基于PLC與組態(tài)軟件的升降橫移式立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)

1、江蘇科技大學(xué)本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）學(xué) 院 電氣與信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 周瑜 二零一三年六月江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)論文基于plc與組態(tài)軟件的升降橫移式立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)design of up-down and translation stereo garage based on plc and configuration software摘 要本文設(shè)計(jì)了一個(gè)三層七車(chē)位升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的自動(dòng)控制和監(jiān)控系統(tǒng)。它以可編程控制器(plc)為控制核心，電機(jī)為升降橫移動(dòng)力，完成對(duì)升降和橫移的準(zhǔn)確控制，并通過(guò)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)和plc之間建立通信，可以實(shí)

2、現(xiàn)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況實(shí)時(shí)采集和遠(yuǎn)程控制功能。最終實(shí)現(xiàn)一種多通道、多層次的存取車(chē)的方式。通過(guò)對(duì)升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的工作原理和控制過(guò)程的研究，探討以西門(mén)子s7-200型號(hào)plc控制立體車(chē)庫(kù)的存取車(chē)過(guò)程的方法，實(shí)現(xiàn)3x3立體車(chē)庫(kù)的存取車(chē)模型設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。監(jiān)控系統(tǒng)是基于window平臺(tái)的組態(tài)軟件組態(tài)王。通過(guò)組態(tài)軟件建立數(shù)據(jù)詞典、設(shè)計(jì)監(jiān)控界面、動(dòng)畫(huà)連接、控制腳本編寫(xiě)、數(shù)據(jù)采集，在與plc通信的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)試，完成組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)plc和組態(tài)監(jiān)控對(duì)立體車(chē)庫(kù)的人機(jī)分離操作和雙向控制的系統(tǒng)。完成對(duì)升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的自動(dòng)存取車(chē)功能、升降橫移系統(tǒng)、組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)和安全防墜掛鉤功能等的實(shí)現(xiàn)與模擬。關(guān)鍵字

3、: 立體車(chē)庫(kù)；西門(mén)子plc；升降橫移；組態(tài)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 錄第一章緒論11.1 課題研究的背景和意義11.2 立體車(chē)庫(kù)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀21.3 課題研究?jī)?nèi)容41.4 文章組織結(jié)構(gòu)4第二章系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)52.1 立體車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)及原理52.2 總體控制方案62.3 立體車(chē)庫(kù)的車(chē)位移動(dòng)方案7第三章立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)93.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)93.1.1 plc簡(jiǎn)介93.1.2 系

9、統(tǒng)子電路設(shè)計(jì)103.1.3 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)113.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)123.2.1 系統(tǒng)流程圖133.2.2 plc的輸入/輸出點(diǎn)分配143.2.3 plc程序設(shè)計(jì)15第四章組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)204.1 組態(tài)軟件簡(jiǎn)介204.2 工程的建立204.3 數(shù)據(jù)詞典建立214.4 界面設(shè)計(jì)以及動(dòng)畫(huà)連接214.4.1 界面設(shè)計(jì)214.4.2 動(dòng)畫(huà)連接設(shè)計(jì)22第五章系統(tǒng)調(diào)試265.1 通信設(shè)置265.1.1 plc編程軟件和plc的通信265.1.2 組態(tài)王和plc的通信275.2 調(diào)試運(yùn)行結(jié)果275.3 設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及其解決方案28結(jié) 語(yǔ)29致 謝30參考文獻(xiàn)31第一章 緒論1.1 課題研究的背景和意

10、義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車(chē)的家庭越來(lái)越多，車(chē)輛的急劇增長(zhǎng)與城市規(guī)劃車(chē)位較少的現(xiàn)狀之間產(chǎn)生的矛盾越演越烈，很多城市的停車(chē)狀況已經(jīng)陷入困境。據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)公布的數(shù)據(jù)表明，1998年轎車(chē)生產(chǎn)量50萬(wàn)輛，1999年55萬(wàn)輛，2000年57萬(wàn)輛，2002年中國(guó)汽車(chē)年產(chǎn)達(dá)到了325萬(wàn)輛，比上年增長(zhǎng)38%，汽車(chē)擁有量的全球排位也由2001年的第八位上升至第五位。2005年的轎車(chē)保有量已達(dá)到1108萬(wàn)輛。另一方面由于中國(guó)加入世貿(mào)關(guān)稅進(jìn)一步降低，我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)仍將具有很大的發(fā)展空間并且這個(gè)數(shù)字將保持快速平穩(wěn)發(fā)展。從上面的數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)于車(chē)位的需求與日俱增，在我國(guó)的大型城市如北京、上海，

11、更是出現(xiàn)“一位難求”的現(xiàn)狀，停車(chē)難問(wèn)題不容忽視。立體車(chē)庫(kù)是一種以單層平面停車(chē)場(chǎng)為基礎(chǔ)、向多平面空間停車(chē)發(fā)展的一種新型車(chē)庫(kù)，通過(guò)可編程控制器控制車(chē)位載車(chē)板的空間位置變動(dòng)，使車(chē)位能夠?qū)崿F(xiàn)空間到平面的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)多重層平面移動(dòng)停車(chē)的功能。立體車(chē)庫(kù)又名機(jī)械式立體停車(chē)設(shè)備，它占地空間小，且可最大化地利用空間，安全方便，是解決城市車(chē)位用地緊張，緩解停車(chē)壓力、解決交通問(wèn)題的一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)而有效手段。目前，立體車(chē)庫(kù)主要有以下九種類(lèi)型：升降橫移類(lèi)（psh）、巷道堆垛類(lèi)（pxd）、垂直升降類(lèi)（pcs）、垂直循環(huán)類(lèi)（pcx）、水平循環(huán)類(lèi)（psx）、多層循環(huán)類(lèi)（pdx）、簡(jiǎn)易升降類(lèi)（pjs）、平面移動(dòng)類(lèi)（ppy）、汽車(chē)升降機(jī)

12、（pqs）1。立體車(chē)庫(kù)與傳統(tǒng)的地下車(chē)庫(kù)相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，是占地少優(yōu)勢(shì)，選擇機(jī)械自動(dòng)化方式，平均可以減少40%傳統(tǒng)停車(chē)方式所需要的立體空間，而更客觀的優(yōu)勢(shì)是占地面積的減少，傳統(tǒng)的10層樓停車(chē)占地面積為2.5平米/車(chē)位，而30層的機(jī)械自動(dòng)化停車(chē)庫(kù)只占0.7平米/車(chē)位2。大幅度地節(jié)省土地資源和減少土建開(kāi)發(fā)的成本。其次，機(jī)械車(chē)庫(kù)采用中央系統(tǒng)控制功能，可以做到徹底的人車(chē)分流的方式，只需要遠(yuǎn)程監(jiān)控，所以機(jī)械車(chē)庫(kù)與地下車(chē)庫(kù)相比更加有效地保證人身和車(chē)輛的安全，從人力資源方面看，自動(dòng)化的系統(tǒng)也節(jié)省了大量的人力資源。最后，機(jī)械車(chē)庫(kù)通常是不會(huì)被做成整套系統(tǒng)，而是以單臺(tái)集裝而成的。這樣可以更加充分

13、發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢(shì)，在住宅區(qū)，辦公區(qū)的每棟樓下都可以隨機(jī)設(shè)立機(jī)械立體停車(chē)樓閣。這樣，對(duì)眼下車(chē)庫(kù)短缺的小區(qū)和辦公區(qū)解決停車(chē)難的問(wèn)題提供了便利的條件。在時(shí)代需求的背景下，可以預(yù)見(jiàn)機(jī)械立體車(chē)庫(kù)在我國(guó)這樣地大物博，人口眾多的國(guó)情下，具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。 1.2 立體車(chē)庫(kù)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀目前世界停車(chē)產(chǎn)業(yè)正向多元化方向發(fā)展，如圖1-1所示，國(guó)外高容量的立體車(chē)庫(kù)，現(xiàn)在的立體車(chē)庫(kù)技不局限于機(jī)械的自動(dòng)化，其停車(chē)技術(shù)幾乎包括了機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域的所有成熟先進(jìn)技術(shù)。停車(chē)方式也在不停的改變。設(shè)備結(jié)構(gòu)采用模塊化的設(shè)計(jì)，而不是整套的生產(chǎn)，便于組合使用，也易于安裝拆卸，增加了

14、立體車(chē)庫(kù)的隨意性。控制技術(shù)方面，廣泛采用可編程序控制器（plc）和矢量變頻變壓調(diào)速閉環(huán)控制技術(shù)，使系統(tǒng)運(yùn)行高速平穩(wěn)，這些技術(shù)不僅節(jié)省電力，而且振動(dòng)和噪音也相對(duì)趨于最小化。在安全方面也采用很多高新技術(shù)，安全保護(hù)裝置也更加完善，如汽車(chē)出入都會(huì)由聲光引導(dǎo)和定位系統(tǒng)、汽車(chē)尺寸和重量自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、限速保護(hù)與多重機(jī)構(gòu)互鎖系統(tǒng)、停車(chē)泊位自動(dòng)跟蹤功能、鏈條和鋼絲繩的長(zhǎng)度，若超出范圍則報(bào)警和彈性變形自動(dòng)補(bǔ)償功能、汽車(chē)圖像攝影對(duì)比、安全檢測(cè)、自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)等。立體車(chē)庫(kù)在發(fā)展技術(shù)正在趨于成熟，系統(tǒng)功能更加人性化、現(xiàn)代化。圖1-1 國(guó)外高容量的立體車(chē)庫(kù)我國(guó)機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)的早期研究開(kāi)發(fā)始于80年代中期，90年代開(kāi)始引

15、進(jìn)和生產(chǎn)停車(chē)設(shè)備，在北京、上海、廣州、深圳等一些大型人口密集的城市，都得到推廣使用，如圖1-2所示是一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)械車(chē)庫(kù)。就停車(chē)設(shè)備本身來(lái)說(shuō)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)的發(fā)展已經(jīng)形成了停車(chē)設(shè)備獨(dú)有的技術(shù)特征，需要多學(xué)科、多專業(yè)的復(fù)合型人才積極參與和研究，還有就是把國(guó)外的停車(chē)技術(shù)和各領(lǐng)域的成熟技術(shù)移植和本土化到我國(guó)停車(chē)產(chǎn)業(yè)，在我國(guó)市場(chǎng)上得到廣泛的推廣應(yīng)用，開(kāi)發(fā)出安全、經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能、省地的停車(chē)產(chǎn)品，滿足和適應(yīng)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求。在國(guó)內(nèi)，停車(chē)行業(yè)還需要不斷的努力完善，其還屬于起步產(chǎn)業(yè)，具有巨大的發(fā)展前景。據(jù)我國(guó)情況而言，停車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還存在一些問(wèn)題，比如沒(méi)有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槎鄶?shù)停車(chē)行業(yè)的產(chǎn)品是仿效或引進(jìn)國(guó)外技術(shù)

16、制造，自身的技術(shù)水平比較低。目前我國(guó)缺少具有一定規(guī)模的企業(yè)支持停車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)能力相對(duì)不足；在市場(chǎng)方面，我的停車(chē)行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)處于無(wú)序狀態(tài)，個(gè)別企業(yè)為了搶占市場(chǎng)份額，采取低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)和山寨產(chǎn)品，缺少自主研發(fā)的科研設(shè)計(jì)單位參與，技術(shù)創(chuàng)新能力嚴(yán)重不足；國(guó)家在停車(chē)行業(yè)上，對(duì)停車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和管理嚴(yán)重滯后等。目前升降橫移式立體車(chē)庫(kù)較多采用plc 控制電動(dòng)機(jī)恒速運(yùn)行，速度過(guò)低則車(chē)庫(kù)運(yùn)行效率低，速度過(guò)高則易造成車(chē)位晃動(dòng)與撞擊，而且大多沒(méi)有監(jiān)控系統(tǒng)或監(jiān)控系統(tǒng)還不夠完善3。圖1-2 在我國(guó)廣泛使用的升降橫移式立體車(chē)庫(kù)以上的一系列的問(wèn)題都是停車(chē)產(chǎn)業(yè)在我國(guó)長(zhǎng)期發(fā)展的絆腳石。要解決上述問(wèn)題，需要我們?cè)谡咭龑?dǎo)、市場(chǎng)規(guī)劃

17、、科學(xué)管理和自主研發(fā)技術(shù)等多方面做出努力。在政策方面應(yīng)參照發(fā)達(dá)國(guó)家的有關(guān)政策法規(guī)，在將其本土化，規(guī)劃確定出合理的車(chē)位數(shù)量和建設(shè)地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)投資主體的多元化，制定車(chē)庫(kù)的管理屬性和停車(chē)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)投資，給予投資和經(jīng)營(yíng)者相應(yīng)的優(yōu)惠政策，使適應(yīng)市場(chǎng)的前提下互惠互利。市場(chǎng)方面應(yīng)建立完善的車(chē)庫(kù)市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制，利用價(jià)格的杠桿調(diào)高占路停車(chē)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，逐步消除“路滿庫(kù)空”擁堵交通的現(xiàn)象。鼓勵(lì)投資者按市場(chǎng)規(guī)則經(jīng)營(yíng)車(chē)庫(kù)，政府實(shí)施有效的監(jiān)督和政策調(diào)控，使停車(chē)產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。1.3 課題研究?jī)?nèi)容立體車(chē)庫(kù)是以單層面向多層面發(fā)展的立體空間停車(chē)庫(kù)，所以主要的研究對(duì)象以立體車(chē)庫(kù)的車(chē)位載車(chē)板控制為主。通過(guò)對(duì)可編程邏輯控制器plc以及組

18、態(tài)軟件組態(tài)王的學(xué)習(xí)和探討，實(shí)現(xiàn)plc對(duì)升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的控制和使用組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)。立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的主要功能有自動(dòng)存取車(chē)、組態(tài)監(jiān)控、升降橫移電機(jī)的運(yùn)行、安全措施防墜掛鉤以及系統(tǒng)緊急停止等。研究主要內(nèi)容包括橫移式立體車(chē)庫(kù)的存取方案的確定、可編程邏輯控制器對(duì)立體車(chē)庫(kù)的控制和實(shí)現(xiàn)、升降橫移系統(tǒng)的運(yùn)行、組態(tài)軟件設(shè)計(jì)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)且實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控。1.4 文章組織結(jié)構(gòu)第一章主要介紹研究立體車(chē)庫(kù)的時(shí)代背景及其研究意義，國(guó)內(nèi)外對(duì)于立體車(chē)庫(kù)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，以及當(dāng)今社會(huì)發(fā)展立體車(chē)庫(kù)遇到的問(wèn)題。對(duì)本文所言研究的內(nèi)容簡(jiǎn)單介紹。第二章為系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)部分。介紹升降橫移式立體車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)，以及本次系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，

19、以及車(chē)位控制方案的確定。第三章為立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。主要包括控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件部分設(shè)計(jì)。硬件部分主要對(duì)系統(tǒng)所用的硬件的選型和介紹，系統(tǒng)子電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)部分主要是對(duì)plc的控制方案的設(shè)計(jì)、立體車(chē)庫(kù)的plc控制程序的編寫(xiě)。第四章為組態(tài)軟件的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。主要是對(duì)組態(tài)王的數(shù)據(jù)詞典的建立、組態(tài)監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)、監(jiān)控界面的動(dòng)畫(huà)連接以及組態(tài)控制系統(tǒng)的程序編輯。第五章主要是整個(gè)plc控系統(tǒng)和組態(tài)軟件的通信調(diào)試過(guò)程，最終完成基于plc和組態(tài)軟件的升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)。第二章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)2.1 立體車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)及原理機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)的整個(gè)系統(tǒng)組成其實(shí)是多個(gè)系統(tǒng)的組合，立體車(chē)庫(kù)的主要組成包括控制住

20、框架、控制系統(tǒng)、升降橫移系統(tǒng)、載車(chē)板和安全防護(hù)防墜掛鉤等。立體車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。立體車(chē)庫(kù)的核心在于載車(chē)板的移動(dòng)，控制系統(tǒng)控制升降橫移系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)載車(chē)板移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)存取車(chē)。 基于plc和組態(tài)的升降橫移式立體車(chē)庫(kù)，在立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)中，把上位機(jī)作為系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)器，利用組態(tài)王的數(shù)據(jù)通信功能，完成數(shù)據(jù)處理和圖形顯示效果，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線，實(shí)時(shí)接收和處理下位機(jī) plc 從現(xiàn)場(chǎng)采集的各種設(shè)備狀態(tài)、控制信號(hào)、報(bào)警信號(hào)等,并利用這些信號(hào)驅(qū)動(dòng)組態(tài)監(jiān)控界面中的圖形， 實(shí)時(shí)顯示和反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的各種狀況，形成友好的人機(jī)界面，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)操作運(yùn)行和故障給出提示、報(bào)警等4。圖2-1 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)主要組成立體車(chē)庫(kù)的控

21、制系統(tǒng)原理，由plc和組態(tài)構(gòu)成完整的監(jiān)控系統(tǒng)，上位機(jī)由組態(tài)軟件設(shè)計(jì)，上位機(jī)給出存取命令，控制plc去執(zhí)行，同時(shí)車(chē)庫(kù)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)被上位機(jī)采集，實(shí)時(shí)反映在上位機(jī)上5。實(shí)現(xiàn)車(chē)位的載車(chē)板根據(jù)呼叫信息完成移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)存取車(chē)過(guò)程，以及防墜掛鉤的彈出和收回保證載車(chē)板的安全。立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)采用了上位機(jī)和下位機(jī)雙向控制，實(shí)現(xiàn)完全的人機(jī)分離操作，安全性更高，系統(tǒng)的可靠性也得到了大大的提升。2.2 總體控制方案升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)是通過(guò)升降或橫移載車(chē)板的方式來(lái)存/取車(chē)輛。在系統(tǒng)整體框架下，主要的控制系統(tǒng)是載車(chē)板的升降橫移，來(lái)實(shí)現(xiàn)存/取車(chē)。所以以載車(chē)板控制為主要研究對(duì)象，組態(tài)軟件為監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)總體控制

22、方案。圖2-2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)具體的系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)如圖 2-2所示。當(dāng)組態(tài)界面的相應(yīng)車(chē)位按鈕的存/取車(chē)按鈕時(shí)，由上位機(jī)給plc發(fā)送呼叫車(chē)位信號(hào)，當(dāng)plc接收來(lái)自上位機(jī)的車(chē)位位移指令后，在可編程控制器里編輯程序控制載車(chē)板的移動(dòng)的方向，確定移動(dòng)載車(chē)板的信息，及電機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行等相應(yīng)動(dòng)作后，在plc的輸出端口，利用西門(mén)子編程的數(shù)據(jù)傳輸指令，將數(shù)字量的數(shù)據(jù)輸入端口，到達(dá)上位機(jī)，組態(tài)控制程序內(nèi)。上位機(jī)接收plc的升降橫移信息，在組態(tài)里顯示其整個(gè)監(jiān)控過(guò)程，完成一個(gè)存/取車(chē)位系統(tǒng)的控制和組態(tài)過(guò)程，同時(shí)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)的相互控制過(guò)程。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)中每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的功能?？刂瓢粹o模塊：在呼叫信號(hào)給出以后，系統(tǒng)能自動(dòng)

23、完成存取車(chē)動(dòng)作，且組態(tài)軟件要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控作用。組態(tài)監(jiān)控模塊：組態(tài)軟件的監(jiān)控界面設(shè)有立體車(chē)庫(kù)的控制面板和車(chē)位指示燈，及一些系統(tǒng)按鈕如系統(tǒng)開(kāi)關(guān)、復(fù)位按鈕、急停按鈕等。不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)plc現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行的實(shí)時(shí)監(jiān)視又要實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制功能。車(chē)位指示模塊：立體車(chē)庫(kù)相應(yīng)車(chē)位在執(zhí)行存取車(chē)動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)有閃爍指示燈提示系統(tǒng)正在存取，且車(chē)位指示燈要顯示當(dāng)前車(chē)位狀態(tài)是否被占用。防墜掛鉤模塊：安全措施防墜掛鉤在車(chē)位載車(chē)板移動(dòng)時(shí)應(yīng)自動(dòng)彈出，當(dāng)存取結(jié)束時(shí)應(yīng)收回。2.3 立體車(chē)庫(kù)的車(chē)位移動(dòng)方案車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)為三層七車(chē)位的立體車(chē)庫(kù)，在3x3的立體空間里，要實(shí)現(xiàn)車(chē)位的移動(dòng)，最多可設(shè)計(jì)七個(gè)移動(dòng)車(chē)位，兩個(gè)空位，空位的主要是為載車(chē)板的移動(dòng)，車(chē)位信息如圖

24、2-3所示。一般的立體車(chē)庫(kù)的特點(diǎn)是頂層的車(chē)位只能升降，底層的車(chē)位只能橫移，車(chē)位的移動(dòng)方案如下：圖2-3 車(chē)位示意圖二號(hào)車(chē)位存/取時(shí)，五號(hào)和七號(hào)車(chē)位同時(shí)右移一個(gè)車(chē)位，二號(hào)車(chē)位開(kāi)始下降至七號(hào)車(chē)位的原始車(chē)位點(diǎn)，小車(chē)上載車(chē)板，二號(hào)載車(chē)板上升至起始位置，五號(hào)、七號(hào)載車(chē)板同時(shí)左移一個(gè)車(chē)位，回到起始點(diǎn)，二號(hào)存/取完成。三號(hào)車(chē)位的存/取時(shí)，由于下方五車(chē)位，所以三號(hào)板呼叫時(shí)，三號(hào)載車(chē)板直接下降到一層，小車(chē)上載車(chē)板，然后三號(hào)載車(chē)板上升至起始位置，三號(hào)存/取完成。四號(hào)車(chē)位存/取時(shí)，六號(hào)車(chē)位和七號(hào)車(chē)位右移一個(gè)車(chē)位，四號(hào)車(chē)位下降，存/取車(chē)，四號(hào)車(chē)位上升，然后六號(hào)七號(hào)車(chē)位左移一個(gè)車(chē)位回到起始點(diǎn)。五號(hào)車(chē)位存/取時(shí)，下方的七

25、號(hào)車(chē)位有一個(gè)車(chē)位，五號(hào)下降，到達(dá)一層，開(kāi)始存/取，五號(hào)車(chē)位上升，七號(hào)車(chē)位左移回到起始位置。六號(hào)和七號(hào)車(chē)位的存/取車(chē)不要移動(dòng)載車(chē)板，直接延時(shí)進(jìn)行存/取車(chē)即可。每次存取車(chē)后的其它載車(chē)板都要?dú)w位，以便系統(tǒng)的下次移動(dòng)確定。以上移動(dòng)方案比較與其他移動(dòng)方案優(yōu)點(diǎn)在于其下方載車(chē)板可以實(shí)現(xiàn)整體移動(dòng)，以便編程及監(jiān)控實(shí)現(xiàn)。 第三章 立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)立體車(chē)庫(kù)的硬件設(shè)計(jì)主要包括硬件的選型和主要電路的設(shè)計(jì)。根據(jù)之前的整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案，本次立體車(chē)庫(kù)的主要應(yīng)用的硬件如表3-1所列出的。表3-1 硬件型號(hào)名稱數(shù)量型號(hào)備注plc1西門(mén)子s7-200cpu型號(hào)226cnppi通信線1usb轉(zhuǎn)ppi電機(jī) 5

26、三相異步電機(jī)計(jì)算機(jī)1帶編程軟件導(dǎo)線若干中間繼電器5指示燈1024v電源燈3.1.1 plc簡(jiǎn)介plc是英文單詞programmable logic controller的縮寫(xiě)，意思為可編程邏輯控制器，最早的為了應(yīng)用與工業(yè)工程的控制而產(chǎn)生的，本次設(shè)計(jì)選用的是西門(mén)子s7-200型號(hào)的小型控制系統(tǒng)，s7系列plc是西門(mén)子公司生產(chǎn)的小型可編程控制器，s7-200是s7系列中的小型plc，常在小型自動(dòng)化設(shè)備中使用?？梢愿鶕?jù)使用的cpu模塊不同而進(jìn)行分類(lèi)，其他類(lèi)型也可以通過(guò)擴(kuò)展模塊來(lái)增加其功能。在綜合考慮上，s7-200在工業(yè)工程的環(huán)境下，且相對(duì)而言的小型系統(tǒng)控制應(yīng)用比較合適，很適用于一般的工業(yè)控制的小型

27、系統(tǒng)，在一般的工作環(huán)境下系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，學(xué)習(xí)使用相比于其他的plc來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單方便，更加適合初學(xué)者的使用。但s7-200屬于小型控制系統(tǒng)，i/o點(diǎn)數(shù)比較有限，不能應(yīng)用于復(fù)雜的工業(yè)控制，以及對(duì)運(yùn)算精度不苛刻。在輸入輸出點(diǎn)的選擇上是而可行的，考慮點(diǎn)配置的基礎(chǔ)上，plc的cpu型號(hào)選擇為226cn，這個(gè)型號(hào)的cpu有24/16的點(diǎn)配置，6個(gè)獨(dú)立的30khz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20khz高速脈沖輸出，具有pid控制器。1個(gè)rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力，是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。3.1.2 系統(tǒng)子電路設(shè)計(jì)升降橫移系統(tǒng)主要是對(duì)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。為了在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)

28、候，實(shí)現(xiàn)載車(chē)板的恒速平穩(wěn)的運(yùn)行，電機(jī)采用變頻調(diào)速，變頻調(diào)速主要應(yīng)用在本次系統(tǒng)的電機(jī)啟動(dòng)和啟停的速度控制上。它與傳統(tǒng)的交流電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)相比較，利用變頻器對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制有許多優(yōu)點(diǎn)，例如節(jié)省電力、對(duì)于電機(jī)的調(diào)速容易實(shí)現(xiàn)且可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制的特點(diǎn)、速度控制的精確比較高等。在本次設(shè)計(jì)重要的是容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換，可以進(jìn)行快速起/停轉(zhuǎn)動(dòng)。這些優(yōu)點(diǎn)可以讓立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的存取車(chē)效率更高，系統(tǒng)的性能更加優(yōu)越。立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)主電路是對(duì)電機(jī)的控制，如圖3-1是一個(gè)電機(jī)的控制硬件接線圖，如圖，當(dāng)km1閉合時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)km2閉合時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)km1、km2都斷開(kāi)時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)，立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)處于停止運(yùn)行，在

29、km1和km2之間形成互鎖環(huán)節(jié)。圖3-1 電機(jī)控制主電路安全設(shè)備主要是對(duì)防墜掛鉤的設(shè)計(jì)，防墜掛鉤的控制是用一個(gè)電磁鐵動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的控制功能，如圖3-2所示防墜掛鉤的原理圖。由一個(gè)電磁鐵開(kāi)關(guān)的控制掛鉤的彈出和收回，通過(guò)牽引繩索到掛鉤，當(dāng)電磁鐵得電時(shí)，拉動(dòng)掛鉤，掛鉤彈出，載車(chē)板可以移動(dòng)，當(dāng)電磁鐵失電時(shí)，繩索牽引力消失，掛鉤收回，鎖定載車(chē)板的移動(dòng)，防止載車(chē)板的下落。防墜掛鉤的硬件設(shè)計(jì)使用中間繼電器實(shí)現(xiàn)，用線圈得電和失電模擬防墜掛鉤的動(dòng)作。 圖3-2 防墜掛鉤原理圖3.1.3 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)硬件整體包括主電路和輔助電路的接線圖，plc主要控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)載車(chē)板的移動(dòng)，還有防墜掛鉤的動(dòng)作以及系統(tǒng)開(kāi)關(guān)

30、、急停開(kāi)關(guān)、復(fù)位開(kāi)關(guān)。圖3-3 硬件接線圖根據(jù)以上的整體設(shè)計(jì)思想，整體的硬件接線圖如3-3所示。在整個(gè)plc的控制器上，plc的供電電源是220v電源，接地端直接接地，在一些外圍電路指示燈這些硬件的供電電壓都為+24v的。且要共用com口。硬件部分的元件功能說(shuō)明如表3-2所示。表3- 2 硬件定義對(duì)照表電氣符號(hào)功能說(shuō)明電氣符號(hào)功能說(shuō)明sb1系統(tǒng)按鈕sb2復(fù)位按鈕k1急停開(kāi)關(guān)l1車(chē)位一指示燈（綠色無(wú)車(chē)，有車(chē)紅色）l2車(chē)二指示燈（綠色無(wú)車(chē)，有車(chē)紅色）l3車(chē)位三指示燈（綠色無(wú)車(chē)，有車(chē)紅色）l4車(chē)位四指示燈（綠色無(wú)車(chē)，有車(chē)紅色）l5車(chē)位五指示燈（綠色無(wú)車(chē)，有車(chē)紅色）l6車(chē)位六指示燈（綠色無(wú)車(chē)，有車(chē)紅色

31、）l7車(chē)位七指示燈（綠色無(wú)車(chē)，有車(chē)紅色）km1電機(jī)1正轉(zhuǎn)km2電機(jī)1反轉(zhuǎn)km3電機(jī)2正轉(zhuǎn)km4電機(jī)2反轉(zhuǎn)km5電機(jī)3正轉(zhuǎn)km6電機(jī)3反轉(zhuǎn)km7 電機(jī)4正轉(zhuǎn)km8電機(jī)4反轉(zhuǎn)km9電機(jī)5正轉(zhuǎn)km10電機(jī)5反轉(zhuǎn)ka1防墜掛鉤1ka2防墜掛鉤2ka3防墜掛鉤3ka4防墜掛鉤4ka5防墜掛鉤53.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)的主要控制對(duì)象首先是對(duì)車(chē)庫(kù)內(nèi)框架上的橫移電機(jī)和升降電機(jī)的控制，使電機(jī)在不同的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以電機(jī)帶動(dòng)載車(chē)板的升降橫移過(guò)程，實(shí)現(xiàn)立體車(chē)庫(kù)的存取車(chē)，其次是車(chē)庫(kù)內(nèi)的輔助裝置的控制，如對(duì)于車(chē)位的指示燈及其各種安全設(shè)施等。為了保證在載車(chē)板升降橫溢的過(guò)程安全

32、，采用了防墜掛鉤；為了保證載車(chē)板能橫移到預(yù)定位置以及載車(chē)板能上升或下降到指定位置，采用了時(shí)序判定法。電機(jī)控制及方案設(shè)計(jì)，在存/取車(chē)時(shí)車(chē)位的上升和下降是不能同時(shí)進(jìn)行，車(chē)位載車(chē)板的升降和橫移也不能同時(shí)進(jìn)行，這兩個(gè)動(dòng)作之間必須是互鎖的，即當(dāng)上層車(chē)位在升降時(shí)，地面層車(chē)位不能移動(dòng)，反之亦然，并且上層車(chē)位每次只能有一個(gè)車(chē)位進(jìn)行上下升降運(yùn)動(dòng)。plc程序只要控制其輸出信號(hào)的變化，plc程序使用行程開(kāi)關(guān)，在整個(gè)呼叫周期里，不同時(shí)間給電機(jī)的不同信號(hào)來(lái)控制電機(jī)的正反，從而帶動(dòng)載車(chē)板的升降橫移。電機(jī)的正反轉(zhuǎn)也會(huì)在組態(tài)里模擬實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。 主體的plc存車(chē)和取車(chē)控制程序只針對(duì)第二層和第三層的載車(chē)板，而對(duì)于底層車(chē)位載車(chē)板，存

33、取車(chē)直接開(kāi)進(jìn)開(kāi)出即可，在程序中只需要一個(gè)延時(shí)計(jì)時(shí)器即可實(shí)現(xiàn)。plc程序設(shè)計(jì)思想，時(shí)序判定法，每個(gè)車(chē)位載車(chē)板的呼叫產(chǎn)生后，設(shè)置一個(gè)呼叫周期，整個(gè)呼叫周期可以用一個(gè)計(jì)時(shí)器實(shí)現(xiàn)，從開(kāi)始的呼叫計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，通過(guò)編程判斷在計(jì)時(shí)器到達(dá)不同的時(shí)間點(diǎn)，來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的電機(jī)啟/停帶動(dòng)載車(chē)板移動(dòng)。主程序的設(shè)計(jì)應(yīng)該包括系統(tǒng)的啟停功能、系統(tǒng)的急停功能、系統(tǒng)的復(fù)位功能、plc和上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸程序功能、車(chē)位的防墜掛鉤功能。3.2.1 系統(tǒng)流程圖圖3-4 立體車(chē)庫(kù)流程圖立體車(chē)庫(kù)的存取車(chē)過(guò)程，以存取車(chē)復(fù)位規(guī)則，存、取車(chē)操作的車(chē)位升降動(dòng)作達(dá)成了一致，即無(wú)論存車(chē)還是取車(chē)操作，車(chē)位都是先從所在層位下降到地面層，等存/取車(chē)動(dòng)作完成后

34、，及時(shí)上升恢復(fù)到原來(lái)的層位6。因此，只要在車(chē)位呼叫的同時(shí)判斷呼叫車(chē)位的占用情況，就可以用相同的控制程序?qū)崿F(xiàn)同一車(chē)位的存取車(chē)控制，這樣不僅提高了控制程序的執(zhí)行效率，而且節(jié)省了存儲(chǔ)空間。存取車(chē)流程圖如圖3-4所示。當(dāng)有車(chē)位呼叫按鈕按下時(shí)，不管存取車(chē)車(chē)位都要下降到底層，所以先執(zhí)行橫移電機(jī)啟動(dòng)，下方載車(chē)板移開(kāi)，高層載車(chē)板移動(dòng)時(shí)，防墜掛鉤會(huì)自動(dòng)彈出，載車(chē)板可以移動(dòng)，下方載車(chē)板移開(kāi)后，升降電機(jī)正轉(zhuǎn)，被呼叫載車(chē)板下降到底層，讓后延時(shí)一段時(shí)間，以便存取車(chē)動(dòng)作，當(dāng)存取車(chē)結(jié)束后，升降電機(jī)反轉(zhuǎn)，被呼叫載車(chē)板上升，被呼叫載車(chē)板歸位后，下方載車(chē)板回到原來(lái)車(chē)位，每個(gè)高層載車(chē)板的防墜掛鉤失電，載車(chē)板鎖定，不可移動(dòng)。一個(gè)存取

35、過(guò)程完成。系統(tǒng)回到開(kāi)始部分，等待執(zhí)行下一次呼叫信號(hào)。3.2.2 plc的輸入/輸出點(diǎn)分配在點(diǎn)的配置方面，本次設(shè)計(jì)選用的是s7-200的cpu226cn型號(hào)，此型號(hào)的plc共有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。由于控制輸出點(diǎn)的不足，要采用一個(gè)數(shù)字?jǐn)U展模塊來(lái)增加輸出點(diǎn)的數(shù)量，西門(mén)子s7-200的擴(kuò)展模塊，都是直接靠后安裝，并使用自帶的數(shù)據(jù)線接插通訊的。但是，一個(gè)s7-200的cpu最多自能帶7個(gè)擴(kuò)展模塊。擴(kuò)展模塊的供電直接由cpu提供。在數(shù)字輸出點(diǎn)的擴(kuò)展上，只需要將數(shù)字?jǐn)U展模塊直接接在plc上即可。擴(kuò)展模塊的地址分配方式，它的地址分配是在上一個(gè)模塊的輸出點(diǎn)的下一位，例如模塊最后一個(gè)輸出點(diǎn)為q2.6，那么

36、擴(kuò)招模塊應(yīng)為從q3.0開(kāi)始。其它的點(diǎn)地址按以上原則分配，可以直接使用。設(shè)計(jì)所用的主要使用在輸出點(diǎn)的分配上，主要的輸入時(shí)車(chē)位呼叫輸入，可以在組態(tài)界面的操控面板設(shè)計(jì)直接使用。主要的輸出點(diǎn)是每個(gè)車(chē)位的移動(dòng)方向指示和安全防墜掛鉤的輸出，本次設(shè)計(jì)的每個(gè)載車(chē)板的移動(dòng)代表了電機(jī)需要執(zhí)行的動(dòng)作，其它的i/o口地址分配是系統(tǒng)按鈕的、緊急按鈕的設(shè)置、復(fù)位開(kāi)關(guān)和車(chē)位指示燈的控制。整個(gè)plc控制系統(tǒng)的地址分配如表3-3所示。表3-3 i/o分配表plc地址功能說(shuō)明plc地址功能說(shuō)明q0.1一號(hào)載車(chē)板下降q1.1一號(hào)載車(chē)板上升q0.2二號(hào)載車(chē)板下降q1.2二號(hào)載車(chē)板上升q0.3 三號(hào)載車(chē)板下降q1.3三號(hào)載車(chē)板上升q0

37、.4四號(hào)載車(chē)板下降q1.4四號(hào)載車(chē)板上升q0.0四號(hào)載車(chē)板右移q1.0四號(hào)載車(chē)板左移q0.5五號(hào)載車(chē)板下降q1.5五號(hào)載車(chē)板上升q2.0五號(hào)載車(chē)板右移q3.0五號(hào)載車(chē)板左移q0.6 六號(hào)載車(chē)板右移q1.6六號(hào)載車(chē)板左移q0.7七號(hào)載車(chē)板右移q1.7七號(hào)載車(chē)板左移m1.1一號(hào)存車(chē)按鈕m2.1一號(hào)取車(chē)按鈕m1.2二號(hào)存車(chē)按鈕m2.2二號(hào)取車(chē)按鈕m1.3三號(hào)存車(chē)按鈕m2.3三號(hào)取車(chē)按鈕m1.4四號(hào)存車(chē)按鈕m2.4四號(hào)取車(chē)按鈕m1.5五號(hào)存車(chē)按鈕m2.5五號(hào)取車(chē)按鈕m1.6六號(hào)存車(chē)按鈕m2.6六號(hào)取車(chē)按鈕m1.7七號(hào)存車(chē)按鈕m2.7七號(hào)取車(chē)按鈕q2.1一號(hào)車(chē)位防墜掛鉤q2.2二號(hào)車(chē)位防墜掛鉤q2.3三

38、號(hào)車(chē)位防墜掛鉤q2.4四號(hào)車(chē)位防墜掛鉤q2.5五號(hào)車(chē)位防墜掛鉤i0.0系統(tǒng)啟停開(kāi)關(guān)i0.1系統(tǒng)急停開(kāi)關(guān)3.2.3 plc程序設(shè)計(jì)程序的編寫(xiě)要在編程軟件中實(shí)現(xiàn)，本次采用的編程軟件為step 7 micro win是s7-200的編程軟件，編程語(yǔ)言有：順序功能圖（sfc）、語(yǔ)句表（stl）、梯形圖（lad），在step 7 micro win里，這些語(yǔ)言都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可以根據(jù)自己的熟悉程度選擇不同的語(yǔ)言。step 7 micro win主要的界面內(nèi)容說(shuō)明如下：（1） 瀏覽條：它由“查看”和“工具”兩部分組成，查看部分由程序塊、符號(hào)表、狀態(tài)表、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、交叉引用、通信和設(shè)置pg/pc接口。（

39、2） 指令數(shù)：它由當(dāng)前項(xiàng)目和指令兩部分組成，當(dāng)前項(xiàng)目除了顯示項(xiàng)目文件的存儲(chǔ)路徑外，還顯示了該項(xiàng)目下的對(duì)象。如程序塊、符號(hào)表，當(dāng)需要編輯該項(xiàng)目下的對(duì)象時(shí)，可以雙擊該對(duì)象。然后再窗口右下方編輯區(qū)就可以對(duì)該對(duì)象進(jìn)行編輯。指令部分提供了編程時(shí)用到的所有plc指令以及快捷操作命令。（3） 輸出窗口：在編譯程序時(shí)，顯示編譯結(jié)果。（4） 狀態(tài)條：顯示軟件編輯執(zhí)行信息。在編輯程序時(shí)，顯示當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)號(hào)、型號(hào)、列號(hào)；在運(yùn)行程序時(shí)候，顯示運(yùn)行狀態(tài)、通信波特率和遠(yuǎn)程地址等信息。（5） 程序編輯區(qū)：用于編寫(xiě)程序。（6） 局部變量表：每一個(gè)程序塊都一個(gè)對(duì)應(yīng)的局部變量表，在帶參數(shù)的子程序調(diào)用中，參數(shù)的傳遞時(shí)通過(guò)局部變量表進(jìn)

40、行的。對(duì)于主程序的設(shè)計(jì)，以一號(hào)車(chē)位載車(chē)板的呼叫為例，簡(jiǎn)單的講解說(shuō)明整個(gè)程序的結(jié)構(gòu)。首先了解一下一號(hào)車(chē)位運(yùn)行在時(shí)間軸上的一個(gè)表示，如圖3-5所示，可以清楚的看出在一號(hào)載車(chē)板的11s運(yùn)行時(shí)間里plc整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作。圖3-5 一號(hào)車(chē)位呼叫移動(dòng)時(shí)間軸在一號(hào)存取車(chē)過(guò)程，首先一號(hào)車(chē)位的存車(chē)和取車(chē)構(gòu)成一個(gè)自鎖環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)1圖3-6所示，不管是存車(chē)還是取車(chē)按下時(shí)，車(chē)一時(shí)間的計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)為11s，時(shí)間可以根據(jù)具體的車(chē)位信息和系統(tǒng)要求進(jìn)行調(diào)整。圖3-6 網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2圖3-7所示，是對(duì)計(jì)時(shí)器時(shí)間的一個(gè)判定，到時(shí)間計(jì)時(shí)點(diǎn)在020（及20*100ms=2s）時(shí)，這個(gè)時(shí)間內(nèi)，四號(hào)載車(chē)板要實(shí)現(xiàn)右移，同樣的五、六、七號(hào)

41、板的程序相似。圖3-7 網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)3如圖3-8所示，當(dāng)四五六七號(hào)車(chē)位移動(dòng)到位后，也就是計(jì)時(shí)器到達(dá)20以后，在20到40時(shí)間內(nèi)，是一號(hào)車(chē)位載車(chē)板下降過(guò)程，下降時(shí)間為20。圖3-8 網(wǎng)絡(luò)3網(wǎng)絡(luò)4如圖3-9所示，這是一個(gè)安全措施的防墜磁鐵裝置，不管一號(hào)車(chē)位的上升還下降，一號(hào)車(chē)位的防墜掛鉤的磁鐵都要得電，這樣一號(hào)車(chē)載車(chē)板可以上下移動(dòng)。圖3-9 網(wǎng)絡(luò)4網(wǎng)絡(luò)5如圖3-10所示，在40到60的時(shí)間段內(nèi)，一號(hào)車(chē)板停留在一層，給存取車(chē)的時(shí)間，存車(chē)結(jié)束后，當(dāng)計(jì)時(shí)器達(dá)到60到80時(shí)間內(nèi)，一號(hào)載車(chē)板上升。圖3-10 網(wǎng)絡(luò)5網(wǎng)絡(luò)6如圖3-11所示，是一號(hào)防墜掛鉤的保護(hù)措施。圖3-11 網(wǎng)絡(luò)6網(wǎng)絡(luò)7如圖3-12所示，當(dāng)3

42、號(hào)車(chē)位上升結(jié)束后，時(shí)間到達(dá)80，在80100一段內(nèi)，四號(hào)車(chē)位開(kāi)始左移一個(gè)車(chē)位舉例，相類(lèi)似的五號(hào)、六號(hào)、七號(hào)程序，一并左移。立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的車(chē)位信息都復(fù)位，一個(gè)存取車(chē)結(jié)束。圖3-12 網(wǎng)絡(luò)7網(wǎng)絡(luò)8如圖3-13所示，車(chē)一時(shí)間結(jié)束后，代表著一號(hào)車(chē)位的存取車(chē)結(jié)束，當(dāng)存/取車(chē)結(jié)束后，對(duì)一號(hào)車(chē)位的存車(chē)和取車(chē)按鈕都要進(jìn)行一次復(fù)位指令，以便下次運(yùn)行。圖3-13 網(wǎng)絡(luò)8當(dāng)最后一步網(wǎng)絡(luò)8進(jìn)行復(fù)位，一次完整的存/取車(chē)，其他車(chē)位和類(lèi)似，但要在主程序里進(jìn)行各個(gè)車(chē)位的存/取車(chē)的自鎖和互鎖。第四章 組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 組態(tài)軟件簡(jiǎn)介組態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)采用的是組態(tài)王監(jiān)控軟件，這是一個(gè)可視化的仿真技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)立體車(chē)

43、庫(kù)的全方位仿真界面的可視化。組態(tài)王 6.53是運(yùn)行于中文平臺(tái)上全中文界面的人機(jī)監(jiān)控界面軟件，窗體框架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，界面顯示比較直觀，學(xué)習(xí)和應(yīng)用都比容易。組態(tài)王采用了多線程、com組件等最新的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)多任務(wù)的運(yùn)行，軟件的運(yùn)行穩(wěn)定且可靠。該軟件一共有四部分組成：工程管理器、工程瀏覽器、畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)。plc應(yīng)用方面，組態(tài)王可以將控制現(xiàn)場(chǎng)的plc控制系統(tǒng)和上位計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接起來(lái)，現(xiàn)在的組態(tài)王已經(jīng)集成了幾乎所有的plc通信方式，建立通信方面更加簡(jiǎn)單，完成上下位機(jī)的通信以后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)控制現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控，并且開(kāi)發(fā)出生動(dòng)、友好的使用界面、報(bào)警系統(tǒng)和報(bào)表系統(tǒng)7。組態(tài)王的軟件設(shè)計(jì)基本步

44、驟可以包括以下幾點(diǎn)：建立工程、建立數(shù)據(jù)詞典和定義外部設(shè)備、制作動(dòng)畫(huà)界面 、數(shù)據(jù)詞典的應(yīng)用和動(dòng)畫(huà)連接、編輯動(dòng)畫(huà)腳本。 4.2 工程的建立在組態(tài)王打開(kāi)界面可以搜索和建立新工程，在建立一個(gè)新的工程后，保存于指定的目錄，在進(jìn)入組態(tài)王的主界面。圖4-1 設(shè)備安裝信息工程建立以后，就要對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行定義，組態(tài)王默認(rèn)的把那些需要與本身軟件之間交換數(shù)據(jù)的硬件設(shè)備或軟件程序都作為軟件的外部設(shè)備來(lái)使用。外部的硬件設(shè)備通常包括很多，如plc、儀表、模塊、變頻器、板卡等。按照一般的計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備的通訊連接方式，則分為：串行通信（232/422/485）、以太網(wǎng)、專用通信卡（如cp5611）等。本次設(shè)計(jì)需要建立的是p

45、lc和組態(tài)的通信設(shè)置，plc和和組態(tài)的通信采用的是usb轉(zhuǎn)ppi的串行線進(jìn)行通信，定義外部的設(shè)備可以通過(guò)在組態(tài)里的“設(shè)備配置向?qū)А币龑?dǎo)，完成設(shè)備的連接。具體設(shè)置如圖4-1所示。4.3 數(shù)據(jù)詞典建立外部設(shè)備定義完后，需要建立數(shù)據(jù)詞典，而數(shù)據(jù)庫(kù)是則是“組態(tài)王軟件”最重要的核心部分。因?yàn)樵谝话愕目找脖O(jiān)控中，現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)和運(yùn)行狀況要以動(dòng)畫(huà)的形式反映在組態(tài)的監(jiān)控屏幕上，操作者在計(jì)算機(jī)前發(fā)布的指令也要能迅速送達(dá)現(xiàn)場(chǎng)完成相應(yīng)的動(dòng)作，而這一切都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)傳輸為核心，所以說(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的紐帶。數(shù)據(jù)庫(kù)中變量的集合一般形象地稱他們?yōu)椤皵?shù)據(jù)詞典”，數(shù)據(jù)詞典也起到了記錄所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳

46、細(xì)信息和變量地址。在數(shù)據(jù)庫(kù)建立時(shí)，建立自己所需用到的變量，主要的注意點(diǎn)在于變量類(lèi)型和數(shù)據(jù)類(lèi)型、寄存器類(lèi)型還有連接設(shè)備這三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。下面簡(jiǎn)單的介紹一下變量類(lèi)型和寄存器類(lèi)型。（1）變量類(lèi)型：在組態(tài)里基本類(lèi)型的變量也可以按照數(shù)據(jù)類(lèi)型分為離散型、實(shí)型、整型和字符串型。（2）寄存器類(lèi)型：寄存器的類(lèi)型，在和plc的通信時(shí)主要用到i、q、v、m寄存器，采集和傳輸數(shù)據(jù)，在組態(tài)數(shù)據(jù)詞典建立時(shí)，要實(shí)現(xiàn)plc和組態(tài)的通信，主要依據(jù)變量的建立，在組態(tài)里，自帶的plc驅(qū)動(dòng)，可以識(shí)別寄存的數(shù)據(jù)，所以，在變量的寄存器的設(shè)置上，組態(tài)的每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器對(duì)應(yīng)于plc是對(duì)應(yīng)，例如plc的輸入模塊對(duì)應(yīng)組態(tài)的i寄存器。根據(jù)設(shè)計(jì)要求建立好

47、完整的數(shù)據(jù)詞典。4.4 界面設(shè)計(jì)以及動(dòng)畫(huà)連接4.4.1 界面設(shè)計(jì)在組態(tài)王工程瀏覽器中新建工程畫(huà)面，設(shè)置畫(huà)面基本屬性，在數(shù)據(jù)詞典中定義所需變量和設(shè)置參數(shù)，在工具箱里選擇相應(yīng)工具，完成三維立體8。車(chē)庫(kù)的仿真界面設(shè)計(jì)布局在組態(tài)界面的設(shè)計(jì)里，點(diǎn)開(kāi)工具箱，可以選擇不同的工具根據(jù)要求畫(huà)圖，在圖庫(kù)里可以選用圖庫(kù)的圖片，組態(tài)界面主要介紹一個(gè)功能，點(diǎn)位圖，在組態(tài)王里有一個(gè)點(diǎn)位圖功能，在本身圖庫(kù)里沒(méi)有的情況下，可以選擇點(diǎn)位圖，從文件中加載所要的圖片，用以完善和美華組態(tài)界面。本次課程設(shè)計(jì)的界面如圖4-2所示。圖4-2 組態(tài)界面4.4.2 動(dòng)畫(huà)連接設(shè)計(jì)界面的設(shè)計(jì)只是為了只管顯示工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的狀況和數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)詞典是定義

48、數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，在沒(méi)有動(dòng)畫(huà)連接之前，這兩個(gè)只是獨(dú)立的模塊，要使兩個(gè)之間建立聯(lián)系，要通過(guò)素圖里的動(dòng)畫(huà)連接，連接不同屬性。動(dòng)畫(huà)連接需要兩個(gè)步驟：（1） 將畫(huà)面里的每個(gè)素位圖和數(shù)據(jù)詞典的變量建立聯(lián)系以按鍵“一號(hào)車(chē)位載板”為例，一號(hào)車(chē)位載車(chē)板要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，首先要連接數(shù)據(jù)詞典的變量“車(chē)位一”如圖，在載車(chē)板動(dòng)畫(huà)屬性里選擇垂直移動(dòng)屬性，在彈出連接框里，連接“車(chē)位一”如圖4-3所示。對(duì)界面上的按鍵，指示燈都連接數(shù)據(jù)詞典的變量，這樣素位圖和數(shù)據(jù)詞典之間建立了聯(lián)系。（2）腳本編輯界面的動(dòng)畫(huà)應(yīng)該是一個(gè)整體的圖形，每個(gè)素位圖之間都有著邏輯聯(lián)系，要是這些變量聯(lián)系起來(lái)就要使用畫(huà)面命令的腳本編輯功能，這也是組態(tài)王的重要部分之一

49、。組態(tài)監(jiān)控的腳本編輯在組態(tài)畫(huà)面命令語(yǔ)言中編輯，主要應(yīng)用判斷、賦值、函數(shù)等各種邏輯將變量想關(guān)聯(lián)。圖4-3 動(dòng)畫(huà)連接在和plc通信時(shí)，組態(tài)接收的plc輸出的時(shí)間信號(hào)，而組態(tài)就需要接收這些不同的時(shí)間信號(hào)，執(zhí)行不同的移動(dòng)方案，這樣就可以模擬出整個(gè)存取過(guò)程。在畫(huà)面腳本里對(duì)時(shí)間進(jìn)行判斷和賦值可以實(shí)現(xiàn)，編輯框在右擊，畫(huà)面屬性的命令語(yǔ)言中編寫(xiě)。下面以一號(hào)車(chē)板的移動(dòng)腳本為例，腳本編輯如圖4-4所示。圖4-4 車(chē)位腳本編輯當(dāng)“車(chē)一存車(chē)”按鍵按下為1時(shí)，且接收plc的時(shí)間數(shù)據(jù)車(chē)一時(shí)間為020時(shí)候，每個(gè)車(chē)位重新賦值水平距離+15，這樣一號(hào)車(chē)位下方載車(chē)板右移成功。其它移動(dòng)方案可以根據(jù)以上的事例進(jìn)行編輯，將畫(huà)面里的每個(gè)素

50、位圖和變量進(jìn)行編輯，可以實(shí)現(xiàn)整體的畫(huà)面連接。指示燈的設(shè)置，在工具里，選擇圖庫(kù)，找到指示燈，在畫(huà)面適當(dāng)位置畫(huà)下指示燈，雙擊指示燈，選擇連接的變量，下面有閃爍條件，連接變量其閃爍的變量，設(shè)置界面如圖4-5所示。圖4-5 指示燈設(shè)置按鈕的設(shè)置，在工具里選擇按鈕，對(duì)按鈕進(jìn)行命名，雙擊按鈕，在彈出的動(dòng)畫(huà)連接中，選擇命令語(yǔ)言連接，選擇按下時(shí)，在對(duì)話框里對(duì)本站點(diǎn)的語(yǔ)言進(jìn)行編輯，如圖4-6所示。這樣完成一個(gè)按鈕的設(shè)置。圖4-6 按鈕設(shè)置組態(tài)監(jiān)控界面的電機(jī)控制介紹：電機(jī)的正反轉(zhuǎn)的動(dòng)作執(zhí)行，主要是組態(tài)軟件采集plc端口的電機(jī)的運(yùn)行信息，本次設(shè)計(jì)的3*3立體車(chē)庫(kù)共用五個(gè)電機(jī)，電機(jī)位置示意圖如下圖4-7所示。1號(hào)電機(jī)

51、2號(hào)電機(jī)3號(hào)電機(jī)4號(hào)電機(jī)5號(hào)電機(jī)圖4-7 電機(jī)位置電機(jī)動(dòng)作以一號(hào)電機(jī)為例：當(dāng)接受到一號(hào)載車(chē)板或者四號(hào)載車(chē)板下降指令，電機(jī)1正傳，一號(hào)載車(chē)板上升或者四號(hào)載車(chē)板上升，電機(jī)1反轉(zhuǎn)。電機(jī)啟停在組態(tài)模擬界面上以其上面的指示燈為標(biāo)志，紅色停止，綠色為運(yùn)行。組態(tài)界面里的設(shè)計(jì)和腳本編輯結(jié)束，完成對(duì)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，只要在上位機(jī)和plc之間建立通信，接收數(shù)據(jù)，就可以實(shí)現(xiàn)立體車(chē)庫(kù)的監(jiān)控系統(tǒng)。第五章 系統(tǒng)調(diào)試5.1 通信設(shè)置5.1.1 plc編程軟件和plc的通信在設(shè)計(jì)完整的plc程序中，在step 7 micro win里進(jìn)行編譯，確定程序編譯沒(méi)有錯(cuò)誤的之后，下一步是將程序下載入西門(mén)子s7-200的plc中，在

52、下載程序之前，首先要讓step 7 micro win和plc之前建立通信。圖5-1 通信設(shè)置如圖5-1所示是通信設(shè)置的流程標(biāo)注圖片。通信線采用的是usb轉(zhuǎn)ppi的串行線，此線需要安裝驅(qū)動(dòng)，在電腦設(shè)備管理器里讀出usb的所造的com地址，在step 7 micro win的通信模塊上，只要設(shè)置好波特率和通信類(lèi)型，值得注意的是首先遠(yuǎn)程地址要設(shè)為2，其次，設(shè)置pg/pc接口，在更多設(shè)置里，ppi的參數(shù)最好默認(rèn)值，本例連接為com的參數(shù)，如圖5-1所示4處。然后，通信端口里的plc地址要和遠(yuǎn)程地址一致，一般為2，最后，在連接時(shí)，plc必須打開(kāi)，且為stop狀態(tài)。在step 7 micro win的通

53、信雙擊刷新設(shè)備（如圖5-1所示2處）會(huì)出現(xiàn)s7-200的設(shè)備，然后在設(shè)備模塊讀取其cpu型號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)的程序的下載。5.1.2 組態(tài)王和plc的通信建立在step 7 micro win已經(jīng)和plc通信成功的基礎(chǔ)上，組態(tài)王和plc之間的通信就比較簡(jiǎn)單了，將plc設(shè)為run狀態(tài)，打開(kāi)組態(tài)王，在設(shè)備里設(shè)置自己定義的設(shè)備，步驟為【雙擊已經(jīng)定義的設(shè)備】【西門(mén)子s7200】【自由口】【ppi】下一步設(shè)置com口要與電腦上的ppi通信線的com口一致，【完成】。這是可以運(yùn)行組態(tài)王，查看通信是否成功，首先可以查看組態(tài)王【信息窗口】，查看運(yùn)行記錄，其次可以在演示界面【調(diào)試】的通信里，選擇要測(cè)試的功能，然后進(jìn)行

54、點(diǎn)測(cè)試，還是在【信息窗口】顯示調(diào)試結(jié)果。如果在各個(gè)模擬設(shè)計(jì)在軟件調(diào)試的時(shí)候經(jīng)常會(huì)發(fā)生畫(huà)面不按照命令語(yǔ)言正常運(yùn)行的情況，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，每次運(yùn)行之前只要將要運(yùn)行的畫(huà)面重新存儲(chǔ)一次，就可以避免這種情況再次發(fā)生9。5.2 調(diào)試運(yùn)行結(jié)果工業(yè)工程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高了工業(yè)的自動(dòng)化水平，有很重要的實(shí)踐意義 10 。調(diào)試運(yùn)行的端口數(shù)據(jù)設(shè)置以后，確定通信成功以后，將plc的程序通過(guò)step 7 micro win編程軟件下載入plc中，載入程序以后，再打開(kāi)組態(tài)軟件，將通電線與組態(tài)連接，值得注意的是在下載程序和運(yùn)行時(shí)候，組態(tài)和step 7 micro win軟件不能同時(shí)開(kāi)打，否則會(huì)通信失敗，因?yàn)橥ㄐ殴灿靡桓鵳pi線和com口，會(huì)顯示端口占用而無(wú)法通信。組態(tài)進(jìn)入演示界面。調(diào)試成功后，主要的組態(tài)界面如圖5-2所示，系統(tǒng)開(kāi)關(guān)按鈕控制系統(tǒng)的開(kāi)啟和關(guān)閉，系統(tǒng)運(yùn)行指示燈會(huì)根據(jù)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)變化，運(yùn)行時(shí)為綠色，系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)候?yàn)榧t色，故障報(bào)警為閃爍狀態(tài)。存取車(chē)位的按鈕如圖所示，例如按下1號(hào)存車(chē)，進(jìn)行自動(dòng)存車(chē)運(yùn)行。存車(chē)以后車(chē)位顯示燈為紅色，在小車(chē)存取的過(guò)程，車(chē)位顯示燈是在閃爍狀態(tài)，以便提示系統(tǒng)正在運(yùn)行存取車(chē)過(guò)程。另外在車(chē)庫(kù)框架上的模擬電機(jī)與實(shí)際電機(jī)同步，控制載車(chē)板的運(yùn)行，停止時(shí)為紅色，運(yùn)行時(shí)候?yàn)榫G色