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1、湖南机电职业技术学院毕业设计（论文）任务书题目： 基于MCGS组态监控的升降横移式立体车库系统任务与要求：存车功能：汽车到位后，可以根据存车位信号自动送到空车位上。取车功能：根据取车信号和车位信号，将汽车送到底层车位取出。保护功能：还应具有相应的限位、防坠等安全保护功能。采用MCGS组态软件监控系统运行。用组态软件设计出控制画面，与PLC通讯，调用PLC内部变量，控制画面元素，使之按实际工作过程动作，达到模拟实际的车库工作的效果，实现监控功能。要求：1、确定PLC的I/O点数，选择PLC的型号，选择外围设备，所须电源参数。2、PLC外围I/O接线图3、设计控制程序1）、可以用西门子S7-200
2、系列PLC设计2）、画梯形图3）、语句表4、PLC程序调试，上微机与PLC通信调试，监控5、程序与说明时间： 2007 年 11 月25 日 至 2008 年 1 月 19 日 共 8 周系部： 电气工程系 专业： 电气自动化专业 学生姓名： 李子见 学 号：05211104指导单位或教研室： 电气教研室 411指导教师：霍览宇、陈杰金 系主任： 庹朝永 2008年1月6日毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字2007年11月25日2007年12月1日认识课题：围绕要求掌握的内容，查阅书籍、资料确定设计方案。方法：书店购买、图书馆借阅、同学或朋友借、上网查找
3、收集，打印或复印。2007年12月2日2007年12月8日读图：了解A系列龙门刨床结构、组成部分、电气控制原理；利用所学的知识重点对电气控制原理进行分析，确定手柄、按钮、行程开关、继电器、中间继电器和电动机的作用和数量，分别列表。2007年12月9日2007年12月15日系统改造：结合PLC控制技术、变频器应用、A系列龙门刨床的电气控制原理图，给PLC进行I/O端子（PLC输入输出地址）、内部继电器地址分配，列成表，画出PLC外部接线图。确定安装模拟控制板元气件数量。2007年12月16日2007年12月29日）第四、第五周程序编写：按照I/O、地址分配表、A系列龙门刨床的电气控制原理图对系统
4、进行改造。编写梯形图、语句表。2007年12月30日2008年1月5日）第六、第七周模拟演示：安装模拟控制板，对编写的程序进行调试。2008年1月6日2008年1月8日第八周：整理编写设计论文，准备答辩。指导教师对进度计划实施情况总评签名： 年 月 日目 录中文摘要ABSTRACT 前言第1章 绪论 11.1立体车库研究的背景和意义11.2本论文研究的主要内容11.3设计立体车库主要目的和意义1本章小结第2章 系统概述32.1 升降横移式立体车库特点32.2 23升降横移式立体车库运行原理32.3 23升降横移式立体车库主要技术性能参数表32.4 23升降横移式立体车库运行原理 4第3章 硬件
5、设计53.1机械结构设计53.2车库的工作流程53.3 23升降横移式立体车库电气控制结构53.4电气控制装置5第4章PLC软件设计74.1 PLC编程设计要求74.2 三菱FX248MR编程基础74.3 23升降横移式立体车库程序设置7第五章 MCGS组态监控软件设计195.1 MCGS组态监控软件结构195.2 MCGS仿真实现的意义195.3 系统通讯设计195.4组态王I/O设备管理195.5组态王与PLC通讯参数设置19第6章 结论27谢辞参考文献前言现代大型建筑的主流是智能化大厦和小区，因此自动化立体停车设备或车库的自动控制系统将成为智能化大厦和小区的一个重要组成部分。操作简单、迅
6、速，使用方便，安全可靠，维护量小，为用户提供一个安全、简易的使用环境，这是自动化立体停车设备的基本特点。停车设备的一切运行状况，车辆停放的时间，车辆存放交费情况，车库库容量，车辆存放高、低峰情况，等信息均可通过网络传送到智能化控制中心，通过智能化控制中心运算处理，与广播系统和各分部管理办公室相连，达到提前发布相关控制、管理信息，从而全部实现智能化管理。通过大厦和小区的智能化控制中心还可与社会相关职能部门联网，将有关信息发布出去或收集进来，扩大车库的社会利用率和经济效益。这将是自动化车库的发展方向。 立体车库自动化控制系统主要包含以下五个子系统：自动收费管理系统，自动存取车系统，远程诊断系统，自
7、动道闸，监控安保系统。摘要随着我国经济的飞速发展，城市人口日益增多，特别是随着改革开放以来，我国进入了汽车拥有率迅速上升时候。以往那种单层平面停车场也越来越不能满足市场的需求。对多停车位、少占空间、使用操作简单、安全可靠的“立体停车库”的建设，是解决目前寸土寸金的大都市内停车难的有效办法。 立体车库是一种以单层平面停车场为核心、多平面的空间停车车库，通过可编程控制器(ProgrammingLogicController，简称PLC)控制车位空间位置的变动，使车位能够实现空间到平面的转化，实现多重单层平面停车的功能。升降横移式立体车库利用托盘移位产生垂直通道，实现多层车位的升降来存取车辆。 本文
8、主要通过对升降横移式立体车库原理的研究，探讨了应用可编程控制器PLC实现车库控制系统的方法、步骤，介绍了实现23立体车库模型的设计和实现情况。控制系统的监控采用基于WINDOWS平台的工控组态软件MCGS，通过对组态软件数据库的构建、动画的连接及控制流程编制、调试，实现了立体车库的监控系统，最后探讨了利用MCGS实现远程控制的网络功能。 本文的研究对PLC在计算机自动化控制系统中的应用，以及利用MCGS实现工业工程实时监控，提高工业的自动化水平，都具有很重要的实践意义。关键词：立体车库 可编程控制器PLC MCGS工控软件组态 模拟仿真AbstractAlong with the our co
9、untry economy rapid development, the urban population increases day by day, specially since along with the Reform and open policy ,theautomobile total quantity is more and more. Formerly that kind of Single-Layer plane parking lot could not satisfy the demand of the market.To the multi-parking spots
10、,little occupies of the space, the use operation is simple.Three-Dimensional Garage,which is the effective solution of stops difficult in the present big city. The Three-Dimensional Garage,which takes the single-layer plane parking lot as the core,is the mulyi-dimensional space parking garage.It use
11、s the programmable controller plane stops by controlling the berth space position the change.Vertical-horizontal moving underground car parks,which realize multilayer berth fluctuation deposits and withdraws the vehicles by shifting the tray to produce the vertical channel. The article researches th
12、e theory of the Three-Dimensional Garage,it has discussed the method and step of using PLC to realize the garage control system.The system simulation uses controls configuration software MCGS,which is based on the WINDOWS platform. Through establishong the database of configuration software construc
13、ts.connecting the animation,preparing the control flow and debugging the procedures,it has realized the Three-Dimensional Garage monitoring system. The article research has the certain practice significance in the area of applying the PLC in the computer control system as well as using MCGS to achie
14、ve real-time monitoring of industrial projects,which raises the level of industrial automation.Keyword: Three-Dimensional Garage, PLC, monitor第1章 绪 论1.1立体车库研究的背景和意义车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近3040年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为
15、1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。 机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高8090，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。 机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该
16、说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。 在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。1.2本论文研究的主要内容本文是以两层升降横移式立体车库为主要研究对象，着重进行升降横移式立体车库的升降机构控制系统的设计研究和MCGS组态软件的应用与设计。主要内容包括：1、 升降横移式立体车库控制系统总体方案的设计；2、 升降机构控制系统的设计及PLC
17、软件的开发研究；3、 升降横移式立体车库系统参数的设定；4、 升降横移式立体车库存取车排队理论的研究；5、 MCGS组态软件在升降横移式立体车库中的参数设计及模拟仿 真。1.3本论文主要目的和意义升降横移式立体车库以安全、快适著称，配备完善的安全装置及其运作系统，实现存取车的快捷，整体效果优良。 升降横移式立体车库的运行原理是取上层车时，将下层车板移开留出空位。该设备下层为左右横移，上层为上下升降。 该设备可根据客户的场地及需要，实现2、3及多层的多车位设计。由于升降横移类停车设备的开工比较多，规模可大可小，对场地的适应性较强，以最少的投资获取最具价值的回报。因此，采用这类设备的停车库十分普遍
18、。本章小结本章介绍了立体车库停车在国内外的应用状况、国内外停车行业的研究状况及发展趋势；介绍了升降横移式立体车库的研究方案及背景；介绍MCGS组态软件在升降横移式立体车库中的参数设计及模拟仿真。总结了本论文研究的目的、意义及要完成主要工作的任务。第2章 系统概述2.1升降横移式立体车库特点 升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。 产品特点： 1、 节省占地，配置灵活，建设周期短。 2、价格低，消防、外装修、土建地基等投资少。 3、可采用自动控制，构造简单，安全可靠。
19、4、存取车迅速，等候时间短。 5、运行平稳，工作噪声低。 6、适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。2.2 23升降横移式立体车库运行原理本设备的上层载车板可做上下升降运动，而下层载车板可做左右横切移运动。由于下层设有一个空位，下降至地面，从而取出上层汽车。地面上的下层载上的汽车则不需任何动作，可以直接出车。2.3 23升降横移式立体车库主要技术性能参数表：停车数见车位布置图上车位下车位适用车辆参数D(大型)D(大型)T(特大型)面包车车辆长 mm5000500053005000车辆宽 mm1850185019001850车辆高 mm1550155015502050车辆自重kg17001
20、70023501850车库容量D(大型)T(特大型)下层停面包车(mm)a720027200272002如图b569525895256952c180018002250e350035003900g240024002400驱动方式电机,链条电动机升降功率(KW)2.2速度范围5.4-6.5(m/min)横移功率(KW)速度范围6-7.8(m/min)操作方式按钮箱、触摸屏、磁卡、上位机（可选）自动、搬运操作电源3相 380V 50HZ平均存取时间50秒2.4 23升降横移式立体车库运行原理升降横移式立体停车库以钢结构框架为主体，采用电机驱动链条带动载车板做升降横移运动，实现存取车辆。其工作原理为：
21、每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升降横移运动到达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库内地面的车辆：只作横移，不必升降，而停泊在顶层的车辆：只作升降，不作横移。主要特点： 1、变化形式较多，对场地的适应性较强，可根据不同的地形和空间进行组合排列，规模可大可小； 2、安全系数大，系统具有防坠落装置、紧急停止按钮、超限运行防止装置、前面光电开关、超高报警等多重保护装置确保车库安全； 3、制造工艺,技术水平达到国际先进水平,车库整体设计与周围建筑容为一体，美观大方。第3章 硬件设计3.1机械结构设计23升降横移式立体车库模型就是根据一个实际的停车库按比例缩小，改造
22、而成，它采用双层的框架结构，共有五个车位，上层三个车位，下层两个车位。每个车位都有一块载车的托板。托板可以依靠牵引在电机的带动下移动。上层的托板可以做上下、左右移动，下层的托板可以做左右移动。每当上层的托板向下移动时，下面的托板必须移开为其留出空间。3.2车库的工作流程 存车：按下存车按钮检查车库是否存满（满了报警，停止存车）允许存车信号灯亮显示存车的车位号预调整其他车位托板某车位的托板载车下行或平移到预定位置允许进出车信号灯亮司机入库在信号灯提示下将车退出车库托板上行或平移到原来位置。 取车：按下取车按钮允许取车信号灯亮按下要取车的车位号预调整其他车位托板某车位的托板载车下行或平移到预定位置
23、允许出车信号灯亮司机入库在信号灯提示下将车退出车库出车完成灯亮托板上行或平移到原来。3.3 23升降横移式立体车库电气控制结构23升降横移式立体车库模型的电气控制参照实际车库的电气控制系统设计，其回路主要有驱动部分、托板的限位、车辆与人进出的检测、信号灯提示、冲顶保护：1、 驱动部分：车库模型中车位托板的正反向移动是靠220V交流可逆电机两相之间的电容移相变化来实现的。车库模型中每块托板由一台电机驱动，共5台。2、 托板的限位：在每个车位托板移动的两端都装有微动限位开关，它们的状态反映出托板的位置，也决定着某块托板可否移动及移动的顺序，并可以检查到车库是否存满车。3、车辆与人进出的检测：在车库
24、门前后的左右两侧，装有三对光电开关。当车辆与司机进出时，它们对其检测并发出信号；当托板移动时是不允许外界活动物体进入车库的，如果这时检测到有活动物体进入时就会发信号给电气控制装置去处理。4、 信号灯提示： 在23升降横移式立体车库模型的前方，有一组信号灯，它们在车库允许车辆进出时会发出提示信号，当车库有故障时发出警告，当上层车位的托板上移或下移之前，必须打开安全钩。5、 冲顶保护：为防止托板上移的时候，因上限开关故障时造成意外，在每个上层车位的上限上方装有一个冲顶保护开关。3.4电气控制装置23升降横移式立体车库是采用的产品是日本三菱公司的FX248MR，使用通讯接口可与计算机进行通讯。其内部
25、基本单元包括CPU、存储器、输入输出和电源等。还由继电器、保护元件和控制电路组成。第4章 PLC软件设计4.1 PLC编程设计要求1、 控制装置具有自动运行和手动调试两种功能，可以相互切换，面板上有对应的显示。手动时自动无效。2、当进出车时，光电感应器对车辆长度进行检测，异常发出警告。车辆检测部分对人与车的进出能够区别。3、当上层车位的托板下行或上升时，下层车位的托板上如果有车就必须让位。4、当进出车时，异常应发出警告。4.2 三菱FX248MR编程基础应用指令中有多个可使用指令种类指令数目基本指令27种步进梯形指令2种应用指令128种：298个应用指令中有多个可使用的简单指令 高速处理指令
26、输入过滤器常数可变，中断输入处理，直接输入等。 便利指令 数字开关的数据读取，16位数据的读取矩阵输入的读取，7段显示器输出等。 数据处理 数据检索，数据排列，三角子函数运算，平方根，浮点小数运算等。特殊用途 脉冲输出（20KHZ/DC5V,10KHZ/DC12V24V)脉宽调制，PID控制指令等。外部设备相互通信 串行数据传送，ACCII code印刷，HEXASCII变换，校验码等。时计控制 内置时钟的数据比较、加法、减法，读出、写入等。4.3 23升降横移式立体车库程序设置1、23升降横移式立体车库PLC程序设计图主程序子程序0子程序1子程序24.2 I/O端口分配表输入功能输出功能I0
27、.11号车检 Q0.11号左移I0.22号车检 Q0.22号左移I0.33号车检Q0.33号上升I0.44号车检Q0.44号上升I0.55号车检Q0.55号上升I1.11号挂钩Q0.61号右移I1.22号挂钩Q0.72号右移I1.33号挂钩Q1.43号下降I1.44号挂钩Q1.54号下降I1.55号挂钩Q1.65号下降I1.66号挂钩Q0.0开门I0.6存车Q1.7关门I0.7取车Q1.3数码显示I0.0确定Q1.2数码显示I1.0输入Q1.1数码显示I1.7门左限位开关Q1.0数码显示I2.0门右限位开关第5章 MCGS组态监控软件设计5.1MCGS组态监控软件结构“MCGS 5.5”1软件
28、包由工程浏览器（TouchExplorer）、工程管理器（ProjManager）和画面运行系统（TouchVew）三部分组成。在工程浏览器中您可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库的构造、定义外部设备等工作；工程管理器内嵌画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统TOUCHMAK和工程运行系统TOUCHVEW来完成。5.2MCGS仿真实现的意义 MSGS组态软件建立工程由主控窗口、用户窗口、实时数据库窗口、设备窗口和运行策越五部分构成，每部分分别进行不同的组态设计，完成不同的工作任务。利用MCGS软件仿真，能够提供一个多角度、多层次的观
29、察仿真过程。5.3系统通讯设计组态王软件系统与最终工程人员使用的具体的PLC或现场部件无关。对于不同的硬件设施，只需为组态王配置相应的通信驱动程序即可。组态王驱动程序采用最新软件技术，使通讯程序和组态王构成一个完整的系统。这种方式既保证了运行系统的高效率，也使系统能够达到很大的规模。 组态王支持的硬件设备包括：可编程控制器（PLC）、 智能模块、板卡、智能仪表，变频器等等。工程人员可以把每一台下位机看作一种设备，他不必关心具体的通讯协议，只需要在组态王的设备库中选择设备的类型，然后按照“设备配置向导”的提示一步步完成安装即可，使驱动程序的配置更加方便。 组态王支持的几种通讯方式： И
30、698; 串口通讯 数据采集板 DDE通讯 人机界面卡 网络模块 OPC5.4 组态王I/O设备管理组态王对设备的管理是通过对逻辑设备名的管理实现的，具体讲就是每一个实际I/O设备都必须在组态王中指定一个唯一的逻辑名称，此逻辑设备名就对应着该I/O设备的生产厂家、实际设备名称、设备通讯方式、设备地址、与上位PC机的通讯方式等信息内容。在组态王中，具体I/O设备与逻辑设备名是一一对应的，有一个I/O设备就必须指定一个唯一的逻辑设备名，特别是设备型号完全相同的多台I/O设备，也要指定不同的
31、逻辑设备名。组态王中变量、逻辑设备与实际设备对应的关系。5.5 组态王与PLC通讯参数设置1.此系统在组态王COM1上所配置的设备为PLC三菱FX2串行2.设备指定地址为：03.设备在发生通信故障时，系统尝试恢复通信的策略参数：尝试恢复时间：30秒最长恢复时间：24小时使用动态优化：是4.串口通讯的参数： 波特率：9600 数据位：7 奇偶校验：偶校验 停止位：1 通讯超时：200毫秒（最小值）因为3000毫秒默认值对于存取车信号的读取有严重的滞后性，所以采用最小值来避免 通讯方式：RS232图419组态王与PLC通讯参数设置5.6组态控制动漫界面第6章 结论 这次对23升降横移式立体车库的学
32、习，其收获和意义可见一斑。通过这次实习，我将自己所学的知识应用到了这次工作中.使我学习和温习了以前的一些知识。理论和实际是不可分的，在这次实践中我的知识得到了巩固,解决问题的能力也受到了锻炼； 本次毕业设计开阔了我的视野，使我对升降横移式在现实中的运作有所了解，也对PLC有了进一步的掌握，还学习了MCGS组态软件的一些知识；此外，我还结交了许多以前不认识的朋友，我们在一起相互交流，相互促进，从他们身上我学到很多以前没有学到的知识，也学习到了很多为人处世的方法，这些都是在书上学不到的。在整个毕业设计过程中，作为一个学生，我竭力成为自己的毕业设计。最后，我想借此机会，再一次向为我提供帮助和指导的老
33、师，在实习过程中帮助我的朋友、我的同学。！ 李子见 2008年1月6日谢辞三年的时间过的真快，在我毕业论文完成之际，我也将告别湖南机电职业技术学院、告别老师和同学之时。三年虽短，却使我经历了不少事，我应该深感谢意的。感谢我的导师霍览宇、陈杰金老师，毕业论文是在霍览宇、陈杰金老师的悉心指导和耐心帮助下完成的。在此对他在毕业论文中的教育和帮助表示崇高的敬意和衷心的感谢。感谢霍览宇、陈杰金老师审阅并提出许多宝贝的改进意见，使本论文得以完善。感谢霍览宇、陈杰金老师在毕业论文期间提供了三菱PLC及MCGS软件及其相关的资料。论文最终顺利完成还要感谢和我一起学习、一起生活、提供帮助的同学。还要向所有关心我的老师、同学致谢，谢谢你们！参考文献1. 方承远主编。工厂电气控制技术。北京：机械工业出版社，20002. 王永华主编。 北京航空航天大学出版社。20063. 霍亚军主编。可编程序控制及程序设计。北京：电子电工出版社，19934. 陈立定等编。电气控制与可编程控制器。广州：华南理工大学出版社，20015丁道宏主编。电力电子技术。北京：航空工业出版社，1992
