【正文】 GS 組成結(jié) 構(gòu)圖 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 15 MCGS 組態(tài) 軟件各部分主要工作不同，具有不同的特性。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動(dòng)畫連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。 完善的安全機(jī)制 ： MCGS 嵌入版提供了良好的安全機(jī)制，可以為多個(gè)不同級(jí)別用戶設(shè)定不同的操作權(quán)限 。用戶程序存儲(chǔ)器的容量大，可以編制出復(fù)雜的程序。編程指令的功能越強(qiáng)、數(shù)量越多， PLC 的處理能力和控制能力也越強(qiáng)，用戶編程也越簡單和方便，越容易完成復(fù)雜的控制任務(wù)。 [8] 1. 輸入輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 I/O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～ 20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。擴(kuò)展主要是用來應(yīng)對(duì)程序變更時(shí) I/O 不夠用而設(shè)計(jì)的， PLC 擴(kuò)展性能的好壞也是 PLC 的重要指標(biāo)。近期西門子公司推出的 S7200 CPU22X 系列產(chǎn)品有： CPU221 模塊、 CPU222 模塊、 CPU224模塊、 CPU226 模塊、 CPU226XM 模塊。具有 PPI 通信協(xié)議、 MPI 通信協(xié)議和自由方式通信能力。當(dāng)接著再按按鈕時(shí)會(huì)繼續(xù)從 1 增加，如此循環(huán)。 西門子 S7200 系列 PLC 提供了順序流程的相關(guān)指令，即順序控制繼電器指令LSCR、 SCRT、 SCRE。不能在 SCR段中使用 FOR、NEXT、 END 語句。當(dāng) 3 號(hào)車板到達(dá) 1 號(hào)限位時(shí)車板停止下降。當(dāng)然 MCGS 的設(shè)計(jì)制作也一定要知道自己的設(shè)計(jì)目的，這樣在畫圖和添加變量時(shí)才能有自己的想法而不會(huì)因?yàn)槟康牟幻鞔_不能完成相應(yīng)的邏輯功能。 3. 腳本的編寫 要實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫邏輯效果就必須編寫腳本程序，將相應(yīng)的邏輯塊連接起來。 [10] MCGS 工程畫面的實(shí)現(xiàn) 首先， 打開 MCGS 組態(tài)環(huán)境，在用戶窗口新建窗口，空白區(qū)域出現(xiàn)窗口 0，唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 24 這個(gè)窗口就是我們以后畫圖用的窗口，當(dāng)然如果需要的話我們也可以建立多個(gè)窗口，不同的窗口之間可以用的相同的變量交互控制，形成主從關(guān)系。其中第一層車位用的是水平移動(dòng)，第二層車位用的是垂直移動(dòng)，數(shù)碼顯示用的是顏色填充，汽車的送入車位用的是可見度的變化。 要實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫效果要進(jìn)行如下 操作：。 圖 48 車庫組態(tài)示意圖 圖 47 窗口的屬性設(shè)置 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 26 最后， 上面已經(jīng)畫好了車庫的基本形狀，同時(shí)各種構(gòu)件的屬性也做了相應(yīng)的設(shè)置。 然后， 在屬性窗口中改變窗口名稱為“升降橫移式立體車庫”，并將“最大化顯示”選 中。要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閃爍等一些動(dòng)畫效果必須要在循環(huán)策略里寫出相應(yīng)的程序。首先必須明確需要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容制作升降橫移式立體車庫的仿真。 圖 41 選車按鈕程序梯形圖 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 22 可編程控制器的外部接線圖設(shè)計(jì) 各個(gè)輸入端口的外部連線圖如下圖 43 所示，進(jìn)行外部實(shí)驗(yàn)連接時(shí)可按照下圖進(jìn)行輸入端口的外部連線。 下圖 42 給出了包含 SCR指令的梯形圖程序，圖上說明當(dāng) =1 時(shí)則執(zhí)行SCR 下邊的程序，若 =0 則跳過 SCR段程序。 SCRE是標(biāo)記 該順序控制段的結(jié)束。同時(shí)也節(jié)省了投資成本，由于是一個(gè)按鈕還方便維護(hù)。本設(shè)計(jì)是控制立體車庫，需要有較高處理能力以及可靠的通信能力，所以本設(shè)計(jì)選用 S7200 系列的 CPU226 模塊。例如， CPU226 模塊的 I/O 總數(shù)為 40 點(diǎn)。 5. 對(duì) PLC 價(jià)格的考慮 PLC 的價(jià)格可謂是差距天地之分，便宜的僅幾百，貴的則上萬。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。這些元件的種類與數(shù)量越多，表示 PLC 的存儲(chǔ)和處理各種信息的能力越強(qiáng)。 2. I/O 點(diǎn)數(shù) 輸入 /輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù)是 PLC 可以接受的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總和，是衡量 PLC 性能的重要指標(biāo)。 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能 ： MCGS 嵌入版具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，支持串口通訊、Modem串口通訊、以太網(wǎng) TCP/IP 通訊，不僅可以方便快捷的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，還可以與網(wǎng)絡(luò)版相結(jié)合通過 Web 瀏覽功能，在整個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)瀏覽監(jiān)測(cè)到所有生產(chǎn)信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理和企業(yè)管理的集成。包括編寫控制程序（ if?then腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時(shí)器、配方操作、多媒體輸出等。在主控窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。 MCGS 為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)，它充分利用了 Windows 圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)，比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域仍在擴(kuò)展，在日本， PLC 的應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)設(shè)備和機(jī)械的自動(dòng)控制，擴(kuò)展到以下應(yīng)用領(lǐng)域：中小型過程控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù)系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)視控制系統(tǒng)，以及與生活關(guān)連的機(jī)器、與環(huán)境關(guān)連的機(jī)器，而且均有急速的上升趨勢(shì)。 PID 處理一般是運(yùn)行專用的 PID 子程序。 3. 運(yùn)動(dòng)控制 PLC 可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。 6. 維修工作量小，維修方便 PLC 的 故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。 4. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的 1/101/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。 2. 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯 形圖 )。一般說的存儲(chǔ)容量也指的是用戶存儲(chǔ)器，它的讀寫速度也是一個(gè)重要的指標(biāo)。如果沒有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 根據(jù)立體車庫的運(yùn)行控制要求， 得主控制程序流程圖，如下圖 23 所示。因此首先系統(tǒng)升降采用變頻器帶動(dòng)升降電機(jī)及相應(yīng)的減速裝置進(jìn)行升降調(diào)速控制，其次對(duì)每個(gè)升降車位都額外增加一個(gè)上限位開關(guān)和一個(gè)下限位開關(guān)。 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。 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(jí)，提供對(duì)計(jì)算機(jī)串口，內(nèi)存，端口的訪問。 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。 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。 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。 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 。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(dòng)態(tài)交通的嚴(yán)重阻塞。多用于地下，以便更好的利用地下空間。 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(cè)系統(tǒng)，采用足夠的安全措施和消防系統(tǒng)，相對(duì)比較故障率高。 幾種形式的立體車庫具有各自的優(yōu)點(diǎn)。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。 因?yàn)檐囕v大部分時(shí)間還是處于停駛狀態(tài) 。 本畢業(yè)論文通過應(yīng)用可編程邏輯控制器 PLC 以及上位機(jī)組態(tài)軟件MCGS 來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng) 。 為解決停車難問題起到了重要作用 。 人們?cè)诮鉀Q交通問題時(shí)逐漸意識(shí)到 ， 以往僅靠大力拓展道路來滿足車輛對(duì)動(dòng)態(tài)空間的需求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的 。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。 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(dòng)式、巷道堆垛式等。 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(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。 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 。 [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。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： 計(jì)算，每年需新增停車位 290 萬個(gè)，才能滿足停車位的需求。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。 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。 故此次設(shè)計(jì)選用 PLC 做控制器。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 6 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。 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 。 車庫在運(yùn)行過程中最容易出現(xiàn)問題的時(shí)候就是車位上升和下降過程。 PLC 控制系統(tǒng)的程序主要是完成車庫自動(dòng)存取車的操作 。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)。 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。 其中系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用來存放設(shè)備出廠前固化好的程序，這些程序一般是不可以訪問 的 ； 用戶程序存儲(chǔ)器是用來存放用戶編寫的程序，用戶程序存儲(chǔ)器可以讓用戶讀寫。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。 可編程邏輯控制器主要特點(diǎn) 1. 使用方便，編程簡單 采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。硬件配置確定后，可 以通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過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。 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。大中型 PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC也具有此功能模塊。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。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)過程的調(diào)試。 主控窗口：是工程的主窗口或主框架。運(yùn)行策略：本窗 口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。此外， MCGS 嵌入版還提供了工程密碼功能，以保護(hù)組態(tài)開發(fā)者的成果。一般來說，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)器容量為幾萬字。 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。 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。本次設(shè)計(jì)不需要擴(kuò)展模塊。 CPU22X 系列產(chǎn)品指令豐富、速度快、具有較強(qiáng)的通信能力。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)。 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。 LSCR n 是標(biāo)記一個(gè)順序控制器段 (SCR)的開始， n 為順序控制器 S 的地址，當(dāng) n為 1 時(shí)，該順序控制段開始工作。下邊以 3 號(hào)車位下降為例說明 SCR指令的應(yīng)用。當(dāng)執(zhí)行到 SCRE指令時(shí)，順序控制指令結(jié)束。本次設(shè)計(jì)中有一項(xiàng)是離線 MCGS 模擬仿真。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。窗口建立的具體操作如圖 45 所示。畫完后的圖如圖4