PLCS7-200立體車庫(kù)畢業(yè)設(shè)計(jì)(帶有上位機(jī)及梯形圖程序)

1、 學(xué)校代碼： 學(xué) 號(hào)：畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) BACHELOR DISSERTATION論文題目： 基于PLC立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)位類別： 工學(xué)學(xué)士 學(xué)科專業(yè)： 自動(dòng)化1班 作者姓名： 導(dǎo)師姓名： 完成時(shí)間： 基于PLC的立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中文摘要隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市人口日益增多，特別是隨著改革開放以來，我國(guó)進(jìn)入了汽車擁有率迅速上升時(shí)候。以往那種單層平面停車場(chǎng)也越來越不能滿足市場(chǎng)的需求。對(duì)多停車位、少占空間、使用操作簡(jiǎn)單、安全可靠的“立體停車庫(kù)”的建設(shè)，是解決目前寸土寸金的大都市內(nèi)停車難的有效辦法。本設(shè)計(jì)基于PLC控制，同時(shí)利用下位機(jī)與上位機(jī)通訊，在上位機(jī)上進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控立體車庫(kù)運(yùn)行

2、，升降橫移立體停車庫(kù)車位結(jié)構(gòu)為M*N的2維矩陣形式，M為層，N為列，可設(shè)計(jì)為多層、多列?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)為3層*3列車庫(kù)。本設(shè)計(jì)軟件部分是基于SETP7 Micro/WIN開發(fā)環(huán)境，采用梯形圖進(jìn)行程序編寫。硬件部分是基于上位機(jī)MCGS組態(tài)環(huán)境及下位機(jī)硬件試驗(yàn)箱完成的。畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)果表明：該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)空車車位號(hào)的LED顯示，并且LED顯示實(shí)現(xiàn)了優(yōu)先選擇空車位的功能，即1號(hào)車位優(yōu)先于2號(hào)、2號(hào)優(yōu)先于3號(hào),以此類推。上位機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)車位的升降橫移功能。 關(guān)鍵詞：PLC；立體車庫(kù)；組態(tài)軟件；S7-200；監(jiān)控系統(tǒng) The design of general multi-layered fluctuation

3、three-dimensional garage control system based on PLCABSTRACTWith the rapid development of Chinas economy,increasing urban population, especially with the reform and opening up, China has entered a rapid increase in car ownership in time. Single-plane parking lot in the past that can not meet market

4、demand. On more parking spaces, less space, use a simple, safe and reliable parking of the building, is solve the high cost of land within the city parking is difficult and effective way. The design is based on PLC control, while use of lower computer and the host computer communication, the host co

5、mputer on a real-time monitoring parking operation, lifting and transferring parking parking structure for the M * N 2-dimensional matrix, M for the layer, N is the column can be designed for the multi-layer, multi-column.Now is designed to 3 * 3. Part of this design software is based on SETP7 Micro

6、 / WIN development environment for programming using ladder. Hardware configuration is based on PC MCGS environment and lower computer hardware test chamber complete. Graduation results show that: the system can empty parking space number LED display and LED display of the priority function of empty

7、 parking spaces, that parking space No. 1 priority 2, priority 2, 3, and so on. PC can be achieved on the function of lifting and transferring of parking spaces. Keywords: PLC; parking; configuration software；S7-200；Monitoring System目錄第一章前言61.1本課題研究的主要意義61.2 發(fā)展的現(xiàn)狀及前景展望61.3本課題的主要任務(wù)及結(jié)構(gòu)組織8第二章立體車庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)10

8、2.1 立體車庫(kù)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)102.2 立體車庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)102.3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及選擇112.3.1方案的設(shè)計(jì)112.3.2 方案的選擇12第三章立體車庫(kù)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)123.1 PLC概述123.1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)143.1.2 PLC的編程語言173.2 西門子S7-200213.3 STEP7-Micro/WIN軟件的使用及編程規(guī)則213.3.1 STEP7-Micro/WIN的使用213.3.2 STEP7-Micro/WIN的編程規(guī)則243.4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)243.4.1 輸入輸出分配表243.4.2 I/O接線圖253.4.3 順序功能圖253.4.4 梯形圖26

9、第四章立體車庫(kù)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)274.1 MCGS組態(tài)軟件的介紹274.2 MCGS組態(tài)設(shè)計(jì)294.2.1 用戶窗口設(shè)計(jì)294.2.2 設(shè)備窗口設(shè)計(jì)304.2.3實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)334.2.4 組態(tài)畫面與下位機(jī)關(guān)聯(lián)344.3 硬件實(shí)驗(yàn)箱設(shè)計(jì)36第五章立體車庫(kù)系統(tǒng)的調(diào)試與分析375.1調(diào)試結(jié)果及分析375.2出現(xiàn)的問題及解決方法38第六章結(jié)束語及展望38參考文獻(xiàn)39致謝40附錄（梯形圖）41第一章 前言1.1本課題研究的主要意義自動(dòng)化立體車庫(kù)系統(tǒng)是指在不需要人工干預(yù)的情況下，運(yùn)輸設(shè)備能自動(dòng)存儲(chǔ)和取出車輛的多層車庫(kù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。它具有節(jié)約用地、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、消除差錯(cuò)、提高管理和操作人員素質(zhì)等諸多優(yōu)點(diǎn)。本次課

10、題所設(shè)計(jì)的是立體車庫(kù)。隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、交通的發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，車輛無處停放的問題日趨突出。立體停車設(shè)備的發(fā)展在國(guó)外，尤其在日本已有近3040年的歷史，無論在理論還是在技術(shù)上均已獲得了成功。我國(guó)也于90年代初開始研究開發(fā)機(jī)械立體停車設(shè)備，距今已有十多年的歷程。采用立體車庫(kù)進(jìn)行存放車輛與傳統(tǒng)的自然地下車庫(kù)相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，立體車庫(kù)具有突出的節(jié)地優(yōu)勢(shì)。以往的地下車庫(kù)由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù)40平方米的面積，而如果采用多層立體車庫(kù)，可使地面的使用率提高8090，如果采用地上多層（21層）立體式車庫(kù)的話，50平方米的土地面積上便可存放40輛車，倉(cāng)庫(kù)可

11、以大幅度地向高空發(fā)展，充分利用倉(cāng)庫(kù)地面和空間，因此，節(jié)省了庫(kù)存占地面積，提高了空間利用率。這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土地開發(fā)成本。立體車庫(kù)存放車輛與傳統(tǒng)地下車庫(kù)相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，若人在車庫(kù)內(nèi)，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)該說，立體倉(cāng)庫(kù)從管理上可以做到徹底的人車分流。在立體車庫(kù)中采用機(jī)械存車，還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運(yùn)行中的耗電量比工人管理的地下車庫(kù)低得多。立體車庫(kù)一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺(tái)集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢(shì)，在住宅區(qū)的每個(gè)組團(tuán)中或每棟樓下都可以隨機(jī)設(shè)立機(jī)械停車樓。這對(duì)眼下車庫(kù)短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便條件

12、。因此，對(duì)這個(gè)課題的研究是具有重大意義的5。1.2 發(fā)展的現(xiàn)狀及前景展望車庫(kù)是大中城市的熱門話題，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委將“城市立體車庫(kù)”列為“近期行業(yè)技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)”，隨著家用汽車的不斷增加，公共場(chǎng)所及社區(qū)內(nèi)存車矛盾、車擠綠地的問題將會(huì)越來越突出，在人們對(duì)生活質(zhì)量和環(huán)境意識(shí)不斷增強(qiáng)之時(shí)“車庫(kù)”日漸成為熱門話題，機(jī)械自動(dòng)化立體車庫(kù)將會(huì)在新開發(fā)的樓盤及商業(yè)里大顯身手。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)城市的交通狀況越來越重視。面對(duì)各大中城市日益增加的汽車，越來越堵的交通，相關(guān)部門作了大量的調(diào)查與研究，終于認(rèn)識(shí)到在加大對(duì)動(dòng)態(tài)交通的改造投入與管理的同時(shí)，也要加強(qiáng)對(duì)靜態(tài)交通的管理，要給“無家可歸”的汽車一個(gè)棲身之地。到2010

13、年我國(guó)城市汽車保有量將達(dá)到2000萬輛。數(shù)量如此眾多的汽車停放，將對(duì)城市的交通和環(huán)境起著重大的影響。而停車難問題的出現(xiàn)，也給我們機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)帶來了巨大的商機(jī)和廣闊的市場(chǎng)。在這商機(jī)與競(jìng)爭(zhēng)并存的時(shí)候，我國(guó)的機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)也將從快速發(fā)展階段進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展階段。 未來市場(chǎng)是巨大的，但對(duì)產(chǎn)品的需求，將會(huì)向兩個(gè)極端發(fā)展：一個(gè)極端就是價(jià)格的極端，市場(chǎng)大量需要低價(jià)格的機(jī)械停車設(shè)備，它只要能夠達(dá)到增加停車位的目的，能夠保證最基本的使用性能，以價(jià)格優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)市場(chǎng)，這一部分的市場(chǎng)份額預(yù)計(jì)將達(dá)到70%-80%；另一個(gè)極端就是技術(shù)與性能的極端，要求停車設(shè)備具有優(yōu)越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。通過國(guó)內(nèi)外

14、機(jī)械停車設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)人們?cè)诶脵C(jī)械停車設(shè)備存取車時(shí)，首先追求的是存取車速度、等待時(shí)間以及方便程度。此外，未來的機(jī)械停車設(shè)備市場(chǎng)，將更加注重完善的售后服務(wù)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程故障導(dǎo)處理系統(tǒng)將是用戶追求的目標(biāo)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，城市規(guī)劃的完善，機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)將成為一個(gè)充滿生機(jī)的朝陽行業(yè)，機(jī)械停車設(shè)備的技術(shù)也將得到長(zhǎng)足的發(fā)展。機(jī)械式停車設(shè)備行業(yè)在我國(guó)是近十幾年來發(fā)展起來的新興行業(yè)。隨著我國(guó)人民生活的不斷提高和汽車工業(yè)的高速發(fā)展，機(jī)械式停車設(shè)備以其獨(dú)有的優(yōu)越性，最近幾年得到了廣泛的應(yīng)用。2008年國(guó)內(nèi)進(jìn)行安裝的機(jī)械式停車庫(kù)達(dá)到687個(gè)，比2007年的652個(gè)增加了35個(gè)

15、，增長(zhǎng)了5.37%。2008年在中國(guó)整體外貿(mào)出口增速大幅下滑的情況下，立體停車設(shè)備出口額增長(zhǎng)仍達(dá)到了68.1%的增速。從我國(guó)機(jī)械式車庫(kù)實(shí)際安裝情況看，由于PSH（升降橫移）類具有類型多、規(guī)?？纱罂尚　?chǎng)地適應(yīng)性強(qiáng)、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，決定了PSH類應(yīng)用最為廣泛，數(shù)量占絕大多數(shù)，今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)仍將是PSH的天下。而三類循環(huán)類車庫(kù)數(shù)量很少，所占市場(chǎng)份額非常有限，PCX和PSX兩類在08年只銷售了20個(gè)泊位，PDX只售出121個(gè)泊位。對(duì)于PJS、PPY、PXD、PCS這四種類型車庫(kù)，PJS屬于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格便宜，使用較多，PPY（對(duì)于多層）、PXD、PCS都屬于自動(dòng)化程度較高、全/半封閉式

16、的大型立體車庫(kù)，技術(shù)含量較高，價(jià)格也相對(duì)較高，多適用于停放車輛多且集中的地區(qū)（如機(jī)場(chǎng)、車站、繁華商業(yè)區(qū)、城市中心區(qū)、公共文體活動(dòng)場(chǎng)所等），今后，在建設(shè)面向社會(huì)大眾的大型公共停車場(chǎng)時(shí)，將有可能越來越多地采用這些類型的車庫(kù)。從市場(chǎng)需求、價(jià)格的可行性和政策導(dǎo)向來看，市場(chǎng)消費(fèi)都已經(jīng)走出了原來的“叫好不叫座”的狀態(tài)?，F(xiàn)在主要的城市，如北京、上海、廣州等已經(jīng)走出了立體停車設(shè)備使用率低下的狀態(tài)，有些的使用率已經(jīng)達(dá)到80%-90%。按照目前的汽車保有量和現(xiàn)在國(guó)內(nèi)汽車生產(chǎn)能力，中國(guó)2009年需要新增停車位超過7000萬個(gè)，如果按照建立的立體停車設(shè)備在平均在100個(gè)車位，那么也需要35萬個(gè)。隨著國(guó)家政策的不斷出臺(tái)

17、，也會(huì)加速停車設(shè)備的建設(shè)。就現(xiàn)在迫切需要建設(shè)的就有數(shù)億的市場(chǎng)?，F(xiàn)在停車設(shè)備市場(chǎng)相對(duì)比較成熟，市場(chǎng)的培養(yǎng)期已經(jīng)過去，國(guó)外的停車設(shè)備企業(yè)已經(jīng)悄悄進(jìn)入。從1999年開始，在投資與消費(fèi)的雙重拉動(dòng)下，我國(guó)的汽車產(chǎn)業(yè)擺脫了長(zhǎng)達(dá)6年的持續(xù)低迷的時(shí)期，進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展期。同時(shí)，國(guó)內(nèi)城市的汽車保有量也大幅增加，再加上國(guó)內(nèi)房地產(chǎn)開發(fā)不斷的升溫，城市停車難的問題日益突出，在此情況下，我國(guó)的機(jī)械式停車設(shè)備行業(yè)行到了一個(gè)高速發(fā)展的機(jī)遇，行業(yè)年銷售機(jī)械車位數(shù)由1000多個(gè)，迅速增加到50000多個(gè), 到2008年已經(jīng)有1000多個(gè)立體停車設(shè)備，停車位擁有量達(dá)近53萬；生產(chǎn)企業(yè)也由最初的34家猛增到100多家。隨著城市機(jī)動(dòng)

18、車保有量的不斷加大，停車難的問題會(huì)也在不斷加大。2008年城市停車位的缺口在六成以上，為城市交通帶來了諸多的問題。目前部分城市已經(jīng)就推廣立體停車設(shè)備議案，以便解決目前鬧市區(qū)停車難，小區(qū)停車問題帶來的安全隱患?？傮w來說，要從根本上解決城市的停車問題，立體停車設(shè)備的普遍推廣是必然的趨勢(shì)。停車位的空缺還很大，并且現(xiàn)在存在車庫(kù)挪用等一系列現(xiàn)象，也是停車位比實(shí)際統(tǒng)計(jì)的還要少。從近兩年立體停車設(shè)備停車位的增長(zhǎng)速度一直保持在50%以上就能看出來，立體停車設(shè)備的普遍應(yīng)用的大勢(shì)是不可改變的，這一市場(chǎng)有著廣闊的前景?，F(xiàn)在機(jī)械式停車設(shè)備中，自動(dòng)化應(yīng)用程度已經(jīng)很高，一些大的停車設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，在積極推廣自動(dòng)化產(chǎn)品的應(yīng)用

19、，在大型的項(xiàng)目中有較為廣泛的應(yīng)用，但一些小型企業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械式停車設(shè)備自動(dòng)化程度還有待提高。從前景來看，未來幾年機(jī)械式停車設(shè)備銷量將突破2千套2。1.3本課題的主要任務(wù)及結(jié)構(gòu)組織利用PLC控制，同時(shí)在上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控立體車庫(kù)運(yùn)行，升降橫移立體停車庫(kù)車位結(jié)構(gòu)為M*N的2維矩陣形式，M為層，N為列，可設(shè)計(jì)為多層、多列?，F(xiàn)設(shè)計(jì)為3層*3列車庫(kù)。立體車庫(kù)的整個(gè)控制系統(tǒng)由上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和下位機(jī)PLC控制系統(tǒng)組成，控制方式要求有三種方式：一是現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制，主要用于設(shè)備調(diào)試、維修或異常情況處理；二是PLC單獨(dú)控制，操作PLC控制面板上的按鈕由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)邏輯控制；三是上、下位機(jī)構(gòu)成完整監(jiān)控系統(tǒng)的控制方式。

20、三個(gè)控制方式可以任意選擇。本文分為六章：第一章通過對(duì)立體車庫(kù)系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，簡(jiǎn)要的說明了本課題的背景和意義。敘述了論文的組織結(jié)構(gòu)。第二章，通過對(duì)立體車庫(kù)系統(tǒng)的功能分析，提出了本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案和選擇。第三章，講述了立體車庫(kù)的軟件設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括PLC的介紹、西門子S7-200及STEP7的介紹等。第四章，講述了硬件部分的設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括MCGS組態(tài)軟件的介紹及使用等。第五章，講述了本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)調(diào)試與分析，并提出了解決問題的思路與辦法。第六章，對(duì)本設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，并提出了不足與改進(jìn)。第二章 立體車庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 立體車庫(kù)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是3層3列的立體型車庫(kù)，且設(shè)計(jì)為升降橫移立體車庫(kù)，

21、即為第1層可以水平橫移，可以給上層車位讓位，第2層可以水平橫移和垂直升降，第3層可以垂直升降。其車庫(kù)圖形如圖17。圖1 立體車庫(kù)模型圖本設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)的功能如下：1能在上位機(jī)上仿真出模擬立體車庫(kù)，且能利用下位機(jī)控制上位機(jī)。2用LED顯示空車位的車位號(hào)，且從1開始依次優(yōu)先。3上位機(jī)上顯示車位移動(dòng)過程，即進(jìn)車和出車的車位升降橫移過程。2.2 立體車庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)立體車庫(kù)控制系統(tǒng)由上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和下位機(jī)PLC控制系統(tǒng)組成。其組成框圖如圖5所示：控制系統(tǒng)由 “上級(jí)總線機(jī)或網(wǎng)絡(luò)(可選)+上位機(jī)+PLC+現(xiàn)場(chǎng)操作機(jī)構(gòu)” 構(gòu)成，以PC機(jī)為核心，配備有打印機(jī)、音效設(shè)備、收款機(jī)、顯示器等。上級(jí)總線控制機(jī)或網(wǎng)絡(luò)、

22、操作面板、觸摸屏、IC卡磁卡機(jī)都是可選部分，為進(jìn)一步開發(fā)內(nèi)容，可根據(jù)車庫(kù)規(guī)模以及實(shí)際情況合理選用。例如多個(gè)3層*3列單元組合車庫(kù)，我們可以用一個(gè)PLC控制一個(gè)車庫(kù)單元，多個(gè)PLC共同構(gòu)成多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)。如果車庫(kù)的規(guī)模足夠大，還可以考慮配備操作面板、觸摸屏和IC卡磁卡機(jī)等來實(shí)現(xiàn)智能化自動(dòng)控制。其組成如下圖2所示：圖2 控制系統(tǒng)總體組成原理框圖車庫(kù)控制方式分為三種現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制、PLC單獨(dú)控制和上位機(jī)監(jiān)控控制?，F(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)是在現(xiàn)場(chǎng)用手操作面板對(duì)每個(gè)載車板進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制；PLC單獨(dú)控制為操作PLC控制面板上的按鈕由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)邏輯控制；上位機(jī)監(jiān)控控制是由計(jì)算機(jī)給出存取命令由PLC執(zhí)行，同時(shí)車庫(kù)的運(yùn)行狀態(tài)

23、實(shí)時(shí)反映在上位機(jī)上。三種方式可以任意選擇?，F(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制方式主要用于設(shè)備維修、調(diào)試或異常情況處理，為最高優(yōu)先級(jí)；PLC單獨(dú)控制和上位機(jī)監(jiān)控控制方式用于正常進(jìn)出車處理，其中PLC單獨(dú)控制方式優(yōu)先級(jí)高于上位機(jī)監(jiān)控控制。在計(jì)算機(jī)脫機(jī)情況下，PLC控制面板可以完成所有存取車操作。而且本設(shè)計(jì)要求現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制、PLC單獨(dú)控制和上位機(jī)監(jiān)控控制之間必須能夠互鎖。采用上位機(jī)技術(shù)，上位PC機(jī)向PLC發(fā)出控制指令，再由PLC控制車庫(kù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)作，從而完成上位機(jī)對(duì)整個(gè)升降橫移式立體車庫(kù)系統(tǒng)的控制與管理，達(dá)到全自動(dòng)化的控制水平。上位機(jī)與PLC的通信是應(yīng)用上位機(jī)中通信軟件對(duì)串口狀態(tài)及串口通信的信息格式和協(xié)議進(jìn)行設(shè)置，以實(shí)

24、現(xiàn)上位機(jī)串行口和PLC上的通訊單元之間的通訊連接。2.3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及選擇2.3.1方案的設(shè)計(jì)方案1:九車位立體車庫(kù)，該立體車庫(kù)有九個(gè)車位，即3車位為一層，第一層只能做橫向移動(dòng)且是前后橫移，第二層可以橫移和升降移動(dòng)，第三層只能升降移動(dòng)。方案2:七車位立體車庫(kù)，該立體車庫(kù)有七個(gè)車位，即1和2層為每層兩個(gè)車位，3層為三個(gè)車位。第一層只能做橫移且為左右橫移，第二層可以做橫移和升降移動(dòng)，第三層只能做升降移動(dòng)。2.3.2 方案的選擇方案1:可以存放更多的車，但占用更多土地。方案2:只需在車庫(kù)內(nèi)移動(dòng)車位，不需占用其他土地，但車位數(shù)量減少。經(jīng)過考慮，方案2更符合中國(guó)停車場(chǎng)緊缺的現(xiàn)狀，雖然方案2車位要比方案

25、1少兩個(gè)，但節(jié)約的土地可以再建一個(gè)立體車庫(kù)，所以選擇方案2。第三章 立體車庫(kù)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 3.1 PLC概述現(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求作出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程序控制器（Programmable Logic Controller，PLC）正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。1985年國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義如下：可編程控制器是一種進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，是專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制器，它采用了可以編程序的存

26、儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程。PLC的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中。PLC仍處于不斷的發(fā)展之中，其功能不斷增強(qiáng)，更為開放，它不但是單機(jī)自動(dòng)化中應(yīng)用最廣的控制設(shè)備，在大型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也占有不可動(dòng)搖的地位。PLC應(yīng)用之廣、普及程度之高，是其他計(jì)算機(jī)控制設(shè)備無法比擬的5?？删幊绦蚩刂破鞯靡匝杆侔l(fā)展和廣泛應(yīng)用的原因是由于它具有繼電接觸器控制裝置和通用計(jì)算機(jī)以及其他控制系統(tǒng)所不具有的特點(diǎn)：1.編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)。2.功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高

27、。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(jì)、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。PLC已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在很多的工業(yè)部門，隨著其性能價(jià)格比的不斷提高，PLC的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，主要有以下幾個(gè)方面：1.邏輯控制功能。用PLC的與、或、非指令取代繼電器觸電串聯(lián)、并聯(lián)和其他邏輯連接，進(jìn)行開關(guān)控制。2.定時(shí)/計(jì)數(shù)控制功能。用PLC提供的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器指令實(shí)現(xiàn)對(duì)某種操作的定時(shí)或計(jì)數(shù)控制。3.順序控制功能。用步進(jìn)指令來實(shí)現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能進(jìn)行下一道工序操作的控

28、制。4.數(shù)據(jù)處理功能。PLC能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作。5.A/D與D/A轉(zhuǎn)換功能。通過A/D、D/A模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。6.運(yùn)動(dòng)控制功能。通過高速計(jì)數(shù)模塊和位置控制模塊等進(jìn)行單軸或多軸控制。7過程控制功能。通過PLC的PID控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、速度、流量等物理量進(jìn)行閉環(huán)控制。8.擴(kuò)展功能。通過連接輸入輸出擴(kuò)展單元模塊來增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)，也可以通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高PLC的控制能力。9.遠(yuǎn)程控制功能。通過遠(yuǎn)程I/O單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入輸出設(shè)備與PLC主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。10.通信聯(lián)網(wǎng)功能。通過

29、PLC之間或與主控計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的系統(tǒng)控制。11.監(jiān)控功能。PLC能夠監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，對(duì)異常情況進(jìn)行報(bào)警、顯示、故障診斷以及自動(dòng)終止運(yùn)行3。3.1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC主要由中央處理單元、輸入接口、輸出接口、通信接口等部分組成，其中CPU是PLC的核心，I/O部件是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器和上位機(jī)連接（見圖3）。對(duì)于整體式PLC，所有部件都裝在同一機(jī)殼內(nèi)；對(duì)于模塊式PLC，各功能部件獨(dú)立封裝，稱為模塊或模板，各模塊通過總線連接，安裝在機(jī)架或?qū)к壣?。不同廠商生產(chǎn)的不同系列產(chǎn)品在每個(gè)機(jī)架上可插放的模塊數(shù)是不同的，一般為310塊?？蓴U(kuò)展的機(jī)架數(shù)也

30、不同，一般為28個(gè)機(jī)架?；緳C(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架之間的距離不宜太長(zhǎng)，一般不超過10M4。 圖3 PLC硬件結(jié)構(gòu)1中央處理單元CPUCPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲(chǔ)器組成。CPU通過輸入裝置讀入外設(shè)的狀態(tài)，由用戶程序去處理，并根據(jù)處理結(jié)果通過輸出裝置去控制外設(shè)。一般的中型可編程控制器多為雙微處理器系統(tǒng)，一個(gè)是字處理器，它是主處理器，由它處理字節(jié)操作指令，控制系統(tǒng)總線，內(nèi)部計(jì)數(shù)器，內(nèi)部定時(shí)器，監(jiān)視掃描時(shí)間，統(tǒng)一管理編程接口，同時(shí)協(xié)調(diào)位處理器及輸入輸出。另一個(gè)為位處理器，也稱布爾處理器，它是從處理器，它的主要作用是處理位操作指令和在機(jī)器操作系統(tǒng)的管理下實(shí)現(xiàn)PLC編程語言向機(jī)器語言轉(zhuǎn)換。CPU處

31、理速度是指PLC執(zhí)行1000條基本指令所花費(fèi)的時(shí)間。2存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器主要存放系統(tǒng)程序，用戶程序及工作數(shù)據(jù)。PLC所用的存儲(chǔ)器基本上由PROM，EPROM，EEPROM及RAM等組成。3I/O模塊輸入模塊和輸出模塊簡(jiǎn)稱為I/O模塊，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和CPU模塊的橋梁。PLC通過I/O接口可以檢測(cè)被控對(duì)象或被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，以這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的信息依據(jù)。同時(shí)PLC又通過I/O接口將處理結(jié)果送給被控設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，以實(shí)現(xiàn)控制。4電源部件PLC的電源包括系統(tǒng)電源和后備電池。PLC一般使用AC220V電源，電源模塊的作用就是將外部輸入的交流電經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換

32、成PLC的CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電路所需要的直流電源。PLC大多使用開關(guān)型穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)壓性能好，抗干擾能力強(qiáng)，內(nèi)部的開關(guān)電源為各個(gè)模塊提供和不同的電壓等級(jí)的直流電源。5編程器編程器是人機(jī)對(duì)話工具，用來輸入、修改和調(diào)試用戶程序、監(jiān)控PLC的運(yùn)行情況、調(diào)整內(nèi)部寄存器的參數(shù)等。編程器可分為建議編程器和圖形編輯器兩種：簡(jiǎn)易編程器只能輸入助記符程序；而圖形編程器可直接輸入梯形圖。6其他接口電路為了擴(kuò)展PLC的功能，出I/O接口外，PLC還配置了其他一些接口，主要有:（1）I/O擴(kuò)展接口（2）智能I/O接口（3）通信接口（4）A/D、D/A接口7PLC外部設(shè)備外部設(shè)備包括編程器、打印機(jī)、外存儲(chǔ)

33、器、EPROM寫入器等10。3.2.2 PLC的工作原理PLC的CPU連續(xù)執(zhí)行用戶程序、完成控制功能是以掃描工作方式進(jìn)行的。所謂掃描工作方式，即CPU從程序段的第一句順序讀取順序執(zhí)行，直至最后一句。CPU在掃描周期中，要完成以下任務(wù)：1輸入處理階段每次掃描周期開始時(shí)，先讀數(shù)字輸入點(diǎn)的當(dāng)前值，然后把這些值寫到輸入映像寄存器中。CPU以8位（1個(gè)字節(jié)）為增量的方法來保留輸入映像寄存器。在每次掃描開始時(shí)，CPU會(huì)將映像寄存器中未使用的輸入位清零。2執(zhí)行程序在掃描周期的執(zhí)行程序階段里，CPU執(zhí)行程序是從第一條指令開始，直到最后一條指令結(jié)束。不論在主程序或中斷程序執(zhí)行過程中，直接I/O指令允許對(duì)輸入點(diǎn)和

34、輸出點(diǎn)直接存取。如果在程序中使用了中斷，與中斷事件相關(guān)的中斷程序就作為程序的一部分存儲(chǔ)下來。中斷程序并不作為正常掃描周期的一部分來執(zhí)行，而是當(dāng)中斷事件發(fā)生時(shí)才執(zhí)行。3處理通訊請(qǐng)求在掃描周期的信息處理階段，CPU處理從通訊端口接收到的任何信息。4執(zhí)行CPU的自診斷測(cè)試在掃描周期中，CPU檢查其硬件，以及用戶存儲(chǔ)器（僅在RUN模式下），它也檢查所有的I/O模塊的狀態(tài)。5輸出處理階段在每個(gè)掃描周期的結(jié)尾，CPU把存在輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)輸送給數(shù)字輸出點(diǎn)。CPU以1個(gè)字節(jié)為增量來保留輸出影響寄存器。當(dāng)CPU操作模式從RUN切換到STOP，數(shù)字輸出設(shè)置為輸出表中定義的值，或保持當(dāng)前狀態(tài)，模擬輸出保持最

35、后寫入的值。6掃描周期中斷當(dāng)中斷事件發(fā)生時(shí)，CPU以異步掃描方式，根據(jù)中斷優(yōu)先級(jí)來處理中斷。7輸入輸出映像寄存器輸入輸出映像寄存器是PLC的RAM工作區(qū)中將一特定區(qū)域的存儲(chǔ)單元作為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器的存儲(chǔ)區(qū)。輸入映像寄存器存儲(chǔ)著對(duì)應(yīng)位輸入“繼電器”的通/斷狀態(tài)，高電平1為通，低電平0為斷。輸入映像寄存器的內(nèi)容只能被PLC的CPU讀出，而不能被改寫。輸出映像寄存器單元存儲(chǔ)著對(duì)應(yīng)位輸出“寄存器”的狀態(tài)。在執(zhí)行用戶程序時(shí)，輸出映像寄存器既可以被PLC的CPU讀取，也可以被CPU改寫。8立即I/O立即I/O指令允許對(duì)實(shí)際輸入輸出點(diǎn)直接存取。盡管通常用映像寄存器作為I/O的源操作數(shù)或目的操作

36、數(shù)，但執(zhí)行立即I/O指令對(duì)輸入輸出映像寄存器的影響是不同的。當(dāng)使用立即I/O指令來存取輸入點(diǎn)的值時(shí)，輸入映像寄存器的值尚未更新，而使用立即I/O指令來存取輸出點(diǎn)的同時(shí)，相應(yīng)的輸出映像寄存器被更新了11。PLC在執(zhí)行程序是存在I/O滯后現(xiàn)象，造成I/O響應(yīng)滯后的原因：1）掃描方式2）電路慣性-輸入濾波時(shí)間常數(shù)和輸出繼電器觸點(diǎn)的機(jī)械滯后3）與程序設(shè)計(jì)安排有關(guān)3.1.2 PLC的編程語言PLC的用戶程序是設(shè)計(jì)人員根據(jù)控制系統(tǒng)的工藝控制要求，通過PLC編程語言的編制設(shè)計(jì)的。根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)制定的工業(yè)控制編程語言標(biāo)準(zhǔn)（IEC1131-3）。PLC的編程語言包括以下五種：梯形圖語言（LD）、指令表語言（

37、IL）、功能模塊圖語言（FBD）、順序功能流程圖語言（SFC）及結(jié)構(gòu)化文本語言（ST）。1梯形圖語言（LD）梯形圖語言是PLC程序設(shè)計(jì)中最常用的編程語言。它是與繼電器線路類似的一種編程語言。由于電氣設(shè)計(jì)人員對(duì)繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語言得到了廣泛的歡迎和應(yīng)用。梯形圖編程語言的特點(diǎn)是：與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；與原有繼電器控制相一致，電氣設(shè)計(jì)人員易于掌握。梯形圖編程語言與原有的繼電器控制的不同點(diǎn)是，梯形圖中的能流不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，應(yīng)用時(shí)，需要與原有繼電器控制的概念區(qū)別對(duì)待。圖4是典型的交流異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)控制電路圖，圖5是采用

38、PLC控制的程序梯形圖。圖4 交流異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)電路圖圖5 PLC梯形圖2指令表語言（IL）指令表編程語言是與匯編語言類似的一種助記符編程語言，和匯編語言一樣由操作碼和操作數(shù)組成。在無計(jì)算機(jī)的情況下，適合采用PLC手持編程器對(duì)用戶程序進(jìn)行編制。同時(shí)，指令表編程語言與梯形圖編程語言圖一一對(duì)應(yīng)，在PLC編程軟件下可以相互轉(zhuǎn)換。圖6是指令表。LD I0.0O Q0.0AN I0.1AN I0.2= Q0.0LD Q0.0= Q0.1LDN Q0.0= Q0.2 圖6 指令表指令表表編程語言的特點(diǎn)是：采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可

39、在無計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)；梯形圖有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。其特點(diǎn)與梯形圖語言基本一致。3功能模塊圖語言（FBD）功能模塊圖語言是與數(shù)字邏輯電路類似的一種PLC編程語言。采用功能模塊圖的形式來表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。圖7是功能模塊圖編程語言的表達(dá)方式。圖7 功能模塊圖功能模塊圖編程語言的特點(diǎn)：功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是：以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡(jiǎn)單容易；功能模塊是用圖形的形式表達(dá)功能，直觀性強(qiáng)，對(duì)于具有數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)人員很容易掌握的編程；對(duì)規(guī)模大、控制邏輯關(guān)系復(fù)雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達(dá)功能關(guān)系，使編程調(diào)試時(shí)間大大減少。4順序功能流程圖語言

40、（SFC）順序功能流程圖語言是為了滿足順序邏輯控制而設(shè)計(jì)的編程語言。編程時(shí)將順序流程動(dòng)作的過程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對(duì)控制系統(tǒng)的功能流程順序進(jìn)行分配，一步一步的按照順序動(dòng)作。每一步代表一個(gè)控制功能任務(wù)，用方框表示。在方框內(nèi)含有用于完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。這種編程語言使程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護(hù)，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時(shí)間。用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場(chǎng)合。圖8是一個(gè)簡(jiǎn)單的功能流程編程語言的示意圖。圖8 順序功能流程圖順序功能流程圖編程語言的特點(diǎn)：以功能為主線，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對(duì)用戶程序理解；避免梯形圖或其他語言不能順序動(dòng)作的缺陷，

41、同時(shí)也避免了用梯形圖語言對(duì)順序動(dòng)作編程時(shí)，由于機(jī)械互鎖造成用戶程序結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時(shí)間也大大縮短。5結(jié)構(gòu)化文本語言（ST）結(jié)構(gòu)化文本語言是用結(jié)構(gòu)化的描述文本來描述程序的一種編程語言。它是類似于高級(jí)語言的一種編程語言。在大中型的PLC系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化文本來描述控制系統(tǒng)中各個(gè)變量的關(guān)系。主要用于其他編程語言較難實(shí)現(xiàn)的用戶程序編制。結(jié)構(gòu)化文本編程語言采用計(jì)算機(jī)的描述方式來描述系統(tǒng)中各種變量之間的各種運(yùn)算關(guān)系，完成所需的功能或操作。大多數(shù)PLC制造商采用的結(jié)構(gòu)化文本編程語言與BASIC語言、PASCAL語言或C語言等高級(jí)語言相類似，但為了應(yīng)用方便，在語句的表達(dá)方法及語句的種類

42、等方面都進(jìn)行了簡(jiǎn)化。結(jié)構(gòu)化文本編程語言的特點(diǎn)：采用高級(jí)語言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運(yùn)算；需要有一定的計(jì)算機(jī)高級(jí)語言的知識(shí)和編程技巧，對(duì)工程設(shè)計(jì)人員要求較高。直觀性和操作性較差。不同型號(hào)的PLC編程軟件對(duì)以上五種編程語言的支持種類是不同的，早期的PLC僅僅支持梯形圖編程語言和指令表編程語言。目前的PLC對(duì)梯形圖（LD）、指令表（STL）、功能模塊圖（FBD）編程語言都以支持。比如，SIMATIC STEP7 MicroWIN V3.2。在PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要求設(shè)計(jì)人員不但對(duì)PLC的硬件性能了解外，也要了解PLC對(duì)編程語言支持的種類1。3.2 西門子S7-200SIMATIC S7-20

43、0系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1） 極高的可靠性（2） 極豐富的指令集 （3） 易于掌握 （4） 便捷的操作 （5） 豐富的內(nèi)置集成功能 （6） 實(shí)時(shí)特性 （7） 強(qiáng)勁的通訊能力 （8） 豐富的擴(kuò)展模塊14 S7-200系列PLC提供4個(gè)不同的基本型號(hào)的8種CPU可供使用，在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有

44、與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)9。3.3 STEP7-Micro/WIN軟件的使用及編程規(guī)則3.3.1 STEP7-Micro/WIN的使用STEP7-Micro/WIN編程軟件為用戶開發(fā)、編輯和控制自己的應(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)你的應(yīng)用程序，STEP7-MicroWIN軟件提供了三種程序編輯器。STEP7-Micro/WIN軟件提供了在線幫助系統(tǒng)，以便獲取所需要的信息。本實(shí)驗(yàn)裝置使用的編程軟件是STEP7-Micro/WIN

45、4.0版本，在做實(shí)驗(yàn)前，首先將該軟件根據(jù)軟件安裝的提示安裝到計(jì)算機(jī)上，然后用編程線將計(jì)算機(jī)和實(shí)驗(yàn)裝置連接到一起。1系統(tǒng)需求STEP7-MicroWIN既可以在PC機(jī)上運(yùn)行，也可以在Siemens公司的編程器上運(yùn)行。PC機(jī)或編程器的最小配置如下：Windows95、Windows98、Windows2000、Windows Me或者Windows NT4.0以上。2軟件的使用（1）打開TEP 7-Micro/WIN 32，在設(shè)置中 選擇PC/PPI協(xié)議，如圖9 圖9協(xié)議圖（2）點(diǎn)擊 更改通信端口和通信速率，如圖10 圖10 通信端口和通信速率圖（3）在通訊菜單里雙擊刷新，TEP 7-Micro/WIN 32開始搜索PPI網(wǎng)絡(luò)