【正文】 在此，向蘇皓老師與各位給與我?guī)椭蠋煴硎咀钪倚牡母兄x！感謝我的家人和朋友對我生活上的關(guān)心，學(xué)習(xí)和工作的支持，這些使得我能夠安心的完成我的論文與軟件系統(tǒng)。蘇皓老師在學(xué)習(xí)方法、工作方法和研究思路等方面給予了許多有益的啟迪；不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)，使我在編寫中不斷取得新的進(jìn)展。 Geosciences,2003(12):123132. 39 謝辭謝 辭本文的的寫作是在我的導(dǎo)師蘇皓教授的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。 謝辭參考文獻(xiàn)[1] 付翠玉， [M].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2005；[2] [M].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，1999；[3] 中國重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)，停車設(shè)備管理委員會(huì)編. 機(jī)械式立體車庫 [M].海洋出版社，2001；[4] 中國重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)，停車設(shè)備管理委員會(huì)編. 機(jī)械式立體車庫 [M].海洋出版社，2001；[5] [M].北京:海洋出版社,2001.[6] 廖 [D]. 武漢:武漢理工大學(xué),2005.[7] 龍馭球,[M].北京:高等教育出版社,2006. [8]白玉銘．垂直循環(huán)式立體車庫設(shè)計(jì)研究[D]：碩士學(xué)位論文．哈爾濱工程大學(xué)，2007[9] 萬舟,[J].昆明理工大學(xué)報(bào),1998(5):2477.[10]王雪潔，王國熊．PLC與變頻器在巷道堆垛式立體車庫控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．起重運(yùn)輸機(jī)械，2005，45(7)：1920．[11]Xu Gening. Research on Parameterization Ploting Method of Steel Structure forHigh Layer Parking System Based on Geometry Character[J]. Proceedings of 1 39。(4)由于學(xué)習(xí)的知識(shí)具有一定的局限性，本文沒有涉及到車庫的消防設(shè)施系統(tǒng)，加以消防設(shè)系統(tǒng)會(huì)使車庫的安全性大為提高。(2)由于條件的限制，有關(guān)立體車庫群研究的結(jié)果只是在試驗(yàn)室里實(shí)現(xiàn)，以后可以在具體項(xiàng)目的實(shí)施過程中進(jìn)一步測試與完善。但是由于時(shí)間與成本等原因，還有許多工作可以繼續(xù)深入研究。4)基于PLC和通訊接口板的通訊系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向可靠傳輸，不僅能將S7300的提示消息及時(shí)地發(fā)送到相應(yīng)的串口設(shè)備，還能將采集到的卡號(hào)或密碼信息可靠地傳送至S7300，供其處理。2)采用S7300+S7200構(gòu)成速度閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心，結(jié)合交流變頻調(diào)速技術(shù)，可以有效地控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度并且提高速度響應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的高速和平穩(wěn)，大大節(jié)省了存取時(shí)間。華北理工大學(xué)輕工學(xué)院第5章 總結(jié)與展望本論文針對采用直線電機(jī)作為橫移裝置的升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)展開研究，在大量實(shí)踐調(diào)試的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了一套合理的、可行的、可靠的立體車庫軟件方案。第四節(jié)針對運(yùn)行控制的運(yùn)行保護(hù)方面，詳盡地闡述了升降機(jī)構(gòu)和橫移機(jī)構(gòu)的多重保護(hù)措施。隨后，就軟件的主體架構(gòu)進(jìn)行了整體的描述，并給出了主程序的處理流程以及停車位的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種保護(hù)適用的情況是：當(dāng)PLC與變頻器的通訊出現(xiàn)堵塞或丟失，變頻器實(shí)際并沒有得電，導(dǎo)致抱閘松開后升降臺(tái)不受控制，但這種情況出現(xiàn)得極少，PROFIBUS通信的可靠性還是很高的。延時(shí)保護(hù)是針對目標(biāo)位置為邊端兩點(diǎn)的時(shí)候，為了防止橫移電機(jī)斷電反彈，可以在到位后，即進(jìn)行電磁鐵預(yù)處理，同時(shí)延時(shí)1S，繼續(xù)給定一個(gè)很低的速度，使得電機(jī)頂住停車位中的載車板，這樣處理之后橫移電機(jī)在邊端點(diǎn)的定位就會(huì)很準(zhǔn)。由于橫移機(jī)構(gòu)沒有安裝抱閘系統(tǒng)，較可能出現(xiàn)過沖或者反彈的現(xiàn)象，雖然一般偏移的距離都很小，但為了提高可靠性，有必要加入相應(yīng)的保護(hù)。升降動(dòng)作之前，需校驗(yàn)橫移電機(jī)的位置是否在安全范圍內(nèi)，以防升降過程中與井道兩旁的載車板發(fā)生沖撞。：表4．1 橫移機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)至邊端以取載車板的4種動(dòng)作情況橫移電機(jī)所在側(cè)載車板所在側(cè)初始位置目標(biāo)位置運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)方式左側(cè)左側(cè)10負(fù)同側(cè)運(yùn)動(dòng)左側(cè)右側(cè)13正側(cè)間運(yùn)動(dòng)右側(cè)左側(cè)23正同側(cè)運(yùn)動(dòng)右側(cè)右側(cè)20負(fù)側(cè)間運(yùn)動(dòng)立體停車設(shè)備涉及人身和車輛的安全，因此在軟件設(shè)計(jì)方面，除了基本的功能，還必須要有充足的安全保護(hù)措施。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，橫移電機(jī)首先運(yùn)動(dòng)至邊端的0或3，再回移至中間的1或2，也就是說復(fù)位之后橫移電機(jī)的初始位置是已知的。功能塊的輸入變量包括高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值、運(yùn)行方向、初始位置、目標(biāo)位置、復(fù)位動(dòng)作標(biāo)志位、爬行動(dòng)作標(biāo)志位。升降運(yùn)行控制功能塊的輸入變量包括高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值、運(yùn)行方向、初始層、目標(biāo)層、復(fù)位動(dòng)作標(biāo)志位、爬行動(dòng)作標(biāo)志位。升降運(yùn)行控制需要完成的幾種動(dòng)作是：升降臺(tái)的復(fù)位、升降臺(tái)層間運(yùn)動(dòng)、升降臺(tái)的微平層。運(yùn)行控制一般是被復(fù)位、存車、取車等子程序調(diào)用，這些子程序根據(jù)一個(gè)與動(dòng)作完成相關(guān)的標(biāo)志位來判斷是否調(diào)用運(yùn)行控制子程序，而這個(gè)標(biāo)志位的置位是由運(yùn)行控制子程序完成的。 存車子程序流程圖取車的正常流程(不合用戶交互部分)，完整的取消子程序不僅需要實(shí)現(xiàn)正常的取車流程，還要能處理取車操作當(dāng)中可能出現(xiàn)的異常流程，例如車庫中無相應(yīng)的車、密碼輸入錯(cuò)誤超過三次、車位被鎖定、目標(biāo)車位的傳感器異常等情況。 復(fù)位子程序流程圖 存車的正常流程已在第2章提及，完整的存車子程序不僅需要實(shí)現(xiàn)正常存車，還要能處理存車操作中的一些異常狀況，例如車庫已滿、用戶兩次設(shè)定的密碼不同、目標(biāo)車位的傳感器異常、車輛超出停車要求(超長或超寬等)、車輛停放不到位等。判斷橫移電機(jī)到達(dá)最左或最右側(cè)的方法：如果持續(xù)停留在某個(gè)定位點(diǎn)上的時(shí)間超過2S，認(rèn)為電機(jī)已運(yùn)動(dòng)至邊端。系統(tǒng)復(fù)位可以建立新的初始狀態(tài)，這里的復(fù)位操作，是使得升降臺(tái)下降至零層，橫移電機(jī)移動(dòng)至最左側(cè)或最右側(cè)后回移至安全距離內(nèi)。因此，控錈t邏輯中將升降和水平運(yùn)動(dòng)信號(hào)取“與”關(guān)系。此類異常狀態(tài)主要為水平運(yùn)動(dòng)車位和垂直運(yùn)動(dòng)車位發(fā)生同時(shí)運(yùn)動(dòng)。超時(shí)計(jì)時(shí)器的超時(shí)時(shí)間設(shè)置取決于車位運(yùn)動(dòng)時(shí)間，即由運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)所提供的車位運(yùn)動(dòng)速度和本次運(yùn)動(dòng)所需要的距離以及一定的安全系數(shù)共同決定。長時(shí)間車位的連續(xù)運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致車庫機(jī)械結(jié)構(gòu)的損壞，由傳感器失效導(dǎo)致的車位長時(shí)間運(yùn)動(dòng)會(huì)車位運(yùn)動(dòng)超過允許極限的嚴(yán)重安全事故。當(dāng)發(fā)生此類狀況時(shí)，控制系統(tǒng)通過獲得具體行程開關(guān)的信息，發(fā)布該行I列異常狀態(tài)信息。系統(tǒng)自診斷：用于檢測車位位置的傳感器中相互對立的兩個(gè)或多個(gè)傳感器同時(shí)發(fā)出到達(dá)信號(hào)時(shí)，即可判定為行程開關(guān)狀態(tài)異常。此時(shí)，系統(tǒng)向用戶界面設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備發(fā)出異常狀態(tài)信息，由PLC對各位置傳感器信號(hào)進(jìn)行處理后，狀態(tài)信息精確到發(fā)生停止異常的具體車位。(2)車位停止?fàn)顟B(tài)異常車庫自動(dòng)工作狀態(tài)下(手動(dòng)工作模式可以人工確定車位的運(yùn)動(dòng)方式與位置，故不在手動(dòng)工作模式下啟用車位停止?fàn)顟B(tài)異常的自動(dòng)診斷)，當(dāng)整個(gè)車庫處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，車庫中某個(gè)或幾個(gè)車位的當(dāng)前停位無法通過傳感器信息獲得。此時(shí)，檢測到的安全鉤位置視為“不可信”，不可將其用于決定車位運(yùn)動(dòng)條件的依據(jù)。設(shè)定安全鉤動(dòng)作超時(shí)時(shí)間為T秒。當(dāng)安全鉤發(fā)生故障無法按照需要打開和關(guān)閉時(shí)，會(huì)對車位的升降運(yùn)動(dòng)造成阻礙，或者失去保護(hù)作用，從而為車庫系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來隱患。當(dāng)車庫運(yùn)行在這些異常狀態(tài)下的時(shí)候是很危險(xiǎn)的，小則出現(xiàn)指令運(yùn)行錯(cuò)誤，大則會(huì)引發(fā)重大安全事故，導(dǎo)致機(jī)械損毀、人員傷亡．所以充分利用PLC的控制能力，在控制程序中加入系統(tǒng)異常狀態(tài)的自診斷功能是很有必要的。對于立體車庫而言，停車記錄是非常重要的，我們將相關(guān)的信息存儲(chǔ)在一個(gè)數(shù)據(jù)塊中，該數(shù)據(jù)塊為每個(gè)車位分配了一定的存儲(chǔ)區(qū)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖4．2所示。程序中還包含了很多數(shù)據(jù)塊，既有全局?jǐn)?shù)據(jù)塊，也有背景數(shù)據(jù)塊。周期中斷組織塊是時(shí)間中斷，用于PI計(jì)算和頻率輸出，中斷的使能和禁止均由運(yùn)行子程序(功能塊)控制。本控制系統(tǒng)采用模塊化編程，程序由初始化組織塊、周期中斷組織塊、主程序以及多個(gè)子程序組成，PLC總是順序地、循環(huán)地執(zhí)行主程序，而主程序又不斷地調(diào)用相關(guān)的子程序，子程序當(dāng)中還可以嵌套予程序(功能或者功能塊)，這就是軟件的總體架構(gòu)。當(dāng)參照車輛進(jìn)入車庫監(jiān)視區(qū)域，系統(tǒng)自動(dòng)對比參照車輛圖像，有異常情況，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并自動(dòng)切換和記錄相關(guān)圖像。運(yùn)動(dòng)檢測功能：可以在夜間設(shè)置車庫的運(yùn)動(dòng)檢測區(qū)域，當(dāng)檢測區(qū)有移動(dòng)目標(biāo)時(shí)，運(yùn)動(dòng)檢測功能發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒值班人員。視頻監(jiān)控功能：在車庫各出入口，值班室和車庫內(nèi)主要區(qū)段安裝定焦攝像機(jī)，在大范圍車位區(qū)安裝球形云臺(tái)，以便實(shí)現(xiàn)對車庫全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控。監(jiān)控安保系統(tǒng)監(jiān)控安保系統(tǒng)是指在中央控制室進(jìn)行監(jiān)視控制車庫現(xiàn)場的運(yùn)行狀況。行機(jī)構(gòu)運(yùn)行保護(hù)功能。傳感器故障自診斷和報(bào)警功能。存車或取車操作中途取消可以為用戶提供方便，節(jié)省時(shí)間。PLC上電后，車庫開始工作，此時(shí)升降臺(tái)和橫移電機(jī)的位置對PLC而言是未知的，所以必須通過復(fù)位來建立系統(tǒng)的初始狀態(tài)。對于IC卡系統(tǒng)，需要實(shí)現(xiàn)刷卡存車、刷卡取車和管理員操作；對于觸摸屏系統(tǒng)，需要實(shí)現(xiàn)的功能：用戶利用車牌號(hào)和密碼存取，管理員存車(自動(dòng)選擇車位或手動(dòng)選擇車位)，管理員取車(按車牌取車或按車位取車)，系統(tǒng)復(fù)位，車位查詢，取消功能等。自動(dòng)存取車輛是立體車庫最重要的功能，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)對任意車位的存、取操作。華北理工大學(xué)輕工學(xué)院第4章 立體車庫控制系統(tǒng)軟件的主體方案設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，為了實(shí)現(xiàn)立體車庫的智能存取和安全可靠運(yùn)行，軟件的設(shè)計(jì)不僅需要實(shí)現(xiàn)要求的功能，還要保證車庫控制的可靠性，并具有良好的擴(kuò)展性和兼容性。隨后，討論了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，確定了以S7300+S7200為核心的控制系統(tǒng)硬件方案，整個(gè)控制系統(tǒng)可以分為PLC控制、通訊、人機(jī)界面、檢測、安全保護(hù)等部分。當(dāng)然，S7200 PLC與這些外圍設(shè)備并非直接相連，而是通過多級通訊接口板實(shí)現(xiàn)，為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性，S7200 PLC與通訊接口板之間的通訊協(xié)議比較復(fù)雜。在該控制系統(tǒng)中，S7200 PLC主要有兩個(gè)功能:①利用內(nèi)部的高速計(jì)數(shù)器采集旋轉(zhuǎn)編碼器的信號(hào)，將計(jì)數(shù)值傳遞給S7300 PLC，獲取位置和速度信息。該控制系統(tǒng)中，G 120與57300 PLC通過PROFIBUSDP方式通訊，G 120為從站，57300 PLC為主站，主站通過發(fā)送控制字和給定頻率，可控制變頻器的運(yùn)行、停止、正(反)轉(zhuǎn)、輸出頻率等。由于控制系統(tǒng)無模擬量輸入，信號(hào)模塊只需選用數(shù)字量的輸入/輸出，在確定輸入/輸出點(diǎn)數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要并且預(yù)留一定的點(diǎn)數(shù)作為備用，車庫設(shè)計(jì)的層數(shù)不同，需要的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)也不同，利用點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展可方便地實(shí)現(xiàn)立體車庫系統(tǒng)的橫向或縱向擴(kuò)展。西門子的S7300系列PLC能滿足中等性能要求的應(yīng)用，尤其適用于極其快速的過程或?qū)?shù)據(jù)處理能力有特別要求的中小型自動(dòng)化控制系統(tǒng)?？梢钥吹剑琒7300 PLC作為整個(gè)控控制系統(tǒng)的核心，擔(dān)負(fù)著與上位機(jī)通信、各種開關(guān)量信號(hào)的接入、控制外圍繼電器的通斷、控制變頻器的運(yùn)行、通過S7200 PLC獲取旋轉(zhuǎn)編碼器的信號(hào)以及實(shí)現(xiàn)與外圍串口設(shè)備的數(shù)據(jù)交換等任務(wù)。整個(gè)立體車庫控制系統(tǒng)可以分為PLC控制、通訊、人機(jī)界面、檢測、安全保護(hù)等部分．控制系統(tǒng)采用高性能的傳感器裝置來檢測驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)、庫位狀態(tài)、吊框內(nèi)車輛是否停放到位等，并將檢測到的信號(hào)輸入到PLC中以供控制?？紤]到S7300的通訊模塊和高速計(jì)數(shù)器模塊價(jià)格比較昂貴，而S7200兼具高速計(jì)數(shù)器和串口功能，為此我們采用S7300+S7200構(gòu)成速度閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心。對于本車庫控制系統(tǒng)，我們采用的是西門子S7300 PLC，西門子的S7300系列能滿足中等性能要求的應(yīng)用，尤其適用于極其快速的過程或者對數(shù)據(jù)處理能力有特別要求的中小型自動(dòng)化控制系統(tǒng)。通常使用的為德國Siemens公司、日本Omron公司（歐姆龍公司）、日本西門子公司系列的PLC產(chǎn)品，采用它們的產(chǎn)品不僅考慮到良好的性價(jià)比，也考慮了服務(wù)網(wǎng)絡(luò)便捷等因素。（3）PLC聯(lián)網(wǎng)兼容性與上位通信接口擴(kuò)展性。 PLC的型號(hào)選擇應(yīng)用在自動(dòng)化立體停車庫中的PLC,其型號(hào)選擇主要依據(jù)以下幾點(diǎn)：（1）PLC運(yùn)行速度與穩(wěn)定