【導(dǎo)讀】立體車庫是一種占用相同平面大小，來實(shí)現(xiàn)空間多層停車的車庫。來實(shí)現(xiàn)對車輛的存取控制。體的縱向延伸拓展，從而提高了地面利用率，實(shí)現(xiàn)高效率停車。難問題起到了重要作用。升降橫移式立體車庫一。如果按水平車位有X個，垂直車位有Y個，那么它的停車總量為Z=X*Y-. 它的垂直運(yùn)動使用升降機(jī)完成，水平運(yùn)動則由水平托車完成。過程的監(jiān)控，提升工業(yè)自動化方面都用著重要的實(shí)踐價值。

　　

【正文】 在進(jìn)行可編程邏輯控制器的選擇時要 詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲器容量、確定可編程邏輯控制器的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的可編程邏輯控制器和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 我們從以下幾點(diǎn)分析。 [8] 1. 輸入輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 I/O 點(diǎn)數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點(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)。 2. 存儲器容量的估算 存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。 因 本程序設(shè)計較 為 簡單， S7200 的存儲空間已經(jīng)可以輕松滿足。 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)場安裝和控制室安裝兩類；按 CPU 字長分為 1 位、 4 位、 8 位 、 16 位、 32 位、 64 位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型。 4. 擴(kuò)展模塊的考慮 擴(kuò)展模塊有數(shù)字量擴(kuò)展模塊、模擬量擴(kuò)展模塊等。擴(kuò)展主要是用來應(yīng)對程序變更時 I/O 不夠用而設(shè)計的， PLC 擴(kuò)展性能的好壞也是 PLC 的重要指標(biāo)。本次設(shè)計不需要擴(kuò)展模塊。 5. 對 PLC 價格的考慮 PLC 的價格可謂是差距天地之分，便宜的僅幾百，貴的則上萬。在 PLC 的選擇上一定要抱有一個原則：夠用就行。不能 為 做 一 個小系統(tǒng)，而花費(fèi)上萬元去購買一個 PLC，這樣就造成了資源的極度浪費(fèi)。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。本次設(shè)計用到的 S7200 價格便宜，并且可以滿足本設(shè)計的需求。 [7] 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 19 可編程邏輯控制器的設(shè)計 S7200 主機(jī)的型號規(guī)格種類較多，以適應(yīng)不同需求的控制場合。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。 CPU22X 系列產(chǎn)品指令豐富、速度快、具有較強(qiáng)的通信能力。例如， CPU226 模塊的 I/O 總數(shù)為 40 點(diǎn)。其中輸入點(diǎn) 24點(diǎn)，輸出點(diǎn) 16 點(diǎn)?？蓭?7 個擴(kuò)展模塊。用戶程序存儲器容 量為 字。內(nèi)置高速計數(shù)器，具有 PID 控制器的功能。有 2 個高速脈沖輸出端和 2 個 RS485 通信口。具有 PPI 通信協(xié)議、 MPI 通信協(xié)議和自由方式通信能力。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)。本設(shè)計是控制立體車庫，需要有較高處理能力以及可靠的通信能力，所以本設(shè)計選用 S7200 系列的 CPU226 模塊。 [7] 表 41 S7200 CPU226 模塊主要技術(shù)指標(biāo) 器件名稱 CPU226 程序存儲器 4096 字 用戶數(shù)據(jù)存儲器 2560 字 用戶存儲器類型 EEPROM 數(shù)據(jù)后備（超級 電容）典型時間 190h 本機(jī) I/O 24 入 /16 出 擴(kuò)展模塊數(shù)量 7 個 數(shù)字量 I/O 映像區(qū)大小 256（ 128 入 /128 出） 模擬量 I/O 映像區(qū)大小 32 入 /32 出 33MHz 下布爾指令執(zhí)行速度 s/指令 內(nèi)部繼電器 256 計數(shù)器 /定時器 256/256 順序控制繼電器 256 內(nèi)置高速計數(shù)器 6H/W(20KHz) 模擬量 調(diào)節(jié)電位器 2 高速脈沖輸出 2（ 20KHz， DC） 脈沖捕捉 14 個 通信中斷 1 發(fā)送器 /2 接收器 定時中斷 2（ 1～ 255ms） 硬件輸 入中斷 4，輸入濾波器 實(shí)時時鐘 有（內(nèi)置） 口令保護(hù) 有 通信口數(shù)量 2（ RS485） 通過車庫的設(shè)計以及可編程邏輯控制器的分析，可編程邏輯控制器主要對車庫門限位的控制、車位電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制、車位限位的控制等。 本次設(shè)計西門子 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 20 S7200 可以滿足該模型的控制要求。對程序進(jìn)行 I/O 分配如下。 表 42 I/O 分配 輸入 功能 輸出 功能 1 號車檢 1 號左移 2 號車檢 2 號左移 3 號車檢 3 號上升 4 號車檢 4 號上升 5 號車檢 5 號上升 1 號限位 1 號右移 2 號限位 2 號右移 3 號限位 3 號下降 4 號限位 4 號下降 5 號限位 5 號下降 6 號限位 開門 存車 關(guān)門 取車 數(shù)碼顯示 確定 數(shù)碼顯示 輸入 數(shù)碼顯示 門左限位開關(guān) 數(shù)碼顯示 門 右 限位開關(guān) 本設(shè)計通過按鈕 實(shí)現(xiàn)車位的選擇， 當(dāng)每次按下 時會產(chǎn)生一個上升沿，上升沿接到 INC_B 指令的使能端 EN，每次有上升沿時 QB1 就自動加 1。當(dāng) QB1 加到 6 時， QB1 就被重新賦值為 1。當(dāng)接著再按按鈕時會繼續(xù)從 1 增加，如此循環(huán)。 這種設(shè)計方法優(yōu)點(diǎn)是可以 減少輸入口的使用個數(shù)，這樣也就減少了擴(kuò)展模塊的使用。同時也節(jié)省了投資成本，由于是一個按鈕還方便維護(hù)。此程序如何識別車位是否有車呢？這個功能的主要實(shí)現(xiàn)方法是將 QB1 的值自增后送給LB0，之后將 LB0 接到 ROR_B 指令的 N 端，輸入移位位數(shù)。 IB0 循環(huán)右移動相應(yīng)位數(shù)，然后將移位后的值送入 VB1 中，其中 的 0 或 1 狀態(tài)即可識別車位是否有車。如此實(shí)現(xiàn)車位的選擇 。選車按鈕程序梯形圖如圖 41 所示。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 21 本程序中使用到了順序控制指令 SCR，下邊介紹下 SCR指令的使用方法。 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。 LSCR n 是標(biāo)記一個順序控制器段 (SCR)的開始， n 為順序控制器 S 的地址，當(dāng) n為 1 時，該順序控制段開始工作。 SCRE是標(biāo)記 該順序控制段的結(jié)束。每一控制段必須以它為結(jié)束。 SCRT n是執(zhí)行 SCR 段的轉(zhuǎn)移，當(dāng)n=1 時，一方面使下一個 SCR段的使能位 S 置位，以便下一個 SCR段開始工作，同時對本 SCR段復(fù)位，使得本 SCR段停止工作。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。同時使用 SCR時有以下限制 :不能在不同的程序中使用相同的 S 位，如 PLC 控制的流程有兩部分，則這兩部分之間不能用相同的 S 位，否則兩部分的流程會混串。不能在 SCR 指令中使用 JMP 和 LBL指令，使用 JMP和 LBL指令，即不允許用跳入或跳出的方法跳入或跳出 SCR段，其 實(shí)對于用順序流程控制指令都能實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)，完全可不用 JMP。不能在 SCR段中使用 FOR、NEXT、 END 語句。下邊以 3 號車位下降為例說明 SCR指令的應(yīng)用。 下圖 42 給出了包含 SCR指令的梯形圖程序，圖上說明當(dāng) =1 時則執(zhí)行SCR 下邊的程序，若 =0 則跳過 SCR段程序。程序的執(zhí)行與否主要是看 的值。其實(shí)這種語句有點(diǎn)像判斷語句，但它又和判斷語句有區(qū)別。第二條語句可以看出 3 號下降是由三條并行語句控制，其中第一條是當(dāng) 1 號 2 號車板同時右移并且到位時可以執(zhí)行 3 號下降。第二條是當(dāng) 1 號右移時 3 號可以下降。第 三條是當(dāng) 1 號 2 號車板都在右邊時， 3 號可以下降。當(dāng) 3 號車板到達(dá) 1 號限位時車板停止下降。當(dāng)執(zhí)行到 SCRE指令時，順序控制指令結(jié)束。 圖 41 選車按鈕程序梯形圖 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 22 可編程控制器的外部接線圖設(shè)計 各個輸入端口的外部連線圖如下圖 43 所示，進(jìn)行外部實(shí)驗連接時可按照下圖進(jìn)行輸入端口的外部連線。 各個輸出端口的外部連線圖如下圖 44 所示，盡心外部實(shí)驗連接時可按照下圖進(jìn)行輸出端口的外部連線。 圖 44 輸出端口外部連線圖 圖 43 輸入端口外部連線圖 圖 42 三號位 SCR 指令梯形圖 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 23 MCGS 組態(tài)軟件設(shè)計 利用 MCGS 可視化仿真技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)滿足要求的仿真界面，能提供一個多角度、多層次的觀察仿真過程。在計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)工程的模擬測試和仿真，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)計上，而非語言的編程上。達(dá)到可以在較短的開發(fā)周期內(nèi)、以較少的代價完成較好的效果。 MCGS 設(shè)計基本步驟可概括為以下幾步： 1. 確定設(shè)計目的 像其他設(shè)計一樣，設(shè)計目的是一項設(shè)計的核心。當(dāng)然 MCGS 的設(shè)計制作也一定要知道自己的設(shè)計目的，這樣在畫圖和添加變量時才能有自己的想法而不會因為目的不明確不能完成相應(yīng)的邏輯功能。本次設(shè)計中有一項是離線 MCGS 模擬仿真。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。其次是了解立體車庫的工作原理，明白車庫車位間的運(yùn)行邏輯。 2. 建立用戶窗口 工欲善其事，必先利其器，畫圖前必須建立用戶窗口才可以。用戶創(chuàng)口就是用戶發(fā)揮自己畫圖或者說拼圖的才能的地方。在用戶窗口中通過將相應(yīng)的構(gòu)建鏈接起來實(shí)現(xiàn)自己的功能圖。當(dāng)然你也可以設(shè)每個功能塊的屬性，并給他們設(shè)置相應(yīng)的變 量，為以后的動畫鏈接打好基礎(chǔ)。 3. 腳本的編寫 要實(shí)現(xiàn)動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。按腳本程序的邏輯關(guān)系運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)邏輯動畫效果。要實(shí)現(xiàn)移動閃爍等一些動畫效果必須要在循環(huán)策略里寫出相應(yīng)的程序。當(dāng)然默認(rèn)的循環(huán)策略的掃描時間是很長的，如果要實(shí)現(xiàn)動態(tài)效果還需要將掃描時間調(diào)短些，否則你是看不到動畫效果的，這也是很多剛接觸 MCGS 不能實(shí)現(xiàn)動畫的主要原因所在。 4. 模擬運(yùn)行 不管是離線還是聯(lián)機(jī)， MCGS 都需要模擬運(yùn)行環(huán)境。在這個界面下所有按鈕都可以模擬成真正的按鈕可以按動。在模擬運(yùn)行時不用設(shè) 置通道，只要腳本正確就可以實(shí)現(xiàn)想要的動畫。而聯(lián)機(jī)則需要設(shè)置好通道，才可以實(shí)現(xiàn) MCGS 對 PLC的監(jiān)控。 [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 24 這個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。窗口建立的具體操作如圖 45 所示。 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。改名后如圖 46 所示。 再然后， 在 “用戶窗口 ”中，選中 “升降愛橫移式 立體車庫監(jiān)控系統(tǒng) ”，點(diǎn)擊右鍵，選擇下拉菜單中的 “設(shè)置為啟動窗口 ”選項，將該窗口設(shè)置為運(yùn)行時自動加載的窗口，如圖 47 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 25 畫車庫示意圖，車庫示意圖在窗口內(nèi)完成，將打算畫的圖形體現(xiàn)在示意圖中。如果想讓圖形可以實(shí)現(xiàn)動畫表現(xiàn)的話，你需要在你畫出的圖形的屬性中給出要實(shí)現(xiàn)的動畫狀態(tài)，有填充顏色、水平移動、 垂直移動、大小變化、可見度、閃爍等動畫動作。本次設(shè)計中離線動畫制作用到了水平移動、垂直移動、顏色填充以及可見度變化。其中第一層車位用的是水平移動，第二層車位用的是垂直移動，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。畫完后的圖如圖48 所示。 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 26 最后， 上面已經(jīng)畫好了車庫的基本形狀，同時各種構(gòu)件的屬性也做了相應(yīng)的設(shè)置。那么這部要完成的任務(wù)是讓這些構(gòu)件聯(lián)系起來，要實(shí)現(xiàn)各個構(gòu)建之間的聯(lián)系，使其有邏輯功能時，我們這時就需要設(shè)置循環(huán)策略里邊的腳本程序 ，來實(shí)現(xiàn)構(gòu)建間的邏輯連接。腳本是使用一種特定的描述性語言，依據(jù)一定的格式編寫的可執(zhí)行文件。其實(shí) MCGS 的腳本語法特別類似于我們見到的 VB 語言。在腳本程序中，你需要用 IF THEN 以及 ENDIF 語句來實(shí)現(xiàn)變量間的邏輯關(guān)系。比如說你想要一個構(gòu)建水平運(yùn)動 100 碼，假設(shè)這個構(gòu)建的變量名為 “汽車 ”那么你需要寫如下語句： 汽車 = 汽車 +1 IF 汽車 100 THEN 汽車 =100 EDNIF 這樣就可以實(shí)現(xiàn)汽車的移動了，當(dāng)然你必須記著將循環(huán)策略里邊的掃描周期改小些，否則是不會出現(xiàn)動畫效果的。 要實(shí)現(xiàn)動畫效果要進(jìn)行如下