【正文】 ............................... 21 界面設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 21 動(dòng)畫(huà)連接設(shè)計(jì) .............................................................................................. 22 V 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 ........................................................................................................ 26 通信設(shè)置 ................................................................................................................ 26 PLC 編程軟件和 PLC 的通信 ..................................................................... 26 組態(tài)王和 PLC 的通信 ................................................................................ 27 調(diào)試運(yùn)行結(jié)果 ........................................................................................................ 27 設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及其解決方案 ................................................................................ 28 結(jié) 語(yǔ) ................................................................................................................................. 29 致 謝 ................................................................................................................................. 30 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................... 31 1 第一章 緒論 課題研究的背景和意義 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車(chē)的家庭越來(lái)越多，車(chē)輛的急劇增長(zhǎng)與城市規(guī)劃車(chē)位較少 的 現(xiàn)狀之間產(chǎn)生 的 矛盾 越演越烈 ，很多城市 的 停車(chē)狀況 已經(jīng)陷入困境。從上面的數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)于車(chē)位的需求與日俱增，在我國(guó)的大型城市如北京、上海，更是出現(xiàn) “ 一位難求 ” 的現(xiàn)狀，停車(chē)難問(wèn)題不容忽視。 立體車(chē)庫(kù)與傳統(tǒng)的地下車(chē)庫(kù)相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。最后，機(jī)械車(chē)庫(kù)通常 是不會(huì)被 做成 整 套系統(tǒng)，而是以單臺(tái)集裝而成的 。 立體車(chē)庫(kù)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀 目前世界停車(chē)產(chǎn)業(yè)正向多元化方向發(fā)展，如圖 11 所示，國(guó)外高容量的立體車(chē)庫(kù)，現(xiàn)在的立體車(chē)庫(kù)技不局限于機(jī)械的自動(dòng)化，其停車(chē)技術(shù)幾乎包括了機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域的所有成熟先進(jìn)技術(shù)。在安全方面也采用很多高新技術(shù) ， 安全保護(hù)裝置也更加完善，如汽車(chē)出入都會(huì)由聲光引導(dǎo)和定位系統(tǒng)、汽車(chē)尺寸和重量自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、限速保護(hù)與多重機(jī)構(gòu)互鎖系統(tǒng)、停車(chē)泊位自動(dòng)跟蹤功能、鏈條和鋼絲繩的長(zhǎng)度，若超出范圍則報(bào)警和彈性變形自動(dòng)補(bǔ)償功能、汽車(chē)圖像攝影對(duì)比、安全檢測(cè)、自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)等。在國(guó)內(nèi)，停車(chē)行業(yè)還需要不斷的努力完善， 其還屬 于起步產(chǎn)業(yè)， 具有巨大的發(fā)展前景。 圖 12 在我國(guó)廣泛使用的升降橫移式立體車(chē)庫(kù) 以上的 一系列的問(wèn)題都 是停車(chē)產(chǎn)業(yè) 在我國(guó)長(zhǎng)期 發(fā)展的絆腳石。鼓勵(lì)投資者按市場(chǎng)規(guī)則經(jīng)營(yíng)車(chē)庫(kù)，政府實(shí)施有效的監(jiān)督和政策調(diào)控，使停車(chē)產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。 研究 主要 內(nèi)容 包括 橫移式立體車(chē)庫(kù)的存取方案 的確定、 可編程邏輯控制器對(duì)立體車(chē)庫(kù)的控制和實(shí)現(xiàn)、 升降橫移系統(tǒng)的運(yùn)行、 組態(tài)軟件 設(shè)計(jì)監(jiān)控界面設(shè)計(jì) 且 實(shí)現(xiàn) 對(duì) 整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控。 介紹升降橫移式立體車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)，以及本次系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，以及車(chē)位控制方案的確定。軟件設(shè)計(jì)部分主要是對(duì) PLC的控制 方案 的設(shè)計(jì) 、 立體車(chē)庫(kù)的 PLC控制程序 的編寫(xiě) 。 5 第二章 系統(tǒng) 整體 設(shè)計(jì) 立體車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu) 及原理 機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)的整個(gè)系統(tǒng) 組成其實(shí) 是多 個(gè)系統(tǒng)的組合 ，立體車(chē)庫(kù)的 主要 組成 包括控制住框架、控制系統(tǒng)、升降橫移 系統(tǒng) 、載車(chē)板和安全防護(hù)防墜掛鉤等。 圖 21 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)主要組成 立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)原理，由 PLC 和組態(tài) 構(gòu)成完整 的 監(jiān)控系統(tǒng) ， 上位機(jī) 由組態(tài)軟件設(shè)計(jì)，上位機(jī) 給出存取命令 ， 控制 PLC 去執(zhí)行 ， 同時(shí)車(chē)庫(kù)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)被上位機(jī)采集，實(shí)時(shí)反映在上位機(jī)上 [5]。 在系統(tǒng)整體框架下，主要的控制系統(tǒng) 是載車(chē)板的升降橫移，來(lái)實(shí)現(xiàn)存 /取車(chē)。上位機(jī)接收 PLC 的升降橫移信息，在組態(tài)里 顯示其整個(gè)監(jiān)控過(guò)程 ，完成一個(gè)存 /取車(chē)位系統(tǒng)的控制和組態(tài) 過(guò)程 ，同時(shí)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)的相互控制過(guò)程 。 不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì) PLC 現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行的實(shí)時(shí)監(jiān)視又要實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制功能。 一般的立體車(chē)庫(kù)的特點(diǎn)是頂層的車(chē)位只能升降，底 層的車(chē)位只能橫移，車(chē)位的 移動(dòng)方案如下： 圖 23 車(chē)位示意圖 二號(hào)車(chē)位存 /取時(shí)，五號(hào)和七號(hào)車(chē)位同時(shí)右移一個(gè)車(chē)位，二號(hào)車(chē)位開(kāi)始下降至七號(hào)車(chē)位的原始車(chē)位點(diǎn)，小車(chē)上載車(chē)板，二號(hào)載車(chē)板上升至起始位置，五號(hào)、七號(hào)載車(chē)板同時(shí)左移一個(gè)車(chē)位，回到起始點(diǎn)，二號(hào)存 /取完成。 六號(hào)和七號(hào)車(chē)位的存 /取車(chē)不要移動(dòng)載車(chē)板，直接延時(shí)進(jìn)行存 /取車(chē)即可。根據(jù) 之前的整 體系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案 ， 本次立體車(chē)庫(kù)的主要應(yīng)用的硬件如表 31 所列出的 。但 S7200 屬于小型控制系統(tǒng)， I/O 點(diǎn)數(shù)比較有限，不 能應(yīng)用于復(fù)雜的工業(yè)控制，以及對(duì)運(yùn)算精度不苛刻。 為了在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)候，實(shí)現(xiàn)載車(chē)板的恒速平穩(wěn)的運(yùn)行，電機(jī)采用變頻調(diào)速 ，變頻調(diào)速 主要 應(yīng)用在本次系統(tǒng)的電機(jī)啟動(dòng)和啟停的速度控制上 。 立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)主電路是對(duì)電機(jī)的控制， 如 圖 31 是一個(gè)電機(jī)的控制硬件接線圖，如圖，當(dāng) KM1 閉合時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng) KM2 閉合時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng) KM KM2 都斷開(kāi)時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)， 立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)處于停止運(yùn)行 ，在 KM1 和 KM2 之間形成互鎖環(huán)節(jié) 。 圖 32 防墜掛鉤原理圖 系統(tǒng)硬件總體 設(shè)計(jì) 硬件整體包括主電路和輔助電路的接線圖， PLC 主要控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)載車(chē)板的移動(dòng)，還有防墜掛鉤的動(dòng)作以及 系統(tǒng)開(kāi)關(guān)、急停開(kāi)關(guān)、復(fù)位開(kāi)關(guān)。 硬件部分的元件功能說(shuō)明 如表 32 所示。 PLC 程序只要控制其輸出信號(hào)的變化， PLC 程序 使用行程開(kāi)關(guān)，在整個(gè)呼叫周期里，不同時(shí)間給電機(jī)的不同信號(hào)來(lái)控制 電機(jī)的正反，從而帶動(dòng)載車(chē)板的升降橫移 。主程序的設(shè)計(jì)應(yīng)該包括系統(tǒng)的啟停功能、系統(tǒng)的急停功能、系統(tǒng)的復(fù)位功能、 PLC 和上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸程序功能、車(chē)位的防墜掛鉤功能。當(dāng)有車(chē)位呼叫按鈕按下時(shí)，不管存取車(chē)車(chē)位都要下降到底層，所以先執(zhí)行橫移電機(jī)啟動(dòng)，下方載車(chē)板移開(kāi)，高層載車(chē)板移動(dòng)時(shí)，防墜掛鉤會(huì)自動(dòng)彈出，載 車(chē)板可以移動(dòng)，下方載車(chē)板移開(kāi)后，升降電機(jī)正轉(zhuǎn)，被呼叫載車(chē)板下降到底層，讓后延時(shí)一段時(shí)間，以便存取車(chē)動(dòng)作，當(dāng)存取車(chē)結(jié)束后，升降電機(jī)反轉(zhuǎn)，被呼叫載車(chē)板上升，被呼叫載車(chē)板歸位后，下方載車(chē)板回到原來(lái)車(chē)位，每個(gè)高層載車(chē)板的防墜掛鉤失電，載車(chē)板鎖定，不可移動(dòng)。 由于控制輸出點(diǎn)的不足，要采用一個(gè)數(shù)字?jǐn)U展模塊來(lái)增 加輸出點(diǎn)的數(shù)量， 西門(mén)子S7200 的擴(kuò)展模塊，都是直接靠后安裝，并使用自帶的數(shù)據(jù)線接插通訊的。擴(kuò)展模塊的地址分配方式， 它的 地址分配 是在 上一個(gè)模塊的 輸出點(diǎn)的下一位，例如模塊最后一個(gè)輸出點(diǎn)為 ，那么擴(kuò)招模塊應(yīng)為從 開(kāi)始。 整個(gè) PLC 控制系統(tǒng)的地址分配如 表 33 所示。如程序塊、符號(hào)表，當(dāng)需要編輯該項(xiàng)目下的對(duì)象時(shí)，可以雙擊該對(duì)象。 （ 4） 狀態(tài)條 ： 顯示軟件編輯執(zhí)行信息。 對(duì)于主程序的設(shè)計(jì)，以一號(hào)車(chē)位載車(chē)板的呼叫為例，簡(jiǎn)單的講解說(shuō)明整個(gè)程序的結(jié)構(gòu)。 圖 37 網(wǎng)絡(luò) 2 網(wǎng)絡(luò) 3 如圖 38 所示，當(dāng)四五六七號(hào)車(chē)位移動(dòng)到位后，也就是計(jì)時(shí)器到達(dá) 20 以后，在 20 到 40 時(shí)間內(nèi)，是一號(hào)車(chē)位載車(chē)板下降過(guò)程，下降時(shí)間為 20。 圖 311 網(wǎng)絡(luò) 6 網(wǎng)絡(luò) 7 如圖 312 所示 ，當(dāng) 3 號(hào)車(chē)位上升結(jié)束后，時(shí)間到達(dá) 80，在 80~100 一段內(nèi)，四號(hào)車(chē)位開(kāi)始左移一個(gè)車(chē)位舉例，相類似的五號(hào)、六號(hào)、七號(hào)程序，一并左移。 20 第四章 組態(tài) 監(jiān)控系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 組態(tài)的 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) ，本次設(shè)計(jì)采用的是組態(tài)王監(jiān)控軟件，這是一個(gè)可視化的仿真技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)立體車(chē)庫(kù)的全方位仿真界面的可視化。 PLC 應(yīng)用方面，組態(tài)王可以將控制現(xiàn)場(chǎng)的 PLC 控制系統(tǒng)和上位計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接起來(lái)，現(xiàn)在的組態(tài)王已經(jīng)集成了幾乎所有的 PLC 通信方式，建立通信方面更加簡(jiǎn)單，完成上下位機(jī)的通信以后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)控制現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控，并且開(kāi)發(fā)出生動(dòng)、友好的使用界面、報(bào)警系統(tǒng)和報(bào)表系統(tǒng) [7]。外部的硬件設(shè)備通常包括很多，如 PLC、儀表、模塊、變頻器、板卡等。 數(shù)據(jù) 詞典 建立 外部設(shè)備定義完后， 需要建立數(shù)據(jù)詞典，而 數(shù)據(jù)庫(kù)是則是 “ 組態(tài)王軟件 ” 最重要的核心部分。下面簡(jiǎn)單的介紹一下變量類型和 寄存器 類型。 界面設(shè)計(jì)以及 動(dòng)畫(huà) 連接 界面設(shè)計(jì) 在組態(tài)王工程瀏覽器中新建工程畫(huà)面，設(shè)置畫(huà)面基本屬性，在數(shù)據(jù)詞典中定義所 22 需變量和設(shè)置參數(shù)，在工具箱里選擇相應(yīng)工具，完成三維立體 [8]。動(dòng)畫(huà)連接需要兩個(gè)步驟： （ 1） 將畫(huà)面里的每個(gè)素位圖和數(shù)據(jù)詞典的變量建立聯(lián)系 以按鍵 “ 一號(hào)車(chē)位載板 ” 為例，一號(hào)車(chē)位載車(chē)板要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，首先要連接數(shù)據(jù)詞典的變量 “ 車(chē)位一 ” 如圖，在載車(chē)板動(dòng)畫(huà)屬性里選擇垂直移動(dòng)屬性，在彈 出連接框里，連接 “ 車(chē)位一 ” 如圖 43 所示。 圖 43 動(dòng)畫(huà)連接 在和 PLC 通信時(shí)，組態(tài)接收的 PLC 輸出的時(shí)間信號(hào)，而組態(tài)就需要接收這些不同的時(shí)間信號(hào)，執(zhí)行不同的移動(dòng)方案，這樣就 可以模擬出整個(gè)存取過(guò)程。其它移動(dòng)方案可以根據(jù)以上的事例進(jìn)行編 輯，將畫(huà)面里的每個(gè)素位圖和變量進(jìn)行編輯，可以實(shí)現(xiàn)整體的畫(huà)面連接 。 圖 46 按鈕設(shè)置 25 組態(tài)監(jiān)控界面的 電機(jī)控制介紹： 電機(jī)的正反轉(zhuǎn)的動(dòng)作執(zhí)行，主要 是組態(tài)軟件采集PLC 端口的電機(jī)的運(yùn)行信息， 本次設(shè)計(jì)的 3*3 立體車(chē)庫(kù)共用五個(gè)電機(jī)，電機(jī)位置示意圖如下圖 47 所示。 1 號(hào)電機(jī) 2 號(hào)電機(jī) 3 號(hào)電機(jī) 4 號(hào)電機(jī) 5 號(hào)電機(jī) 26 第五章 系統(tǒng) 調(diào)試 通信設(shè)置 PLC 編程軟件和 PLC 的通信 在設(shè)計(jì)完整的 PLC 程序中，在 STEP 7 Micro WIN 里進(jìn)行編譯，確定程序編譯沒(méi)有錯(cuò) 誤的之后， 下一步是 將程序下載入西門(mén)子 S7200 的 PLC 中，在下載程序之前，首先要讓 STEP 7 Micro WIN 和 PLC 之前建立通信。在 STEP 7 27 Micro WIN 的通信雙擊刷新設(shè)備（如圖 51 所示 2 處）會(huì)出現(xiàn) S7200 的設(shè)備，然后在設(shè)備模塊讀取其 CPU 型號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)的程序的下載。 調(diào)試運(yùn)行結(jié)果 工業(yè)工程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高 了工業(yè)的自動(dòng)化水平，有很重要的實(shí)踐意義 [10] 。 存取車(chē)位的按鈕如圖所示，例如按下 1 號(hào)存車(chē)， 進(jìn)行自動(dòng)存車(chē)運(yùn)行。還有系統(tǒng)的當(dāng)前時(shí)間，以便存取車(chē)時(shí)顯示時(shí)間。 在做課題之前，查閱各方面的資料和信息以后，確定了車(chē)位的移動(dòng)的方案，起初的方案為在每個(gè)移動(dòng)載車(chē)板的位置設(shè)置到位停止開(kāi)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)載車(chē)板的 到位 停止，但問(wèn)題是，這樣在程序的編寫(xiě)里就會(huì)占用更多的 I/O端口，且在程序編寫(xiě)上也更加復(fù)雜。解決方法：使用中間變量，在 PLC 程序里將控制 按鈕設(shè)為輔助繼電器， 并且寄存器設(shè)的 讀寫(xiě)方式上設(shè)為讀寫(xiě) ，結(jié)果可以控制。 PLC 控制和組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)合，形象的模擬了整個(gè)立體車(chē)庫(kù)的運(yùn)行過(guò)程。 30 致 謝