式的不同,立体车库可分为升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环等多种类型.其中巷道堆垛类立体车库采用堆垛机和智能搬运小车完成车辆的全部存取操作过程,车位配置简单,维护方便,故障点少,是立体车库中最为先进、自动化水平最高的类型.目前这种车库仅在停车设备业较为成熟的德国等国有已建成的系统,在国内仅仅有为数不多的小型立体车库,而国内这种大型地下高层立体车库尚无先例.北京某公寓立体车库为国内采用智能搬运小车的巷道堆跺类大型地下立体车库的第1例,该车库地下6层400车位,采用4个堆垛机在同一巷道分组同时存取车辆,效率高速度快.本文针对该车库提出一种采用PROFIBUS现场总线实现高速通讯的立体车库监控系统,实现对车库有效的控制与管理[1～2].

、读卡器、车位显示牌及UPS电源和打印机构成,并预留上级100Mbps以太网接口.通过PROFIBUS现场总线将监控设备连接起来,构成了一个稳定,易于扩充的硬件环境.如图1所示,系统采用3层结构,分别为监控层、控制层、执行层.采用3级总线复合型结构,最底一级为I/O链路(即ET200),负责与现场设备通讯.在远程I/O链路中配置周期I/O通信机制.中间一级为PROFIBUS现场总线或主从式多点链路.前者是一种新型现场总线,可承担现场、控制、监控3级的通讯,采用令牌方式与主从轮巡相结合的存取控制方式;后者为一种主从式总线,采用主从轮巡式通讯.最高一层为工业以太网,它负责传送生产管理信息.1.2　软件配置

系统操作平台为Microsoftwindows2000,使用MicrosoftVisualbasic6.0(企业版)作为开发工具,数据库使用Oracle9i关系型数据库.

2　系统工作原理

监控机对立体车库进行车位管理、进出库设备作业控制、并对设备状态进行实时监视,当设备发生故障时指示操作人员处理.所有的控制信息和管理信息都采用数据库进行储存、检索、调用、处理.监控机通过工业以太网与小区信息管理系统进行远程数据访问,实现了信息资源的共享.

1　系统组成

1.1　硬件组成

3收稿日期:2004Ο10Ο12

基金项目:光电技术与智能控制教育部重点实验室(兰州交通大学)开放基金(K04105)资助

),男,甘肃平凉人,硕士

.作者简介:姚小明(1976Ο

第3期姚小明等:基于PROFIBUS

现场总线的自动化立体车库监控系统10

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Fig.1　ConfsystemfortheAutomatedMultiΟlayerGarage

　　卡,

用-(Periphery2分布I/O系统)PROFIBUS2DP主站(即主PLC)和从站(即ET200及S72200PLC)之间的数据

作业时,操作员在触摸屏上改变相应分区的操作模式.在线模式下,可通过刷卡、触摸屏录入、监控系统界面录入3种方式实现系统的作业.

为了便于系统的维护与管理,系统有入库作业、出库作业、库内搬移、ETV仅移、跨区出库5种作业方式.其中库内搬移、ETV仅移、跨区出库属于维护情况下的作业方式.

交换.监控机通过CP5611卡,利用西门子公司提供的PC机与PLC系统之间进行数据交换的PRO2DAVES7软件包与各巷道堆垛机的控制PLC可编

程控制器进行通讯,把工作指令发送到堆垛机进行指定的作业,并得到堆垛机工作是否完成、目前工作位置、设备状态、车位状态等信息.主PLC采用PROFIBUS2DP通讯协议,用总线方式和各设备机

4　与下位机的通讯

4.1　与PLC之间的通讯

在该监控系统中,监控机与主PLC之间的信息交换通过PROFIBUS2DP现场总线来实现,比特率高达187.5kbps.由于PROFIBUS2DP是一种低成本通信,它用于设备级控制系统与分散式I/O的通信.使用PROFIBUS2DP模块可取代价格昂贵的24V或0～20mA并行信号线.用于现场层的高速

通讯.主PLC作为组管理器使用,这便于以后的系统扩展和本组的设备的控制与管理.组管理器PLC把上位机发出的作业指令分发给各设备机.同时监控系统对各设备机的状态进行查询并动态显示,并在紧急情况下控制各设备的运行,这样使得系统得到了有效的控制与管理.

数据传送时,主站周期地读取从站的输入信号并周期地向从站发送输出信息,总线循环时间必须要比主站程序循环时间短.除周期性数据传输外,PRO2FIBUS2DP还提供智能化设备所需要的非周期性通

3　控制与作业方式

自动化立体车库作业过程中,为了便于操作人员根据需要对车库的各种情况进行灵活的处理,对自动化立体车库中的载重设备有2种操作模式,即在线模式和离线模式,在在线模式下监控系统将刷卡产生的作业指令发送给主PLC,有主PLC分配作业指令给相应分区的设备PLC并自动完成;在离线模式下,系统所进行的出入库作业均由操作人员在触摸屏控制面板来操作.在正常情况下,系统处于在线模式下,只有当系统发生故障,系统无法自动完成

信以进行组态、诊断和报警处理,这满足该监控系统的控制与通信要求.采用C语言和西门子S7Func2tion协议所提供的动态链接库中的接口函数,监控

系统可对PLC实时进行各种作业指令、控制指令的发送,获取各巷道作业情况以及控制和驱动设备的状态信息,以对各设备进行有效的监控[3～5].4.2　与读卡器之间的通讯

采用以太网关研华ADAM4570,通过高速以太

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网实现刷卡器与监控系统的用户卡信息、状态警告信息的高效传输.读卡器与监控机的硬件连接如图2所示.通过以太网关虚拟四个通信端口,实现以太网通讯,突破了传统的RS485通讯的限制,提高了通信效率

.

5　系统软件设计

在该车库监控系统中,管理与控制软件系统是一个有机整体,主要完成以下几项工作:

1)实时监视整个立体车库中各系统的运行情况;

2)动态显示堆垛机和出入库传输设备以及各车辆的运行位置;

3)显示所有作业指令的当前运行状态;

4)出错报警,,控制各设备的运行;

,可以将自动化(子系统

图2　以太网通信框图

Fig.2　DiagrammaticpresentationofEthernetcommu图3　系统功能模块图

Fig.3　Functionalmodeulesofthesoftwaresystem

　　概括起来,本监控系统系统有以下重要特点:

1)车位自动搜索功能

出入库作业时根据用户类型,系统自动提供所需的车位.如贵宾卡用户入库时提供为其专用车位;其它类型用户车辆将顺序存放.

2)实时监控与多任务并重

系统在对所发送的作业指令进行实时测控的同时,还对各巷道的设备状态进行实时监控.在系统作业期间还可以进行新的作业指令的输入工作.同时系统还根据作业完成的情况决定是否刷新车库有关数据库.

3)完善的系统用户管理功能