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1、江苏科技大学本 科 毕 业 设 计（论文）学 院 电气与信息工程学院 专 业 电气工程及其自动化 学生姓名 班级学号 指导教师 周瑜 二零一三年六月江苏科技大学本科毕业论文基于PLC与组态软件的升降横移式立体车库设计Design of up-down and Translation Stereo Garage Based on PLC and Configuration Software摘 要本文设计了一个三层七车位升降横移式立体车库的自动控制和监控系统。它以可编程控制器(PLC)为控制核心，电机为升降横移动力，完成对升降和横移的准确控制，并通过组态软件设计监控系统和PLC之间建立通信，可以实
2、现上位机对现场状况实时采集和远程控制功能。最终实现一种多通道、多层次的存取车的方式。通过对升降横移式立体车库的工作原理和控制过程的研究，探讨以西门子S7-200型号PLC控制立体车库的存取车过程的方法，实现3x3立体车库的存取车模型设计和控制系统设计。监控系统是基于WINDOW平台的组态软件组态王。通过组态软件建立数据词典、设计监控界面、动画连接、控制脚本编写、数据采集，在与PLC通信的基础上进行调试，完成组态监控系统的设计。实现PLC和组态监控对立体车库的人机分离操作和双向控制的系统。完成对升降横移式立体车库的自动存取车功能、升降横移系统、组态监控系统和安全防坠挂钩功能等的实现与模拟。关键字
3、: 立体车库；西门子PLC；升降横移；组态王AbstractThis paper presents a three-dimensional lifting and transferring seven parking garage automatic control and monitoring systems. It is a programmable controller (PLC) to control the core motor for the lifting and transferring power to complete the lifting and traversing
4、accurate control and monitoring system via the configuration software design and establish communication between the PLC can be achieved on the host computer site conditions real-time acquisition and remote control functions. Ultimately achieve a multi-channel, multi-level access car approach.By lif
5、ting and transferring garage working principle and control process study to look at the Siemens S7-200 PLC control model car stereo garage access process methods to achieve three-dimensional garage access 3x3 car model design and control system design . The monitoring system is configuration softwar
6、e that is kingview based on WINDOW platform. Through the configuration software to establish data dictionary, the monitoring interface design, animation, the control script, data acquisition, debugging based on communication with PLC, completed the design of configuration monitoring system. PLC and
7、configuration monitoring to achieve three-dimensional garage human and equipment separation operations, bi-directional control systems. Completion of the lifting and transferring car garage features an automatic access, lifting and transferring system, configuration, and security monitoring systems
8、such as anti-fall hook function implementation and simulation.Keywords: three-dimensional garage；Siemens PLC；lifting and transferring；Kingview目 录第一章绪论11.1 课题研究的背景和意义11.2 立体车库的研究和发展现状21.3 课题研究内容41.4 文章组织结构4第二章系统整体设计52.1 立体车库结构及原理52.2 总体控制方案62.3 立体车库的车位移动方案7第三章立体车库控制系统设计93.1 系统硬件设计93.1.1 PLC简介93.1.2 系
9、统子电路设计103.1.3 系统硬件总体设计113.2 控制系统软件设计123.2.1 系统流程图133.2.2 PLC的输入/输出点分配143.2.3 PLC程序设计15第四章组态监控系统设计204.1 组态软件简介204.2 工程的建立204.3 数据词典建立214.4 界面设计以及动画连接214.4.1 界面设计214.4.2 动画连接设计22第五章系统调试265.1 通信设置265.1.1 PLC编程软件和PLC的通信265.1.2 组态王和PLC的通信275.2 调试运行结果275.3 设计中的问题及其解决方案28结 语29致 谢30参考文献31第一章 绪论1.1 课题研究的背景和意
10、义随着我国经济和汽车工业的迅速发展，拥有私家车的家庭越来越多，车辆的急剧增长与城市规划车位较少的现状之间产生的矛盾越演越烈，很多城市的停车状况已经陷入困境。据中国汽车工业协会公布的数据表明，1998年轿车生产量50万辆，1999年55万辆，2000年57万辆，2002年中国汽车年产达到了325万辆，比上年增长38%，汽车拥有量的全球排位也由2001年的第八位上升至第五位。2005年的轿车保有量已达到1108万辆。另一方面由于中国加入世贸关税进一步降低，我国的汽车工业仍将具有很大的发展空间并且这个数字将保持快速平稳发展。从上面的数据可以看出，对于车位的需求与日俱增，在我国的大型城市如北京、上海，
11、更是出现“一位难求”的现状，停车难问题不容忽视。立体车库是一种以单层平面停车场为基础、向多平面空间停车发展的一种新型车库，通过可编程控制器控制车位载车板的空间位置变动，使车位能够实现空间到平面的转化，实现多重层平面移动停车的功能。立体车库又名机械式立体停车设备，它占地空间小，且可最大化地利用空间，安全方便，是解决城市车位用地紧张，缓解停车压力、解决交通问题的一个长远而有效手段。目前，立体车库主要有以下九种类型：升降横移类（PSH）、巷道堆垛类（PXD）、垂直升降类（PCS）、垂直循环类（PCX）、水平循环类（PSX）、多层循环类（PDX）、简易升降类（PJS）、平面移动类（PPY）、汽车升降机
12、（PQS）1。立体车库与传统的地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，是占地少优势，选择机械自动化方式，平均可以减少40%传统停车方式所需要的立体空间，而更客观的优势是占地面积的减少，传统的10层楼停车占地面积为2.5平米/车位，而30层的机械自动化停车库只占0.7平米/车位2。大幅度地节省土地资源和减少土建开发的成本。其次，机械车库采用中央系统控制功能，可以做到彻底的人车分流的方式，只需要远程监控，所以机械车库与地下车库相比更加有效地保证人身和车辆的安全，从人力资源方面看，自动化的系统也节省了大量的人力资源。最后，机械车库通常是不会被做成整套系统，而是以单台集装而成的。这样可以更加充分
13、发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区，办公区的每栋楼下都可以随机设立机械立体停车楼阁。这样，对眼下车库短缺的小区和办公区解决停车难的问题提供了便利的条件。在时代需求的背景下，可以预见机械立体车库在我国这样地大物博，人口众多的国情下，具有非常广阔的市场前景。 1.2 立体车库的研究和发展现状目前世界停车产业正向多元化方向发展，如图1-1所示，国外高容量的立体车库，现在的立体车库技不局限于机械的自动化，其停车技术几乎包括了机械、电子、液压、光学、磁控和计算机技术等各个领域的所有成熟先进技术。停车方式也在不停的改变。设备结构采用模块化的设计，而不是整套的生产，便于组合使用，也易于安装拆卸，增加了
14、立体车库的随意性。控制技术方面，广泛采用可编程序控制器（PLC）和矢量变频变压调速闭环控制技术，使系统运行高速平稳，这些技术不仅节省电力，而且振动和噪音也相对趋于最小化。在安全方面也采用很多高新技术，安全保护装置也更加完善，如汽车出入都会由声光引导和定位系统、汽车尺寸和重量自动识别系统、限速保护与多重机构互锁系统、停车泊位自动跟踪功能、链条和钢丝绳的长度，若超出范围则报警和弹性变形自动补偿功能、汽车图像摄影对比、安全检测、自动消防灭火系统等。立体车库在发展技术正在趋于成熟，系统功能更加人性化、现代化。图1-1 国外高容量的立体车库我国机械式立体车库的早期研究开发始于80年代中期，90年代开始引
15、进和生产停车设备，在北京、上海、广州、深圳等一些大型人口密集的城市，都得到推广使用，如图1-2所示是一个简单的机械车库。就停车设备本身来说，其机械结构的发展已经形成了停车设备独有的技术特征，需要多学科、多专业的复合型人才积极参与和研究，还有就是把国外的停车技术和各领域的成熟技术移植和本土化到我国停车产业，在我国市场上得到广泛的推广应用，开发出安全、经济、高效、节能、省地的停车产品，满足和适应国内外市场的需求。在国内，停车行业还需要不断的努力完善，其还属于起步产业，具有巨大的发展前景。据我国情况而言，停车产业发展中还存在一些问题，比如没有统一的技术标准，因为多数停车行业的产品是仿效或引进国外技术
16、制造，自身的技术水平比较低。目前我国缺少具有一定规模的企业支持停车产业的发展，生产能力相对不足；在市场方面，我的停车行业市场竞争处于无序状态，个别企业为了抢占市场份额，采取低价竞争和山寨产品，缺少自主研发的科研设计单位参与，技术创新能力严重不足；国家在停车行业上，对停车产业的发展和管理严重滞后等。目前升降横移式立体车库较多采用PLC 控制电动机恒速运行，速度过低则车库运行效率低，速度过高则易造成车位晃动与撞击，而且大多没有监控系统或监控系统还不够完善3。图1-2 在我国广泛使用的升降横移式立体车库以上的一系列的问题都是停车产业在我国长期发展的绊脚石。要解决上述问题，需要我们在政策引导、市场规划
17、、科学管理和自主研发技术等多方面做出努力。在政策方面应参照发达国家的有关政策法规，在将其本土化，规划确定出合理的车位数量和建设地点，实现投资主体的多元化，制定车库的管理属性和停车收费标准，鼓励投资，给予投资和经营者相应的优惠政策，使适应市场的前提下互惠互利。市场方面应建立完善的车库市场运行机制，利用价格的杠杆调高占路停车收费标准，逐步消除“路满库空”拥堵交通的现象。鼓励投资者按市场规则经营车库，政府实施有效的监督和政策调控，使停车产业良性发展。1.3 课题研究内容立体车库是以单层面向多层面发展的立体空间停车库，所以主要的研究对象以立体车库的车位载车板控制为主。通过对可编程逻辑控制器PLC以及组
18、态软件组态王的学习和探讨，实现PLC对升降横移式立体车库的控制和使用组态王软件设计监控系统。立体车库系统的主要功能有自动存取车、组态监控、升降横移电机的运行、安全措施防坠挂钩以及系统紧急停止等。研究主要内容包括横移式立体车库的存取方案的确定、可编程逻辑控制器对立体车库的控制和实现、升降横移系统的运行、组态软件设计监控界面设计且实现对整个系统的监控。1.4 文章组织结构第一章主要介绍研究立体车库的时代背景及其研究意义，国内外对于立体车库的研究和发展现状，以及当今社会发展立体车库遇到的问题。对本文所言研究的内容简单介绍。第二章为系统整体设计部分。介绍升降横移式立体车库结构，以及本次系统的整体设计，
19、以及车位控制方案的确定。第三章为立体车库的控制系统设计。主要包括控制系统的硬件设计和软件部分设计。硬件部分主要对系统所用的硬件的选型和介绍，系统子电路设计设计。软件设计部分主要是对PLC的控制方案的设计、立体车库的PLC控制程序的编写。第四章为组态软件的监控系统设计。主要是对组态王的数据词典的建立、组态监控界面的设计、监控界面的动画连接以及组态控制系统的程序编辑。第五章主要是整个PLC控系统和组态软件的通信调试过程，最终完成基于PLC和组态软件的升降横移式立体车库的设计。第二章 系统整体设计2.1 立体车库结构及原理机械式立体车库的整个系统组成其实是多个系统的组合，立体车库的主要组成包括控制住
20、框架、控制系统、升降横移系统、载车板和安全防护防坠挂钩等。立体车库结构如图2-1所示。立体车库的核心在于载车板的移动，控制系统控制升降横移系统实现载车板移动，以实现存取车。 基于PLC和组态的升降横移式立体车库，在立体车库的控制系统中，把上位机作为系统监控机器，利用组态王的数据通信功能，完成数据处理和图形显示效果，通过现场总线，实时接收和处理下位机 PLC 从现场采集的各种设备状态、控制信号、报警信号等,并利用这些信号驱动组态监控界面中的图形， 实时显示和反应现场的各种状况，形成友好的人机界面，对现场进行监控，对操作运行和故障给出提示、报警等4。图2-1 升降横移式立体车库主要组成立体车库的控
21、制系统原理，由PLC和组态构成完整的监控系统，上位机由组态软件设计，上位机给出存取命令，控制PLC去执行，同时车库的运行状态实时被上位机采集，实时反映在上位机上5。实现车位的载车板根据呼叫信息完成移动，实现自动存取车过程，以及防坠挂钩的弹出和收回保证载车板的安全。立体车库的控制系统采用了上位机和下位机双向控制，实现完全的人机分离操作，安全性更高，系统的可靠性也得到了大大的提升。2.2 总体控制方案升降横移式立体停车库是通过升降或横移载车板的方式来存/取车辆。在系统整体框架下，主要的控制系统是载车板的升降横移，来实现存/取车。所以以载车板控制为主要研究对象，组态软件为监控系统设计整个系统总体控制
22、方案。图2-2 系统整体设计具体的系统整体设计如图 2-2所示。当组态界面的相应车位按钮的存/取车按钮时，由上位机给PLC发送呼叫车位信号，当PLC接收来自上位机的车位位移指令后，在可编程控制器里编辑程序控制载车板的移动的方向，确定移动载车板的信息，及电机的正反转运行等相应动作后，在PLC的输出端口，利用西门子编程的数据传输指令，将数字量的数据输入端口，到达上位机，组态控制程序内。上位机接收PLC的升降横移信息，在组态里显示其整个监控过程，完成一个存/取车位系统的控制和组态过程，同时实现上位机和下位机的相互控制过程。系统整体设计中每个模块实现的功能。控制按钮模块：在呼叫信号给出以后，系统能自动
23、完成存取车动作，且组态软件要实现监控作用。组态监控模块：组态软件的监控界面设有立体车库的控制面板和车位指示灯，及一些系统按钮如系统开关、复位按钮、急停按钮等。不仅能实现对PLC现场执行的实时监视又要实现对其控制功能。车位指示模块：立体车库相应车位在执行存取车动作时，系统应有闪烁指示灯提示系统正在存取，且车位指示灯要显示当前车位状态是否被占用。防坠挂钩模块：安全措施防坠挂钩在车位载车板移动时应自动弹出，当存取结束时应收回。2.3 立体车库的车位移动方案车库设计为三层七车位的立体车库，在3x3的立体空间里，要实现车位的移动，最多可设计七个移动车位，两个空位，空位的主要是为载车板的移动，车位信息如图
24、2-3所示。一般的立体车库的特点是顶层的车位只能升降，底层的车位只能横移，车位的移动方案如下：图2-3 车位示意图二号车位存/取时，五号和七号车位同时右移一个车位，二号车位开始下降至七号车位的原始车位点，小车上载车板，二号载车板上升至起始位置，五号、七号载车板同时左移一个车位，回到起始点，二号存/取完成。三号车位的存/取时，由于下方五车位，所以三号板呼叫时，三号载车板直接下降到一层，小车上载车板，然后三号载车板上升至起始位置，三号存/取完成。四号车位存/取时，六号车位和七号车位右移一个车位，四号车位下降，存/取车，四号车位上升，然后六号七号车位左移一个车位回到起始点。五号车位存/取时，下方的七
25、号车位有一个车位，五号下降，到达一层，开始存/取，五号车位上升，七号车位左移回到起始位置。六号和七号车位的存/取车不要移动载车板，直接延时进行存/取车即可。每次存取车后的其它载车板都要归位，以便系统的下次移动确定。以上移动方案比较与其他移动方案优点在于其下方载车板可以实现整体移动，以便编程及监控实现。 第三章 立体车库控制系统设计3.1 系统硬件设计立体车库的硬件设计主要包括硬件的选型和主要电路的设计。根据之前的整体系统设计的方案，本次立体车库的主要应用的硬件如表3-1所列出的。表3-1 硬件型号名称数量型号备注PLC1西门子S7-200CPU型号226CNPPI通信线1USB转PPI电机 5
26、三相异步电机计算机1带编程软件导线若干中间继电器5指示灯1024V电源灯3.1.1 PLC简介PLC是英文单词Programmable Logic Controller的缩写，意思为可编程逻辑控制器，最早的为了应用与工业工程的控制而产生的，本次设计选用的是西门子S7-200型号的小型控制系统，S7系列PLC是西门子公司生产的小型可编程控制器，S7-200是S7系列中的小型PLC，常在小型自动化设备中使用。可以根据使用的CPU模块不同而进行分类，其他类型也可以通过扩展模块来增加其功能。在综合考虑上，S7-200在工业工程的环境下，且相对而言的小型系统控制应用比较合适，很适用于一般的工业控制的小型
27、系统，在一般的工作环境下系统运行稳定，学习使用相比于其他的PLC来说简单方便，更加适合初学者的使用。但S7-200属于小型控制系统，I/O点数比较有限，不能应用于复杂的工业控制，以及对运算精度不苛刻。在输入输出点的选择上是而可行的，考虑点配置的基础上，PLC的CPU型号选择为226CN，这个型号的CPU有24/16的点配置，6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力，是具有较强控制能力的控制器。3.1.2 系统子电路设计升降横移系统主要是对电机的正反转控制。为了在系统运行时
28、候，实现载车板的恒速平稳的运行，电机采用变频调速，变频调速主要应用在本次系统的电机启动和启停的速度控制上。它与传统的交流电机拖动系统相比较，利用变频器对交流电动机进行调速控制有许多优点，例如节省电力、对于电机的调速容易实现且可以实现连续控制的特点、速度控制的精确比较高等。在本次设计重要的是容易实现电动机的正反转切换，可以进行快速起/停转动。这些优点可以让立体车库系统的存取车效率更高，系统的性能更加优越。立体车库系统主电路是对电机的控制，如图3-1是一个电机的控制硬件接线图，如图，当KM1闭合时，电机正转；当KM2闭合时，电机反转；当KM1、KM2都断开时，电机停转，立体车库系统处于停止运行，在
29、KM1和KM2之间形成互锁环节。图3-1 电机控制主电路安全设备主要是对防坠挂钩的设计，防坠挂钩的控制是用一个电磁铁动作实现的控制功能，如图3-2所示防坠挂钩的原理图。由一个电磁铁开关的控制挂钩的弹出和收回，通过牵引绳索到挂钩，当电磁铁得电时，拉动挂钩，挂钩弹出，载车板可以移动，当电磁铁失电时，绳索牵引力消失，挂钩收回，锁定载车板的移动，防止载车板的下落。防坠挂钩的硬件设计使用中间继电器实现，用线圈得电和失电模拟防坠挂钩的动作。 图3-2 防坠挂钩原理图3.1.3 系统硬件总体设计硬件整体包括主电路和辅助电路的接线图，PLC主要控制电机的正反转以实现载车板的移动，还有防坠挂钩的动作以及系统开关
30、、急停开关、复位开关。图3-3 硬件接线图根据以上的整体设计思想，整体的硬件接线图如3-3所示。在整个PLC的控制器上，PLC的供电电源是220V电源，接地端直接接地，在一些外围电路指示灯这些硬件的供电电压都为+24V的。且要共用COM口。硬件部分的元件功能说明如表3-2所示。表3- 2 硬件定义对照表电气符号功能说明电气符号功能说明SB1系统按钮SB2复位按钮K1急停开关L1车位一指示灯（绿色无车，有车红色）L2车二指示灯（绿色无车，有车红色）L3车位三指示灯（绿色无车，有车红色）L4车位四指示灯（绿色无车，有车红色）L5车位五指示灯（绿色无车，有车红色）L6车位六指示灯（绿色无车，有车红色
31、）L7车位七指示灯（绿色无车，有车红色）KM1电机1正转KM2电机1反转KM3电机2正转KM4电机2反转KM5电机3正转KM6电机3反转KM7 电机4正转KM8电机4反转KM9电机5正转KM10电机5反转KA1防坠挂钩1KA2防坠挂钩2KA3防坠挂钩3KA4防坠挂钩4KA5防坠挂钩53.2 控制系统软件设计在升降横移式立体停车库系统中，控制系统的主要控制对象首先是对车库内框架上的横移电机和升降电机的控制，使电机在不同的时间内实现正转和反转，以电机带动载车板的升降横移过程，实现立体车库的存取车，其次是车库内的辅助装置的控制，如对于车位的指示灯及其各种安全设施等。为了保证在载车板升降横溢的过程安全
32、，采用了防坠挂钩；为了保证载车板能横移到预定位置以及载车板能上升或下降到指定位置，采用了时序判定法。电机控制及方案设计，在存/取车时车位的上升和下降是不能同时进行，车位载车板的升降和横移也不能同时进行，这两个动作之间必须是互锁的，即当上层车位在升降时，地面层车位不能移动，反之亦然，并且上层车位每次只能有一个车位进行上下升降运动。PLC程序只要控制其输出信号的变化，PLC程序使用行程开关，在整个呼叫周期里，不同时间给电机的不同信号来控制电机的正反，从而带动载车板的升降横移。电机的正反转也会在组态里模拟实现运行。 主体的PLC存车和取车控制程序只针对第二层和第三层的载车板，而对于底层车位载车板，存
33、取车直接开进开出即可，在程序中只需要一个延时计时器即可实现。PLC程序设计思想，时序判定法，每个车位载车板的呼叫产生后，设置一个呼叫周期，整个呼叫周期可以用一个计时器实现，从开始的呼叫计时器开始计时，通过编程判断在计时器到达不同的时间点，来执行相应的电机启/停带动载车板移动。主程序的设计应该包括系统的启停功能、系统的急停功能、系统的复位功能、PLC和上位机的数据传输程序功能、车位的防坠挂钩功能。3.2.1 系统流程图图3-4 立体车库流程图立体车库的存取车过程，以存取车复位规则，存、取车操作的车位升降动作达成了一致，即无论存车还是取车操作，车位都是先从所在层位下降到地面层，等存/取车动作完成后
34、，及时上升恢复到原来的层位6。因此，只要在车位呼叫的同时判断呼叫车位的占用情况，就可以用相同的控制程序实现同一车位的存取车控制，这样不仅提高了控制程序的执行效率，而且节省了存储空间。存取车流程图如图3-4所示。当有车位呼叫按钮按下时，不管存取车车位都要下降到底层，所以先执行横移电机启动，下方载车板移开，高层载车板移动时，防坠挂钩会自动弹出，载车板可以移动，下方载车板移开后，升降电机正转，被呼叫载车板下降到底层，让后延时一段时间，以便存取车动作，当存取车结束后，升降电机反转，被呼叫载车板上升，被呼叫载车板归位后，下方载车板回到原来车位，每个高层载车板的防坠挂钩失电，载车板锁定，不可移动。一个存取
35、过程完成。系统回到开始部分，等待执行下一次呼叫信号。3.2.2 PLC的输入/输出点分配在点的配置方面，本次设计选用的是S7-200的CPU226CN型号，此型号的PLC共有24个输入点和16个输出点。由于控制输出点的不足，要采用一个数字扩展模块来增加输出点的数量，西门子S7-200的扩展模块，都是直接靠后安装，并使用自带的数据线接插通讯的。但是，一个S7-200的CPU最多自能带7个扩展模块。扩展模块的供电直接由CPU提供。在数字输出点的扩展上，只需要将数字扩展模块直接接在PLC上即可。扩展模块的地址分配方式，它的地址分配是在上一个模块的输出点的下一位，例如模块最后一个输出点为Q2.6，那么
36、扩招模块应为从Q3.0开始。其它的点地址按以上原则分配，可以直接使用。设计所用的主要使用在输出点的分配上，主要的输入时车位呼叫输入，可以在组态界面的操控面板设计直接使用。主要的输出点是每个车位的移动方向指示和安全防坠挂钩的输出，本次设计的每个载车板的移动代表了电机需要执行的动作，其它的I/O口地址分配是系统按钮的、紧急按钮的设置、复位开关和车位指示灯的控制。整个PLC控制系统的地址分配如表3-3所示。表3-3 I/O分配表PLC地址功能说明PLC地址功能说明Q0.1一号载车板下降Q1.1一号载车板上升Q0.2二号载车板下降Q1.2二号载车板上升Q0.3 三号载车板下降Q1.3三号载车板上升Q0
37、.4四号载车板下降Q1.4四号载车板上升Q0.0四号载车板右移Q1.0四号载车板左移Q0.5五号载车板下降Q1.5五号载车板上升Q2.0五号载车板右移Q3.0五号载车板左移Q0.6 六号载车板右移Q1.6六号载车板左移Q0.7七号载车板右移Q1.7七号载车板左移M1.1一号存车按钮M2.1一号取车按钮M1.2二号存车按钮M2.2二号取车按钮M1.3三号存车按钮M2.3三号取车按钮M1.4四号存车按钮M2.4四号取车按钮M1.5五号存车按钮M2.5五号取车按钮M1.6六号存车按钮M2.6六号取车按钮M1.7七号存车按钮M2.7七号取车按钮Q2.1一号车位防坠挂钩Q2.2二号车位防坠挂钩Q2.3三
38、号车位防坠挂钩Q2.4四号车位防坠挂钩Q2.5五号车位防坠挂钩I0.0系统启停开关I0.1系统急停开关3.2.3 PLC程序设计程序的编写要在编程软件中实现，本次采用的编程软件为STEP 7 Micro WIN是S7-200的编程软件，编程语言有：顺序功能图（SFC）、语句表（STL）、梯形图（LAD），在STEP 7 Micro WIN里，这些语言都可以进行转换，可以根据自己的熟悉程度选择不同的语言。STEP 7 Micro WIN主要的界面内容说明如下：（1） 浏览条：它由“查看”和“工具”两部分组成，查看部分由程序块、符号表、状态表、数据块、系统块、交叉引用、通信和设置PG/PC接口。（
39、2） 指令数：它由当前项目和指令两部分组成，当前项目除了显示项目文件的存储路径外，还显示了该项目下的对象。如程序块、符号表，当需要编辑该项目下的对象时，可以双击该对象。然后再窗口右下方编辑区就可以对该对象进行编辑。指令部分提供了编程时用到的所有PLC指令以及快捷操作命令。（3） 输出窗口：在编译程序时，显示编译结果。（4） 状态条：显示软件编辑执行信息。在编辑程序时，显示当前的网络号、型号、列号；在运行程序时候，显示运行状态、通信波特率和远程地址等信息。（5） 程序编辑区：用于编写程序。（6） 局部变量表：每一个程序块都一个对应的局部变量表，在带参数的子程序调用中，参数的传递时通过局部变量表进
40、行的。对于主程序的设计，以一号车位载车板的呼叫为例，简单的讲解说明整个程序的结构。首先了解一下一号车位运行在时间轴上的一个表示，如图3-5所示，可以清楚的看出在一号载车板的11S运行时间里PLC整个系统的运作。图3-5 一号车位呼叫移动时间轴在一号存取车过程，首先一号车位的存车和取车构成一个自锁环节，网络1图3-6所示，不管是存车还是取车按下时，车一时间的计时器开始计时，计时为11s，时间可以根据具体的车位信息和系统要求进行调整。图3-6 网络1网络2图3-7所示，是对计时器时间的一个判定，到时间计时点在020（及20*100ms=2s）时，这个时间内，四号载车板要实现右移，同样的五、六、七号
41、板的程序相似。图3-7 网络2网络3如图3-8所示，当四五六七号车位移动到位后，也就是计时器到达20以后，在20到40时间内，是一号车位载车板下降过程，下降时间为20。图3-8 网络3网络4如图3-9所示，这是一个安全措施的防坠磁铁装置，不管一号车位的上升还下降，一号车位的防坠挂钩的磁铁都要得电，这样一号车载车板可以上下移动。图3-9 网络4网络5如图3-10所示，在40到60的时间段内，一号车板停留在一层，给存取车的时间，存车结束后，当计时器达到60到80时间内，一号载车板上升。图3-10 网络5网络6如图3-11所示，是一号防坠挂钩的保护措施。图3-11 网络6网络7如图3-12所示，当3
42、号车位上升结束后，时间到达80，在80100一段内，四号车位开始左移一个车位举例，相类似的五号、六号、七号程序，一并左移。立体车库系统的车位信息都复位，一个存取车结束。图3-12 网络7网络8如图3-13所示，车一时间结束后，代表着一号车位的存取车结束，当存/取车结束后，对一号车位的存车和取车按钮都要进行一次复位指令，以便下次运行。图3-13 网络8当最后一步网络8进行复位，一次完整的存/取车，其他车位和类似，但要在主程序里进行各个车位的存/取车的自锁和互锁。第四章 组态监控系统设计4.1 组态软件简介组态的监控系统设计，本次设计采用的是组态王监控软件，这是一个可视化的仿真技术，可以实现立体车
43、库的全方位仿真界面的可视化。组态王 6.53是运行于中文平台上全中文界面的人机监控界面软件，窗体框架结构简单，界面显示比较直观，学习和应用都比容易。组态王采用了多线程、COM组件等最新的技术，可以实现实时多任务的运行，软件的运行稳定且可靠。该软件一共有四部分组成：工程管理器、工程浏览器、画面开发系统和运行系统。PLC应用方面，组态王可以将控制现场的PLC控制系统和上位计算机监测系统连接起来，现在的组态王已经集成了几乎所有的PLC通信方式，建立通信方面更加简单，完成上下位机的通信以后，可以实现对控制现场的实时控制和监控，并且开发出生动、友好的使用界面、报警系统和报表系统7。组态王的软件设计基本步
44、骤可以包括以下几点：建立工程、建立数据词典和定义外部设备、制作动画界面 、数据词典的应用和动画连接、编辑动画脚本。 4.2 工程的建立在组态王打开界面可以搜索和建立新工程，在建立一个新的工程后，保存于指定的目录，在进入组态王的主界面。图4-1 设备安装信息工程建立以后，就要对外部设备进行定义，组态王默认的把那些需要与本身软件之间交换数据的硬件设备或软件程序都作为软件的外部设备来使用。外部的硬件设备通常包括很多，如PLC、仪表、模块、变频器、板卡等。按照一般的计算机和外部设备的通讯连接方式，则分为：串行通信（232/422/485）、以太网、专用通信卡（如CP5611）等。本次设计需要建立的是P
45、LC和组态的通信设置，PLC和和组态的通信采用的是USB转PPI的串行线进行通信，定义外部的设备可以通过在组态里的“设备配置向导”引导，完成设备的连接。具体设置如图4-1所示。4.3 数据词典建立外部设备定义完后，需要建立数据词典，而数据库是则是“组态王软件”最重要的核心部分。因为在一般的空也监控中，现场的生产和运行状况要以动画的形式反映在组态的监控屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要能迅速送达现场完成相应的动作，而这一切都是以实时数据库的数据传输为核心，所以说数据库是联系上位机和下位机的纽带。数据库中变量的集合一般形象地称他们为“数据词典”，数据词典也起到了记录所有用户可使用的数据变量的详
46、细信息和变量地址。在数据库建立时，建立自己所需用到的变量，主要的注意点在于变量类型和数据类型、寄存器类型还有连接设备这三个关键点。下面简单的介绍一下变量类型和寄存器类型。（1）变量类型：在组态里基本类型的变量也可以按照数据类型分为离散型、实型、整型和字符串型。（2）寄存器类型：寄存器的类型，在和PLC的通信时主要用到I、Q、V、M寄存器，采集和传输数据，在组态数据词典建立时，要实现PLC和组态的通信，主要依据变量的建立，在组态里，自带的PLC驱动，可以识别寄存的数据，所以，在变量的寄存器的设置上，组态的每个数据寄存器对应于PLC是对应，例如PLC的输入模块对应组态的I寄存器。根据设计要求建立好完整的数据词典。4.4 界面设计以及动画连接4.4.1 界面设计在组态王工程浏览器中新建工程画面，设置画面基本属性，在数据词典中定义所需变量和设置参数，在工具箱里选择相应工具，完成三维立体8。车库的仿真界面
