【正文】 基于PLC的立體車庫監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄1 概述 1 立體車庫的背景與現(xiàn)狀 1 立體車庫介紹 1 設(shè)計(jì)主要目的與意義 32 立體車庫控制設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析 5 控制系統(tǒng)的選擇 5 監(jiān)控系統(tǒng)的選擇 5 升降橫移式立體車庫系統(tǒng)分析 6 升降橫移式立體車庫工作原理 6 升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 73 可編程邏輯控制器與MCGS軟件的介紹 9 可編程邏輯控制器 9 可編程邏輯控制器簡介 9 可編程邏輯控制器的基本結(jié)構(gòu) 9 可編程邏輯控制器工作原理 10 可編程邏輯控制器主要特點(diǎn) 11 可編程邏輯控制器的主要應(yīng)用 12 MCGS組態(tài)軟件 13 MCGS組態(tài)軟件簡介 13 MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成及組成部分 14 MCGS組態(tài)軟件的主要特點(diǎn) 15 MCGS組態(tài)軟件的主要功能 164 升降橫移式立體車庫具體設(shè)計(jì) 17 可編程邏輯控制器的選擇與設(shè)計(jì) 17 可編程邏輯控制器的選擇 17 可編程邏輯控制器的設(shè)計(jì) 19 可編程控制器的外部接線圖設(shè)計(jì) 22 MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì) 23 MCGS工程畫面的實(shí)現(xiàn) 23 MCGS于可編程邏輯控制器交互通信設(shè)置 275 總結(jié)與展望 30 總結(jié) 30 未來展望 30謝辭 31參考文獻(xiàn) 32附錄一 33主程序 33子程序0 40子程序1 41子程序2 41附錄二 43外文資料 59中文翻譯 65唐　山　學(xué)　院　畢　業(yè)　設(shè)　計(jì)1 概述 立體車庫的背景與現(xiàn)狀近年來，由于經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，中心城市的人口、車輛也日益增多，再加上建筑業(yè)的飛速發(fā)展，使城市中的空地越來越少。交通擁擠和停車?yán)щy的問題已成 為各級政府和群眾關(guān)心的社會問題，尤其在大中城市更為突出。人們在解決交通問題時(shí)逐漸意識到，以往僅靠大力拓展道路來滿足車輛對動態(tài)空間的需求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因?yàn)檐囕v大部分時(shí)間還是處于停駛狀態(tài)。這就是說，車輛占用靜態(tài)空間(停車位)的時(shí)間遠(yuǎn)大于其對動態(tài)空間(道路)的需求。停車位不足，會嚴(yán)重影響城市道路暢通、環(huán)境與安全。故一種可解決大城市繁華地帶用地緊張與停車難矛盾的先進(jìn)停車方式——自動化立體車庫在發(fā)達(dá)國家率先得到推廣應(yīng)用。據(jù)悉自2004年以來我國停車位數(shù)目激增，例如北京百條胡同為解決平房區(qū)和老小區(qū)停車位不足、亂停車問題將增建六千余個(gè)停車位、天津和平區(qū)繁華地帶建造占地面積達(dá)60126平方米的4個(gè)大型停車場、廣州為迎接2010年亞運(yùn)會時(shí)建造了18500個(gè)停車位、青島也在幾年的時(shí)間里添加了19200個(gè)停車位，杭州、南京等地也增加大量停車位。這種車位大大的占用了土地資源，而如果采用多層立體車庫，可使地面的使用率提高80%—90%，大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。[1]日常生活中經(jīng)?？吹杰囕v停在道路兩邊，有時(shí)還占用行人道，這種情況同時(shí)為其他車輛和行人的出行造成了諸多不便。不合理的停車造成了交通的擁擠，更增加了交通事故的發(fā)生率。嚴(yán)重的影響了市民的正常出行，更對城市的市容造成了不好的影響。由此看來日常生活中合理停車，已經(jīng)成了一個(gè)社會問題，所以對停車行業(yè)的合理規(guī)劃更是刻不容緩，而立體車庫則是目前解決這個(gè)問題最好的方法，也是最可行有效的方法。立體停車設(shè)備的發(fā)展在國外，尤其在日本已有近30~40年的歷史，無論在技術(shù)上還是在經(jīng) 驗(yàn)上均已獲得了成功。我國也于90年代初開始研究開發(fā)機(jī)械立體停車設(shè)備，距今已有近二十年的歷程。由于很多新建小區(qū)內(nèi)住戶與車位的配比為1:1，為了解決停車位占地面積與 住戶商用面積的矛盾，立體機(jī)械停車設(shè)備以其平均單車占地面積小的獨(dú)特特性，已被廣大用戶接受。 立體車庫介紹立體車庫相比傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，立體車庫在很多方面都體現(xiàn)了其優(yōu)越性。立體車庫可以更好的節(jié)省土地，使土地的使用率提高80%—90%，這樣大大節(jié)省了土地資源，同時(shí)降低了成本；立體車庫更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內(nèi)或車不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)該說，機(jī)械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。目前，立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、垂直循環(huán)式、簡易升降式、垂直升降式、平面移動式、巷道堆垛式等。幾種形式的立體車庫具有各自的優(yōu)點(diǎn)。[2]1. 升降橫移式立體車庫：采用以載車板升降或橫移存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。每單元可設(shè)計(jì)成兩層、三層、四層、五層、半地下等多種形式，車位數(shù)從幾個(gè)到上百個(gè)，但是每組設(shè)備必須留有至少一個(gè)空車位，來方便車輛的中轉(zhuǎn)。特點(diǎn)：節(jié)省占地，配置靈活，建設(shè)周期短；價(jià)格低，消防、外裝修、土建地基等投資少；可采用自動控制，構(gòu)造簡單，安全可靠。存取車迅速，等候時(shí)間短；運(yùn)行平穩(wěn)，工作噪聲低；在停車設(shè)備的市場份額約占70%，較為適用于商業(yè)、機(jī)關(guān)、住宅小區(qū)配套停車場。不足點(diǎn)：每組設(shè)備必須留有至少一個(gè)空車位；鏈條牽動運(yùn)行過程不具有防止傾斜墜落的功能。 2. 垂直循環(huán)式立體車庫：采用垂直方向做循環(huán)運(yùn)動來存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。特點(diǎn)：省地，在58m2的地方建起大型垂直循環(huán)類機(jī)械停車庫，可容納34輛轎車，可省去購置土地的大量費(fèi)用；可采用自動控制，運(yùn)行安全可靠；價(jià)格低，地基、外裝修、消防等投資少，建設(shè)周期短。不足點(diǎn)：設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沒有完善的閉鎖和監(jiān)測系統(tǒng)，采用足夠的安全措施和消防系統(tǒng)，相對比較故障率高。最遠(yuǎn)車位一般一次取車需2分鐘，高峰取車時(shí)間依次取車時(shí)間過長，依次取車第20輛約需30分鐘以上，實(shí)用性差。3. 垂直升降式立體車庫：這類立體車庫亦可稱為塔式立體車庫，通過提升機(jī)的升降和裝在提升機(jī)上的橫移機(jī)構(gòu)將車輛或載車板橫移，實(shí)現(xiàn)存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。特點(diǎn)：整個(gè)存車庫可多達(dá)20～25層，即可停放40～50輛車，占地面積不到50m2，空間利用率最高。適宜建筑在高度繁華的城市中心區(qū)域以及車輛集中停放的集聚點(diǎn)。不足點(diǎn)：設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相對比較故障率高。最遠(yuǎn)車位一般一次取車需2分鐘，高峰取車時(shí)間依次取車時(shí)間過長，依次取車第20輛約需30分鐘以上，實(shí)用性差。4. 巷道堆垛式立體車庫：以巷道堆垛機(jī)或橋式起重機(jī)將進(jìn)到搬運(yùn)器的車輛水平且垂直移動到存車位，并用存取機(jī)構(gòu)存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。多用于地下，以便更好的利用地下空間。特點(diǎn)：全封閉車庫，存車安全，該類車庫主要適用于大型密集式存車。不足點(diǎn)：設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高且相對比較故障率高，高峰期依次取車時(shí)用時(shí)較長，實(shí)用性差。5. 平面移動式立體車庫：在同一層上用搬運(yùn)或起重機(jī)平面移動車輛或泊車板平面橫移存取車輛，亦可搬運(yùn)機(jī)和升降機(jī)配合實(shí)現(xiàn)多層平面移動存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。特點(diǎn)：一般設(shè)置在地上或半地下，地平面層可停放大尺寸車輛，設(shè)備適合在大中型建筑物或公共設(shè)施中安裝。不足點(diǎn)：設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相對比較故障率高，高峰取車時(shí)間依次取車時(shí)間過長，實(shí)用性差。本次設(shè)計(jì)針對的是占據(jù)市場份額較大，而且優(yōu)點(diǎn)較為突出的升降橫移式立體車庫。[3] 設(shè)計(jì)主要目的與意義國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及我國的城市化水平不斷加快，使得城市交通擁擠的矛盾 日益突出。車輛不斷增多，城市道路設(shè)施跟不上經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐，造成了動態(tài)交通的嚴(yán)重阻塞。同時(shí)停車場地設(shè)置的不合理，出現(xiàn)了嚴(yán)重的占道停車，占用居住區(qū)綠地，造成靜態(tài)交通混亂現(xiàn)象，從而進(jìn)一步加劇了交通擁擠，破壞了城市的居住環(huán)境和城市形象。動態(tài)交通和靜態(tài)交通的關(guān)系形成了惡性循環(huán)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國至2003年年底，機(jī)動車保有量已達(dá)到9649多萬輛，其中轎車保有量將達(dá)到 1000萬輛。然而，目前我國城市機(jī)動車輛的保有量與停車位相差大約5倍，也就是說停車位的滿足率只有20％左右。停車位嚴(yán)重不足，造成機(jī)動車非法停放、占道停放現(xiàn)象日益嚴(yán)重，上海市中心占道停放占總停放車輛的64％，這造成了許多車輛無家可歸。從國際城市建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)看，要保證交通不擁堵，不僅要滿足100％的基本停車位，還要能滿足20％的公共停車位。近幾年新增轎車每年在200萬輛左右，按停車位與轎車數(shù)之比為1：，每年需新增停車位290萬個(gè)，才能滿足停車位的需求。立體車庫在各方面都有很大的優(yōu)點(diǎn)，但是在我國主要停車位還是傳統(tǒng)停車模式，立體車庫停車情況仍然不是特別受歡迎，立體車庫的發(fā)展還有很多曲折。首先，立體車庫在我國還是新興產(chǎn)業(yè)，存在著企業(yè)技術(shù)力量薄弱，產(chǎn)品的可靠性、 安全性、耐久性也還不能完全保障。人們要有—個(gè)逐步接受的過程，人們對立體車庫的優(yōu)點(diǎn)還未完全接受，特別是對一些新手司機(jī)，立體車庫所要求的車技比地面車庫要高，令部分有車族對立體庫可望而生怯。其次，市民長期的意識也很難在短時(shí)間內(nèi)改變，雖然有明文禁止路邊空地停車， 但在大街小巷仍可隨處見到違規(guī)停車的。因?yàn)榇蠹矣X得，街道是公共場所，自己把車停在上面是理所當(dāng)然，干嘛要把車停到車庫里面，還要交錢。顯然這部分有車的市民只強(qiáng)調(diào)了自己的市民身份，忘記了還有許許多多無車族，他的車侵占了行人的道路。另外，市民還認(rèn)為，立體車庫雖然節(jié)省空間。但是也是上天下地， 自己不放心愛車被高高掛起，或是深入地下。 上述兩點(diǎn)是立體車庫發(fā)展曲折的根本原因，由此產(chǎn)生的一個(gè)惡性循環(huán)則是其直接原因。隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，城市規(guī)劃的完善，機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)將成為一個(gè)充滿生機(jī)的朝陽行業(yè)，機(jī)械停車設(shè)備的技術(shù)也將得到長足的發(fā)展。我國的機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)也將從快速發(fā)展階段進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展階段。2 立體車庫控制設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析 控制系統(tǒng)的選擇可編程邏輯控制器（PLC）作為在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的控制器，具有十分鮮明的特點(diǎn)：使用方便，編程簡單。系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件；功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高，可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理；可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)長周期工作而不至于損壞；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少，PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故。20世紀(jì)70年代中末期，可編程邏輯控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程邏輯控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程邏輯控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。20世紀(jì)80年代至90年代中期，是可編程邏輯控制器發(fā)展最快的時(shí)期，年增長率一直保持為30~40%?？删幊踢壿嬁刂破髦饾u進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)（分散控制系統(tǒng)）。20世紀(jì)末期，可編程邏輯控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。應(yīng)用可編程邏輯控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。PLC應(yīng)用的廣泛性和它的普及程度是其他計(jì)算機(jī)設(shè)備無法比擬的。故此次設(shè)計(jì)選用PLC做控制器。 監(jiān)控系統(tǒng)的選擇組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。譯自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制）。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它們處在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。國內(nèi)的組態(tài)軟件品牌主要有：世紀(jì)星、組態(tài)王、三維力控、MCGS、態(tài)神等。國外的組態(tài)軟件品牌主要有：In Touch、WinCC、Citech、IFix等。本次設(shè)計(jì)選用國產(chǎn)的組態(tài)軟件MCGS，MCGS還包括網(wǎng)絡(luò)版、通用版、嵌入版三個(gè)版本，經(jīng)比較后，選用MCGS嵌入版。MCGS嵌入版組態(tài)軟件的主要特點(diǎn)包括：容量小，整個(gè)系統(tǒng)最低配置只需要極小的存貯空間，可以方便的使用DOC等存貯設(shè)備；速度快：系統(tǒng)的時(shí)間控制精度高，可以方便地完成各種高速采集系統(tǒng)，滿足實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)要求；成本低：使用嵌入式計(jì)算機(jī)，大大降低設(shè)備成本； 真正嵌入：運(yùn)行于嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)；穩(wěn)定性高：無風(fēng)扇，內(nèi)置看門狗，上電重啟時(shí)間短，可在各種惡劣環(huán)境下穩(wěn)定長時(shí)間運(yùn)行；功能強(qiáng)大：提供中斷處理，定時(shí)掃描精度可達(dá)到毫秒級，提供對計(jì)算機(jī)串口，內(nèi)存，端口的訪問。并可以根據(jù)需要靈活組態(tài)；通訊方便：內(nèi)置串行通訊功能、以太網(wǎng)通訊功能、GPRS通訊功能、Web瀏覽功能和Modem遠(yuǎn)程診斷功能，可以方便地實(shí)現(xiàn)與各種設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、遠(yuǎn)程采集和Web瀏覽；操作簡便：MCGS嵌入版采用的組態(tài)環(huán)境，繼承了MCGS通用版與網(wǎng)絡(luò)版簡單易學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，組態(tài)操作既簡單直觀，又靈活多變?？傊?，MCGS嵌入版組態(tài)軟件具有強(qiáng)大的功能，并且操作簡單，易學(xué)易用，普通工程人員經(jīng)過短時(shí)間的培訓(xùn)就能迅速掌握多數(shù)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。同時(shí)使用MCGS嵌入版組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的嵌入版計(jì)算機(jī)軟、硬件問題，而將精力集中于解決工程問題本身，根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn)，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。正因如此此次設(shè)計(jì)選用MCGS嵌入版作為監(jiān)控系統(tǒng)。 升降橫移式立體車庫系統(tǒng)分析 升降橫移式立體車庫工作原理車庫利用載車盤的移位從而產(chǎn)生垂直的通道，實(shí)現(xiàn)高層車位的升降以便存取車輛 。車庫組合布置的不同形式可適應(yīng)不同場地條件的需要，配置非常靈活。本次設(shè)計(jì)立體車庫的特點(diǎn)是：最底層即第一層只能夠橫向平移，最頂層即第二層只能夠豎向升降。另外第一層必須預(yù)留一個(gè)空車位，以便進(jìn)出車輛用，而第二層不用。當(dāng)?shù)谝粚舆M(jìn)出車時(shí)無需移動其他載車盤就可直接進(jìn)出，當(dāng)?shù)诙舆M(jìn)出車時(shí)先要判斷與其對應(yīng)的下方位置是否有空位，當(dāng)沒有空位時(shí)要對應(yīng)的車位進(jìn)行橫向平移處理，直到下方有空位后方可進(jìn)行升降，進(jìn)出車完畢后上升回到原來的位置。它運(yùn)動的總原則是：車位升降必須復(fù)位，車位平移不用復(fù)位。本設(shè)計(jì)中，橫移電機(jī)安裝在第一層的車位上，控制車位的橫移。升降電機(jī)安裝在第二層的車位上，控制車位的升降。[6]實(shí)際生活中升降橫移式立體車庫運(yùn)行原理如下圖21所示。 圖 21 升降橫移立體車庫運(yùn)行原理圖