智能化立體車庫的設(shè)計與研究畢業(yè)設(shè)計

摘要車輛無處停放的問題是城市的社會、經(jīng)濟(jì)、交通開展到一定程度產(chǎn)生的結(jié)果，本設(shè)計即是基于日趨成熟和自動化程度不斷提高的PLC技術(shù)，針對目前車庫管理系統(tǒng)存在的系統(tǒng)管理介質(zhì)落后、集成自動化程度低、平安性差、人性化和運(yùn)行效率低下的缺乏，結(jié)合目前科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的最新研究成果，設(shè)計了一種技術(shù)較先進(jìn)、性能可靠、自動化程度較高的車庫智能管理系統(tǒng)。本文主要內(nèi)容是采用工業(yè)控制計算機(jī)作為調(diào)度、管理、監(jiān)控主機(jī)，采用可編程控制器PLC作為控制器，設(shè)計了三層的升降橫移式智能立體車庫，采用現(xiàn)場總線完成工業(yè)控制計算機(jī)與PLC之間的數(shù)據(jù)通訊。根據(jù)智能立體車庫應(yīng)實現(xiàn)的功能和平安性要求，進(jìn)行了電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動器的選型，并給出了系統(tǒng)供電原理圖以及局部設(shè)備接線圖。然后利用西門子公司的編程軟件Step7和監(jiān)控組態(tài)軟件設(shè)計了車庫控制程序和上位機(jī)監(jiān)控界面。最后通過利用組態(tài)王組態(tài)軟件對其進(jìn)行了模擬仿真。研究結(jié)果說明，該智能立體車庫控制系統(tǒng)定位準(zhǔn)確，平安可靠，能實現(xiàn)自動存取車功能。關(guān)鍵詞：智能立體車庫；可編程控制器PLC；組態(tài)軟件AbstractNovehicleOfficeParkistheproblemofcitysociety,economy,trafficdevelopstoacertainextenttheresultofthedesign,whichisbasedonthematureandcontinuouslyimprovethedegreeofautomationofPLCtechnology,inviewofthepresentgaragemanagementsystemmanagementsystemlagsbehind,themediumofintegratedlowdegreeofautomation,poorsecurity,humanizationandrunningefficiencythedeficiencyofcurrentscienceandtechnology,combinedwiththelatestresearchresults,designakindofmoreadvancedtechnology,reliableperformance,highdegreeofautomationgarageintelligentmanagementsystem.Themaincontentofthisarticleisbasedonindustrialcontrolcomputerasscheduling,management,monitoringhost,usingtheprogrammablecontrollerPLCasthecontroller,thedesignofthreelayerliftingtransverse-movingtypeintelligentstereogarage,usingFieldbusIndustrialcontrolcomputerandPLCdatacommunicationbetweenthe.Accordingtotheintelligentstereogarageshouldachievethefunctionalandsafetyrequirements,themotorandthemotordrivestheselection,andgivesthesystempowersupplydiagramandpartoftheequipmentconnectiondiagram.ThenusingSiemensprogrammingsoftwareStep7andconfigurationsoftwaredesignthecontrolprogramandthemonitorinterface.Finally,throughtheuseofconfigurationsoftwarehascarriedonthesimulation.Theresultsshowthat,thisintelligentstereogaragecontrolsystemofaccuratepositioning,safeandreliablecanachieveautomaticvehicleaccess.Keywords：intelligentstereogarage；PLCprogrammablecontroller；configurationsoftware目錄TOC\o"1-4"\h\z\u摘要IAbstractII1緒論11.1智能立體車庫的概述11.2課題研究的意義21.3課題研究的方法21.4課題研究的主要內(nèi)容32智能立體車庫的總體設(shè)計42.1立體車庫的分類42.2智能立體車庫的過程72.3智能立體車庫的設(shè)計要求72.4智能立體車庫的控制系統(tǒng)方案確實定82.4.1電氣控制方案確實定82.4.2電氣控制系統(tǒng)的框架93升降橫移式智能立體車庫控制系統(tǒng)的硬件組成113.1可編程控制器的選擇113.2工控計算機(jī)123.3電機(jī)133.4變頻器143.5平安措施與可靠性154立體車庫的軟件設(shè)計164.1程序軟件的設(shè)計164.1.1PLC工作過程164.1.2PLC程序編制原那么174.1.3程序設(shè)計流程及I/O點分配184.2組態(tài)軟件204.2.1組態(tài)軟件的控制功能、仿真實現(xiàn)的意義204.2.2組態(tài)軟件的設(shè)計步驟204.2.3監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)功能的實現(xiàn)265總結(jié)與展望31參考文獻(xiàn)32結(jié)束語33致謝34附錄下位機(jī)PLC程序351緒論智能立體車庫是一個新興的行業(yè)，它以占地面積少、停車率高、平安可靠、高效低能等優(yōu)點，越來越受到人們的青睞，具有很大的開展空間。本章就智能立體車庫的概述、立體車庫的意義、以及課題研究的方法和內(nèi)容做了簡單介紹。1.1智能立體車庫的概述智能立體停車庫系統(tǒng)是集設(shè)備、操作、平安、監(jiān)控、維護(hù)、管理為一體的智能化系統(tǒng)。它最大的特點就是分時控制功能，實現(xiàn)分時段、分層停車控制，有效提高車位利用率。智能化智能立體車庫是利用計算機(jī)智能控制，實現(xiàn)自動存、取車業(yè)務(wù)，并可實現(xiàn)一系列的智能化功能的立體停車庫系統(tǒng)，是集自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)為一體的智能化、立體化的物流儲運(yùn)系統(tǒng)，能夠自動而可靠地完成車輛的存取以及相關(guān)信息的管理。當(dāng)車輛到達(dá)停車庫入口時，系統(tǒng)自動識別車型，給來車分配一個最正確車位，控制傳送系統(tǒng)傳送車輛到停車位，并給存車人出據(jù)存車卡。取車時，取車人輸入卡，計算機(jī)自動識別，顯示存車費用，用戶交費后，計算機(jī)控制傳送車完成取車操作。除占地面積小容量大以外，智能化智能立體車庫還具有以下特點：1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定、信號傳輸速度快，自動化程度高智能化智能立體車庫采用計算機(jī)控制，工作中所需人員少，車輛通過傳送裝置移動，車位分配通過計算機(jī)尋求優(yōu)化方案，大大降低運(yùn)營本錢，系統(tǒng)可實現(xiàn)手動控制和電腦自動控制兩種方式，智能化程度高。2.結(jié)構(gòu)配置靈活，性能平安可靠智能化智能立體車庫存車數(shù)量不等，有僅存放兩輛汽車的微型車庫，也有能存放上千輛汽車的大型車庫，還有適用于小區(qū)的中型車庫。建造方式比較靈活，可建于地上、半地上、地下，可構(gòu)成垂直式也可建成水平式。智能化智能立體車庫是一個封閉的系統(tǒng)，在管理上采取專人負(fù)責(zé)，除設(shè)備維護(hù)、維修人員外，其他人員是禁止入內(nèi)。對于汽車的平安問題，車庫采用計算機(jī)智能化管理，有效解決汽車防盜；對于車庫下層的車輛，為防止上層托盤或車輛的降落砸到車輛，在每層車庫的托盤下設(shè)置檢測開關(guān)和防砸車裝置，以及嚴(yán)格的互鎖裝置，有效保障車輛平安，確保系統(tǒng)的可靠性。3.經(jīng)濟(jì)效益好隨著國內(nèi)私家車的增加，在中心城區(qū)、商場、人員密度大的場所建設(shè)智能立體車庫，費用的投入遠(yuǎn)高于其它形式的停車場，但這些區(qū)域車輛流動大，對車位的需求量高，對車庫的運(yùn)營企業(yè)會帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。1.2課題研究的意義車輛無處停放的問題是城市的社會、經(jīng)濟(jì)、交通開展到一定程度產(chǎn)生的結(jié)果，車輛的增加，交通擁擠所造成的商場、酒店車位限制，使得車主為停車而發(fā)愁，擴(kuò)展停車場引起人們的廣泛關(guān)注。普通露天停車場和建筑物下的停車庫雖然停放方便，但占地面積廣，且停車數(shù)量有限，尤其是土地價格突飛猛進(jìn)增長的今天，投資商不得不考慮土地占用的本錢，為了充分利用立體空間，標(biāo)準(zhǔn)和科學(xué)管理汽車的停放，建造智能立體車庫已刻不容緩[2]。目前，在國內(nèi)一些經(jīng)濟(jì)較興旺、人口密度較大的城市中，己經(jīng)著手開發(fā)推廣立體停車庫。本設(shè)計即是基于日趨成熟和自動化程度不斷提高的PLC技術(shù)，針對目前車庫管理系統(tǒng)存在的系統(tǒng)管理介質(zhì)落后、集成自動化程度低、平安性差、人性化和運(yùn)行效率低下的缺乏，結(jié)合目前科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的最新研究成果，設(shè)計了一種技術(shù)較先進(jìn)、性能可靠、自動化程度較高的車庫智能管理系統(tǒng)。具有智能化的智能立體車庫占用土地少、充分利用空間，緩解了城市中道路空間小的矛盾，又適應(yīng)了城市高節(jié)奏快速開展的需要，更重要的是順應(yīng)社會的開展，減少了污染，為城市向更大規(guī)模開展提供有利的條件。隨著微電子技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛開展，計算機(jī)更加廣泛的進(jìn)入工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，并正發(fā)揮著越來越重要的作用。計算機(jī)技術(shù)在車庫系統(tǒng)中的應(yīng)用，可使設(shè)施集自動化、系統(tǒng)化、綜合化為一體，提高智能立體車庫的中存取車輛的速度，提高智能立體車庫工作的可靠性。利用計算機(jī)進(jìn)行實時控制和管理車庫運(yùn)行成為開展趨勢，降低車庫的投資本錢，實現(xiàn)無人化管理，增強(qiáng)車庫的智能化程度，將會對我國智能立體車庫的開展起到很好的推動作用。而且智能立體車庫技術(shù)空間利用率高，智能化控制，平安可靠等優(yōu)點為解決停車難問題也有一定的促進(jìn)作用。1.3課題研究的方法本課題通過對升降橫移式智能化智能立體車庫的研究，采用綜合比較的方法進(jìn)行型與控制系統(tǒng)方案確實定，并實現(xiàn)對系統(tǒng)的智能化設(shè)計。本論文主要是探討可編器(PLC)作為控制核心在智能化智能立體車庫系統(tǒng)中的應(yīng)用。1.收集和整理有關(guān)國內(nèi)外智能立體車庫的開展情況、控制系統(tǒng)設(shè)計方案及其監(jiān)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀的相關(guān)資料，分析智能化智能立體車庫在設(shè)計中的影響因素及控制系系統(tǒng)實現(xiàn)的各種功能。2.詳細(xì)分析升降橫移式智能化智能立體車庫設(shè)計中控制系統(tǒng)的主要影響因素之系，建立智能立體車庫的智能化設(shè)計方案。3.分析智能化監(jiān)控管理系統(tǒng)，用組態(tài)軟件實現(xiàn)存取車的系統(tǒng)監(jiān)控。4.確定智能立體車庫控制系統(tǒng)方案，用PLC編制控制系統(tǒng)相關(guān)局部程序。5.針對存取車過程，通過人機(jī)界面設(shè)計，實現(xiàn)智能化與便捷化的設(shè)計目的。1.4課題研究的主要內(nèi)容智能化智能立體車庫是隨智能化技術(shù)的開展而出現(xiàn)的高效停車技術(shù)，包括智能停車管理系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、導(dǎo)引系統(tǒng)和設(shè)備等。本課題研究的主要目的是通過升降橫移智能化智能立體車庫的分析，研究智能化智能立體車庫的設(shè)計方案。本研究有利于降低設(shè)計本錢，提高車庫作業(yè)效率，進(jìn)而有利于智能化智能立體車庫的推廣使用，同時促進(jìn)智能立體車庫隨汽車行業(yè)同步開展。本課題以升降橫移式智能立體車庫系統(tǒng)作為研究對象，通過對智能立體車庫的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計，探討智能化智能立體車庫的存取車的原理、智能化的設(shè)計方案。對升降橫移式智能化智能立體車庫通過采用可編程序控制器完成對車輛自動存取功能的實現(xiàn)，用組態(tài)軟件通過上位機(jī)實現(xiàn)存取過程的實時監(jiān)控仿真研究，最后提出系統(tǒng)的外圍局部人機(jī)界面的實現(xiàn)方案，突出了操作的便捷性、簡單化，從而實現(xiàn)智能立體車庫的智能化設(shè)計。1.緒論指出課題的研究意義與研究方法和主要內(nèi)容。2.介紹智能立體車庫的分類及各種類型智能立體車庫的主要優(yōu)缺點，針對升降橫移式智能立體車庫進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，指出存取車的原理與流程，提出總體設(shè)計方案。3.根據(jù)智能立體車庫控制要求，確定各硬件的型號。4.針對智能化升降橫移式智能立體車庫進(jìn)行軟件程序編寫，并對上位機(jī)、下位機(jī)進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計，采用組態(tài)軟件實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)。對智能立體車庫系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)界面設(shè)計。2智能立體車庫的總體設(shè)計在智能立體車庫中，電控系統(tǒng)起著極其重要的作用，控制技術(shù)己成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的重要組成局部。在本章中，首先介紹了立體車庫的分類，然后對智能立體車庫存取車的流程進(jìn)行分析，而后根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行特點依次對智能立體車庫的設(shè)計要求、電氣控制方案確實定、以及電氣控制系統(tǒng)的框架進(jìn)行介紹。2.1立體車庫的分類停車庫系統(tǒng)就其結(jié)構(gòu)特征來分類，可分為平面式和立體式兩種，平面式又分為地下平面式停車庫、地上平面式停車庫；立體式停車庫又可分為自行式立體停車庫、半自動立體停車庫和全自動立體停車庫，而全自動立體停車庫還可分為兩層或多層平面式全自動立體停車庫、豎向密集型全自動立體停車庫以及特殊造型結(jié)構(gòu)全自動立體停車庫。目前，立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式[3]。1.升降橫移式立體車庫升降橫移式立體車庫采用以載車托盤升降或橫移存取車輛的立體停車設(shè)備叫做升降橫移類停車場[4]，如圖2.1所示。圖2.1升降橫移式立體車庫升降橫移式立體車庫配置靈活，造價較低。每單元可設(shè)計成多層結(jié)構(gòu)，車位可從幾個到上百個。其突出特點是節(jié)省占地，配置靈活，存取車迅速，等候時間短，價格低，消防、外裝修、土建地基等投資少；采用自動控制系統(tǒng)，構(gòu)造簡單，平安可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，工作噪聲低。車庫主要停車托板、機(jī)械傳動、電氣傳動、自動控制、平安防護(hù)幾局部組成，主要適用于商業(yè)、機(jī)關(guān)、住宅小區(qū)配套停車場的使用。一般升降橫移式單車位造價僅為的垂直升降類或巷道堆垛類的1/6—1/3，非常適合我國現(xiàn)階段國情。2.巷道堆垛式立體車庫巷道堆垛式立體車庫利用堆垛機(jī)或者橋式啟動機(jī)作為存取車輛的工具，如圖2.2所示。它在垂直和水平方向的負(fù)荷運(yùn)動將車輛快速送進(jìn)或取出。這種車庫不需要車道，而且出入口設(shè)置靈活，所有車輛均由堆垛機(jī)進(jìn)行存取，對堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高，單臺堆垛機(jī)本錢較高，但該立體車庫容積率高，適合于用地緊張，綠化要求高，停車相對密集的場所。圖2.2巷道堆垛式立體車庫3.垂直提升式立體車庫垂直提升式立體車庫又稱為電梯式車庫，因其獨立的車庫像塔而又被稱為塔庫，如圖2.3所示。這種類型的車庫空間利用率很高，在50平方米的地面使用垂直提升式立體車庫，可以建造一座25層的塔庫，存車輛可達(dá)到達(dá)50輛，平均每平方米停放1輛車。這種車庫通過提升機(jī)的升降和裝在升降平臺上的橫移機(jī)構(gòu)將車輛或載車托盤橫移，實現(xiàn)車輛存取，具有省電，噪音小，運(yùn)行速度快以及操作簡單維護(hù)方便等獨特優(yōu)點。該立體車庫采用回轉(zhuǎn)盤技術(shù)，車輛可以直進(jìn)直出，使用便捷，對于城市繁華區(qū)域或其他停放車輛較為集中的地方，采用這種類型的車庫更是適宜。車庫一般較高，但占地卻最小，對設(shè)備的平安性、加工安裝精度等要求都很高，所以造價較高。圖2.3垂直提升式立體車庫4.垂直循環(huán)式立體車庫垂直循環(huán)式立體車庫外觀像垂直升降類的車庫，通過巨型鏈輪和鏈條帶動存車拖降做垂直方向的循環(huán)運(yùn)動來到達(dá)存取車的目的，如圖2.4所示。這種車庫設(shè)備動力單一，控制簡單，維護(hù)方便、故障少。該類大型車庫一般為封閉式建筑結(jié)構(gòu)，停放車輛可達(dá)40以上，小型車庫可以根據(jù)地理條件單獨設(shè)定，也可以多臺設(shè)備連臺設(shè)定。垂直循環(huán)式車庫占地少，兩個泊位面積可停6—10輛車；價格低，投資少，建設(shè)周期短。圖2.4垂直循環(huán)式立體車庫2.2智能立體車庫的過程升降橫移式智能立體車庫每個車位均有載車托盤，所需存取車輛的載車托盤通過升降、橫移運(yùn)動到達(dá)地面層，駕駛員進(jìn)入車庫，存取車輛，完成存取過程。停泊在車庫內(nèi)地面的車只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位需通過中間層橫移出空位，將載車托盤升或降到地面層，駕駛員才可以進(jìn)入車庫內(nèi)將汽車開進(jìn)或開出車庫，升降由電機(jī)驅(qū)動，通過鋼絲繩拖動載車托盤，利用一臺電機(jī)便可實現(xiàn)車位的移動。如3*3智能立體車庫的存取車圖2.5。假設(shè)車位己滿共7輛，欲取2車位上的車輛。第一步，將5和7車位的車向右分別移至空位1和空位2，即空出2車位下的車位；第二步，將2車位上的托盤直接下降至底層，完成取車；第三步將原2號車位的托盤上移至原來的位置；第四步將原5和7車位上的車左移回至原位置。同理，其他位置的車輛也如此遵循該原那么，即：頂層車位只能上下移，一層車位只能左右移動，中間車位既可上下移動也可左右移動。圖2.53*3智能立體車庫的存取車2.3智能立體車庫的設(shè)計要求智能立體車庫在設(shè)計中要顯示出智能化、人性化和便利化的特點。因此，系統(tǒng)要求如下：1.采用工控機(jī)控制，在工控機(jī)上顯示當(dāng)前車位狀態(tài)和車主存放位置。2.取車人在屏上輸入車位號后，該系統(tǒng)在選定的路徑下自動到達(dá)地面，當(dāng)取車人進(jìn)入車庫取車時，所有升降和平移系統(tǒng)都處于停止?fàn)顟B(tài)。3.當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)生故障或車輛超重時，能發(fā)出報警提示，在工控機(jī)上顯示故障。2.4智能立體車庫的控制系統(tǒng)方案確實定2.4.根據(jù)升降橫移式智能立體車庫結(jié)構(gòu)特點，除頂層外的其它層都必須留出一個空位，供載車托盤上升和下降用。當(dāng)車輛位于底層時，無需移動其他托盤就可直接取出車；假設(shè)準(zhǔn)備將車存于底層，同樣不需要移動其它層的載車盤，直接將車駛?cè)爰纯伞５僭O(shè)車輛存于中間層或頂層，在存取車時，那么需要通過橫移將該車位以下的托盤位置調(diào)整為空，才可進(jìn)行車輛的下降上升，車輛駛?cè)牒笤偕仙氐皆恢?。整體操作時，遵循底層托盤只進(jìn)行平移操作，頂層托盤只能進(jìn)行升降操作，中間層既可平移又可升降操作的原那么。升降橫移式智能立體車庫的控制系統(tǒng)是整個車庫的核心，設(shè)計的優(yōu)劣直接影響到設(shè)備的平安性能和工作性能，影響到系統(tǒng)智能化程度的上下。所以在進(jìn)行設(shè)計時，要求一定要考慮到控制系統(tǒng)平安可靠性與操作方便性。單片機(jī)在精度和速度要求很高的地方適用性較好，但要面對外圍電路和干擾，程序混亂等的必須考慮的問題[5]。PLC是建立在單片機(jī)之上的產(chǎn)品，從工程的角度，采用PLC是由于其可靠性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、操作方便靈活，是集計算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、通訊技術(shù)為一體的通用工業(yè)控制裝置，在實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場控制上有著不可比較的優(yōu)勢，對一些大型、穩(wěn)定性要求很高的控制比較適用[6]。在升降橫移式智能立體車庫中選擇PLC作為控制系統(tǒng)核心。圖2.6智能立體車庫系統(tǒng)邏輯框圖智能立體車庫根據(jù)庫容量情況，如3*3或3*4或3*5智能立體車庫最大存車數(shù)分別為7、10、13，根據(jù)設(shè)備的控制要求，都可選擇德國西門子公司生產(chǎn)的S7—200為主控單元口，最大控制點數(shù)可到達(dá)256點。升降橫移智能立體車庫系統(tǒng)邏輯框圖如圖2.6所示?？刂葡到y(tǒng)中主控單元的主要控制對象首先是車庫內(nèi)的橫移電機(jī)和升降電機(jī)，控制系統(tǒng)使它們在不同的時間內(nèi)實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)；其次是車庫內(nèi)的各種輔助裝置，如：指示燈及其各種平安設(shè)施等。為了保證搬運(yùn)器能將托盤能橫移到預(yù)定位置以及使托盤能上升或下降到指定位置，采用了行程開關(guān)。2.4.升降橫移式智能立體車庫控制系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)共同組成。其中，上位機(jī)以工控計算機(jī)為核心，處于監(jiān)控室或值班室中，主要起監(jiān)控和管理作用等；下位機(jī)采用PLC，實現(xiàn)對現(xiàn)場進(jìn)行直接的控制。如果車庫的規(guī)模足夠大，還可以考慮配備操作器、觸摸屏等來實現(xiàn)智能化自動控制[7]，在本設(shè)計中沒有涉及到。在本系統(tǒng)中，利用系統(tǒng)中上位機(jī)的監(jiān)控作用，通過數(shù)據(jù)處理、圖形顯示和多媒體技術(shù)，顯示出各種現(xiàn)場的狀況，將PLC從現(xiàn)場采集的各種不同的開關(guān)信號、報警信號等，從控制界面顯示出來，從而在監(jiān)控人員和智能立體車庫之間以及在操作人員和智能立體車庫之間都可構(gòu)造出直觀形象的界面，對系統(tǒng)的正常運(yùn)行和系統(tǒng)故障進(jìn)行提示或報警。圖2.7升降橫移式智能立體車庫整體結(jié)構(gòu)升降橫移式智能立體車庫整體結(jié)構(gòu)如圖2.7所示。上位機(jī)與顯示器、打印機(jī)、收款機(jī)相連，通過鍵盤鼠標(biāo)可進(jìn)行直接的信息輸入。PLC主要完成對托盤位置及運(yùn)行狀態(tài)的檢測和存取車的操作，將限位開關(guān)、平安掛鉤等相關(guān)信號，通過計算機(jī)處理輸出信號控制接觸器、電磁鐵等動作，對拖動電機(jī)的起停進(jìn)行控制。智能立體車庫的操作分為三類，包括故障診斷和處理、聯(lián)系現(xiàn)場狀況的數(shù)據(jù)I/O操作、執(zhí)行用戶程序以及響應(yīng)與PLC相連的外部設(shè)備的命令操作[8]。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)出現(xiàn)存取操作時，PLC會接收人員在上位機(jī)或觸摸屏的輸入指令，經(jīng)過分析判斷檢測元件的狀態(tài)、讀取機(jī)械驅(qū)動的信息后，將輸入信號的信息反應(yīng)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)如電磁鐵、繼電器、平安裝置、顯示指示燈等，實現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、托盤的升降橫移運(yùn)動、限位開關(guān)的動作等，完成信號的顯示與車輛的存取操作。3升降橫移式智能立體車庫控制系統(tǒng)的硬件組成在工業(yè)自動化領(lǐng)域，工控機(jī)和可編程控制器是人們不得不提的兩類控制設(shè)備，它們是大多數(shù)自動化系統(tǒng)的根底設(shè)備；變頻器可以方便、可靠的對交流電機(jī)進(jìn)行無級調(diào)速控制；而行程開關(guān)、光電開關(guān)等開關(guān)器件，可以探測到系統(tǒng)的當(dāng)前情況，給出相應(yīng)的開關(guān)量，提供應(yīng)控制器件進(jìn)行處理。本章主要對組成系統(tǒng)的硬件進(jìn)行簡要介紹，說明這些器件在系統(tǒng)中的用途。3.1可編程控制器的選擇基于設(shè)計和調(diào)試的方便，本次設(shè)計采用德國西門子公司生產(chǎn)的S7—200系列。S7—200性價比高，結(jié)構(gòu)小巧、運(yùn)行速度高、價格低廉及多功能多用途，在當(dāng)今的很多企業(yè)得到廣泛的使用。由于本設(shè)計采用了26個輸入I/O點，18個輸出I/O點，采用的輸入輸出點數(shù)較多，所以該設(shè)計選用的中央處理器是S7-200系列中的CPU226，同時又?jǐn)U展了一個數(shù)字量混合模塊EM223，通信模塊采用了EM277模塊。1.如圖3.1所示，CPU226本機(jī)集成了24點輸入和16點輸出，共有40個數(shù)子量I/O，可連接7個擴(kuò)展模塊，最大可擴(kuò)展至248點數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O。CPU226有13KB程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出[9]。CPU226配有兩個RS-485通信/編程口，具有PPI通信、MPI通信和自由方式通信能力，適合本設(shè)計的要求。圖3.1CPU226實物圖2.如圖3.2所示，輸入/輸出擴(kuò)展模塊EM223有6種類型，包括24VDC4入/4出,24VDC4入/繼電器4出,24VDC8入/8出,24VDC8入/繼電器8出,24VDC16入/16出,24VDC16入/繼電器16出。6種類型均有隔離，本設(shè)計采用的是24VDC16入/繼電器16出。圖3.2EM223數(shù)字量混合模塊3.如圖3.3所示，EM277模塊是PROFIBUS-DP從站模塊，該模塊可以作為PROFIBUS-DP從站和MPI從站，其通信特性為：一個通信口，接口類型為RS-485，協(xié)議為PROFIBUS-DP從站和MPI從站。圖3.3EM277模塊3.2工控計算機(jī)工業(yè)控制機(jī)即工業(yè)控制計算機(jī)，也叫做工業(yè)個人計算機(jī)，英文簡稱IPC〔IndustrialPersonalComputer〕。工業(yè)控制機(jī)是指對工業(yè)生產(chǎn)過程及其機(jī)電設(shè)備、工藝裝備進(jìn)行測量與控制用的計算機(jī)，簡稱工控機(jī)。工控機(jī)由計算機(jī)根本系統(tǒng)和過程I/O系統(tǒng)組成，計算機(jī)根本系統(tǒng)由系統(tǒng)總線、主機(jī)模板、存儲器板、人機(jī)接口板與CRT、磁盤機(jī)、打印機(jī)等通用外設(shè)組成[10]。過程I/O系統(tǒng)由輸入信號調(diào)理板和A/D轉(zhuǎn)換器，將現(xiàn)場傳測量的物理信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺M量經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換〔A/D轉(zhuǎn)換器〕，變成數(shù)字量輸入計算機(jī)，計算機(jī)輸出信號經(jīng)數(shù)?！睤/A〕轉(zhuǎn)換和輸出調(diào)理〔隔離放大〕成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功率驅(qū)動信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。早在80年代初期，美國AD公司就推出了類似IPC的MAC-150工控機(jī)，隨后美國IBM公司正式推出工業(yè)個人計算機(jī)IBM7532。由于IPC的性能可靠、軟件豐富。價格低廉，而在工控機(jī)中異軍突起，后來居上，應(yīng)用日趨廣泛。目前，工控機(jī)已被廣泛應(yīng)用于通訊、工業(yè)控制現(xiàn)場、路橋收費、醫(yī)療及生活的方方面面。工控機(jī)能夠適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用的需要，比常用計算機(jī)更強(qiáng)的抗干擾能力與可靠性，以保證系統(tǒng)平安、穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)立體車庫的系統(tǒng)要求，本設(shè)計采用了具有主流配置高、處理速度快、可靠性較好的工業(yè)控制計算機(jī)-“研華”工業(yè)控制計算機(jī)〔如圖3.4〕：型號IPC-610MB，CPU為Intel-PIV3.0G，1G內(nèi)存，160G硬盤，配以三星17寸液晶顯示器，鼠標(biāo)，鍵盤等。圖3.4研華IPC-610MB3.3電機(jī)電動機(jī)種類繁多，可按各種方法分類，如按外殼保護(hù)，安裝方式，絕緣等級，功率大小，電源電壓，電源頻率、運(yùn)行特性、結(jié)構(gòu)、用途等各種分類方法，但不同分類之間都有復(fù)雜的內(nèi)在聯(lián)系[11]。我國目前是以功率大小作為大類來總劃分，而以主要性能、用途和結(jié)構(gòu)特征、型式等作為補(bǔ)充來適當(dāng)細(xì)分。電動機(jī)由變頻器驅(qū)動控制，參數(shù)均由變頻器數(shù)據(jù)設(shè)定完成，從而控制了停車板的“啟動、加速、正常運(yùn)行、減速、停車、檢修運(yùn)行”的速度曲線，變頻器輸入信號端口也由變頻器參數(shù)設(shè)定，PLC控制變頻器完成相應(yīng)的動作。對于三層三列立體車庫的電機(jī)安裝原那么是：底層兩個車板各自裝有一個電動機(jī)，以控制車板的左右水平移動；中間層的兩個車板每個裝有兩個電動機(jī)，分別控制車板在中間層導(dǎo)軌上的左右水平移動和垂直方向上的升降移動；頂層的三個車板不需要做左右水平移動，只需要在相應(yīng)列的下兩層空出車位時做升降移動，所以，這三個車板分別只裝有控制升降運(yùn)動的電動機(jī)。在升降橫移式智能立體車庫中采用三相異步電動機(jī)。選擇水平橫移控制電機(jī)的額定功率為0.55kw，滿載轉(zhuǎn)速為1390r/min，升降控制電機(jī)額定功率為2.2kw，滿載轉(zhuǎn)速為1470r/min。3.4變頻器變頻器是運(yùn)動控制系統(tǒng)中的功率變換器，運(yùn)動控制系統(tǒng)是控制機(jī)電能量變換器的電氣傳動技術(shù)，變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件，因提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛開展。變頻器技術(shù)的開展趨勢經(jīng)歷大約三十年的研發(fā)與應(yīng)用實踐，隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的開展，變頻器的性能價格比越來越高，體積越來越小，而且仍在不斷地提高可靠性和進(jìn)一步小型輕量化、高性能化和多功能化以及無公害化。交流變頻調(diào)速技術(shù)是強(qiáng)弱電混合、機(jī)電一體的綜合性技術(shù)，既要處理巨大電能的轉(zhuǎn)換(整流、逆變)，又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它的共性技術(shù)必定分成功率和控制兩大局部。前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題和新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)問題，后者要解決基于現(xiàn)代控制理論的控制策略和智能控制策略的硬、軟件開發(fā)問題。在本系統(tǒng)設(shè)計中，我們所選用的是西門子MM440變頻器〔如圖3.5〕，它主要是用于控制三相交流電動機(jī)的速度，而且額定功率范圍可從120W調(diào)節(jié)到250kW，調(diào)節(jié)范圍廣，能夠滿足立體車庫系統(tǒng)的實際運(yùn)行。圖3.5MM440變頻器3.5平安措施與可靠性智能立體車庫在運(yùn)行中要保障人員、設(shè)備的平安，這是設(shè)計者進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計的很重要內(nèi)容之一。首先是通過在電路中設(shè)置的斷電保護(hù)保護(hù)裝置，確保在電路主電源發(fā)生缺相故障時，相應(yīng)的保護(hù)器件如繼電器等動作，切斷設(shè)備主電源，到達(dá)保護(hù)人員、設(shè)備平安的目的。系統(tǒng)通過精確定位來提高人員在存取車過程中的平安可靠性，如行程開關(guān)的設(shè)置保證托板能平移到預(yù)定位置以及托盤能上升或下降到準(zhǔn)確位置，行程開關(guān)邏輯要嚴(yán)格互鎖控制，如急停按鈕按下，立即斷所有電機(jī)電源；任何載車盤觸發(fā)上、下極限限位開關(guān)，立即斷所有電機(jī)電源；上層載車盤不在上位或運(yùn)行不到上位，中層載車盤不能運(yùn)行；中層載車盤運(yùn)行不到位，上下層載車盤不能運(yùn)行；下層載車盤不在下位或運(yùn)行不到下位中層載車盤不能運(yùn)行；平安掛鉤不在開啟位置，無下降動作；前后超長開關(guān)被遮擋，所有載車盤都不能動作；入口處人員誤入被遮擋，所有載車盤都不能動。4立體車庫的軟件設(shè)計4.1程序軟件的設(shè)計4.1.1PLC工作過程PLC的工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段[12]。1.輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，那么該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2.用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的但凡用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。3.輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。值得注意的是，西門子公司1998年10月份之后生產(chǎn)的PLC，在循環(huán)處理順序上做了局部調(diào)整，將輸出刷新階段提前到輸入刷新階段之前。這一點需要用戶在編程時格外注意。具體調(diào)整如表4.1所示。表4.1西門子PLC循環(huán)處理順序的調(diào)整步驟98年10月之前的CPU中的順序98年10月之后的CPU中的順序1操作系統(tǒng)啟動周期監(jiān)視時間。操作系統(tǒng)啟動周期監(jiān)視時間。2CPU讀取輸入模塊的輸入狀態(tài)，并更新輸入的過程映像表。CPU將來自輸出過程映像表的值寫入到輸出模塊。3CPU處理用戶程序并執(zhí)行程序所包含的指令。CPU讀取輸入模塊的輸入狀態(tài)，并更新輸入的過程映像表。4CPU將來自輸出過程映像表的值寫入到輸出模塊。CPU處理用戶程序并執(zhí)行程序所包含的指令。5在周期結(jié)束時，操作系統(tǒng)執(zhí)行未決的任務(wù)，例如下載和刪除塊、接受和發(fā)送全局?jǐn)?shù)據(jù)。在周期結(jié)束時，操作系統(tǒng)執(zhí)行未決的任務(wù)，例如下載和刪除塊、接受和發(fā)送全局?jǐn)?shù)據(jù)。6最后，CPU返回周期開始，并重新開始周期監(jiān)視時間。最后，CPU返回周期開始，并重新開始周期監(jiān)視時間。4.1.2PLC程序編制原那么設(shè)計PLC應(yīng)用程序的根本原那么是：第一，最大限度滿足車庫的控制要求，即完整性原那么。第二，確保計算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性。第三，力求控制系統(tǒng)簡單、實用、合理。第四，考慮到擴(kuò)展的需要，即接口和通信等留有適當(dāng)?shù)挠嗟?。例如，系統(tǒng)為3*3立體車庫，即三層三列立體車庫，最多存放量7輛車。存取車控制只針對上層(二、三層)車位，而對于下層車位，存取車只需直接開進(jìn)開出即可，采用梯形圖語言編寫。對車位的操作就是控制橫移小電機(jī)和升降大電機(jī)，使它們在不同時間實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。上層升降動作和以下各層的橫移動作必須是互鎖的，即當(dāng)上層車位在升降時，下面各層車位不能移動，當(dāng)下層車位在進(jìn)行升降動作時，上層車位也不能移動，并且每次升降只能有一個車位進(jìn)行上下運(yùn)動。程序設(shè)計要求：1.下層停車板左右橫方向移動，上層停車板上下升降運(yùn)動實現(xiàn)存取車；2.手動狀態(tài)時能夠?qū)γ總€車位單獨啟動和停止；3.自動狀態(tài)時，送車時控制系統(tǒng)能夠自動尋找車位，取車時，控制系統(tǒng)能夠自動將車輛送到地面。4.1.3程序設(shè)計流程及I/O點分配該系統(tǒng)中PLC主要完成對托盤的位置及運(yùn)行狀態(tài)的檢測和存取車的操作。所用狀態(tài)元件、定時器及數(shù)據(jù)存儲器均選用具有掉電保護(hù)功能的元件，當(dāng)系統(tǒng)掉電時元件保持掉電前的狀態(tài)，以保存現(xiàn)場信息；當(dāng)發(fā)生意外情況時，按下急停按鈕中止系統(tǒng)的運(yùn)行并保存現(xiàn)場斷點信息。立體車庫存車I/O分配表如表4.2，流程見圖4.1。PLC程序見附錄[13]~[15]。表4.2立體車庫存車I/O分配輸入作用輸入作用輸出作用輸出作用I0.0叫車按鈕I1.56號限位開關(guān)Q0.01號上升Q1.55號右移I0.11號車呼叫I1.67號限位開關(guān)7Q0.11號下降Q1.67號左移I0.22號車呼叫I1.78號限位開關(guān)Q0.22號上升Q1.77號右移I0.33號車呼叫I2.09號限位開關(guān)Q0.32號下降Q2.08號左移I0.44號車呼叫I2.1一層西Q0.43號上升Q2.18號右移I0.55號車呼叫I2.2一層中Q0.53號下降Q2.2報警I0.6急停I2.3一層?xùn)|Q0.64號上升Q2.3運(yùn)行燈I0.7手動/自動I2.4二層西Q0.74號下降I1.01號限位開關(guān)I2.5二層中Q1.05號上升I1.12號限位開關(guān)I2.6二層?xùn)|Q1.15號下降I1.23號限位開關(guān)I2.7三層西Q1.24號左移I1.34號限位開關(guān)I3.0三層中Q1.34號右移I1.45號限位開關(guān)I3.1三層?xùn)|Q1.45號左移圖4.1流程圖4.2組態(tài)軟件4.2.1組態(tài)軟件的控制功能、仿真實現(xiàn)的意義對于一個完整的監(jiān)控系統(tǒng)，上位機(jī)尤為重要，因為上位機(jī)〔人機(jī)界面〕是操作人員與控制系統(tǒng)之間交互的紐帶，良好的人機(jī)界面可以讓操作人員的操作更為容易，工作效率更加提高?，F(xiàn)在，一般監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)均采用組態(tài)軟件。組態(tài)軟件〔ConfigurableSoftware〕是一種基于計算機(jī)操作系統(tǒng)的軟件平臺，一般由大的專業(yè)軟件公司開發(fā)，并經(jīng)過正規(guī)的嚴(yán)格測試，其可靠性高；通過更換不同的驅(qū)動程序和板卡，可以方便地與不同廠家生產(chǎn)的PLC組成一個控制系統(tǒng)，解決以往工業(yè)監(jiān)控軟件編寫工作量大、可靠性低、通用性差等問題，為整個工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用注入了新的活力。著名的組態(tài)軟件有Intellution公司的Fix；Wonderware公司的InTouch，Rockwell公司的RSView32和北京亞控公司的“組態(tài)王”等[16]。本系統(tǒng)中所用的組態(tài)軟件為北京亞控公司開發(fā)的運(yùn)用于MicrosoftWindows98/XP中文平臺的全中文界面的組態(tài)軟件——組態(tài)王〔KingView〕6.5。組態(tài)軟件是一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，使用靈活的組態(tài)方式，用于自動控制系統(tǒng)的監(jiān)控。組態(tài)軟件能支持各種工控設(shè)備和常見的通信協(xié)議，并且通常提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI應(yīng)用，開發(fā)時間長，效率低，可靠性差；或者購置專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)后，利用其的功能，構(gòu)建出一套適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著組態(tài)軟件的快速開展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對FO設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，現(xiàn)代技術(shù)的開展，監(jiān)控組態(tài)軟件技術(shù)的應(yīng)用將會不斷被賦予新的內(nèi)容。4.2.2組態(tài)軟件的設(shè)計步驟在進(jìn)行組態(tài)軟件設(shè)計時要先建立一個工程，然后在該工程里進(jìn)行設(shè)計。建立組態(tài)軟王工程的一般過程是：設(shè)計圖形界面〔定義畫面〕、定義設(shè)備、構(gòu)造數(shù)據(jù)庫〔定義變量〕、建立動畫連接、運(yùn)行和調(diào)試，這五個步驟并不是完全獨立的，事實上，這五個局部常常是交錯進(jìn)行的。在用組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)編制工程時，要依據(jù)此過程考慮三個方面：圖形：也就是通過抽象的圖形畫面來模擬實際的工業(yè)現(xiàn)場和相應(yīng)的工控設(shè)備，從而進(jìn)行畫面設(shè)計。數(shù)據(jù)：也就是創(chuàng)立一個具體的數(shù)據(jù)庫，此數(shù)據(jù)庫中的變量反映了工控對象的各種屬性，比方水位、溫度等。連接：也就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬縣城設(shè)備的運(yùn)行，以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令。下面主要介紹一下設(shè)計的具體步驟：1.新建一個工程：利用向?qū)陆üこ?，在工程管理器中單擊“新建”按鈕，彈出新建工程向?qū)б唬鐖D4.2所示，然后點擊下一步，在彈出的新建工程向?qū)Ф袑こ痰拿枋觥踩纾褐悄芰Ⅲw車庫監(jiān)控系統(tǒng)〕，然后點擊瀏覽設(shè)定保存的地址，如圖4.3所示。圖4.2新建工程向?qū)б粓D4.3新建工程向?qū)Ф?.創(chuàng)立組態(tài)畫面進(jìn)入新建的組態(tài)工程后，選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項的“文件-畫面”，在工程瀏覽器右側(cè)雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出新建畫面對話框，如圖4.4所示，可以在里面設(shè)置畫面的大小等，在畫面名稱中輸入要設(shè)計畫面的名稱〔如智能立體車庫監(jiān)控系統(tǒng)〕，然后點擊確定按鈕進(jìn)入內(nèi)嵌的組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)，如圖4.5所示。進(jìn)入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)后，就可以為每個工程建立數(shù)目不限的畫面，在每個畫面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動態(tài)圖形對象。這些畫面都是由“組態(tài)王”提供的類型豐富的圖形對象組成的。系統(tǒng)為用戶提供了矩形〔圓角矩形〕、直線、橢圓〔圓〕、扇形〔圓弧〕、點位圖、多邊形〔多邊線〕、文本等根本圖形對象，及按鈕、趨勢曲線窗口、報警窗口、報表等復(fù)雜的圖形對象。提供了對圖形對象在窗口內(nèi)任意移動、縮放、改變形狀、復(fù)制、刪除、對齊等編輯操作，全面支持鍵盤、鼠標(biāo)繪圖，并可提供對圖形對象的顏色、線型、填充屬性進(jìn)行改變的操作工具?！敖M態(tài)王”采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)，使用戶可以方便地建立畫面的圖形界面。用戶構(gòu)圖時可以像搭積木那樣利用系統(tǒng)提供的圖形對象完成畫面的生成。同時支持畫面之間的圖形對象拷貝，可重復(fù)使用以前的開發(fā)結(jié)果。圖4.4新建畫面對話框圖4.5組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)3.定義設(shè)備組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的設(shè)備或程序都作為外部設(shè)備。外部設(shè)備包括：下位機(jī)〔PLC、儀表、模塊、板卡、變頻器等〕，它們一般通過串行口和上位機(jī)交換數(shù)據(jù)；其他Windows應(yīng)用程序，它們之間一般通過DDE交換數(shù)據(jù)；外部設(shè)備還包括網(wǎng)絡(luò)上的其他計算機(jī)。只有在定義了外部設(shè)備之后，組態(tài)王才能通過I/O變量和它們交換數(shù)據(jù)。為方便定義外部設(shè)備，組態(tài)王設(shè)計了“設(shè)備配置向?qū)А币龑?dǎo)用戶一步步完成設(shè)備的連接。在本設(shè)計中用西門子S7-200PLC和組態(tài)王通信。PLC可以模擬PLC為組態(tài)王提供數(shù)據(jù)。在工程瀏覽器左側(cè)大綱項選擇“設(shè)備”，在工程瀏覽器右側(cè)雙擊“新建”圖標(biāo)，運(yùn)行“設(shè)備配置向?qū)А?，如圖4.6所示，在設(shè)備配置向?qū)е羞x擇“西門子S7-200”的“Profibus”項，單擊“下一步”對每一項設(shè)置后點擊“確定”。圖4.6設(shè)備配置向?qū)?.構(gòu)造數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”軟件的核心局部，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動畫的形式反映在屏幕上，操作者在計算機(jī)前發(fā)布的指令也要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都是以實時數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)，所以說數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。在TouchView運(yùn)行時，它含有全部數(shù)據(jù)變量的當(dāng)前值。變量在畫面制作系統(tǒng)組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)中定義，定義時要指定變量名和變量類型，某些類型的變量還需要一些附加信息。在工程瀏覽器左側(cè)大綱項選擇“數(shù)據(jù)庫-數(shù)據(jù)詞典”，在右側(cè)雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出“變量屬性”對話框，如圖4.7所示，此對話框可以對數(shù)據(jù)變量完整定義、修改等操作，以及數(shù)據(jù)庫的管理工作。在對話框中將“變量名”、“變量類型”等都設(shè)置完后點擊確定。圖4.7定義變量對話框表4.3組態(tài)王動態(tài)連接方式屬性變化線屬性變化、填充屬性變化、文本色變化位置與大小變化填充、縮放、旋轉(zhuǎn)、水平移動、垂直移動值輸出模擬值輸出、離散值輸出、字符串輸出值輸入模擬值輸入、離散值輸入、字符串輸入特殊閃爍、隱含滑動桿輸入水平、垂直命令語言按下時、彈起時、按住時5.建立動畫連接定義動畫連接是指在畫面的圖形對象與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變量之間建立一種關(guān)系，或者由軟件使用者通過圖形對象改變數(shù)據(jù)變量的值，組態(tài)王提供了21種動畫連接方式，如表4.3。6.運(yùn)行和調(diào)試組態(tài)王工程已經(jīng)初步建立起來，進(jìn)入到運(yùn)行和調(diào)試階段。在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中選擇“文件\切換到View”菜單命令，進(jìn)入組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)。在運(yùn)行系統(tǒng)中選擇“畫面\翻開”命令，從“翻開畫面”窗口選擇“Test”畫面。顯示出組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)畫面，即可看到矩形框和文本在動態(tài)變化。4.2.3監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)功能的實現(xiàn)1.主界面如圖4.8所示，主界面中操作界面、自動控制界面、手動控制界面、實時報警界面、實時曲線界面、退出界面六項界面組成，登入主界面后點擊某個菜單可以連接到相應(yīng)的界面。圖4.8主界面2.手動控制界面如圖4.9所示，更真實的再現(xiàn)現(xiàn)場的情況，該界面也可顯示車位占用情況，可以根據(jù)上升、下降、右移、左移按鈕，控制“水平移動”和“垂直移動”的一系列變量，從而實現(xiàn)載車托盤的運(yùn)動，支持手動存取車操作。圖4.9手動控制界面3.自動控制界面該界面可以實現(xiàn)自動存取車的功能，該界面受操作界面的控制，主要是利用畫面命令語言[18],對控制車位水平移動和垂直移動的變量進(jìn)行控制,以實現(xiàn)自動存取的功能，如圖4.10所示，自動操作界面如圖4.11所示。圖4.10畫面命令語言圖4.11自動控制界面4.操作界面如圖4.12所示，通過操作界面可以進(jìn)行自動手動選擇，通過按鈕導(dǎo)航，可進(jìn)入自動控制界面或手動控制界面。可以控制自動存取不同車位的車，同時也能完成自動控制界面和手動控制界面的載車托盤復(fù)位。圖4.12操作界面5.實時報警窗口實時報警窗口如圖4.13所示，用來顯示系統(tǒng)所有故障的狀態(tài)，有故障時，會有相應(yīng)的文字描述。該界面可用來監(jiān)控整個運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行是否正常。圖4.13實時報警窗口4.2.4組態(tài)系統(tǒng)的通信設(shè)計1.組態(tài)王的通訊機(jī)制圖4.14組態(tài)王與外部設(shè)備通訊示意圖組態(tài)王把每一臺與之通訊的設(shè)備看作是外部設(shè)備，為實現(xiàn)和外部設(shè)備的通訊，組態(tài)王內(nèi)置有大量的設(shè)備驅(qū)動作為外部設(shè)備的通訊接口。在開發(fā)過程中，只需根據(jù)工程瀏覽器提供的“設(shè)備配置向?qū)А?，一步步完成連接過程，即可實現(xiàn)組態(tài)王和相應(yīng)外部設(shè)備驅(qū)動的連接。在運(yùn)行期間，組態(tài)王可以通過驅(qū)動接口和外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)或指令。組態(tài)王的驅(qū)動程序采用ActiveX技術(shù)，每一驅(qū)動都是一個COM對象，這種方式使驅(qū)動和組態(tài)王構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，從而保證運(yùn)行系統(tǒng)的高效率，如圖4.14所示。因此，組態(tài)王可以與一些常用I/O設(shè)備直接進(jìn)行通訊，如可編程控制器〔PLC〕、智能模塊、板卡、智能儀表等。組態(tài)王與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換采用五種方式：串行通訊方式、DDE方式、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點方式、人機(jī)接口卡方式。2.組態(tài)王與S7-200的PROFIBUS通信方式PROFIBUS通信方式使用西門子PLC上的DP接口，使用該方式通訊時，需要在本機(jī)上安裝S7-200的編程軟件STEP7-Micro/WIN32，并通過STEP7-Micro/WIN32編程軟件為PLC進(jìn)行參數(shù)選擇、設(shè)定參數(shù)和測試參數(shù)，將DP接口配置為PROFIBUS-DP協(xié)議。在本設(shè)計中，我們對立體車庫中的載車托盤進(jìn)行實時監(jiān)控，考慮到硬件接線的簡易性，我們在通訊接口的安裝中，選擇了安裝通信硬件CP5511，并為硬件設(shè)置通信屬性，采用了PROFIBUS-DP通信協(xié)議，以便完成工程的運(yùn)行與監(jiān)控。5總結(jié)與展望目前，立體車庫正向大型化、復(fù)雜化、智能化、人性化的方向開展，系統(tǒng)的管理更開放、更靈活，整個系統(tǒng)朝著可實現(xiàn)控制與管理一體化的方向開展，系統(tǒng)操作方便，功能強(qiáng)大。智能立體停車系統(tǒng)設(shè)計的總體目標(biāo)是高效、低耗、平安、可靠、自動化、智能化。對在未來一定范圍內(nèi)的停車場可以相互聯(lián)系在一起，建立總的車位查詢情況，便