基于PLC立體車庫監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計設(shè)計題目：基于PLC立體車庫監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計系別：信息工程系班級：08樓宇智能化工程技術(shù)姓名：*******指導(dǎo)教師：*******2011年6月基于PLC立體車庫監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計摘要立體車庫是專門實現(xiàn)各種車輛的自動停放及科學(xué)寄存的車庫設(shè)施。隨著城市汽車保有量的不斷增加，停車難問題已經(jīng)成為大中型城市的一個普遍現(xiàn)象。針對于此現(xiàn)象，本文提出采用西門子S7-200系列的PLC作為主控器實現(xiàn)立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計，通過實驗設(shè)備THFLT-1型立體車庫的教學(xué)模型設(shè)計一種立體車庫的自動控制系統(tǒng)。立體車庫可充分利用地上資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢，最大限度的停放車輛，成為解決城市靜態(tài)交通問題的重要途徑。立體車庫對于解決現(xiàn)代密集型城市的汽車停放問題具有重要的開發(fā)價值和廣泛的應(yīng)用前景。該系統(tǒng)具有操作簡單、自動化程度高，運(yùn)行速度快、可靠性高等特點[1]。論文描述了多層升降橫移式立體車庫的運(yùn)行原理和結(jié)構(gòu)特點，介紹了其控制系統(tǒng)的硬件組成、控制軟件的設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，利用MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行上位機(jī)監(jiān)控，設(shè)計監(jiān)控畫面，實現(xiàn)了對車庫運(yùn)行過程及車庫狀態(tài)的監(jiān)測。關(guān)鍵詞：立體車庫PLCMCGS

DesignofMonitoringSystemBasedonPLCforCubicGarageAbstractCubicgarageisdesignedtoachievethescientificstorageofautomobileparkinggaragefacilities.Asthenumberofcarscontinuestoincrease,parkingbecomesadifficultprobleminbigcitiesCubicgarage.Inlightofthisphenomenon,thispaperproposesusingSiemensS7-200seriesPLCasamastercontrolsystem.Forthesolutionformodernintensiveparkingcarsparkingproblemsthecityhasanimportantvaluefordevelopmentandbroadapplicationprospects.Thesystemissimple,highlyautomated,fast,highreliable.Cubicgarage,whichtakesthesingle-layerplaneparkinglotasthecore,isthemulti-dimensionalspaceparkinggarage.Itusesprogrammablecontroller(ProgrammingLogicController,alsocalledPLC)torealizemultiplemonolayerplanestopsbycontrollingtheberthspacepositionthechange.Inthisproject,anautomaticcontrolsystemisdesignedtocontrolthethree-dimensionalcubicgaragebasedonaprogrammablelogiccontroller(PLC)S7-200ofSiemens.ItrealizesvariousoffunctionsbytheTHFLT-1cubicgaragemode.Thecharacteristicsandapplicationofcubicgarageisbrieflyintroducedinthispaper.Thesystemcomponent,theworkprinciple,howtocontrolsteppermotorandhowtoprogrammablearealsointroducedindetail.Onthisbasis,thisdesignrealizesthereal-timemonitoringprogramforcubicgaragemodebyMCGSsoftware.Keywords:ParkingPLCMCGS

目錄1引言 12硬件系統(tǒng)設(shè)計 32.1PLC簡介 32.2PLC的結(jié)構(gòu) 42.3PLC的工作原理 4 7 7 8 132.5.1PLC選型 132.5.2I/O地址分配 132.5.3PLC的I/O接線設(shè)計 153立體車庫控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 16 16 16 17 18 19 224監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 274.1組態(tài)軟件簡介 274.1.1MCGS組態(tài)軟件的功能和特點 274.1.2MCGS工程 28 29 29 30 345結(jié)論 39謝辭 40參考文獻(xiàn) 41附錄一 42附錄二 61外文資料 731引言近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人均收入水平的提高。私家車的數(shù)量也隨之日益猛增，特別是在一些高檔小區(qū)，住戶擁有2輛或2輛以上的私家車已經(jīng)變得相當(dāng)普遍。然而在許多的新建小區(qū)住房與車位的配比基本是1:1，甚至有些還只達(dá)到50%-80%。而買房人的超前意識和備用心理讓車位成為搶手貨，車位的價格也就水漲船高。這就導(dǎo)致買房者在買房時勢必會考慮的很多的問題。如何解決停車站位的面積與住戶商用面積的矛盾，已然成為開發(fā)商吸引買房者的一個重要措施。機(jī)械式立體車庫的出現(xiàn)對于這個問題起到很好的解決。目前其有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、簡易升降類、垂直升降式、垂直循環(huán)式、平面移動式、箱型水平循環(huán)式、多層循環(huán)式。升降橫移式：有二層的、多層的、有四柱結(jié)構(gòu)的，有后懸臂結(jié)構(gòu)的、有鏈條提升的、有鋼絲繩提升的等等。這種設(shè)備的最大特點是對場地的適應(yīng)性較強(qiáng)，可建在地上、亦可建在地下，規(guī)?？纱罂尚?，可以有幾個十幾個車位，也可建成幾百上千個車位的。該設(shè)備簡單、可靠，使用方便、價格較低。目前在市場上應(yīng)用廣泛，使用率在80%以上。簡易升降式：設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，可充分利用地下空間，面積利用率在2倍以上，多用于住宅、辦公樓周邊。垂直循環(huán)式：分為大型循環(huán)和小型循環(huán)兩種。它們具有省地（占地面積?。?、方便（一次按鍵即可完成存取車）、迅速（調(diào)車時間短）、靈活（設(shè)置靈活）、可靠（維修量少）、經(jīng)濟(jì)（節(jié)約大量土地購置費(fèi)）、節(jié)能（不需強(qiáng)制通風(fēng)和大面積照明）的特點。箱型水平循環(huán)式：這種車庫不需要行車道，面積利用率很高，且自動化水平高，最適合于地下狹長地帶的停車庫。但由于運(yùn)行速度不是太高，所以設(shè)備的存容量不能大。多層循環(huán)式：這種車庫不需坡道、節(jié)省土地、可自動存取、方便快捷，較適用于地形細(xì)長又只允許設(shè)置一個出入口的場所，如建筑物的地下室、廣場、便道的地下以及高架橋的下面等。但因只能設(shè)一個出入口，所以設(shè)備的容量不大。平面移動式：此種類型的設(shè)備大多為多層平面移動類，這種車庫可以建成大型化、自動化的車庫，容車密度大、存（?。┸嚳旖荩m宜建在大型住宅周圍的地下，對機(jī)場、車站、繁華商業(yè)中心區(qū)、體育館、辦公樓等區(qū)域也適合。尤其是巷道長度長、層數(shù)不多的地下大容量存車庫，用這種設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最好。巷道堆垛式：這是一種全自動化停車設(shè)備，全封閉建造，存（?。┸囁俣瓤?，安全可靠，容積率高。適用于地下也可建在地上的車庫，特別是巷道長度不太長，但層數(shù)較多的大型車庫。垂直升降式：這種設(shè)備的類型很多、其最大的優(yōu)點是平面和空間利用率最高，幾乎停放一輛車只需一平方米建筑面積，還具有高性能、省電、噪音小、存（取）快、安全可靠、操作簡單、維護(hù)方便等優(yōu)點，最適宜建在高度繁華的城市中心區(qū)和車輛停放的集聚點，如大型商場、飯店、醫(yī)院等[2]。而升降橫移式是目前立體車庫中使用最多的。其具有特點為：(1)投資成本低，系統(tǒng)耗電量低；(2)節(jié)省占地空間利用率高；(3)運(yùn)行平穩(wěn)，工作噪聲低，存、取車輛時間段；(4)智能化控制，多路保護(hù)，操作便捷；(5)安全可靠，維護(hù)方便；本設(shè)計采用西門子S7-200PLC為控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)車庫的智能化特點并且能夠保證穩(wěn)定安全的運(yùn)行。

2硬件系統(tǒng)設(shè)計2.1PLC簡介可編程控制器的英文名稱是ProgrammableLogicController，即可編程邏輯控制器，簡稱PLC?，F(xiàn)代制造業(yè)必須對市場需求做出快速反應(yīng)，生產(chǎn)小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，這便要求生產(chǎn)設(shè)備和自動化生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高可靠性和靈活性?？删幊炭刂破髡琼槕?yīng)這一潮流而出現(xiàn)的，以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。在20世紀(jì)60年代的汽車制造業(yè)，傳統(tǒng)繼電接觸器控制裝置廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)流水線的自動控制系統(tǒng)中。這套裝置設(shè)備體積龐大，可靠性差，同時維護(hù)不便，而且，完全由邏輯硬件構(gòu)成，接線十分復(fù)雜。一旦生產(chǎn)過程某一環(huán)節(jié)發(fā)生改變，控制裝置就要重新設(shè)計改造。隨著汽車生產(chǎn)工業(yè)的迅猛發(fā)展，對于汽車型號頻繁改進(jìn)，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)捉襟見肘，弊端日益放大，最終PLC應(yīng)運(yùn)而生。它開創(chuàng)性地引入程序控制功能，使計算機(jī)科學(xué)技術(shù)進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)控制領(lǐng)域應(yīng)用。早期PLC僅僅是替代繼電器控制裝置完成順序控制、定時等任務(wù)，但是其簡單易懂、安裝方便、體積小、能耗低、有故障顯示、能重復(fù)使用的特點，使得PLC很快就得到了推廣應(yīng)用。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)和微處理器性能的飛速發(fā)展，PLC的軟、硬件功能不能豐富、完善。國際電工委員會（IEC）對PLC的正式定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計，它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬或輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。PLC技術(shù)發(fā)展至今已十分成熟，生產(chǎn)PLC產(chǎn)品的廠家多達(dá)200多個，其中較著名有德國的西門子（Siemens）公司、美國的Rockwell自動化公司所屬的A-B（Allen&Bradly）公司、GE-Fanuc公司、法國的施耐德（Schneider）公司、日本的三菱公司和歐姆龍（OMRON）公司[3]2.2PLC的結(jié)構(gòu)圖2-1PLC結(jié)構(gòu)圖按鈕選擇開關(guān)電源限位開關(guān)CPU模塊輸出模塊輸入模塊接觸器指示燈電磁閥電源編程裝置可編程序控制器PLC生產(chǎn)廠家很多，產(chǎn)圖2-1PLC結(jié)構(gòu)圖按鈕選擇開關(guān)電源限位開關(guān)CPU模塊輸出模塊輸入模塊接觸器指示燈電磁閥電源編程裝置可編程序控制器2.3PLC的工作原理PLC通電后，需要對硬件和軟件做一些初始化工作。為了使PLC的輸出及時的響應(yīng)各種輸入信號，初始化后PLC要反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)，這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為為掃描工作方式。在PLC的存儲器中，設(shè)置了一片區(qū)域來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為輸入過程映像寄存器和輸出過程映像寄存器。在讀取輸入階段，PLC把所有外部數(shù)字量輸入電路的1/0狀態(tài)（或稱ON/OFF狀態(tài)）讀入輸入過程映像寄存器。外接的輸入電路閉合時，對應(yīng)的輸入過程映像寄存器為1狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的輸入點的常開觸點接通，常閉觸點斷開。外接的輸入電路斷開時，對應(yīng)的輸入過程映像寄存器為0狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的輸入點的常開觸點斷開，常閉觸點接通。PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中按順序排列。在RUN模式的程序執(zhí)行階段，如果沒有跳轉(zhuǎn)指令，CPU從第一條指令開始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序。在執(zhí)行指令時，從I/O映像寄存器或別的位元件的映像寄存器讀出其0/1狀態(tài)，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果寫入到相應(yīng)的映像寄存器中，因此，各映像寄存器（只讀的輸入過程映像寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入過程映像寄存器的狀態(tài)也不會隨之改變，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的讀取輸入階段被讀入。執(zhí)行程序時，對輸入/輸出的存取通常是通過映像寄存器，而不是實際的I/O點，這樣做有以下好處：(1)在整個程序執(zhí)行階段，各輸入點的狀態(tài)是固定不變的，程序執(zhí)行完后再用輸出過程映像寄存器的值更新輸出點，使系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。(2)用戶程序讀寫I/O映像寄存器比讀寫I/O點快的多，這樣可以提高程序的執(zhí)行速度。在處理通信請求階段，CPU處理從通信接口和智能模塊接受到的信息，例如讀取智能模塊的信息并存放在緩沖區(qū)中，在適當(dāng)?shù)臅r候?qū)⑿畔魉徒o通信請求方。自診斷測試包括定期檢查CPU的模塊和擴(kuò)展模塊的狀態(tài)是否正常，將監(jiān)控定時器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。CPU執(zhí)行完用戶程序后，將輸出過程映像寄存器的0/1狀態(tài)傳送到輸出模塊并鎖存起來。梯形圖中某一輸出位的線圈“通電”時，對應(yīng)的輸出過程映像寄存器為1狀態(tài)。信號經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點閉合，使外部負(fù)載通電工作。若梯形圖中輸出點的線圈“斷電”，對應(yīng)的輸出過程映像寄存器中存放的二進(jìn)制數(shù)為0，將它送到繼電器型輸出模塊，對應(yīng)的硬件繼電器的線圈斷電，其常開觸點斷開，外部負(fù)載斷電，停止工作。當(dāng)CPU的操作模式從RUN變成STOP時，數(shù)字量輸出被置為系統(tǒng)中的輸出表定義的狀態(tài)，或保持當(dāng)時的狀態(tài)，默認(rèn)的設(shè)置是將所有的數(shù)字量輸出清零。如果在程序中使用了中斷，中斷事件發(fā)生時，CPU停止正常的掃描工作方式，立即執(zhí)行中斷程序，中斷功能可以提高PLC對某些事件的響應(yīng)速度。在程序執(zhí)行過程中使用立即I/0指令可以直接存取I/O點。用立即I/0指令讀取輸入點的值時，相應(yīng)的輸入過程映像寄存器的值未被更新。用立即I/O指令來改寫輸出點時，相應(yīng)的輸出過程映像寄存器的值被更新。輸入/輸出滯后時間又稱為系統(tǒng)響應(yīng)時間，是指PLC的外部輸入信號發(fā)生變化的時刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號發(fā)生變化的時刻之間的時間間隔，它由輸入電路濾波時間、輸出電路滯后時間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間三部分組成。數(shù)字量輸入點的數(shù)字濾波器用來濾除輸入端引入的干擾噪聲，消除因外界輸入點動作產(chǎn)生的抖動引起的不良影響，CPU模塊集成的輸入點的輸入濾波器延遲時間可以用系統(tǒng)模塊來設(shè)置。輸出模塊滯后時間與模塊的類型有關(guān)，繼電器型輸出電路的滯后時間一般在10ms左右；場效應(yīng)晶體管型輸出電路的滯后時間最短為微秒級，最長的為100多微秒[4]。由掃描工作方式引起的滯后時間最長可達(dá)兩三個掃描周期。PLC的總的響應(yīng)延遲時間一般只有幾微秒至幾十毫秒，對于一般的系統(tǒng)來說是無關(guān)緊要的。要求輸入/輸出滯后時間盡量短的系統(tǒng)，可以選用掃描速度快的PLC或采取其他措施。S7-200的程序結(jié)構(gòu)S7-200CPU的控制程序由主程序、子程序和中斷程序組成。1.主程序主程序（OB1）是程序的主體，它包含有控制應(yīng)用的指令，每一個項目都必須且只能有一個主程序。在主程序中可以調(diào)用子程序和中斷程序。主程序通過指令控制整個應(yīng)用程序的執(zhí)行，每個掃描周期都要執(zhí)行一次主程序。STEP7-Micro/WIN的程序編輯器窗口下部的標(biāo)簽用來選擇不同的程序。因為各個程序都存放在獨(dú)立的程序塊中，各程序結(jié)束時不需要加入無條件結(jié)束指令或無條件返回指令。子程序是應(yīng)用程序中的可選組件，僅在被主程序、中斷服務(wù)程序或者其他子程序調(diào)用時，它才會被執(zhí)行。同一個子程序可以在不同的地方被多次調(diào)用。使用子程序可以簡化程序代碼和減少掃描時間。用子程序創(chuàng)建的程序代碼是可傳遞的，設(shè)計得好的子程序容易移植到別的項目中去。中斷服務(wù)程序是應(yīng)用程序中的可選組件。中斷服務(wù)程序用來及時處理與用戶程序執(zhí)行時序無關(guān)的操作，或者不能事先預(yù)測何時發(fā)生的中斷事件。中斷服務(wù)程序不是由用戶程序調(diào)用，而是在中斷事件發(fā)生時由操作系統(tǒng)調(diào)用。中斷服務(wù)程序是用戶編寫的。因為不能預(yù)知何時會出現(xiàn)中斷事件，所以不允許中斷服務(wù)程序改寫可能在其他程序中使用的存儲器[5]。2.4系統(tǒng)硬件概述2.4.1立體車庫的基本結(jié)構(gòu)本次設(shè)計選用THFLT-1型立體車庫的教學(xué)模型，其主體由底盤、四層十二個車位庫體、運(yùn)動機(jī)械及電氣控制四部分組成。模型的機(jī)械部分采用滾珠絲杠、滑杠、普通絲杠等機(jī)械元件組成，采用步進(jìn)電機(jī)、直流電動機(jī)作為拖動元件。圖2-3車體位置圖圖2-SEQ圖_3.\*ARABIC1控制鍵盤平面圖電氣控制是由西門子生產(chǎn)的S7-200型可編程序控制器(PLC)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源模塊、開關(guān)電源、位置傳感器等器件組成?？刂泼姘迳系拈_關(guān)及按鈕功能及車位號如圖2-2圖2-3車體位置圖圖2-SEQ圖_3.\*ARABIC1控制鍵盤平面圖控制面板各按鈕功能見表2-1所示。表2-1控制面板上的按鈕功能表按鍵號功能選擇定義1自動選擇1號車位手動機(jī)構(gòu)水平向左移動2自動無意義手動機(jī)構(gòu)垂直向下移動3自動無意義手動機(jī)構(gòu)水平向右移動4自動選擇4號車位手動機(jī)構(gòu)水平向后移動5自動無意義手動機(jī)構(gòu)垂直向上移動6自動無意義手動機(jī)構(gòu)水平向前移動7自動選擇7號車位手動無意義10自動選擇10號車位手動無意義2.4.2立體車庫的硬件簡介模型中主要器件簡介如下：步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行電動機(jī)，當(dāng)系統(tǒng)將一個電脈沖信號加到步進(jìn)電機(jī)定子繞組時，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)一步，當(dāng)電脈沖按某一相序加到電動機(jī)時，轉(zhuǎn)子沿某一方向轉(zhuǎn)動的步數(shù)等于電脈沖個數(shù)。因此，改變輸入脈沖的數(shù)目就能控制步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械位移的大?。桓淖冚斎朊}沖的通電相序，就能控制步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械位移的方向，實現(xiàn)位置的控制。當(dāng)電脈沖按某一相序連續(xù)加到步進(jìn)電動機(jī)時，轉(zhuǎn)子以正比于電脈沖頻率的轉(zhuǎn)速沿某一方向旋轉(zhuǎn)。因此，改變電脈沖的頻率大小和通電相序，就能控制步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)寬廣范圍內(nèi)速度的無級平滑控制。步進(jìn)電動機(jī)的這種控制功能，是其它電動機(jī)無法替代的。步進(jìn)電動機(jī)可分為磁阻式、永磁式和混合式，步進(jìn)電動機(jī)的相數(shù)可分為：單相、二相、三相、四相、五相、六相和八相等多種。增加相數(shù)能提高步進(jìn)電動機(jī)的性能，但電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動電源就會復(fù)雜，成本就會增加，應(yīng)按需要合理選用[8]。圖2-4步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電動機(jī)是一種作為控制用的特種電機(jī)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度(稱為“步距角”)一步一步運(yùn)行的，其特點是沒有積累誤差(精度為100％)，所以廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。而且步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比步距值不容易因為電氣、負(fù)載、環(huán)境條件的變化而改變,使用開環(huán)控制(或半閉環(huán)控制)就能進(jìn)行良好的定位控制。起制動、正反轉(zhuǎn)、變速等控制方便。我們在該立體車庫控制系統(tǒng)中的步進(jìn)電動機(jī)采用北京斯達(dá)特機(jī)電科技發(fā)展生產(chǎn)的2相8拍混合式步進(jìn)電機(jī)，它的主要特點：體積小，具有較高的起動和運(yùn)行頻率，有定位轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點。其電氣圖如圖圖2-4步進(jìn)電機(jī)2.步進(jìn)電動機(jī)的特點(1)步進(jìn)電動機(jī)是一種作為控制用的特種電機(jī)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度(稱為“步距角”)一步一步運(yùn)行的，其特點是沒有積累誤差(精度為100％)，所以廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。(2)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比(3)步距值不容易因為電氣、負(fù)載、環(huán)境條件的變化而改變,使用開環(huán)控制(或半閉環(huán)控制)就能進(jìn)行良好的定位控制。(4)起制動、正反轉(zhuǎn)、變速等控制方便。(5)價格便宜,可靠性高。(6)步進(jìn)電動機(jī)的主要缺點是效率較低,并且需要配上適當(dāng)?shù)尿?qū)動電源。(7)步進(jìn)電動機(jī)帶負(fù)載慣性的能力不強(qiáng),在使用時既要注意負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小,又要注意負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量的大小,只有當(dāng)兩者選取在合適的范圍時,電機(jī)才能獲的滿意的運(yùn)行性能。(8)由于存在失步和共振，因此步進(jìn)電機(jī)的加減速的方法根據(jù)利用狀態(tài)的不同而復(fù)雜多變[6]。圖2-5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成控制室直流電源圖2-5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成控制室直流電源24—40V步進(jìn)電機(jī)GND+VA+A-B+B-270220270+5V光耦電源OPTO脈沖信號PUL方向信號DIR使能信號ENA驅(qū)動器我們采用北京斯達(dá)特機(jī)電科技發(fā)展生產(chǎn)的SH系列步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器。主要由電源輸入部分、信號輸入部分、輸出部分組成。此步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器采用鑄鋁結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)主要用于小功率驅(qū)動器,這種結(jié)構(gòu)為封閉的超小型結(jié)構(gòu)，本身不帶風(fēng)機(jī)，其外殼即為散熱體，所以使用時要將其固定在較厚、較大的金屬板上或較厚的機(jī)柜內(nèi)，接觸面之間要涂上導(dǎo)熱硅脂，在其旁邊加一個風(fēng)機(jī)也是一種較好的散熱辦法。此步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)見表2-2所示。表2-2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的電器技術(shù)數(shù)據(jù)驅(qū)動器型號相數(shù)類別細(xì)分?jǐn)?shù)通過撥位開關(guān)設(shè)定最大相電流開關(guān)設(shè)定工作電源SH-2H057二相或四相混合式二相八拍一組直流DC(24V-40V)(1)反射式傳感器在該立體車庫中采用歐姆龍EE-SPY402凹槽型、反射型接插件式傳感器作貨物檢測，它是日本歐姆龍公司的產(chǎn)品，采用能抗周圍外來光干擾的變調(diào)光式；采用變調(diào)光式，與直流光式比，不易受外來光干擾的影響；電源電壓為DC5-24V的大量程電壓輸出型；帶有容易調(diào)整的光軸標(biāo)識；帶有便于調(diào)整，動作確認(rèn)的入光顯示燈；其結(jié)構(gòu)圖如圖2-6所示。圖2-6反射式傳感器結(jié)構(gòu)圖工作原理：當(dāng)物體相對于傳感器移動時，反射回來的信號與原先的信號相比較，產(chǎn)生頻移，集成電路再把微弱的頻移信號進(jìn)行放大，再經(jīng)多普勒檢測、放大、限幅等措施，最后取得和物體移動信號相關(guān)的直流信號輸出電平。(2)對射式傳感器對射式傳感器的輸出狀態(tài)一般為NPN輸出，輸出晶體管的動作狀態(tài)可分為入光時ON和遮光時ON兩種。入光時為ON的對射式傳感器的結(jié)構(gòu)圖如圖2-7所示，當(dāng)24V電壓加到發(fā)光二極管LED1時，它將光發(fā)射給發(fā)光二極管LED2，LED2接收到光導(dǎo)通，三極管導(dǎo)通，輸出為ON；當(dāng)發(fā)光二極管LED1發(fā)射出的光被物體擋住使發(fā)光二極管LED2接收不到時，LED2不導(dǎo)通，三極管也不導(dǎo)通，輸出為OFF。圖2-7圖2-7對射式傳感器結(jié)構(gòu)圖圖2-8微動開關(guān)原理圖在該立體車庫控制系統(tǒng)中共有13個車位（四層十二個車位加0號車位）分別采用13只微動開關(guān)作為貨物檢測，當(dāng)有貨物時相應(yīng)開關(guān)動作，其信號對應(yīng)PLC的I1.4等，另外為保險起見，在X軸的左限位和Y軸的下限位處還分別加裝了1只微動開關(guān)作限位保護(hù)，以確保立體車庫在程序出錯時不損壞；微動開關(guān)原理圖如圖2圖2-8微動開關(guān)原理圖2.5系統(tǒng)配置2.5.1PLC選型PLC的輸入和輸出在物理上是彼此隔開的，其間的聯(lián)系主要不是靠物理過程，不是用線路，而主要靠變換信息的程序?qū)崿F(xiàn)。輸入輸出主要為軟聯(lián)系，而不是硬聯(lián)系。它的工作基礎(chǔ)是信息流，而不是物流、能量流。信息不同于物質(zhì)與能量，有自身的規(guī)律。信息具有便于處理、便于傳遞、便于儲存，可反復(fù)重用，重用后自身還不消失等特點，這就決定了PLC的特點：1.編程方法簡單易學(xué)。2.功能強(qiáng)，性能價格比高。3.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)。4.運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。5.系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少。6.維修工作量小，維修方便。7.與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合。8.體積小、質(zhì)量輕、能耗低。2.5.2I/O地址分配根據(jù)立體車庫的控制要求，對PLC控制系統(tǒng)的I/O地址分配如表2-3所示。表2-3PLC的I/O地址分配輸入變量變量標(biāo)注輸出變量變量標(biāo)注X軸左限位X軸脈沖X軸右限位Y軸脈沖Y軸上限位X軸方向Y軸下限位Y軸方向鍵盤值輸入一位貨臺前伸鍵盤值輸入二位貨臺后退鍵盤值輸入三位就緒鍵盤值輸入四位取出貨臺到位限位放置貨臺回位限位十位顯示貨臺是否有車BCD輸出顯示一位手動/自動BCD輸出顯示二位0號車庫BCD輸出顯示三位1號車庫BCD輸出顯示四位2號車庫3號車庫4號車庫5號車庫6號車庫7號車庫I2.58號車庫9號車庫10號車庫2.5.3PLC的I/O接線圖2-9PLCI/O接線圖根據(jù)I/O地址分配表，結(jié)合系統(tǒng)的功能分析，系統(tǒng)的輸入/輸出接線圖如圖2-圖2-9PLCI/O接線圖3立體車庫控制系統(tǒng)軟件設(shè)計設(shè)計原則PLC控制系統(tǒng)是為工藝流程服務(wù)的，所以它首先要能很好地實現(xiàn)工藝提出的控制要求。PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)遵循以下原則。(1)根據(jù)工藝流程進(jìn)行設(shè)計，盡量使控制器最大程度的滿足控制要求。(2)在滿足控制要求的前提下，盡量減少PLC系統(tǒng)硬件費(fèi)用。(3)考慮到以后控制要求的變化，所以控制系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮PLC的可擴(kuò)展性。(4)控制系統(tǒng)使用和維護(hù)方便、安全可靠。3.2立體車庫控制系統(tǒng)的控制要求系統(tǒng)采用滾珠絲杠、滑杠和普通絲杠作為主要傳動機(jī)構(gòu)，電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)，其關(guān)鍵部分是堆垛機(jī)，它由水平移動、垂直移動及伸叉機(jī)構(gòu)三部分組成，其水平和垂直移動分別用兩臺步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠來完成，伸叉機(jī)構(gòu)由一臺直流電機(jī)來控制。它分為上下兩層，上層為貨臺，可前后伸縮，低層裝有絲杠等傳動機(jī)構(gòu)。當(dāng)堆垛機(jī)平臺移動到貨架的指定位置時，直流電機(jī)驅(qū)動貨臺向前伸出可將車取出或送入，當(dāng)取到車或車已送入，則鏟叉向后退回。整個系統(tǒng)需要三維的位置控制。(1)接通電源。(2)將選擇開關(guān)置于“手動”位置（此時1～6號有效）。(3)分別點動按鍵1←、2↓、3→、4↙、5↑、6↗，觀察水平（X軸）、垂直（Y軸）、前后（Z軸）各絲杠運(yùn)行情況，運(yùn)行應(yīng)平穩(wěn)，在接近極限位置時，應(yīng)執(zhí)行限位保護(hù)（運(yùn)行自動停止）。注意：只有堆垛機(jī)運(yùn)行到X、Y軸相應(yīng)位置時，伸叉機(jī)構(gòu)（即Z軸）方可運(yùn)行。2.自動操作(1)將選擇開關(guān)置于“自動”位置，通電狀態(tài)下，各機(jī)構(gòu)復(fù)位，即返回零位。(2)將一帶托盤汽車模型放入零號車位，放置模型時，入位要準(zhǔn)確，并注意使車位底部檢測開關(guān)動作。(3)執(zhí)行“送”指令a、選擇欲送車位號，按動車位號對應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示車位號。b、按動送指令按鈕，觀察送入動作（若被選擇車位內(nèi)已有汽車，則該指令不被執(zhí)行）。c、指令完成后，機(jī)械自動返回。d、如果零號車位已無汽車，則下一個“送”指令（誤操作）將不被執(zhí)行。(5)執(zhí)行“取”指令a、選擇欲取車位號，按動車位號對應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示車位號。b、按動“取”指令按鈕，觀察取出動作（若被選擇車位內(nèi)無汽車，則該指令不被執(zhí)行）。c、指令完成后，機(jī)械自動返回。d、如果零號車位已有汽車，則下一個“取”指令（誤操作），將不被執(zhí)行。按動放棄按鈕，放棄取車或送車動作，機(jī)構(gòu)返回0號車位。4.實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)加速啟動-恒速運(yùn)行-低速停車。堆垛機(jī)運(yùn)行至各個極限位置時，應(yīng)執(zhí)行限位保護(hù)。3.3編程軟件簡介STEP7-Micro/WIN是專門為S7-200設(shè)計的、在個人計算機(jī)的Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行的編程軟件，它的功能強(qiáng)大，使用方便、簡單易學(xué)。STEP7-Micro/WIN編程軟件為用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境。為了能快捷高效地開發(fā)用戶的應(yīng)用程序，STEP7-Micro/WIN為用戶提供了三種程序編輯器。CPU通過PC/PPI電纜或插件在計算機(jī)中的CP5511、CP5611等通信卡通信。STEP7-Micro/WIN的用戶程序結(jié)構(gòu)簡單清晰，既通過一個主程序調(diào)用子程序，在中斷事件出現(xiàn)時調(diào)用中斷程序，可以用數(shù)據(jù)塊進(jìn)行變量的初始化設(shè)置。用戶可以用語句表來定義程序中使用的變量地址對應(yīng)的符號，例如指定符號“啟動按鈕”對應(yīng)于地址I0.0，使程序便于設(shè)計和理解。STEP7-Micro/WIN為用戶提供了兩套指令集，即SIMATIC指令集(S7200編程模式)和國際標(biāo)準(zhǔn)指令集(IEC61131-3編程模式)。通過調(diào)制解調(diào)器可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程編程，可以用單次掃描和強(qiáng)制輸出等方式來調(diào)試程序和進(jìn)行故障診斷[8]。瀏覽條指令樹瀏覽條指令樹工作區(qū)程序區(qū)狀態(tài)條局部變量表圖3-1編程軟件的主界面要使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行,就要給其提供一定數(shù)量的脈沖.出于對步進(jìn)電機(jī)啟動頻率的考慮,保證其不失步.選用PLS指令產(chǎn)生高速脈沖。PTO發(fā)生器的多段管線功能在步進(jìn)電機(jī)控制中非常有用，本設(shè)計中采用PTO來控制步進(jìn)電機(jī)的加速啟動、恒速運(yùn)行和低速停車過程。包絡(luò)表的起始偏移量和包絡(luò)表的值如表3-1所示。表3-1多段PTO包絡(luò)表V存儲器地址數(shù)據(jù)VB5003(段數(shù))VW501500(1段初始周期)VW503-1(1段周期增量)VD505400(1段脈沖數(shù))VW509100(2段初始周期)VW5110(2段周期增量)VD513VD300(2段脈沖數(shù))VW517100(3段初始周期)VW5192(3段周期增量)VD521200(3段脈沖數(shù))3.5立體車庫程序設(shè)計控制系統(tǒng)的設(shè)計主要完成的對系統(tǒng)的準(zhǔn)確定位，這就需要對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，即對步進(jìn)電機(jī)脈沖數(shù)的進(jìn)行設(shè)定。ＮX軸是否左限位X軸向左運(yùn)動Y軸是否下限位開始圖3-2初始化流程圖由于模型的初始位置不確定，因而需要進(jìn)行0位定位，即確定從初始位置（X軸左限位，Y軸下限位）到0位的脈沖數(shù)，這就需要初始化的過程。初始化程序流程圖見圖3-2所示。ＮX軸是否左限位X軸向左運(yùn)動Y軸是否下限位開始圖3-2初始化流程圖Ｎ結(jié)束Y軸向上運(yùn)動至0號車位Y軸向下運(yùn)動Ｎ結(jié)束Y軸向上運(yùn)動至0號車位Y軸向下運(yùn)動ＹＹＹＹ下面以初始化過程中Y軸的初始化程序為例，介紹一下在該設(shè)計中是如何完成步進(jìn)電機(jī)的精確定位和速度控制的。接通電源以后，將選擇開關(guān)置于“自動”位置，如果堆垛機(jī)不在Y軸的最下方（即Y軸下限位未動作），就向控制堆垛機(jī)Y軸運(yùn)行的步進(jìn)電機(jī)發(fā)送脈沖（調(diào)用Y軸脈沖輸出子程序），使它向下運(yùn)動。Y軸下限位開關(guān)動作的時候，停止脈沖輸出，Y軸初始化完成。Y軸脈沖輸出子程序的作用是對控制寄存器進(jìn)行寫入，并完成多段PTO脈沖輪廓設(shè)置，其梯形如圖3-3、3-4、3-5所示。圖3-3Y軸初始化程序圖3-圖3-4Y軸脈沖輸出程序設(shè)置第二段周期初值為100ms第二段周期增量為0第二段脈沖數(shù)可以根據(jù)堆垛機(jī)的實際運(yùn)行情況在主程序中設(shè)置圖3-5圖3-5Y脈沖輸出程序設(shè)置第三段周期初值為100ms第三段周期增量為2第三段脈沖數(shù)為200啟動高速脈沖輸出，控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行SMB77是脈沖輸出指令PLS的控制寄存器，16#A0表明PLS進(jìn)行的是PTO操作且為多段、時期為1μs/循環(huán)，允許脈沖輸出。16#0表明不允許脈沖輸出。SMB178中存放的是多段管線PTO說明表的起始字節(jié)的偏移地址。Q指定在Q0.0或Q0.1輸出脈沖。PTO脈沖輸出第一段為步進(jìn)電機(jī)的加速運(yùn)行過程，第二段為勻速運(yùn)行過程，第三段為減速運(yùn)行過程。初始化完成后就要對操作板的按鍵進(jìn)行判斷并進(jìn)行相應(yīng)的處理，由于PLC程序順序執(zhí)行的特點，在程序設(shè)計時對每一步動作都設(shè)立標(biāo)志位，采用PLC的位存儲區(qū)（M）作為標(biāo)志位，只有標(biāo)志位為1時進(jìn)行動作并將上一步的標(biāo)志位清0，當(dāng)取或送動作完成時使所有標(biāo)志位復(fù)位。設(shè)計手動控制模塊主要是便于在立體車庫初裝時進(jìn)行調(diào)試，檢測各個設(shè)備是否能正常運(yùn)行。為了我們更好的分析手動程序，首先畫出手動控制模式的流程圖。手動操作過程是進(jìn)行點動操作，按下控制面板上的按鈕后便會有相應(yīng)的動作，在手動控制模式時，各個電機(jī)可以單獨(dú)運(yùn)行，相互之間沒有順序，互不干擾。手動控制模式手動控制模塊X軸手動左行X軸手動右行Y手動控制模塊X軸手動左行X軸手動右行Y軸手動上行Y軸手動下行貨臺前伸貨臺后退圖圖3-6手動模式流程圖在手動模式控制下Y軸運(yùn)行部分的程序塊，如圖3-7所示。圖圖3-7手動模式Y(jié)軸運(yùn)行梯形圖其中M1.2、M1.3分別是上行標(biāo)志位和下行標(biāo)志位，I0.2、I0.3分別是Y軸的上限位開關(guān)和下限位開關(guān)。將選擇開關(guān)置于“手動”位置(此時1～6號有效)，按下“5↑”，相應(yīng)的向上標(biāo)志位置位，堆垛機(jī)向上運(yùn)行至上一層車庫。同理按下2↓，向下標(biāo)志位置位，堆垛機(jī)向下運(yùn)行至下一層車庫。當(dāng)堆垛機(jī)運(yùn)行至最高層或者最底層時，相應(yīng)的限位開關(guān)動作，執(zhí)行限位保護(hù)。按下取鍵或送鍵并設(shè)定標(biāo)志位是否完成初始化初始化按下車位號并顯示開始圖3-8系統(tǒng)控制流程圖系統(tǒng)控制主程序流程圖如圖3-8所示。按下取鍵或送鍵并設(shè)定標(biāo)志位是否完成初始化初始化按下車位號并顯示開始圖3-8系統(tǒng)控制流程圖N根據(jù)標(biāo)志位執(zhí)行取車或送車動作是否按下放棄鍵完成動作標(biāo)志N根據(jù)標(biāo)志位執(zhí)行取車或送車動作是否按下放棄鍵完成動作標(biāo)志NNＹＹＹＹ開始NN是否按下放棄鍵按下送鍵，并設(shè)標(biāo)志位按下欲送車位號，顯示并設(shè)標(biāo)志位Y欲送車庫是否有車0號車庫是否有車初始化，等待輸入指令執(zhí)行送車指令時，先進(jìn)行初始化，X軸、Y軸回到0位，按下相應(yīng)的車庫號，按下“送”鍵，從0號取車并送到相應(yīng)車庫，完成送車操作，初始化回0位，其程序流程圖如3-9所示。開始NN是否按下放棄鍵按下送鍵，并設(shè)標(biāo)志位按下欲送車位號，顯示并設(shè)標(biāo)志位Y欲送車庫是否有車0號車庫是否有車初始化，等待輸入指令X軸運(yùn)動，完成后設(shè)標(biāo)志位Z軸運(yùn)動，放車，完成后設(shè)標(biāo)志位Y軸運(yùn)動，到位后設(shè)標(biāo)志位Y軸運(yùn)動，到位后設(shè)標(biāo)志位X軸運(yùn)動，到位后設(shè)標(biāo)志位Z軸運(yùn)動，取車，完成后設(shè)標(biāo)志位圖3-9送車流程圖X軸運(yùn)動，完成后設(shè)標(biāo)志位Z軸運(yùn)動，放車，完成后設(shè)標(biāo)志位Y軸運(yùn)動，到位后設(shè)標(biāo)志位Y軸運(yùn)動，到位后設(shè)標(biāo)志位X軸運(yùn)動，到位后設(shè)標(biāo)志位Z軸運(yùn)動，取車，完成后設(shè)標(biāo)志位圖3-9送車流程圖NNYYYY開始執(zhí)行取車指令時，先進(jìn)行初始化，X軸、Y軸回到0位，按下相應(yīng)的車庫號按下“取”鍵，從相應(yīng)的車庫取車并送到0號車庫，其程序流程圖如圖3-10所示。開始Y是否按下放棄鍵按下取鍵，并設(shè)標(biāo)志位按下欲取車位號，顯示并設(shè)標(biāo)志位N欲取車庫是否有車0號車庫是否有車初始化，等待輸入指令Z軸運(yùn)動，放車，完成后設(shè)標(biāo)志位X軸運(yùn)動，到位后設(shè)標(biāo)志位Y軸運(yùn)動，到位后設(shè)標(biāo)志位Z軸運(yùn)動，取車，完成后設(shè)標(biāo)志位Y軸運(yùn)動，到位后設(shè)標(biāo)志位X軸運(yùn)動，到位后設(shè)標(biāo)志位NY是否按下放棄鍵按下取鍵，并設(shè)標(biāo)志位按下欲取車位號，顯示并設(shè)標(biāo)志位N欲取車庫是否有車0號車庫是否有車初始化，等待輸入指令Z軸運(yùn)動，放車，完成后設(shè)標(biāo)志位X軸運(yùn)動，到位后設(shè)標(biāo)志位Y軸運(yùn)動，到位后設(shè)標(biāo)志位Z軸運(yùn)動，取車，完成后設(shè)標(biāo)志位Y軸運(yùn)動，到位后設(shè)標(biāo)志位X軸運(yùn)動，到位后設(shè)標(biāo)志位NYYNNYY圖圖3-10取車流程圖在送車和取車的過程中，X軸、Y軸、Z軸都做了相同的運(yùn)動，因此，三個方向運(yùn)動的程序是基本相同的，只是完成動作的標(biāo)志位不同，在不同的階段執(zhí)行不同的動作。詳細(xì)程序見附錄一。4監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計4.1組態(tài)軟件簡介4MCGS組態(tài)軟件的功能和特點MCGS即“監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)”，英文全稱為MonitorandControlGeneratedSystem。MCGS是為工業(yè)過程控制和實時監(jiān)測領(lǐng)域服務(wù)的通用計算機(jī)系統(tǒng)軟件，具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點。MCGS工控組態(tài)軟件的功能和特點可歸納如下：1.概念簡單，易于理解和使用。2.功能齊全，便于方案設(shè)計。3.實時性與并行處理。4.建立實時數(shù)據(jù)庫，便于用戶分步組態(tài)，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行?！霸O(shè)備工具箱”，針對外部設(shè)備的特征，用戶從中選擇某種“構(gòu)件”，設(shè)置于設(shè)備窗口內(nèi)，賦予相關(guān)的屬性，建立系統(tǒng)與外部設(shè)備的連接關(guān)系，即可實現(xiàn)對該種設(shè)備的驅(qū)動和控制。6.“面向窗口”的設(shè)計方法，增加了可視性和可操作性?！皠赢嫿M態(tài)”功能，快速構(gòu)造各種復(fù)雜生動的動態(tài)畫面?！斑\(yùn)行策略”的概念。復(fù)雜的工程作業(yè)，運(yùn)行流程都是多分支的。系統(tǒng)由五大功能部件組成，主要的功能部件以構(gòu)件的形式來構(gòu)造。OLEAutomation技術(shù)。中數(shù)據(jù)的存儲不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫來管理一切?！皩ο笤臁?，解決了組態(tài)結(jié)果的積累和重新利用問題。13.提供對網(wǎng)絡(luò)的支持。MCGS組態(tài)軟件（以下簡稱MCGS）由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsSet.exe支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為.mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與MCGS運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”。MCGS運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsRun.exe支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。在運(yùn)行環(huán)境中完成對工程的控制工作[9]。4.1.2MCGS工程MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設(shè)備窗口和多個用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實時數(shù)據(jù)庫：是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設(shè)備驅(qū)動的對象。運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。包括編寫控制程序（if…then腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時器、配方操作、多媒體輸出等[10]。4.2組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計4建立新工程圖4-SEQ圖4.\*ARABIC1鼠標(biāo)雙擊桌面上的“MCGS組態(tài)環(huán)境”快捷方式，進(jìn)入MCGS組態(tài)環(huán)境，如圖圖4-SEQ圖4.\*ARABIC1圖4-SEQ圖4.\*ARABIC2菜單截圖圖4-SEQ圖4.\*ARABIC3菜單截圖在菜單“文件”中選擇“新建工程”圖4-SEQ圖4.\*ARABIC2菜單截圖圖4-SEQ圖4.\*ARABIC3菜單截圖在菜單“文件”中選擇“工程另存為”選項，把新建工程存為：D：\MCGS\WORK\立體車庫監(jiān)控系統(tǒng)。至此，新工程建立完畢。4設(shè)計畫面流程圖4-SEQ圖4.\*ARABIC4工作臺截圖在MCGS組態(tài)平臺上，單擊“用戶窗口”，在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，則產(chǎn)生新“窗口0”，圖4-SEQ圖4.\*ARABIC4工作臺截圖圖4-5工作臺選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”，將“窗口名稱”改為：立體車庫操作界面；將“窗口標(biāo)題”改為：立體車庫操作界面；在“窗口背景”下改變窗口背景顏色；在“窗口位置”中選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認(rèn)”。同理建立封面窗口，如圖4-5所示。圖4-5工作臺選中剛創(chuàng)建的各個窗口，單擊“動畫組態(tài)”，進(jìn)入動畫制作窗口，在此只以立體車庫操作界面窗口為例如圖4-6所示。圖4-6圖4-6窗口屬性設(shè)置(1)工具箱單擊工具條中的“工具箱”按鈕，則打開動畫工具箱，圖標(biāo)對應(yīng)于選擇器，用于在編輯圖形時選取用戶窗口中指定的圖形對象；圖標(biāo)用于打開和關(guān)閉常用圖符工具箱，常用圖符工具箱包括27種常用的圖符對象。圖形對象放置在用戶窗口中，是構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)圖形界面的最小單元，MCGS中的圖形對象包括圖元對象、圖符對象和動畫構(gòu)件三種類型，不同類型的圖形對象有不同的屬性，所能完成的功能也各不相同。圖4-7工具箱為了快速構(gòu)圖和組態(tài)，MCGS系統(tǒng)內(nèi)部提供了常用的圖元、圖符、動畫構(gòu)件對象，稱為系統(tǒng)圖形對象。如圖4-7圖4-7工具箱(2)制作文字框圖建立文字框：打開工具箱，選擇“工具箱”內(nèi)的“標(biāo)簽”按鈕，鼠標(biāo)的光標(biāo)變?yōu)椤笆帧毙危诖翱谌魏挝恢猛献髽?biāo)，拉出一個一定大小的矩形。輸入文字：建立矩形框后，光標(biāo)其內(nèi)閃爍，可直接輸入“立體車庫操作界面”文字，按回車鍵或在窗口任意位置用鼠標(biāo)點擊一下，文字輸入過程結(jié)束。如果想改變矩形內(nèi)的文字，先選中文字標(biāo)簽，按回車鍵或空格鍵，光標(biāo)顯示在文字起始位置，即可進(jìn)行文字的修改。(3)設(shè)置框圖顏色設(shè)定文字框的顏色：選中文字框，按工具條上的（填充色）按鈕，設(shè)定文字框的背景顏色（設(shè)為無填充色）；按（線色）按鈕改變文字框的邊線顏色（設(shè)為沒有邊線）。設(shè)定的結(jié)果是不顯示框圖，只顯示文字。設(shè)定文字的顏色：按（字符字體）按鈕改變文字字體和大小。按（字符顏色）按鈕，改變文字顏色。(4)對象元件庫管理圖4-8對象元件庫單擊“工具”菜單，選中“對象元件庫管理”或單擊工具條中的“工具箱”按鈕，則打開動畫工具箱,工具箱中的圖標(biāo)用于從對象元件庫中讀取存盤的圖形對象；圖標(biāo)用于把當(dāng)前用戶窗口中選中的圖形對象存入對象元件庫中。如圖4-8所示。圖4-8對象元件庫圖4-9操作界面從“對象元件庫管理”中的“車”中選取中意的車，按“確認(rèn)”，則所選中的車在桌面的左上角，可以改變其大小及位置。同理選擇相應(yīng)的圖形對象制作所需要的畫面。最后生成的畫面如圖4-9圖4-9操作界面選擇菜單項“文件”中的“保存窗口”，則可對所完成的畫面進(jìn)行保存。4動畫設(shè)置實時數(shù)據(jù)庫是MCGS工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)變量是構(gòu)成實時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實時數(shù)據(jù)庫的過程也即是定義數(shù)據(jù)變量的過程。定義數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。下面簡單介紹本系統(tǒng)數(shù)據(jù)變量的定義步驟。鼠標(biāo)單擊工作臺的“實時數(shù)據(jù)庫”窗口標(biāo)簽，進(jìn)入實時數(shù)據(jù)庫窗口頁。按“新增對象”按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)變量列表中，增加新的數(shù)據(jù)變量，多次按該按鈕，則增加多個數(shù)據(jù)變量，系統(tǒng)缺省定義的名稱稱為“Data1”、“Data2”等。本系統(tǒng)中要定義的數(shù)據(jù)變量如表4-1所示：表4-SEQ表4.\*ARABIC1數(shù)據(jù)變量表數(shù)據(jù)名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)名稱數(shù)據(jù)類型a10開關(guān)型車到1號開關(guān)型a11開關(guān)型車到4號開關(guān)型a12開關(guān)型車到7號開關(guān)型a13開關(guān)型車到10號開關(guān)型a14開關(guān)型水平移動數(shù)值型a15開關(guān)型垂直移動數(shù)值型a16開關(guān)型水平數(shù)值型b10開關(guān)型X數(shù)值型b11開關(guān)型角度數(shù)值型b12開關(guān)型日期字符型b13開關(guān)型時間字符型b14開關(guān)型取車開關(guān)型b15開關(guān)型存車開關(guān)型b16開關(guān)型撤消開關(guān)型車位1開關(guān)型指示燈1開關(guān)型車位4開關(guān)型指示燈4開關(guān)型車位7開關(guān)型指示燈7開關(guān)型車位10開關(guān)型指示燈10開關(guān)型選中變量，按“對象屬性”按鈕或雙擊選中變量，則打開對象屬性設(shè)置窗口。下面以“車位1”變量為例進(jìn)行具體說明。圖4-10對象屬性設(shè)置指定名稱類型：在窗口的數(shù)據(jù)變量列表中，用戶將系統(tǒng)定義的缺省名稱改為用戶定義的名稱，并指定類型，在注釋欄中輸入變量注釋文字，如圖4-10圖4-10對象屬性設(shè)置在基本屬性中，對象名稱為：車位1；對象類型為：開關(guān)；其它不變。其它變量設(shè)置方法與此相同。由圖形對象搭制而成的圖形界面是靜止不動的，需要對這些圖形對象進(jìn)行動畫設(shè)計，真實地描述外界對象的狀態(tài)變化，達(dá)到過程實時監(jiān)控的目的。MCGS實現(xiàn)圖形動畫設(shè)計的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)性連接，并設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，圖形對象的外觀和狀態(tài)特征，由數(shù)據(jù)對象的實時采集值驅(qū)動，從而實現(xiàn)了圖形的動畫效果。在用戶窗口中，雙擊立體車庫操作界面窗口進(jìn)入，選中按鍵1雙擊，則彈出單元屬性設(shè)置窗口，如圖4-11所示。圖4-11按鈕屬性設(shè)置圖4-11按鈕屬性設(shè)置其它變量設(shè)置過程與此相同。用戶腳本程序是由用戶編制的、用來完成特定操作和處理的程序，腳本程序的編程語法非常類似于普通的Basic語言，但在概念和使用上更簡單直觀。下面對控制流程進(jìn)行分析：(1)當(dāng)按下按鈕鍵1和送時，顯示器顯示車位號，車向1號車庫移動，到位時車停，指示燈1亮，顯示器復(fù)位；(2)當(dāng)按下按鈕鍵1和取時，顯示器顯示車位號，車向0號車庫移動，指示燈1滅，到位時車停，顯示器復(fù)位；(3)其它車位與此相似。具體操作如下：在“運(yùn)行策略”中，雙擊“循環(huán)策略”進(jìn)入，雙擊圖標(biāo)進(jìn)入“策略屬性設(shè)置”，在策略組態(tài)中，單擊工具條中的“新增策略行”圖標(biāo)，則顯示如圖4-12所示。圖4-圖4-SEQ圖4.\*ARABIC5新建策略在策略組態(tài)中，如果沒有出現(xiàn)策略工具箱，單擊工具條中的“工具箱”圖標(biāo)，彈出“策略工具箱”，如圖4-13所示。圖4-13策略工具箱圖4-SEQ圖4.\*ARABIC6完成策略單擊“策略工具箱”中的“腳本程序”，把鼠標(biāo)移出“策略工具箱”，會出現(xiàn)一個小手，把小手放在上，單擊鼠標(biāo)左鍵，則顯示如圖4-13策略工具箱圖4-SEQ圖4.\*ARABIC6完成策略圖4-SEQ圖4.\*ARABIC7腳本編輯雙擊進(jìn)入腳本程序編輯環(huán)境，如圖圖4-SEQ圖4.\*ARABIC7腳本編輯按“確認(rèn)”退出，則腳本程序編寫完畢，這時進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境就會出現(xiàn)相應(yīng)的動作。具體腳本程序見附錄二。

5結(jié)論立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計已經(jīng)完成，本論文主要根據(jù)自動立體車庫的特點，在分析當(dāng)前自動立體車庫技術(shù)狀況的基礎(chǔ)上，設(shè)計了存取車控制系統(tǒng)軟件部分。車位控制系統(tǒng)需要處理許多數(shù)據(jù)，本論文從分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析了數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)，并根據(jù)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)選定相應(yīng)的算法進(jìn)行處理，使得各種數(shù)據(jù)按一定的規(guī)則組織存放，并有效的加以處理。對于車位的選擇，本論文采用根據(jù)各車位優(yōu)先選取順序建立最優(yōu)車位庫，采用線性查找的方法進(jìn)行最優(yōu)車位的選取。存放車輛時會自動選取最近路線存放車輛。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。城市化趨勢將進(jìn)一步擴(kuò)大，城市人口持續(xù)增加，停車和交通問題將成為更加緊迫的問題。同時立體停車行業(yè)將成為最優(yōu)前途的新興行業(yè)，對設(shè)備突出更高的要求，要求設(shè)備具有高安全性，高可靠性，高效率性。本次設(shè)計的車位控制系統(tǒng)既簡單，成本也低，較實用。

謝辭本論文是在老師的精心指導(dǎo)下完成的。在做畢業(yè)設(shè)計的整個過程中，得到了老師的耐心指導(dǎo)，特別是在設(shè)計的初始階段，老師在需求分析方面給了我很大的幫助，在老師幫助和指導(dǎo)下，使我能很快地就確定了系統(tǒng)的目的和開發(fā)方案，在后來的確定步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行方式方面老師給了很大的幫助，使后來的程序?qū)崿F(xiàn)方面使我少走了很多彎路，并提高了我的效率。這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有很大的幫助，在此衷心感謝老師的耐心輔導(dǎo)。同時感謝那些在設(shè)計中給予幫助的同學(xué)，因為有充分的、默契的合作才有更順利的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)[1]賀哲榮.流行PLC實用程序及設(shè)計[J].西安電子科技大學(xué)出版社2006:37～39.[2]賈德生.PLC應(yīng)用開發(fā)實用子程序[M].人民郵電出版社.2006.[3]胡學(xué)林.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].高等教育出版社.2003.[4]廖常初.《PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用》[M].北京,機(jī)械工業(yè)出版社,2004.[5][J].蘇州絲綢工業(yè)學(xué)院學(xué)報.1998,18(5):p82～85.[6]洪志育.例說PLC[J].人民郵電出版社.2006[7]徐世許.可編程序控制器原理·應(yīng)用·網(wǎng)絡(luò)[M].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2002.[8]張壽明等.多層升降橫移式立體停車庫及其控制[J].電氣自動化,2003,25(1):56—58.[9]張壽明等.立體車庫PLC監(jiān)控系統(tǒng)[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報,1998,23(5):7一10.[10]杜桂榮等.多層升降橫移式立體停車庫的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)[J].甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2003,29(1):64—66.

附錄一主程序初始化子程序手動子程序自動取車子程序自動放車子程序Z軸1子程序Z軸2子程序X軸脈沖輸出子程序Y軸脈沖輸出子程序附錄二1.IFa10=1ANDa11=1ANDa12=1ANDa13=1ANDa14=1ANDa15=1ANDa16=0ANDb10=1ANDb11=1ANDb12=1ANDb13=1ANDb14=1ANDb15=1ANDb16=0THEN撤消=0ENDIFIFX=1THENb10=0b11=1b12=1b13=0b14=0b15=0b16=0ENDIFIFX=1AND撤消=1THENb10=1b11=1b12=1b13=1b14=1b15=1b16=0X=0ENDIFIFX=1AND存車=1THENIF水平移動>195THEN水平移動=195X=0存車=0b10=1b11=1b12=1b13=1b14=1b15=1b16=0車到1號=1ENDIFENDIFIF車到1號=1THEN指示燈1=1else指示燈1=0endifIFX=1AND取車=1AND車到1號=1THEN水平移動=水平移動-3IF水平移動<0THEN水平移動=0X=0取車=0b10=1b11=1b12=1b13=1b14=1b15=1b16=0車到1號=0ENDIFENDIFIF車到1號=1THENIFX<>1AND取車=1THENX=0取車=0ENDIFENDIFIF車到4號=1THENIFX<>4AND取車=1THENX=0取車=0ENDIFENDIFIF車到7號=1THENIFX<>7AND取車=1THENX=0取車=0ENDIFENDIFIF車到10號=1THENIFX<>10AND取車=1THENX=0取車=0ENDIFENDIFIF撤消=1THEN取車=0b10=1b11=1b12=1b13=1b14=1b15=1b16=0a10=1a11=1a12=1a13=1a14=1a15=1a16=0ENDIFIFX=4THENb10=0b11=1b12=1b13=0b14=0b15=1b16=1ENDIFIFX=4AND撤消=1THENb10=1b11=1b12=1b13=1b14=1b15=1b16=0X=0ENDIFIFX=4AND存車=1THEN水平移動=水平移動+12IF水平移動>195THEN水平移動=195垂直移動=垂直移動-12IF垂直移動<-120THEN垂直移動=-120X=0存車=0b10=1b11=1b12=1b13=1b14=1b15=1b16=0車到4號=1ENDIFENDIFendifIF車到4號=1THEN指示燈4=1else指示燈4=0endifIFX=4AND取車=1AND車到4號=1THEN垂直移動=垂直移動+12IF垂直移動>0THEN垂直移動=0水平移動=水平移動-12IF水平移動<0THEN水平移動=0X=0存車=0b10=1b11=1b12=1b13=1b14=1b15=1b16=0車到4號=0ENDIFENDIFENDIFIFX=7THENb10=1b11=1b12=1b13=0b14=0b15=0b16=0ENDIFIFX=7AND撤消=1THENb10=1b11=1b12=1b13=1b14=1b15=1b16=0X=0ENDIFIFX=7AND存車=1THEN水平移動=水平移動+12IF水平移動>195THEN水平移動=195垂直移動=垂直移動-12IF垂直移動<-240THEN垂直移動=-240X=0存車=0b10=1b11=1b12=1b13=1b14=1b15=1b16=0車到7號=1ENDIFENDIFendifIF車到7號=1THEN指示燈7=1else指示燈7=0endifIFX=7AND取車=1AND車到7號=1THEN垂直移動=垂直移動+12IF垂直移動>0THEN垂直移動=0水平移動=水平移動-12IF水平移動<0THEN水平移動=0X=0取車=0b10=1b11=1b12=1b13=1b14=1b15=1b16=0車到7號=0ENDIFENDIFENDIFIFX=10THENa10=0a11=1a12=1a13=0a14=0a15=0a16=0b10=1b11=1b12=1b13=1b14=1b15=1b16=0ENDIFIFX=10AND撤消=1THENa10=1a11=1a12=1a13=1a14=1a15=1a16=0b10=1b11=1b12=1b13=1b14=1b15=1b16=0X=0ENDIFIFX=10AND存車=1THEN水平移動=水平移動+12IF水平移動>195THEN水平移動=195垂直移動=垂直移動-12IF垂直移動<-358THEN垂直移動=-358X=0存車=0a10=1a11=1a12=1a13=1a14=1a15=1a16=0b10=1b11=1b12=1b13=1b14=1b15=1b16=0車到10號=1ENDIFendifENDIFIF車到10號=1THEN指示燈10=1else指示燈10=0endifIFX=10AND取車=1AND車到10號=1THEN垂直移動=垂直移動+12IF垂直移動>0THEN垂直移動=0水平移動=水平移動-12IF水平移動<0THEN水平移動=0X=0取車=0a10=1a11=1a12=1a13=1a14=1a15=1a16=0b10=1b11=1b12=1b13=1b14=1b15=1b16=0車到10號=0ENDIFENDIFENDIF2.水平=水平+18IF水平>600THEN!SetWindow(立體車庫操作界面,1)endif日期=$Date時間=$Time

外文資料Three-dimensionalgarage1.Athree-dimensionaloutlinesgarageVehiclesparkednowhereistheproblemoftheurbansocial,economicandtransportdevelopmenttoacertainextenttheresult,GarageEquipmentdevelopmentinforeigncountries,especiallyinJapannearly30-40years.whethertechnicallyorintermsofexperiencehadbeenasuccess.Chinaisalsointhebeginningofthe1990sdevelopedmechanicalparkingequipment,whichwas10yearsinthepast.Asmanynewhouseholdswithinthedistrictandtheparkingratioof1:1.Toaddressthesizeofparkingspacesfortenantsandbusinessareascontradictions3Dmechanicalparkingequipmentwithanaveragesizeofasmallmotorcycle'suniquecharacteristics,themajorityofusershavebeenaccepted.