【正文】 編碼器在使用前一定要注意對(duì)應(yīng)的設(shè)備初始清零，一般有下面的幾種方法： (1)機(jī)械式地轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器軸找零，即在編碼器安裝過(guò)程中找到對(duì)應(yīng)的零位，缺點(diǎn)是精度比較低。其中軟件設(shè)計(jì)流程如圖 所示： 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院23 S7300 程序軟件編程 絕對(duì)編碼器 圖 PLC 軟件設(shè)計(jì)過(guò)程巷道式立體車庫(kù)電氣系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)24絕對(duì)編碼器的特點(diǎn)是軸對(duì)應(yīng)的每一個(gè)角度位置都可以有唯一的碼序列對(duì)應(yīng)輸出，即使沒(méi)有電源供應(yīng)也可以測(cè)量到位置變化，在上電以后就可以將角度位置傳送給上一級(jí)控制系統(tǒng)。在這些工作有了基本肯定的結(jié)果后，就要考慮軟件部分的設(shè)計(jì)，軟件部分相當(dāng)于給這些冷冰冰的硬件配件注入“思想” 。 而本文采用的是模塊化編程，其工作原理是用戶通過(guò)組織塊 OB1 編譯相應(yīng)的程序來(lái)決定什么時(shí)候該用哪個(gè)對(duì)應(yīng)的塊，這樣結(jié)構(gòu)清晰，也便于后期軟件的升級(jí)和維護(hù)。 這種編程方式根據(jù)系統(tǒng)控制過(guò)程將其分為不同的功能塊，這樣由 OB1 根據(jù)控制要求調(diào)用對(duì)應(yīng)的功能塊，各個(gè)模塊功能明確，也給調(diào)試過(guò)程帶來(lái)了很大的便利。 程序編譯方式 一般 S7300 程序編譯有三種： 程。巷道式立體車庫(kù)電氣系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)22系統(tǒng)塊：包括系統(tǒng)功能（SFC） 、系統(tǒng)功能塊(SFB)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊(SDB),其是 S7300 在 CPU 中預(yù)定義的功能和功能塊，用戶在編寫程序時(shí)可以根據(jù)不同需求進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)用。一個(gè)功能塊可以有很多背景數(shù)據(jù)塊，使功能塊用于不同的被控對(duì)象。各個(gè)軟件塊的相互關(guān)系如圖 所示： 圖 各個(gè)模塊之間的關(guān)系下面各個(gè)模塊的功能做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹： 組織塊（OB）：用戶可以將整個(gè)運(yùn)行程序放入其中循環(huán)運(yùn)行，也可以在組織塊 OB1 中調(diào)用不同的功能進(jìn)行對(duì)應(yīng)軟件運(yùn)行，此外 S7300 中還配有其它功能的組織塊。在 S7300 中，采取的結(jié)構(gòu)是將程序分成若干個(gè)部分，這些各自具有特定功能的部分稱之為“塊” ，其為程序的核心部分，包括用戶塊和系統(tǒng)塊。河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院21第 3 章 巷道式立體車庫(kù)控制系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì) PLC 編程環(huán)境介紹 程序結(jié)構(gòu) 一個(gè)系統(tǒng)的控制功能往往由相應(yīng)的用戶程序決定，而此邏輯對(duì)于 PLC 也是同樣成立的。 巷道式立體車庫(kù)電氣系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)20 本章小結(jié) 本章主要通過(guò)對(duì)立體車庫(kù)的基本結(jié)構(gòu)框架、車庫(kù)運(yùn)行原理和 PLC 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分別進(jìn)行了介紹。 編碼器選用帶有 DP 通信接口的絕對(duì)式編碼器，該型號(hào)的編碼器采用獨(dú)特的二進(jìn)制編碼圖案，在旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)重復(fù)，所以其位置指示具備絕對(duì)屬性，即使斷電，位置信息也不會(huì)丟失，使用 DP 總線通信。 變頻器選用西門子產(chǎn)品中的 MICROMASTER 440，與 S7300 PLC 能夠達(dá)到很大的兼容性，方便了對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這樣更加縮短了整個(gè)開(kāi)發(fā)周期，并且在使用中保證了其在工作中與 S7300 PLC 信息交換的可靠性安全性。 繼電器、接觸器選用法國(guó)的施耐德公司產(chǎn)品，該產(chǎn)品在同類產(chǎn)品中具有制造設(shè)計(jì)更精細(xì)，用料充實(shí)，安全系數(shù)高。 PLC 控制系統(tǒng)主要以可編程控制器(PLC)為核心，配有存取車指示燈、載車板運(yùn)動(dòng)限位的接近開(kāi)關(guān)和防止超程運(yùn)行的限位開(kāi)關(guān)，還配有曳引電機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)、指示燈以及相關(guān)的電氣連接，控制電機(jī)通斷電的接觸器組、繼電器組，控制曳引電機(jī)的速度調(diào)節(jié)的變頻器，以及采集曳引電機(jī)速度的光電編碼器，此編碼器還可以精確地控制電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，使得主曳引電機(jī)的定位更加精準(zhǔn)和安全，這樣載車板可以與地面以接近零的誤差保持在同一個(gè)平面上，方便了車主存取車，同時(shí)增強(qiáng)了車庫(kù)設(shè)備所提供服務(wù)的人性化。 (2)對(duì)應(yīng)電氣輸出控制對(duì)應(yīng)曳引電機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)、指示燈的電氣線路的安全連接，包括在這其中接入的主接觸器，輔助接觸器，繼電器的在控制柜中電氣位置的合理安排。 (4)控制外圍設(shè)備，例如：停車指示燈、車庫(kù)大門擋桿、車位擋桿、系統(tǒng)緊急停止按鈕等一些輔助設(shè)施的控制；(5)與人機(jī)交互單片機(jī)和監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信部分的功能實(shí)現(xiàn)，以保證所傳信息的快速、準(zhǔn)確，其中 S7300 與人機(jī)交互單片機(jī)經(jīng)由 CP340 串行通信模塊實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能如下：(1)對(duì)存取車以及復(fù)位這三個(gè)主要車庫(kù)動(dòng)作提供原始觸發(fā)信號(hào)，通過(guò)對(duì)應(yīng)的接觸器、繼電器以及電氣連接使得驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)得以順利地工作，從而將動(dòng)力傳給待使用的載車板以便載車板實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，完成存取車、復(fù)位過(guò)程； (2)由于采用一臺(tái)電機(jī)選擇性地控制三列載車板的驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以做為控制媒介的 PLC 控制部分對(duì)選擇哪列載車板也起著重要的作用。結(jié)合本課題巷道式立體車庫(kù)的要求，本文選用更具智能化、開(kāi)發(fā)周期短、抗干擾能力強(qiáng)的可編程控制器（PLC）來(lái)設(shè)計(jì)終端控制系統(tǒng)。單片微機(jī)的出現(xiàn)一定程度上解決了繼電器控制中智能性不強(qiáng)的缺陷，同時(shí)還具備功耗小、成本低、體積小、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但其軟件編程周期時(shí)間長(zhǎng)，而且抗干擾程度低，不利用大范圍推廣。 立體車庫(kù)剛開(kāi)始使用時(shí)，廣泛使用的是繼電器邏輯電路控制形式，它是通過(guò)繼電器、接觸器經(jīng)過(guò)控制需要的電氣原理連接而成。低成本、開(kāi)放式立體車庫(kù)整個(gè)控制流程在線如圖 所示巷道式立體車庫(kù)電氣系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)16圖 在線控制作業(yè)流程原理圖河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院17 PLC 控制系統(tǒng)總體方案 PLC 控制系統(tǒng) 立體車庫(kù)控制系統(tǒng)一定要根據(jù)實(shí)際使用場(chǎng)所的需求和投資成本的目前情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)立體車庫(kù)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一定要將設(shè)備各個(gè)影響工作安全的細(xì)節(jié)都要考慮到位，并且將處理手段反應(yīng)到系統(tǒng)設(shè)置當(dāng)中，充分挖掘各個(gè)控制系統(tǒng)的利用點(diǎn)，同時(shí)將監(jiān)控計(jì)算機(jī)、人機(jī)交互單片機(jī)、PLC 控制系統(tǒng)的之間有效整合以達(dá)到控制系統(tǒng)的最優(yōu)化，從而保證車庫(kù)設(shè)備工作時(shí)的絕對(duì)安全。持卡用戶過(guò)來(lái)存車，第一步進(jìn)行用戶刷卡，人機(jī)交互得到的卡號(hào)與自身數(shù)據(jù)庫(kù)河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院15信息對(duì)比驗(yàn)證卡是否有效，如果無(wú)效進(jìn)行語(yǔ)音提示并且不予停車，在判斷有效后，人機(jī)交互將該卡對(duì)應(yīng)的車位號(hào)傳給 PLC，收到正確車位號(hào)的 PLC 操縱驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)控制對(duì)應(yīng)載車板上的停車位運(yùn)行至與地面平行的適合位置，停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并且給出存車提示燈并且打開(kāi)車庫(kù)和車位擋桿，語(yǔ)音提示用戶開(kāi)車入庫(kù)；第二步，在車位光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到停車合適無(wú)誤后語(yǔ)音告知車主停車完畢，可以下車出庫(kù)；第三步，車主在離開(kāi)車庫(kù)時(shí)再次刷卡確認(rèn)，這時(shí)車庫(kù)進(jìn)行復(fù)位動(dòng)作。用戶卡(ID 卡 )按照用戶使用意愿的不同分為三類：永久卡、固定卡（年卡、季卡、月卡等） 、臨時(shí)卡，一張卡對(duì)應(yīng)獨(dú)有的卡號(hào)，在單片機(jī) RAM 和監(jiān)控計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中通過(guò)制卡過(guò)程對(duì)其相關(guān)信息(卡號(hào)、卡類別、制卡日期、停車位號(hào))予以存儲(chǔ)，以卡號(hào)作為所有存儲(chǔ)信息的關(guān)鍵字，當(dāng)用戶存取車進(jìn)行刷卡動(dòng)作時(shí)，顯示屏將通過(guò)卡號(hào)調(diào)用對(duì)應(yīng)該卡的相關(guān)信息并且顯示以供用戶查看，當(dāng)然車庫(kù)管理人員也可以通過(guò)實(shí)際情況需要通過(guò)監(jiān)控計(jì)算機(jī)軟件界面修改對(duì)應(yīng)卡號(hào)的相關(guān)信息并且同時(shí)對(duì)人機(jī)交互相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行改動(dòng)。它從單片機(jī)接受到對(duì)應(yīng)哪個(gè)車位處于工作狀態(tài)，然后再將目前車庫(kù)內(nèi)車位停車情況反饋給人機(jī)交互單片機(jī)。 (4)各個(gè)控制部分通信實(shí)現(xiàn)，其中作為直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)操縱的 PLC 電氣控制系統(tǒng)為控制的核心部分。 (3)用于現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作控制的 PLC 電氣控制系統(tǒng)，它包括對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制、車位使用信息提取、載車板走位精確定位、存取車指示燈、繼電器控制原理圖、與人機(jī)交互單片機(jī)的通信等設(shè)計(jì)。它包括卡號(hào)相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊、現(xiàn)場(chǎng)視屏監(jiān)控管理模塊、車位使用信息顯示模塊、通信模塊等。方便車主進(jìn)行存取車動(dòng)作，讓車主切實(shí)體會(huì)到該套停車設(shè)備的優(yōu)越性。河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院13圖 載車板與相應(yīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖 車庫(kù)的整體控制原理本課題立體車庫(kù)控制主要分為四部分 [1921]。載車板示意圖如圖 所示。以驅(qū)動(dòng)電機(jī)為動(dòng)力源，經(jīng)由傳動(dòng)軸、配重、導(dǎo)向輪以及鋼絲繩等構(gòu)成整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)。并且充分考慮載車板在車子駛?cè)腴_(kāi)始，駛?cè)胫?，駛?cè)虢Y(jié)束這三個(gè)工作狀態(tài)對(duì)載車板端部，拖拽鋼絲與整個(gè)載車板連接處以及載車板之間的連接處等進(jìn)行受力分析以便更好的進(jìn)行后期機(jī)械框架設(shè)計(jì)。 框架結(jié)構(gòu)包括以下幾部分：(1)主體結(jié)構(gòu)：選用開(kāi)放型機(jī)械式作為主框架，采用熱扎 H 型鋼、槽鋼、角鋼和鋼板焊接成型，用高強(qiáng)度螺栓連接，以便停車設(shè)備結(jié)構(gòu)部分以更好的剛度和強(qiáng)度承載包括來(lái)自用戶車輛的重量和自身各個(gè)部件的重量，由于采用開(kāi)放型結(jié)構(gòu)從而可以省去通風(fēng)、照明設(shè)備從而可以節(jié)約開(kāi)發(fā)成本。整個(gè)框架結(jié)構(gòu)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)所，可以減少或者增加對(duì)應(yīng)列數(shù)用以滿足不同的數(shù)量需求。兩面停車庫(kù)共用一個(gè)行車通道，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)約用地的目的 [16]。 PLC 系統(tǒng)的單機(jī)自身調(diào)試、聯(lián)機(jī)調(diào)試，進(jìn)而對(duì)巷道式立體車庫(kù)控制系統(tǒng)功能的聯(lián)合調(diào)試和測(cè)試，以達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)使用的要求。 S7300PLC、變頻器與絕對(duì)編碼器組成閉環(huán)結(jié)構(gòu)以此對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)控制要求的控制，從而使載車板運(yùn)動(dòng)更加精確，平穩(wěn)。采用PLC 硬件連接的聯(lián)鎖、軟件程序互鎖雙重設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)升降執(zhí)行機(jī)構(gòu)與立體車庫(kù)保護(hù)裝置的監(jiān)控。②通過(guò) PROFIBUS 總線實(shí)現(xiàn)對(duì)編碼器信息的提取以便通過(guò)變頻器精確對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)控制。 課題研究?jī)?nèi)容的技術(shù)指標(biāo) 基于本課題設(shè)計(jì)思想和最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，本文主要解決的關(guān)鍵問(wèn)題應(yīng)該達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)： [1415]。本文從工程的實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，主要側(cè)重基于 PLC 的電氣控制部分的設(shè)計(jì)。從以上介紹可以看出這樣立體車庫(kù)的建設(shè)有著重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。 如果本課題所設(shè)計(jì)的低成本，機(jī)械式立體車庫(kù)可以得到大范圍的推廣。 (4)能耗低。 (3)開(kāi)發(fā)難度小。 (2)前期投資低、不易推廣。低成本、開(kāi)放式立體車庫(kù)有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)需求量大。兩排垂直升降車庫(kù)共用一個(gè)出入車通道進(jìn)一步節(jié)約了土建用地；載車板采用垂直升降已達(dá)到整個(gè)車庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便捷，能耗低、可靠性好；控制系統(tǒng)中不管是用于人機(jī)交互系統(tǒng)的單片機(jī)還是執(zhí)行控制所采用的西門子 S7300 PLC 都是目前應(yīng)用很成熟的開(kāi)發(fā)技術(shù)，這樣使得整個(gè)開(kāi)發(fā)周期短，后期升級(jí)便捷。就立體車庫(kù)技術(shù)方面。比如前期建造的立體車庫(kù)存在自動(dòng)化程度較低、安全信任度偏低等一些問(wèn)題，再加上我國(guó)的立體車庫(kù)相關(guān)的政策管理還不夠完善，使得我國(guó)的立體車庫(kù)這一新興行業(yè)還有很大的發(fā)展空間。 立體停車庫(kù)的研究現(xiàn)狀國(guó)外立體車庫(kù)目前以形成技術(shù)密集型產(chǎn)品，就其所使用技術(shù)包含了機(jī)械、電子、液壓、磁控合計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域等先進(jìn)技術(shù)。對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)更加便于組合使用和安裝拆卸，縮短施工周期；采用新材料、新工藝，如鋼結(jié)構(gòu)采用 H 型鋼，載車板采用整體成型鍍鋅板。2022 年以來(lái)，進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展和快速增長(zhǎng)的我國(guó)機(jī)械式停車行業(yè)不僅在車庫(kù)種類上有了很大的提高，并且更可貴的是很多車庫(kù)使用了當(dāng)前機(jī)械、結(jié)構(gòu)、光電、變頻調(diào)速等先進(jìn)技術(shù)，這樣在車庫(kù)安全管理和運(yùn)行穩(wěn)定上都得到了很大的保障。不但重視停車密度和高性能，更講究產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性及單車位造價(jià)；三是立體車庫(kù)的選型更加合乎于現(xiàn)場(chǎng)情況，以保證解決停車難問(wèn)題的同時(shí)能做到不浪費(fèi)多余。歐洲國(guó)家現(xiàn)狀是由于土地規(guī)劃做的比較好，表現(xiàn)在目前土地還不是特別的緊張，其立體車庫(kù)中多層升降橫移式產(chǎn)品占有很大的比重，集中體現(xiàn)在巷道堆垛類產(chǎn)品上。 韓國(guó)立體車庫(kù)產(chǎn)業(yè)在很大程度上得益于政府在每個(gè)環(huán)節(jié)上的關(guān)注和支持，雖然一開(kāi)始也是走引進(jìn)吸收的戰(zhàn)略，但現(xiàn)在也能開(kāi)發(fā)和利用各種型號(hào)的機(jī)械停車設(shè)備。巷道式立體車庫(kù)電氣系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)6這些國(guó)家的很多產(chǎn)品中的技術(shù)都處于領(lǐng)先地位，而國(guó)內(nèi)一開(kāi)始有很多立體停車庫(kù)是引進(jìn)這些國(guó)家，主要集中于日本、德國(guó)和韓國(guó)。 本課題提出的低成本、機(jī)械式立體車庫(kù)具有成本低、能耗低的特點(diǎn)，能夠使立體停車設(shè)備在生活小區(qū)、相應(yīng)的工作單位(醫(yī)院、事業(yè)機(jī)關(guān)等)得到推廣使用，與此同時(shí)其立足于低成本這個(gè)立項(xiàng)思想也正合投資人的意愿，有利于立體車庫(kù)在停車難這個(gè)大環(huán)境下的推廣使用，這種低成本、機(jī)械式立體車庫(kù)也響應(yīng)國(guó)家十二五期間提出的綠色發(fā)展的號(hào)召。例如：收費(fèi)較傳統(tǒng)車位高導(dǎo)致利用率低，能耗大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、管理繁瑣，不太滿足生活小區(qū)以及相應(yīng)工作單位需要的配套的小面積停車庫(kù)。部分城市已經(jīng)開(kāi)始投入使用用地效率更高的立體車庫(kù)，其他一些城市也在積極地引進(jìn)立體車庫(kù) [23]。另外，由于停車場(chǎng)的嚴(yán)重不足，導(dǎo)致部分大城市的停車費(fèi)用極其高昂，一個(gè)停車位的年收入高達(dá)幾萬(wàn)元，如此某種程度上阻礙了城市的發(fā)展。 生活小區(qū)，工作單位停車難的問(wèn)題在大中型城市尤為明顯，雖然很多城市在停車管理上投入了大量的精力，適度地減緩了停車難。人民生活的期望值隨之提升，加上汽車工業(yè)迅猛發(fā)展和良好的消費(fèi)環(huán)境，人均擁有汽車的數(shù)量逐年上升, 私人汽車保有量增長(zhǎng)依然顯著，2022 年中國(guó)私人轎車保有量 5308 萬(wàn)輛，增長(zhǎng) ％。 Electric control system。本課題所研究的立體車庫(kù)具有開(kāi)發(fā)難度小、制造成本低、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合居民小區(qū)、工作單位這樣的場(chǎng)所需求，以上優(yōu)點(diǎn)對(duì)立體車庫(kù)的推廣將起到積極的作用。雖然立體車庫(kù)的投入使用緩解了目前停車難的問(wèn)題，但很多在役的立體車庫(kù)存在的問(wèn)題還是很多，例如：成本高、利用率低、不易推廣、安全性差等問(wèn)題。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)設(shè)計(jì)題目：巷道式立體車庫(kù)電氣系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)摘 要I摘 要進(jìn)入 21 世紀(jì)后，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)繼續(xù)地大踏步前進(jìn)和人民生活期望值的提升，市民人均擁有私家車的數(shù)量逐年上升。加上我國(guó)近幾年用地的緊張，于是停車難的問(wèn)題越發(fā)凸現(xiàn)。結(jié)合目前市場(chǎng)上的立體車庫(kù)現(xiàn)狀和現(xiàn)實(shí)使用中的實(shí)際環(huán)境，本文主要針對(duì)基于 PLC 的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了理論研究和軟件設(shè)計(jì)。關(guān)