【正文】 下圖 所示，本系統(tǒng)選用 PP01 模式類型。組態(tài)時選用的是 class 2 Multiturn 工作方式，存儲編譯并下載到 PLC。 由于我們只需要知道所控制對象的在一定情況下所處的位置，所以本系統(tǒng)編碼器選用的是一類編碼器，在正常運行下，該類編碼器通過兩個字進行位置信息的傳輸 (該系統(tǒng)所選編碼器是多圈 )。一般現(xiàn)場要求控制精度較高的情況應(yīng)該考慮采用該方法對相應(yīng)的編碼器進行清零動作。 (3)通過外部觸發(fā)從而進行智能地清零，此過程的編碼器一定要是帶有一定智能化的編碼器，通過外部的設(shè)置置位功能，例如：附帶的按鍵智能化外部置零或是通過自身的軟件功能進行清零。 編碼器在使用前一定要注意對應(yīng)的設(shè)備初始清零，一般有下面的幾種方法： (1)機械式地轉(zhuǎn)動編碼器軸找零，即在編碼器安裝過程中找到對應(yīng)的零位，缺點是精度比較低。其中軟件設(shè)計流程如圖 所示： 河 北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 23 S7300 程序軟件編程 絕對編碼器 圖 PLC 軟件設(shè)計過程 巷道式立體車庫電氣系統(tǒng)軟件設(shè)計 24 絕對編碼器的特點是軸對應(yīng)的每一個角度位置都可以有唯一的碼序列對應(yīng)輸出，即使沒有電源供應(yīng)也可以測量到位置變化，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，軟件部分相當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組織塊 OB1 編譯相應(yīng)的程序來決定什么時候該用哪個對應(yīng)的塊，這樣結(jié)構(gòu)清晰，也便于后期軟件的升級和維 護。 這種編程方式根據(jù)系統(tǒng)控制過程將其分為不同的功能塊，這樣由 OB1 根據(jù)控制要求調(diào)用對應(yīng)的功能塊，各個模塊功能明確，也給調(diào)試過程帶來了很大的便利。 程序編譯方式 一般 S7300 程序編譯有三種： 程。 巷道式立體車庫電氣系統(tǒng)軟件設(shè)計 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，用戶在編寫程序時可以根據(jù)不同需求進行相應(yīng)的調(diào)用。一個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象。各個軟件塊的相互關(guān)系如圖 所示： 圖 各個模塊 之間的關(guān)系 下面各個模塊的功能做一個簡單的介紹： 組織塊（ OB）：用戶可以將整個運行程序放入其中循環(huán)運行，也可以在組織塊 OB1 中調(diào)用不同的功能進行對應(yīng)軟件運行，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 巷道式立體車庫控制系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計 PLC 編程環(huán)境介紹 程序結(jié)構(gòu) 一 個系統(tǒng)的控制功能往往由相應(yīng)的用戶程序決定，而此邏輯對于 PLC 也是同樣成立的。 巷道式立體車庫電氣系統(tǒng)軟件設(shè)計 20 本章小結(jié) 本章主要通過對立體車庫的基本結(jié)構(gòu)框架、車庫運行原理和 PLC 控制系統(tǒng)總體設(shè)計分別進行了介紹。 編碼器選用帶有 DP 通信接口的絕對式編碼器，該 型號的編碼器采用獨特的二進制編碼圖案，在旋轉(zhuǎn)時不會重復(fù)，所以其位置指示具備絕對屬性，即使斷電，位置信息也不會丟失，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 能夠達到很大的兼容性，方便了對 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計，這樣更加縮短了整個開發(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)計更精細，用料充實，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、載車板運動限位的接近開關(guān)和防止超程運 行的限位開關(guān)，還配有曳引電機、轉(zhuǎn)動電機、指示燈以及相關(guān)的電氣連接，控制電機通斷電的接觸器組、繼電器組，控制曳引電機的速度調(diào)節(jié)的變頻器，以及采集曳引電機速度的光電編碼器，此編碼器還可以精確地控制電機軸的轉(zhuǎn)動位置，使得主曳引電機的定位更加精準和安全，這樣載車板可以與地面以接近零的誤差保持在同一個平面上，方便了車主存取車，同時增強了車庫設(shè)備所提供服務(wù)的人性化。 (2)對應(yīng)電氣輸出控制對應(yīng)曳引電機、轉(zhuǎn)動電機、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)與人機交互單片機和監(jiān)控計算機的通信部分的功能實現(xiàn)，以保證所傳信息的快速、準確，其中 S7300 與人機交互單片機經(jīng)由 CP340 串行通信模塊實現(xiàn)。系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能如下： (1)對存取車以及復(fù)位這三個主要車庫動作提供原始觸發(fā)信號，通過對應(yīng)的接觸器、繼電器以及電氣連接使得驅(qū)動傳動得以順 利地工作，從而將動力傳給待使用的載車板以便載車板實現(xiàn)上下運動，完成存取車、復(fù)位過程； (2)由于采用一臺電機選擇性地控制三列載車板的驅(qū)動傳動機構(gòu)，所以做為控制媒介的 PLC 控制部分對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的要求，本文選用更具智能化、開發(fā)周期短、抗干擾能力強的可編程控制器（ PLC）來設(shè)計終端控制系統(tǒng)。單片微機的出現(xiàn)一定程度上解決了繼電器控制中智能性不強的缺陷，同時還具備功耗小、成本低、體積小、操作簡單等優(yōu)點，但其軟件編程周期時間長，而且抗干擾程度低，不利用大范圍推廣。 立體車庫剛開始使用時，廣泛使用的是繼電器邏輯電路控制形式，它是通過繼電器、接觸器經(jīng)過控 制需要的電氣原理連接而成。低成本、開放式立體車庫整個控制流程在線如圖 所示 巷道式立體車庫電氣系統(tǒng)軟件設(shè)計 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) 立體車庫控制系統(tǒng)一定要根據(jù)實際使用場所的需求和投資成本的目前情況進行設(shè)計。 對立體車庫控制系統(tǒng)進行設(shè)計時一定要將設(shè)備各個影響工作安全的細節(jié)都要考慮到位，并且將處理手段反應(yīng)到系統(tǒng)設(shè)置當中，充分挖掘各個控制系統(tǒng)的利用點，同時將監(jiān)控計算機、人機交互單片機、 PLC 控制系統(tǒng)的之間有效整合以達到控制系統(tǒng)的最優(yōu)化，從而保證車庫設(shè)備工作時的絕對安全。持卡用戶過來存車，第一步進行用戶刷卡，人機交互得到的卡號與自身數(shù)據(jù)庫信息河 北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 15 對比驗證卡是否有效，如果無效進行語音提示并且不予停車，在判斷有效后，人機交互將該卡對應(yīng)的車位號傳給 PLC，收到正確車位號的 PLC 操縱驅(qū)動電機來控制對應(yīng)載車板上的停車位運行至與地面平行的適合位置，停止電機轉(zhuǎn)動，并且給 出存車提示燈并且打開車庫和車位擋桿，語音提示用戶開車入庫；第二步，在車位光電檢測開關(guān)檢測到停車合適無誤后語音告知車主停車完畢，可以下車出庫；第三步，車主在離開車庫時再次刷卡確認，這時車庫進行復(fù)位動作。 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）、臨時卡，一張卡對應(yīng)獨有的卡號，在單片機 RAM 和監(jiān)控計算機數(shù)據(jù)庫中通過制卡過程對其相關(guān)信息 (卡號、卡類別、制卡日期、停車位號 )予以存儲，以卡號作為所有存儲信息的關(guān)鍵字，當用戶存取車進行刷卡動作時，顯示屏將通過卡號調(diào)用對應(yīng)該卡的相關(guān)信息并且顯示以供用戶查看，當然車庫管理人員也可以通過實際情況需 要通過監(jiān)控計算機軟件界面修改對應(yīng)卡號的相關(guān)信息并且同時對人機交互相關(guān)數(shù)據(jù)進行改動。它從單片機接受到對應(yīng)哪個車位處于工作狀態(tài)，然后再將目前車庫內(nèi)車位停車情況反饋給人機交互單片機。 (4)各個控制部分通信實現(xiàn)，其中作為直接對現(xiàn)場執(zhí)行機構(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)場執(zhí)行機構(gòu)操作控制的 PLC 電氣控制系統(tǒng)，它包括對驅(qū)動電機的控制、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、與人機交互單片機的通信等設(shè)計。它包括卡號相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫管理模塊、現(xiàn)場視屏監(jiān)控管理模塊、車位使用信息顯示模塊、通信模塊等。方便車主進行存取車動作，讓車主切實體會到該套停車設(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)傳動機構(gòu)原理圖 車庫的整體控制原理 本課題立體車庫控制主要分為四部分 [1921]。載車板示意圖如圖 所示。以驅(qū)動電機為動力源，經(jīng)由傳動軸、配重、導(dǎo)向輪以及鋼絲繩等構(gòu)成整個傳動系統(tǒng)。并且充分考慮載車板在車子駛?cè)腴_始，駛?cè)胫?，駛?cè)虢Y(jié)束這三個工作狀態(tài)對載車板端部，拖拽鋼絲與整個載車板連接處以及載車板之間的連接處等進行受力分析以 便更好的進行后期機械框架設(shè)計。 框架結(jié)構(gòu)包括以下幾部分： (1)主體結(jié)構(gòu)：選用開放型機械式作為主框架，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度承載包括來自用戶車輛的重量和自身各個部件的重量，由于采用開放型結(jié)構(gòu)從而可以省去通風(fēng)、照明設(shè)備從而可以節(jié)約開發(fā)成本。整個框架結(jié)構(gòu)根據(jù)實際應(yīng)用場所，可以減少或者增加對應(yīng)列數(shù)用以滿足不同的數(shù)量需求。兩面停車庫共用一個行車通道，進一步達到節(jié)約用地的目的 [16]。 PLC 系統(tǒng)的單機自身調(diào)試、聯(lián)機調(diào)試，進而對巷道式立體車庫控制系統(tǒng)功能的聯(lián)合調(diào)試和測試，以達到現(xiàn)場使用的要求。 S7300PLC、變頻器與絕對編碼器組成閉環(huán)結(jié)構(gòu)以此對電機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)控制要求的控制，從而使載車板運動更加精確，平穩(wěn)。采用 PLC硬件連接的聯(lián)鎖、軟件程序互鎖雙重設(shè)置來實現(xiàn)對升降執(zhí)行機構(gòu)與立體車庫保護裝置的監(jiān)控。 ② 通過 PROFIBUS 總線實現(xiàn)對編碼器信息的提取以便通過變頻器精確對電機實現(xiàn)控制。 課題研究內(nèi)容的技術(shù)指標 基于本課題設(shè)計思想和最終實現(xiàn)目標，本文主要解決的關(guān)鍵問題應(yīng)該達到以下標準： [1415]。本文從工程的實際應(yīng)用出發(fā)，主要側(cè)重基于 PLC 的電氣控制部分的設(shè)計。巷道式立體車庫電氣系統(tǒng)軟件設(shè)計 8 從以上介紹可以看出這樣立體車庫的建設(shè)有著重要的社會意義和經(jīng)濟意義。 如果本課題所設(shè)計的低成本，機械式立體車庫可以得到大范圍的推廣。 (4)能耗低。 (3)開發(fā)難度小。 (2)前期投資低、不易推廣。低成本、開放式立體車庫有以下優(yōu)點： (1)需求量大。兩排垂直升降車庫共用一個出入車通道進一步節(jié)約了土建用地；載車板采用垂直升降已達到整個車庫結(jié)構(gòu)簡單，操作便捷，能耗低、可靠性好；控制系統(tǒng)中不管是用于人機交互系統(tǒng)的單片機還是執(zhí)行控制所采用的西門子 S7300 PLC 都是 目前應(yīng)用很成熟的開發(fā)技術(shù)，這樣使得整個開發(fā)周期短，后期升級便捷。就立體車庫技術(shù)方面。比如前期建造的立體車庫存在自動化程度較低、安全信任度偏低等一些問題，再加上我國的立體車庫相河 北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 7 關(guān)的政策管理還不夠完善，使得我國的立體車庫這一新興行業(yè)還有很大的 發(fā)展空間。 立體停車庫的研究現(xiàn)狀 國外立體車庫目前以形成技術(shù)密集型產(chǎn)品，就其所使用技術(shù)包含了機械、電子、液壓、磁控合計算機技術(shù)等領(lǐng)域等先進技術(shù)。對機械結(jié)構(gòu)進行模塊化設(shè)計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。 20xx 年以來，進入穩(wěn)步發(fā)展和快速增長的我國機械式停車行業(yè)不僅在車庫種類上有了很大的提高，并且更可貴的是很多車庫使用了當前機械、結(jié)構(gòu)、光電、變頻調(diào)速等先進技術(shù)，這樣在車庫安全管理和運行穩(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)濟實用性及單車位造價；三是立體車庫的選型更加合乎于現(xiàn)場情況，以保證解決停車難問題的同時能做到不浪費多余。歐洲國家現(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。 韓國立體車庫產(chǎn)業(yè)在很大程度上得益于政府在每個環(huán)節(jié)上的關(guān)注和支持，雖然一開始也是走引進吸收的戰(zhàn)略，但現(xiàn)在也能開發(fā)和利用各種型號的機械停車設(shè)備。這些國家的很多產(chǎn)品中的技術(shù)都處于領(lǐng)先地位，而國內(nèi)一開始有很多立體停車庫巷道式立體車庫電氣系統(tǒng)軟件設(shè)計 6 是引進這些國家，主要集中于日本、德國和韓國。 本課題提出的低成本、機械式立體車庫具有成本低、能耗低的特點 ，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)機關(guān)等 )得到推廣使用，與此同時其立足于低成本這個立項思想也正合投資人的意愿，有利于立體車庫在停車難這個大環(huán)境