【正文】 ............................... 21 界面設(shè)計 ...................................................................................................... 21 動畫連接設(shè)計 .............................................................................................. 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)試運行結(jié)果 ........................................................................................................ 27 設(shè)計中的問題及其解決方案 ................................................................................ 28 結(jié) 語 ................................................................................................................................. 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 隨著我國經(jīng)濟和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來越多，車輛的急劇增長與城市規(guī)劃車位較少 的 現(xiàn)狀之間產(chǎn)生 的 矛盾 越演越烈 ，很多城市 的 停車狀況 已經(jīng)陷入困境。從上面的數(shù)據(jù)可以看出，對于車位的需求與日俱增，在我國的大型城市如北京、上海，更是出現(xiàn) “ 一位難求 ” 的現(xiàn)狀，停車難問題不容忽視。 立體車庫與傳統(tǒng)的地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。最后，機械車庫通常 是不會被 做成 整 套系統(tǒng)，而是以單臺集裝而成的 。 立體車庫的研究和發(fā)展現(xiàn)狀 目前世界停車產(chǎn)業(yè)正向多元化方向發(fā)展，如圖 11 所示，國外高容量的立體車庫，現(xiàn)在的立體車庫技不局限于機械的自動化，其停車技術(shù)幾乎包括了機械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計算機技術(shù)等各個領(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，如汽車出入都會由聲光引導(dǎo)和定位系統(tǒng)、汽車尺寸和重量自動識別系統(tǒng)、限速保護(hù)與多重機構(gòu)互鎖系統(tǒng)、停車泊位自動跟蹤功能、鏈條和鋼絲繩的長度，若超出范圍則報警和彈性變形自動補償功能、汽車圖像攝影對比、安全檢測、自動消防滅火系統(tǒng)等。在國內(nèi)，停車行業(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 在我國廣泛使用的升降橫移式立體車庫 以上的 一系列的問題都 是停車產(chǎn)業(yè) 在我國長期 發(fā)展的絆腳石。鼓勵投資者按市場規(guī)則經(jīng)營車庫，政府實施有效的監(jiān)督和政策調(diào)控，使停車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。 研究 主要 內(nèi)容 包括 橫移式立體車庫的存取方案 的確定、 可編程邏輯控制器對立體車庫的控制和實現(xiàn)、 升降橫移系統(tǒng)的運行、 組態(tài)軟件 設(shè)計監(jiān)控界面設(shè)計 且 實現(xiàn) 對 整個系統(tǒng)的監(jiān)控。 介紹升降橫移式立體車庫結(jié)構(gòu)，以及本次系統(tǒng)的整體設(shè)計，以及車位控制方案的確定。軟件設(shè)計部分主要是對 PLC的控制 方案 的設(shè)計 、 立體車庫的 PLC控制程序 的編寫 。 5 第二章 系統(tǒng) 整體 設(shè)計 立體車庫結(jié)構(gòu) 及原理 機械式立體車庫的整個系統(tǒng) 組成其實 是多 個系統(tǒng)的組合 ，立體車庫的 主要 組成 包括控制住框架、控制系統(tǒng)、升降橫移 系統(tǒng) 、載車板和安全防護(hù)防墜掛鉤等。 圖 21 升降橫移式立體車庫主要組成 立體車庫的控制系統(tǒng)原理，由 PLC 和組態(tài) 構(gòu)成完整 的 監(jiān)控系統(tǒng) ， 上位機 由組態(tài)軟件設(shè)計，上位機 給出存取命令 ， 控制 PLC 去執(zhí)行 ， 同時車庫的運行狀態(tài)實時被上位機采集，實時反映在上位機上 [5]。 在系統(tǒng)整體框架下，主要的控制系統(tǒng) 是載車板的升降橫移，來實現(xiàn)存 /取車。上位機接收 PLC 的升降橫移信息，在組態(tài)里 顯示其整個監(jiān)控過程 ，完成一個存 /取車位系統(tǒng)的控制和組態(tài) 過程 ，同時實現(xiàn)上位機和下位機的相互控制過程 。 不僅能實現(xiàn)對 PLC 現(xiàn)場執(zhí)行的實時監(jiān)視又要實現(xiàn)對其控制功能。 一般的立體車庫的特點是頂層的車位只能升降，底 層的車位只能橫移，車位的 移動方案如下： 圖 23 車位示意圖 二號車位存 /取時，五號和七號車位同時右移一個車位，二號車位開始下降至七號車位的原始車位點，小車上載車板，二號載車板上升至起始位置，五號、七號載車板同時左移一個車位，回到起始點，二號存 /取完成。 六號和七號車位的存 /取車不要移動載車板，直接延時進(jìn)行存 /取車即可。根據(jù) 之前的整 體系統(tǒng)設(shè)計的方案 ， 本次立體車庫的主要應(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 點數(shù)比較有限，不 能應(yīng)用于復(fù)雜的工業(yè)控制，以及對運算精度不苛刻。 為了在系統(tǒng)運行時候，實現(xiàn)載車板的恒速平穩(wěn)的運行，電機采用變頻調(diào)速 ，變頻調(diào)速 主要 應(yīng)用在本次系統(tǒng)的電機啟動和啟停的速度控制上 。 立體車庫系統(tǒng)主電路是對電機的控制， 如 圖 31 是一個電機的控制硬件接線圖，如圖，當(dāng) KM1 閉合時，電機正轉(zhuǎn)；當(dāng) KM2 閉合時，電機反轉(zhuǎn)；當(dāng) KM KM2 都斷開時，電機停轉(zhuǎn)， 立體車庫系統(tǒng)處于停止運行 ，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 硬件整體包括主電路和輔助電路的接線圖， PLC 主要控制電機的正反轉(zhuǎn)以實現(xiàn)載車板的移動，還有防墜掛鉤的動作以及 系統(tǒng)開關(guān)、急停開關(guān)、復(fù)位開關(guān)。 硬件部分的元件功能說明 如表 32 所示。 PLC 程序只要控制其輸出信號的變化， PLC 程序 使用行程開關(guān)，在整個呼叫周期里，不同時間給電機的不同信號來控制 電機的正反，從而帶動載車板的升降橫移 。主程序的設(shè)計應(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 和上位機的數(shù)據(jù)傳輸程序功能、車位的防墜掛鉤功能。當(dāng)有車位呼叫按鈕按下時，不管存取車車位都要下降到底層，所以先執(zhí)行橫移電機啟動，下方載車板移開，高層載車板移動時，防墜掛鉤會自動彈出，載 車板可以移動，下方載車板移開后，升降電機正轉(zhuǎn)，被呼叫載車板下降到底層，讓后延時一段時間，以便存取車動作，當(dāng)存取車結(jié)束后，升降電機反轉(zhuǎn)，被呼叫載車板上升，被呼叫載車板歸位后，下方載車板回到原來車位，每個高層載車板的防墜掛鉤失電，載車板鎖定，不可移動。 由于控制輸出點的不足，要采用一個數(shù)字?jǐn)U展模塊來增 加輸出點的數(shù)量， 西門子S7200 的擴展模塊，都是直接靠后安裝，并使用自帶的數(shù)據(jù)線接插通訊的。擴展模塊的地址分配方式， 它的 地址分配 是在 上一個模塊的 輸出點的下一位，例如模塊最后一個輸出點為 ，那么擴招模塊應(yīng)為從 開始。 整個 PLC 控制系統(tǒng)的地址分配如 表 33 所示。如程序塊、符號表，當(dāng)需要編輯該項目下的對象時，可以雙擊該對象。 （ 4） 狀態(tài)條 ： 顯示軟件編輯執(zhí)行信息。 對于主程序的設(shè)計，以一號車位載車板的呼叫為例，簡單的講解說明整個程序的結(jié)構(gòu)。 圖 37 網(wǎng)絡(luò) 2 網(wǎng)絡(luò) 3 如圖 38 所示，當(dāng)四五六七號車位移動到位后，也就是計時器到達(dá) 20 以后，在 20 到 40 時間內(nèi)，是一號車位載車板下降過程，下降時間為 20。 圖 311 網(wǎng)絡(luò) 6 網(wǎng)絡(luò) 7 如圖 312 所示 ，當(dāng) 3 號車位上升結(jié)束后，時間到達(dá) 80，在 80~100 一段內(nèi)，四號車位開始左移一個車位舉例，相類似的五號、六號、七號程序，一并左移。 20 第四章 組態(tài) 監(jiān)控系統(tǒng) 設(shè)計 組態(tài)軟件簡介 組態(tài)的 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 ，本次設(shè)計采用的是組態(tài)王監(jiān)控軟件，這是一個可視化的仿真技術(shù)，可以實現(xiàn)立體車庫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)場的 PLC 控制系統(tǒng)和上位計算機監(jiān)測系統(tǒng)連接起來，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單，完成上下位機的通信以后，可以實現(xiàn)對控制現(xiàn)場的實時控制和監(jiān)控，并且開發(fā)出生動、友好的使用界面、報警系統(tǒng)和報表系統(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)庫是則是 “ 組態(tài)王軟件 ” 最重要的核心部分。下面簡單的介紹一下變量類型和 寄存器 類型。 界面設(shè)計以及 動畫 連接 界面設(shè)計 在組態(tài)王工程瀏覽器中新建工程畫面，設(shè)置畫面基本屬性，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]。動畫連接需要兩個步驟： （ 1） 將畫面里的每個素位圖和數(shù)據(jù)詞典的變量建立聯(lián)系 以按鍵 “ 一號車位載板 ” 為例，一號車位載車板要實現(xiàn)移動，首先要連接數(shù)據(jù)詞典的變量 “ 車位一 ” 如圖，在載車板動畫屬性里選擇垂直移動屬性，在彈 出連接框里，連接 “ 車位一 ” 如圖 43 所示。 圖 43 動畫連接 在和 PLC 通信時，組態(tài)接收的 PLC 輸出的時間信號，而組態(tài)就需要接收這些不同的時間信號，執(zhí)行不同的移動方案，這樣就 可以模擬出整個存取過程。其它移動方案可以根據(jù)以上的事例進(jìn)行編 輯，將畫面里的每個素位圖和變量進(jìn)行編輯，可以實現(xiàn)整體的畫面連接 。 圖 46 按鈕設(shè)置 25 組態(tài)監(jiān)控界面的 電機控制介紹： 電機的正反轉(zhuǎn)的動作執(zhí)行，主要 是組態(tài)軟件采集PLC 端口的電機的運行信息， 本次設(shè)計的 3*3 立體車庫共用五個電機，電機位置示意圖如下圖 47 所示。 1 號電機 2 號電機 3 號電機 4 號電機 5 號電機 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，確定程序編譯沒有錯 誤的之后， 下一步是 將程序下載入西門子 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）會出現(xiàn) S7200 的設(shè)備，然后在設(shè)備模塊讀取其 CPU 型號，即可實現(xiàn)的程序的下載。 調(diào)試運行結(jié)果 工業(yè)工程的實時監(jiān)控，提高 了工業(yè)的自動化水平，有很重要的實踐意義 [10] 。 存取車位的按鈕如圖所示，例如按下 1 號存車， 進(jìn)行自動存車運行。還有系統(tǒng)的當(dāng)前時間，以便存取車時顯示時間。 在做課題之前，查閱各方面的資料和信息以后，確定了車位的移動的方案，起初的方案為在每個移動載車板的位置設(shè)置到位停止開關(guān)，以實現(xiàn)載車板的 到位 停止，但問題是，這樣在程序的編寫里就會占用更多的 I/O端口，且在程序編寫上也更加復(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 讀寫方式上設(shè)為讀寫 ，結(jié)果可以控制。 PLC 控制和組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)合，形象的模擬了整個立體車庫的運行過程。 30 致 謝