【正文】 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 。嚴(yán)重的影響了市民的正常出行，更對(duì)城市的市容造成了不好的影響。 據(jù)悉自 20xx 年以來(lái)我國(guó)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(wèn)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(chǎng) 、廣州 為迎接 20xx 年亞運(yùn)會(huì) 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。 因?yàn)檐囕v大部分時(shí)間還是處于停駛狀態(tài) 。 本文對(duì) PLC 在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，以及使用 MCGS 監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)過(guò)程的監(jiān)控，提升工業(yè)自動(dòng)化方面都用著重要的實(shí)踐價(jià)值 。 本畢業(yè)論文通過(guò)應(yīng)用可編程邏輯控制器 PLC 以及上位機(jī)組態(tài)軟件MCGS 來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化升降橫移式立體車庫(kù)控制系統(tǒng) 。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)題目 ： 基于 PLC 立體車庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系 別： 信息工程系 班 級(jí)： 姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 20xx 年 5 月 30 日 基于 PLC 的立體車庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 立體車 庫(kù)是一種占用相同平面大小，來(lái)實(shí)現(xiàn)空間多層停車的車庫(kù) 。 為解決停車難問(wèn)題起到了重要作用 。 它的垂直運(yùn)動(dòng)使用升降機(jī)完成，水平運(yùn)動(dòng)則由水平托車完成 。 人們?cè)诮鉀Q交通問(wèn)題時(shí)逐漸意識(shí)到 ， 以往僅靠大力拓展道路來(lái)滿足車輛對(duì)動(dòng)態(tài)空間的需求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的 。 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(dòng)化立體車庫(kù)在發(fā)達(dá)國(guó)家率先得到推廣應(yīng)用 。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。 我國(guó)也于 90 年代初開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)機(jī)械立體停車設(shè)備，距今已有近二十年的歷程 。 目前， 立體車庫(kù)主要有以下幾種形式：升降橫移式、垂直循環(huán)式、簡(jiǎn)易升降式、垂直升降式、平面移動(dòng)式、巷道堆垛式等。 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(dòng)控制 ， 構(gòu)造簡(jiǎn)單 ， 安全可靠。 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(kù)，可容納 34輛轎車，可省去購(gòu)置土地的大量費(fèi)用 ； 可采用自動(dòng)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。 特點(diǎn)： 整個(gè)存車庫(kù)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。 4. 巷道堆垛式 立體車庫(kù)： 以巷道堆垛機(jī)或橋式起重機(jī)將進(jìn)到搬運(yùn)器的車輛唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 3 水平 且垂直移動(dòng)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 。 5. 平面 移動(dòng)式 立體車庫(kù)： 在同一層上用搬運(yùn)或起重機(jī)平面移動(dòng)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(dòng)存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。 [3] 設(shè)計(jì)主要目的與意義 國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及我國(guó)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。 據(jù)統(tǒng)計(jì) ， 中國(guó)至 20xx 年年底，機(jī)動(dòng)車保有量已達(dá)到 9649 多萬(wàn)輛 ， 其中轎車保有量將達(dá)到 1000 萬(wàn)輛。近幾年新增轎車每年在 200 萬(wàn)輛左右，按停車位與轎車數(shù)之比為 1： 計(jì)算，每年需新增停車位 290 萬(wàn)個(gè)，才能滿足停車位的需求。 其次，市民長(zhǎng)期的意識(shí)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(jiàn)到違規(guī)停車的。但是也是上天下地， 自己不放心愛(ài)車被高高掛起，或是深入地下。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 5 2 立體車庫(kù)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(jiǎn)單 。 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?？删幊踢壿嬁刂破髦饾u進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)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) ） 。 故此次設(shè)計(jì)選用 PLC 做控制器。它們處在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)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(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 6 本次設(shè)計(jì)選用國(guó)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。同時(shí)使用 MCGS 嵌入版組態(tài)軟件能夠避開(kāi)復(fù)雜的嵌入版計(jì)算機(jī)軟、硬件問(wèn)題，而將精力集中于解決工程問(wèn)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)。 本次設(shè)計(jì)立體車庫(kù)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 。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。 車庫(kù)在運(yùn)行過(guò)程中最容易出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候就是車位上升和下降過(guò)程。安全掛鉤系統(tǒng)采取了得電打開(kāi)，失電閉鎖的控制，這樣即使在停電狀態(tài)下車位也能夠保 證不因?yàn)殇撍鲾嗔讯鴫嬄洹? PLC 控制系統(tǒng)的程序主要是完成車庫(kù)自動(dòng)存取車的操作 。 初始化 等待存取車 按鍵存車 顯示空位號(hào) 一層車位 存車 車位復(fù)位 系統(tǒng)上電 空位 二層車位 圖 23 主控制程序流程圖 一層車位讓位 載車盤下降 按鍵取車 一層車位 顯示車位號(hào) 車位復(fù)位 二層車位 取車 載車盤 下降 一層車位讓位 Y 車位已滿 N 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 9 3 可編程邏輯控制器與 MCGS 軟件的介紹 可編程邏輯控制器 可編程邏輯控制器簡(jiǎn)介 1968 年美國(guó)通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。在第三稿中，對(duì) PLC 作了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 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，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。 可編程邏輯控制器的基本結(jié)構(gòu) 可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī) ， 其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同， 基本 構(gòu)成為： 1. 電源 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 10 可編程邏輯控制器的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。 其中系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放設(shè)備出廠前固化好的程序，這些程序一般是不可以訪問(wèn) 的 ； 用戶程序存儲(chǔ)器是用來(lái)存放用戶編寫的程序，用戶程序存儲(chǔ)器可以讓用戶讀寫。 可編程邏輯控制器工作原理 可編程邏輯控制器投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入 采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。即使用 I/O 指令的話，輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從 I/O模塊取值，輸出過(guò)程 影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 可編程邏輯控制器主要特點(diǎn) 1. 使用方便，編程簡(jiǎn)單 采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。 PLC 可以通過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。硬件配置確定后，可 以通過(guò)修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。 PLC 的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法來(lái)設(shè)計(jì)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題一般通過(guò)修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。 1. 開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制 ，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。 PLC 廠家都生產(chǎn)配套的 A/D和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。世界上各主要PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。大中型 PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC也具有此功能模塊。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 MCGS 組態(tài)軟件包括三個(gè)版本，分別是網(wǎng)絡(luò)版、通用版、嵌入版。此外 MCGS嵌入版還 帶有一個(gè)模擬運(yùn)行環(huán)境，用于對(duì)組態(tài)后的工程進(jìn)行模擬測(cè)試，方便用戶對(duì)組態(tài)過(guò)程的調(diào)試。 如圖 31 所示。 主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。運(yùn)行策略：本窗 口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。 實(shí)時(shí)性強(qiáng)、有良好的并行處理性能 ： MCGS 嵌入版在處理數(shù)據(jù)采集、設(shè)備驅(qū)動(dòng)和異常處理等 關(guān)鍵任務(wù)時(shí)，可在主機(jī)運(yùn)行周期時(shí)間內(nèi)插空進(jìn)行象打印數(shù)據(jù)一類的非關(guān)鍵性工作，實(shí)現(xiàn)并行處理。此外， MCGS 嵌入版還提供了工程密碼功能，以保護(hù)組態(tài)開(kāi)發(fā)者的成果。 方便控制復(fù)雜的運(yùn)行流程 ： MCGS 嵌入版開(kāi)辟了 “運(yùn)行策略 ”窗口，用戶可以選用系統(tǒng)提供的各種條件和功能的策略構(gòu)件，用圖形化的方法和簡(jiǎn)單的類 Basic語(yǔ)言構(gòu)造多分支的應(yīng)用程序，按照設(shè)定的條件和順序，操作外部設(shè)備，控制窗口的打開(kāi)或關(guān)閉，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)自由、精確地控制運(yùn)行流程，同時(shí)也可以由用戶創(chuàng)建新的策略構(gòu)件，擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。一般來(lái)說(shuō)，小型 PLC 的用戶存儲(chǔ)器容量為幾千字，而大型機(jī)的用戶存儲(chǔ)器容量為幾萬(wàn)字。一般以掃描 1K 字用戶程序所需的時(shí)間來(lái)衡量掃描速度，通常以 ms/K 字為單位。 5. 內(nèi)部元件的種類與數(shù)量 在編制 PLC 程序時(shí)，需要用到大量的內(nèi)部元件來(lái)存放變量、中間結(jié)果、保持?jǐn)?shù)據(jù)、定時(shí)計(jì)數(shù)、模塊設(shè)置和各種標(biāo)志位等信息。在選擇 PLC 時(shí)，經(jīng) 常需要考慮 PLC 的可擴(kuò)展能力。 2. 存儲(chǔ)器容量的估算 存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。 3. 可編程邏輯控制器的類型 編程邏輯控制器按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；按 CPU 字長(zhǎng)分為 1 位、 4 位、 8 位 、 16 位、 32 位、 64 位等。本次設(shè)計(jì)不需要擴(kuò)展模塊。夠用就行，只要你的 PLC 在功能上可以完 全滿足你的需求就可以了。 CPU22X 系列產(chǎn)品指令豐富、速度快、具有較強(qiáng)的通信能力。用戶程序存儲(chǔ)器容 量為 字。運(yùn)行速度快、功能強(qiáng)，適用于要求較高的中小型控制系統(tǒng)。對(duì)程序進(jìn)行 I/O 分配如下。 這種設(shè)計(jì)方法優(yōu)點(diǎn)是可以 減少輸入口的使用個(gè)數(shù)，這樣也就減少了擴(kuò)展模塊的使用。如此實(shí)現(xiàn)車位的選擇 。 LSCR n 是標(biāo)記一個(gè)順序控制器段 (SCR)的開(kāi)始， n 為順序控制器 S 的地址，當(dāng) n為 1 時(shí)，該順序控制段開(kāi)始工作。所以控制 SCRT的轉(zhuǎn)換條件就可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)的轉(zhuǎn)移。下邊以 3 號(hào)車位下降為例說(shuō)明 SCR指令的應(yīng)用。第二條語(yǔ)句可以看出 3 號(hào)下降是由三條并行語(yǔ)句控制，其中第一條是當(dāng) 1 號(hào) 2 號(hào)車板同時(shí)右移并且到位時(shí)可以執(zhí)行 3 號(hào)下降。當(dāng)執(zhí)行到 SCRE指令時(shí)，順序控制指令結(jié)束。在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)工程的模擬測(cè)試和仿真，用戶可以根據(jù)需要直接修改各種仿真參數(shù)，從而大大降低了開(kāi)發(fā)費(fèi)用和難度，系統(tǒng)人員可以集中更多的精力在最優(yōu)方案的選擇和設(shè)計(jì)上，而非語(yǔ)言的編程上。本次設(shè)計(jì)中有一項(xiàng)是離線 MCGS 模擬仿真。用戶創(chuàng)口就是用戶發(fā)揮自己畫圖或者說(shuō)拼圖的才能的地方。按腳本程序的邏輯關(guān)系運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)邏輯動(dòng)畫效果。在這個(gè)界面下所有按鈕都可以模擬成真正的按鈕可以按動(dòng)。窗口建立的具體操作如圖 45 所示。 圖 45 建立 MCGS 窗口 圖 46 MCGS 窗口的重命名 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 25 畫車庫(kù)示意圖，車庫(kù)示意圖在窗口內(nèi)完成，將打算畫的圖形體現(xiàn)在示意圖中。畫完后的圖如圖48 所示。其實(shí) MCGS 的腳本語(yǔ)法特別類似于我們見(jiàn)到的 V