【《立体车库的电气控制系统方案及硬件软件设计案例概述》14000字】

致谢 立体车库的电气控制系统方案及硬件软件设计案例概述目录TOC\o"1-3"\h\u16083立体车库的电气控制系统方案及硬件软件设计案例概述 132811硬件设计 2248691.1工作流程 2168221.1.1存车流程 2322651.1.2取车流程 327961.2车位规划 4191631.3方案设计 447911.1.1功能需求 4127641.1.3信号分析 718421.1.4总体设计 8271521.4车位调度优化 9264351.5硬件设计 12212351.3.1总体设计 12102341.3.2硬件配置 13232441.3.3I/O地址分配 15322781.3.4电路设计 1711434第2章电气软件设计 20134462.1系统开发环境 2029042.2功能模块设计 21322.3PLC程序设计 21104322.3.1PLC硬件组态配置 214862.3.2控制流程 2214312.3.3PLC程序编写 25298332.4触摸屏触控系统设计 378472.2.1触摸屏与PLC建立连接 37100082.2.2触摸屏变量编辑 38252412.2.3操作画面设计 38138112.5上位机监控系统设计 40314902.3.1上位机与PLC建立连接 40154762.3.2上位机监控界面变量编辑 4172782.6PLC程序仿真运行调试 41197112.6.1程序编译 41208662.6.2程序仿真运行 4210824第三章组态仿真 44128563.1数据词典建立 44215223.2界面设计 45123373.3动画连接 46191353.3.1车位动画连接 46211243.3.2车位脚本编辑 47185213.3.3指示灯设置 48176913.3.4按钮设置 48253513.4组态王和PLC的通信 49327313.5调试运行 491硬件设计1.1工作流程升降横移式立体车库的工作流程是指当上层车位进行存取时，需要通过下层车位左右方向的横向移动，来为上层载车板升降既目标载车板的升降形成一条下降的通道，进而实现实现车辆的存取，目标层数下的所有下层载车板都需要为其建立升降通道。升降横移式立体车库的最上层车位载车板只能提供进行升降功能，而最底层的车位载车板只需在为上层载车板建立下降通道时进行横移移动。除去最顶层和最底层外其他车层的车位载车板既能自身作为上层载车板的目标车板进行升降存取也能作为其上层载车板的下层车位进行横移移动，为其建立下降通道。除最顶层的停车位外，根据停车控制系统管理，中间层位和最底层的车位排列都需要保留一个空位置作为初始下降通道，从而当其上层载车板进行存取时可以形成下降通道，可以允许上层载车板下降存取车辆操作[35]。1.1.1存车流程使用者用户可以任意选择一个目标空车位进行存车，PLC接收到选择车位信号后，首先判断目标车位下方是否有升降通道。如果没有升降通道，则需要控制下层的车位载车板向左右进行横向位移动作，建立一条升降通道，以供目标载车板可以通过升降通道直接下降至底层进行存储车辆。待存车用户将车辆正确存入载车板，则目标载车板在底层的存车工作进行完成，此时需要对载车板进行复位，既载车板承载车辆从底层上升，直至到达原车位位置，则存车流程进行完毕。1.1.2取车流程升降横移式立体车库的取车流程与存车流程都需要通过升降通道的建立和载车板的移动，大体一致，仅有细微区别。使用者用户选择取车，选择自己的车辆所在的车位，通过验证取车凭证如IC卡、密码等，立体车库控制系统接受到选择信号，同时PLC获得用户所选择的目标车位。首先判断目标车位下方是否有升降通道，如果没有升降通道，需要控制本层的下一层的车位载车板向左右进行横向位移动作，建立一条升降通道，以供目标载车板可以通过升降通道直接下降至底层进行取车。待使用者用户将车辆从载车板取出，则目标载车板在底层的取车工作进行完成，此时需要对载车板进行复位，既载车板承载车辆从底层上升，直至到达原车位位置，则取车流程进行完毕。图1.1存车流程图图1.2取车流程图1.2车位规划根据毕设课题要求，及之前的设计方案选择，所设计对象位三层四列升降横移式立体车库，并选择在地面布置，为了能够实现控制系统对各车位的精准控制，现规定12个车位的（x,y）以及10个载车板的编号。图1.3车位坐标及载车板编号图以（楼层号，车位列号）为车位坐标，则针对本升降横移式立体车库的12个车位编号如图1.3所示，（1，1）、（2，3）等，但其中有两个车位需为空车位。按楼层对各个载车板进行划分，共分为A、B、C三层，A、B两层分别配置3个载车板，留有一个预留通道，一共上层载车板下降时可进行横向移动，而C层配置4个载车板，只需进行升降动作。编号顺序为A1、A2、A3，B1、B2、B3，C1、C2、C3、C4。1.3方案设计1.1.1功能需求首先自动化立体车库控制系统的设计首先要从功能需求上进行分析，针对三类使用者（用户、操作员、管理员）的操作，他们所使用的要求不同，所站的角度也不相同。往往操作员与管理员的使用权限要高于普通用户。具体的立体车库的系统功能需求如图1.4所示。图1.4立体车库控制系统功能需求通过对三者需求的分析，控制系统功能需求大致分为四个部分：自动存取操作（用户）对于一般的普通使用者用户而言，只需要进行车辆的存取操作，使用自动化存取即可满足需要。因此，升降横移式立体车库的自动控制（自动存车、自动取车）以及故障报警的声光反应的功能是他们所需求的。手动控制操作（操作员）对于操作员而言，与普通的使用者用户相比，需要对立体车库各设备进行维修和定期处理，因此，除了需要对立体车库实现自动存取操作的需求以外，还对车库各个部件的手动操作控制（挂钩控制、电机控制）等功能有所需求。车库状态实时监控（管理员）对于管理员而言，除了负责监控、协调的技术人员能够与其他用户、操纵人员一样，需要拥有自动控制、手动控制、故障警报等功能需求外，管理员的职责是对立体车库在运行过程中的运行状态和故障情况实时监控。因此管理员的功能需求可进一步划分为实时检测及显示传感器信号，同时实时监控各个点机、安全挂钩等工作时是否正常运行。故障报警在紧急情况下，车库的控制系统检测到故障或者外物误入以及使用者的错误操作，系统会自动及时发出一种声光报警的信息提示，避免造成人员伤亡、财产损失。1.1.2控制分析针对于各使用者的功能需求，下面将对自动化立体车库控制系统的各部分控制进行分析设计。立体车库控制系统中的控制主要需要实现以下几个部分：对传感器信号进行检测、对获取的信号进行处理以及对多种执行机构进行控制等。图1.5控制分析检测部分（对传感器信号进行检测）此处的控制分析主要是针对于车库运行过程中内部情况的实时检测，并将传入至主控制器处，进行分析处理。采用光电开关、限位开关等传感器，分别对载车板上是否有车辆停放、车位上是否有载车板既载车板位置、安全挂钩是否闭合工作进行检测，并提供至PLC对执行机构的动作进行控制，同时对外物和人进入载车板也进行检测，为故障报警提供依据。控制端部分控制端需要与主控制器相连建立通信，其中分为触摸屏的触控系统和上位机的监控系统两部分，不管是触摸屏还是PC机都可以通过人机交互界面，直接对控制系统输入指令，通过PLC信息处理，进而对立体车库进行控制。可编程控制器PLC具有编程能力强、使用便捷等优点，在工程设计的工控中状况下经常使用。另一方面，PLC在运行控制中稳定、抗干扰能力强，对于升降横移式立体车库的控制、信号检测、执行机构等有效控制。则控制端部分的主控制器选择即可编程控制器PLC。执行部分自动控制自动控制包括自动存车和自动取车，作为执行部分最主要的部分，同样也是自动化立体车库控制系统最智能化的控制部分。自动控制能够在存取过程中，对车位进行分析比较，通过存取策略和调度规则，选择最优车位，并通过对下层载车板横移建立下降通道，并可以进行后续存取操作对车辆进行存取。手动控制此控制功能主要针对与管理员和操作员，可以分别对立体车库各电机、安全挂钩等动作单独控制，以供对立体车库发生故障时进行调整，并可进行定期检修。故障报警当系统在工作中或运作时出现异常状态，因此系统就需要向用户、操作者、管理员发出一种声光报警的提示，用来作为故障的警示。控制系统还针对车库实施紧急停放保护，避免了出现故障或者是无法正常运转等情况，以致给人们带来更为严重的后果和经济损失。1.1.3信号分析1.输入信号现在对控制系统的输入信号进行统计分析。输入信号的部分包括对各个车位、载车板、安全挂钩以及人员误入的传感器信号，这个是车库自身内部所接收到的检测信号。此外，对控制端的输入部分还有通过以太网连接PLC通信的触摸屏的触控和PC机的监测控制系统，同时还有运行过程中的急停按钮，可以在运行出现危险时，可以外部进行干预。其中的几种传感器的作用分别是：接近开关有两个用处，一是安置在车位上载车板存在的位置以及载车板是否运行到位，二是在安全装置中用来辅助检测挂钩是否成功固定好，防止载车板滑落。光电开关同样也有两个用处，一是用于检测是否有车辆存放，二是用于故障警报中检测立体车库是否有东西误入。限位开关的作用则主要是用于在车库运行过程中对载车板动作移动将要超出车库范围进行限位保护，避免运行之时出现越限的故障。现在对输入信号进行统计，通过之前对升降横移式立体车库的设计分析可知：检测载车板位置及位移是否到位的接近开关输入信号12个，检测车辆是否存取的光电开关输入信号10个，用于检测安全装置生效的接近开关输入信号7个，用于横移和升降总运作动作的限位保护的限位开关输入信号12个，用于对有奇怪东西进入立体车库故障报警的光电开关输入信号1个，急停按钮和接触急停的输入信号1个。由上设计可知，控制系统系统共需要43个输入信号。2.输出信号根据前文升降横移式立体车库的设计和控制系统分析可知，输出信号主要有与PLC主控制器直接相连的器件主要有电机的继电器、安全挂钩的电磁铁、以及声光报警和指示信号等。通过之前对升降横移式立体车库的设计分析可知，系统的输出信号具体有：升降电机的控制输出信号14个，横移电机控制输出信号12个，安全装置松开载车板的输出信号7个，立体车库上电指示灯1个，工作正常的指示灯输出信号1个，故障报警输出信号1个。由上设计可知，控制系统系统共需要36个输出信号。1.1.4总体设计根据之前对立体车库控制系统的设计，系统控制部分的主控制器PLC，通过网络连接触摸屏和PC机，共同构建了一个基于立体车库的全自动化远程控制管理系统。传感器可以检测到所有的车库系统运转运行情况。它首先是由plc信号输入数据模块直接向上或下位机直接传输数据到一台plc，之后通过plc模块根据该机触摸屏或者由上位机直接输入的车库指令向该机的信号输出数据模块发送。图1.6系统结构框图立体车库控制系统的自动控制管理系统结构主要包括由PLC控制系统（PLC）、触摸屏自动控制系统（触摸屏人机交互）和基于上位PC机的自动监控控制系统（上位机监控）三大部分共同构成。PLC控制系统PLC控制系统以PLC的CPU作为一个主要的控制器。外部接收到的输入信号在CPU运算和执行下将信号输入模块输入的信号数据进行处理，随后将输出信号传递给执行结构，对总的立体车库进行处理运作指导。触摸屏控制系统触摸屏式触控系统具有人机互动的界面，由用户使用者和操作员通过触控界面操作控制系统，进而完成自动存取和手动存取等操作。而操作员经过身份认证登录账号，就可以对立体化的车库的控制进行自动/手动切换，便于故障检测。上位机监控系统上位机监控系统需要PLC与C机之间通过通过LAN的PROFINET与PLC进行数据通信，管理员能在PC机的监控界面中对车库进行实时监控，并且也可通过上位机对车库各个部分进行控制。1.4车位调度优化升降横移式立体车库的结构和其工作流程限制了其中的一些动作只是横向移动和升降移动，对于车位的进行优化和调度就是在具体的立体车库运行过程中，通过计算优化最短下降上升路径、载车板横移动作的次数最少等方法，实现了车位调度优化的作用。[36]假设升降横移式立体车库的规模分别为X层Y列，而假设需要进行存取操作的目标车位既存取操作前所选择的车位的编号为Z(x,y)，则调度优化的目的和方式是达到存取过程时间最短，或者运行的动作次数最少，并以此为目标进行车位调度优化设计。则选定的目标车位运动路径最优应符合以下式子：min{其中，ki下面对路径最优是否需要判断的情况进行分析，如果所选中的目标车位在最底层，则无需进行车位调度，直接进行车辆存取即可。但如果所选择的目标车位不在底层，而在第二层以上的车层，则需要在下层建立升降通道，需要通过算法程序对车位进行调度优化。具体的算法逻辑为，将目标车位与下一层车位空位的列数相减，若等于零则显示下层车位由通道，下层车位不需要横移，但如果相减结果不等于零，则证明在下方车位有载车板，不能直接下降。相减结构为正数则将控制下层车位向左移动，反之相减结果为复数则将控制下层向右移动，最后逐层进行比较，直到最底层，通过此种调度方法建立下层车位的升降通道。图1.7优化算法控制流程图下面对优化算法的控制流程进行解析，选定号目标车位Z(x，y)，系统收取车位信息，并将控制信号传递给执行设备，建立目标车位的下降通道。第i层（1≤i<x）空位所在列设为ki1.5硬件设计升降横移式立体车库包括机械结构、电气控制等部分，作为一种自动化系统结构，整个系统在运行过程中需要平稳可靠，而硬件设计是实现的关键。1.3.1总体设计图1.8硬件总体设计框图硬件设计主要分为三个模块：传感器信号检测采集模块采用光电开关、接近开关和限位开关等传感器，对立体车库各实况下的各部分状态进行检测，并将采集到的传感器信号传递到PLC控制器进行分析处理。CPU根据程序运行将输出指令传递给执行机构，进而带动电机继电器的开合、挂钩电磁铁的开关，来实现横移电机、升降电机的正反转控制等。同时，PLC将处理的信息通过LAN线传送至上位机和触摸屏显示。1.3.2硬件配置PLCPLC的硬件配置如表（）所示。表PLC硬件配置硬件型号电源模块PM1207CPU模块CPU1214CDC/DC/DC通信模块CSM1277I/O扩展模块SM122316×24VDC/16×24VDC电源模块西门子PM1207电源模块，可以为PLC提供所需的24V驱动电源，供电平稳安全。CPU选型目前市场上PLC种类和型号有很多，比如三菱、西门子等，相较而言，根据控制需求，选择模块化的西门子PLC[37]。根据输入输出点位的数量和数字模拟量的要求，并从经济性、可靠性的角度对西门子型号进行进一步选择，最后综合考虑选用有强大可扩性、并可与以太网直接相连的西门子1200，CPU1214CDC/DC/DC。通信模块可编程控制器PLC与数字触摸屏和PC上位机之间都主要是通过采用新的PROFINETS连接来进行数据通信。本文主要分析选用了紧凑型的无线交换机CSM1277，它已经达到能够在PLC基础上重新增加了一个以太网的无线接口。I/O扩展模块根据对升降横移式立体车库的控制系统的信号进行统计分析，PLC所连接的信号共有43点数字量输入信号和36点数字量输出信号。但所选用的CPU1214CDC/DC/DC上输入输出口只有14点和10点，不能信号设计需求。因此，本设计增加了2个16位数字量输入输出模块。在PLC拓展后，总的数字量输入输出点位共有46点输入口和42点输出口，足以满足43点输入信号和36点输出信号需要。触摸屏在控制的过程中,人与设备之间的各种数据、命令等信息的交换都是由人机交互的设备进行实现。触摸屏作为这种人机交互的设备[38]。本升降横移式立体车库选用西门子的触摸屏，KTP600BasiccolorPN。传感器光电开关光电开关所用之处在判断载车板上是否有车辆停放和是否有人员或者异物进入运行中的立体车库之中。图1.9光电开关实物图及接线原理在每个载车板安装E3F-DS100C4红外漫反射式光电开关，用来检测载车板上是否有车辆停放[39]。在车库立柱两侧安装E3F3-10DN1-10L对射式红外光电开关，防止载车板运作时造成人员伤亡。接近开关升降横移立体车库选用的直流二线式电感式接近开关，如下图所示。图1.10接近开关实物及其接线在每个车位分别安装了一个接近开关,型号为LJ12A3-4-Z/BX。同样在每一个安全挂钩旁边的电磁拉杆处安装接近开关。限位开关在本升降横移自动化立体车库中，采用限位开关LX25-111/111s，用来保证载车板移动时不会超出极限位置。1.3.3I/O地址分配根据对输入输出信号的统计分析，需要对主控制器PLC的各数字量输入输出点位进行地址分配。输入信号地址分配表见表（）。输入信号符号地址注释硬件I0.0急停按钮按钮SQ-11I0.111位置检测接近开关SQ-12I0.212位置检测接近开关SQ-13I0.313位置检测接近开关SQ-14I0.414位置检测接近开关SQ-21I0.521位置检测接近开关SQ-22I0.622位置检测接近开关SQ-23I0.723位置检测接近开关SQ-24I1.024位置检测接近开关SQ-31I1.131位置检测接近开关SQ-32I1.232位置检测接近开关SQ-33I1.333位置检测接近开关SQ-34I1.434位置检测接近开关I1.5人员误入检测光电开关SP-A1I2.0A1车辆检测光电开关SP-A2I2.1A2车辆检测光电开关SP-A3I2.2A3车辆检测光电开关SP-B1I2.3B1车辆检测光电开关SP-B2I2.4B2车辆检测光电开关SP-B3I2.5B3车辆检测光电开关SP-C1I2.6C1车辆检测光电开关SP-C2I2.7C2车辆检测光电开关SP-C3I1.0C3车辆检测光电开关SP-C4I1.1C4车辆检测光电开关SQ-B1I1.2B1安全挂钩接近开关SQ-B2I1.3B2安全挂钩接近开关SQ-B3I1.4B3安全挂钩接近开关SQ-C1I1.5C1安全挂钩接近开关SQ-C2I1.6C2安全挂钩接近开关SQ-C3I1.7C3安全挂钩接近开关SQ-C4I4.0C4安全挂钩接近开关SQ-L1I4.1一层左限位开关SQ-R1I4.2一层右限位开关SQ-L2I4.3二层左限位开关SQ-R2I4.4二层右限位开关SQ-D1I4.511下限位开关SQ-U1I4.631上限位开关SQ-D2I4.712下限位开关SQ-U2I3.032上限位开关SQ-D3I3.113下限位开关SQ-U3I3.233上限位开关SQ-D4I3.314下限位开关SQ-U4I3.434上限位开关输出信号地址分配表如表（）。输出信号符号地址注释硬件KA-A1-LQ0.0A1左移继电器KA-A1-RQ0.1A1右移继电器KA-A2-LQ0.2A2左移继电器KA-A2-RQ0.3A2右移继电器KA-A3-LQ0.4A3左移继电器KA-A3-RQ0.5A3右移继电器KA-B1-LQ0.6B1左移继电器KA-B1-RQ0.7B1右移继电器KA-B2-LQ1.0B2左移继电器KA-B2-RQ1.1B2右移继电器KA-B3-LQ2.0B3左移继电器KA-B3-RQ2.1B3右移继电器KA-B1-UQ2.2B1上升继电器KA-B1-DQ2.3B1下降继电器KA-B2-UQ2.4B2上升继电器KA-B2-DQ2.5B2下降继电器KA-B3-UQ2.6B3上升继电器KA-B3-DQ2.7B3下降继电器KA-C1-UQ1.0C1上升继电器KA-C1-DQ1.1C1下降继电器KA-C2-UQ1.2C2上升继电器KA-C2-DQ1.3C2下降继电器KA-C3-UQ1.4C3上升继电器KA-C3-DQ1.5C3下降继电器KA-C4-UQ1.6C4上升继电器KA-C4-DQ1.7C4下降继电器KA-B1-GQ4.0B1安全挂钩电磁铁KA-B2-GQ4.1B2安全挂钩电磁铁KA-B3-GQ4.2B3安全挂钩电磁铁KA-C1-GQ4.3C1安全挂钩电磁铁KA-C2-GQ4.4C2安全挂钩电磁铁KA-C3-GQ4.5C3安全挂钩电磁铁KA-C4-GQ4.6C4安全挂钩电磁铁Q4.7运行灯灯泡Q3.0警示灯、报警器灯泡、蜂鸣器Q3.1存车已满灯泡1.3.4电路设计系统电气电路主要由四部分组成：供电模块电路、I/O模块电路、控制回路电路以及电机回路。供电模块电路设计一个利用PM1207就是给PLC及其应用扩充电路模块的电源输入和驱动输出电路供电，可以输出额定交流电压24V。同时也能够为CPU1200及其它新设计增加的一种扩充交流供电电路模块设备提供可靠稳定的交流电源。第二种供电方式是给控制电源回路进行供电。稳压集成电源控制系统一般可以把各种交流电通过变换稳压成各种符合要求的24VDC直流电。第三种工作方式分别是给一个主电路电机进行供电。具体线路连接方式如下：图1.11供电电路I/O模块电路设计图1.12I/O接线图控制回路设计PLC输出到继电器上，进而此控制形成为控制回路设计。图1.13部分控制回路电路PLC的电压输出和输入信号通断可以同时用来直接控制一个继电器的通电中断，继电器的电压通断和一个热继承发电器的通电中断也同样可以同时用来直接决定一个交流接触器的通电中断。例如，当一个用于控制驱动电机的输出信号进入输出电阻值为1时，继电器控制线圈就一定会导向接通，常闭的开常闭变为开关常闭，常开的关断开也变为断闭常开。交流接触器的控制线圈才一定能够导向接通，控制驱动电机在一个驱动控制电路过程中的相互之间对应触点就会进行控制动作，从而我们可以正确控制一个驱动电机的正常运行以及该控制电机怎样正常运转。电机控制电路设计电机传动控制电路主要分为包括交流断路器、交流接触器和热放电保护交流继电器等四个部分共同组成，每个需要停放在各传动车位上的一台电动机对其供电都由一个交流断路器串联来进行控制，每个需要停放在各车的电动机上都需要串联着一台具有一个热放电保护的交流继电器，电机的正、负方向转动都主要是电机控制电路如图1.14所示。图1.14车位电机控制电路上图为B1车位的电机控制电路。当升降横移式立体车库正常运行时，断路器QF-B1联通。通过关闭控制回路中的KA−B1−L继电器使得，KM−B1−L交流接触器导通，实现B1车位的左移指令。第2章电气软件设计2.1系统开发环境本设计将采用西门子软件TIA博图V15进行系统程序编写和组态，软件界面如下图所示。图2.1TIAV15STEP7作为西门子PLC专用的软件编程系统，能够对S7系列的CPU如1200、1500等进行程序编写和硬件组态。WinCC能够对触摸屏和上位机进行画面设计，S7-PLCSIM能够对西门子PLC进行程序的组态仿真。博图的系统软件设计既充分保证兼顾了高效和高的易用性，又十分适合于所有的大型工业设备自动化制造系统的软件设计，作为系统配置、通信和自动故障检测诊断及PLC等可编程控制器、人机交互界面(HMI)的操作平台。同时博图软件也具有一个可兼容性的数据库。2.2功能模块设计图2.2软件模块功能由上图可一看出，升降横移式立体车库控制系统的软件模块功能主要分为三大部分。具体划分由上图可见。其中，因触摸屏和上位机皆需要与PLC进行通信，则PLC立体车库控制系统这一功能模块在三者中尤为重要。2.3PLC程序设计2.3.1PLC硬件组态配置首先新建一个项目，根据前面对硬件的分析设计，选择CPU1214CDC/DC/DC。由于输入输出点数不能完全满足，需要额外安置2个SM122316×24DC/16×24DC模块以增加输入输出点数。同时需要对设备的相关设置进行调整，如下图所示。图2.3PLC硬件配置2.3.2控制流程传感信号采集图2.4为传感信号采集流程图。图2.4传感信号采集流程图复位通过复位功能，所有车层车位回归到原始位置，以恢复初始状态。复位流程图见图2.5。图2.5复位流程图复位模块的车辆复位处置操作主要原理是按安全复位顺序将各移动车位车辆进行依次移动。自动存车控制除了正常的自动化存取车辆之外，也要协助技术人员能够及时地处理立体车库运作过程中发生的一些特殊异常事件。图2.6自动存车流程图系统将通过车位路径调度程序，自动选择执行存取时间最短的车位。如果已经建立下降通道，则直接驱动电机是目标载车板下降；如果没有建立下降通道，则对下层载车板进行横移。安全挂钩开关解除，载车板下降至地面，等待车辆存入。自动取车控制自动取车的过程控制类似于自动存车。图2.7自动取车流程图自动取车和自动存车的方法和操作类似。不同之处就是在于取车时并不需要系统执行车位路径调度优化自动选择车位，由使用者自己对所要取得车进行选择，但是在取车之前，需要进行存车中不需要得取车验证。2.3.3PLC程序编写在博图中，首先PLC1200中添加各程序块，并进行程序设计，如图所示。图2.8程序总览初始化程序设计在整个程序和立体车库运行中，利用到很多PLC内部的寄存器。因此，需要初始化PLC内部的部分数据。在程序设计编写中，选择OB100作为初始化程序块。Startup块每次在程序运行时先被调用，初始化PLC内部的寄存器等数据信息。初始化完成后将M0.0置位。图2.9初始化程序主程序之后需要对主程序进行设计。主程序块是OB1，可以调用其他的模块。如FB块、FC块等。M0.0为高电平位后，为保证对车库情况的实时监控，调用FB块。同时也可以在操作过程中，通过改变M0.6的高低电平，实现自动/手动控制的切换，以供用户或者操作员的不同需求使用。图2.10OB1调用FB块程序传感器信号检测程序设计车位是否有对应载车板的检测程序如图所示：图2.11载车板位置检测程序在三层车层的12个车位均安装有一个接近开关。此传感器的作用是用来检测所对应的车位是否有载车板存在，用来判断载车板的位置。同时将传感器检测分析得到的A、B、C三层载车板分布情况分别存储在寄存器中。载车板上是否有车辆停放检测程序如图所示。图2.12载车板上是否有车辆停放检测程序10个载车板每一个上面均安装一个光电开关。如果有车辆停放，则光电开关对PLC的输入信号变为高电平。则三层车位载车情况分别存储于MB11、MB21和MB31中。安全装置检测程序如图所示。图2.13安全装置检测程序对于底层以上的所有车层的每一个载车板，皆安装一个安全挂钩安全装置。当安全挂钩挂住挂环，则接近开关传感器对PLC的输入信号变为高电平。中、上两层安全挂钩到位情况分别存储在寄存器中。超出限位检测程序如图所示。图2.14到达限位信号检测程序通过限位开关检测到载车板移动到限制区域，则对应得边界传感器对PLC的输入信号变为高电平。左右和上下限位开关情况分别标记在MB50、51、52.自动控制程序设计自动存取车辆的控制模式是默认的基本模式。供使用者通过操作界面使用自动功能设置指令对其车辆进行自动操纵，具体方法如下就是数据存储在停车或者车辆取用时以及需要停放哪个车位。如果是立体车库需要执行存车指令或执行取车指令时分别置为M1.0和M1.1。接着进行下一步操作，若为存车，则无需使用者输入目标车位，而由PLC控制器在自动进行车位选择。程序如图2.15（a）所示。若为取车，需要使用者对所取车辆车位进行选择，之后再由PLC控制载车板下移供驾驶员取车，程序如图2.15（b）所示。存车情况（b）取车情况图2.15目标车位情况图2.16目标车位是否有效如果选中得目标车位有效，则将楼层目标车位信息赋值MB109。如果目标车位无效，则不会进行复试，转而提示无效信息。存车功能下，置位M1.4和M1.6，提示车位不能使用和无车可取。车位占用（b）无车可取图2.17信息提示同时也对所有的相关寄存器和计数器都进行重新复位，以供下次判断。首先，程序通过传感器信号获取车库空位的车位信息并存储在PLC内部存储器中。图2.18判断下方的升降通道之后通过中间变量目标车位列依次与下两层空位情况进行对比。如果满足条件，则进入相应跳转到层位标签。如果都不满足条件，说明在相应m层的标签为其所在指定地点下方已经发现没有一个标签形成的横移通道,则直接依次跳转至达到相应m层的标签为其所在指定地点的楼层目标一辆车位可以上升和进行横移移动控制的程序段。图2.19A层操作移动程序将车位空位与目标车位进行做差，比较得出A层载车板需要横移的方向。若执行左移，则跳转至AL标签处。图2.20A层车位载车板左移之后进行车位调度优化的方式来建立升降通道，之后则跳转至M处进行判断。图2.21判断目标车位载车板的具体楼层若目标楼层为B层，则目标载车板需要从B层执行下降操作，则跳转至BD程序段，如下图所示。图2.22B层目标车位载车板下降控制程序手动控制程序设计手动控制程序块中调用直接控制设备的FC块。图2.23手动控制部分程序安全挂钩的控制程序如图2.24所示。图2.24安全挂钩控制程序B层和C层需要车位升降的载车板安全挂钩输出控制分别存储在寄存器处。图2.25电机控制部分程序故障报警程序设计图2.26故障报警部分程序2.4触摸屏触控系统设计触摸屏主要在立体车库的现场，由使用者用户和操作员进行存取车辆和定期检修控制的作用，现在对触摸屏设计如下。2.2.1触摸屏与PLC建立连接在项目中添加HMI，选择KTP600BasiccolorPN。在网络视图中，将触摸屏与PLC建立通信，如图所示。图2.27触摸屏与PLC建立连接2.2.2触摸屏变量编辑数据变量及其数据互换种类主要还是依赖于与一个绘图系统中的PLC外部变量数据互换之间有效的关联。内部的内存变量则缺点是不能同时与一个PLC同时进行多个数据库的访问，也就是说它无需直接进行关联一个PLC的外部变量。图2.28触摸屏变量2.2.3操作画面设计下面对初始值等待操作界面、自动控制操作界面等画面进行设计。初始化操作界面结构如图中下图2.29所示，用来确认等待整个系统的数据初始化处理工作已经完成。界面的快速置位跳跃翻转由M0.0初始化这种方式用来完成对一个标志的快速控制。自动控制界面如下图2.30所示，用户可以根据其存取要求直接点击触摸屏上的存车或者取车按钮，则通过PLC将变量M1.0置位。图2.29初始等待操作界面图2.30自动控制操作界面车位的选择界面如图2.31所示。在用户选择停车位之后，系统将所选择的停车位的信息存储在目标停车位的存储地址MB109中。单击“确定”按钮后，系统设置相应的控制变量M1.2。操作员可进行登录，可以则在控制置位变量时进行自动/手动控制切换。自动控制变量界面中则会直接通过跳转进入到手动切换控制的变量界面,如如下图2.33所示。操作管理人员通常可以通过手动选择具体的可停车位位置来轻松实现手动停车控制。图2.31存车车位选择界面图2.32等待操作完成界面图2.33手动控制界面图2.34B1车位控制界面2.5上位机监控系统设计上位机监视界面的上位机功能主要目标就是通过上位机对车库工作系统的运行和状态进行监控[41]。2.3.1上位机与PLC建立连接在博图V15中打开项目，添加新设备PC上位机，并添加一个常规E网卡和WinCCRTAdvanced扩展应用。然后在网络视图中将PC机与PLC和触摸屏的网络连接起来。建立连接如图2.35所示。图2.35上位机与PLC建立连接2.3.2上位机监控界面变量编辑图2.36上位机监控界面部分变量列表2.6PLC程序仿真运行调试在整个系统的硬件、软件设计完成后，需要对程序进行调试。2.6.1程序编译点击程序编译按钮，结果如图2.37所示。图2.37编译结果2.6.2程序仿真运行PLC需要与其他设备相连通信，此时打开仿真软件S7-PLCSIMV15，选择PLC1200并与主程序连接，将博图V15中的PLC程序下载，下载过程如下图所示。图2.38搜索PLC图2.39下载PLC图2.40下载成功PLC软件程序在一台电脑上运行下载安装操作系统完后,在PLC7- PLCSIMV15通过手动仿真更换每个仿真系统程序文件中的各个仿真输入和输出变量间的数据仿真值,查看系统相应的仿真输入和输出变量之间关系是否完全吻合系统的仿真设计工作初衷,以此数据来不断修改仿真系统在工作中一些可能仍然存在的技术漏洞,进一步不断优化和完善仿真系统。图2.41程序仿真第三章组态仿真本设计将使用组态模拟软件对其进行操作界面设计和动画链路的连接，同时在项目模拟中写入项目工程所需要的变量、数据类型和与设备相对应的连接信息，通过组态模拟软件来实现发出存取车的信号、传感器接受到的信号。并完成了以PLC为核心控制器基础的控制系统的升降横移式立体车库自动化的组态仿真。组态王6.55工业组态监测系统软件需要在开始时建立起一个完整的项目工程。监控器用户可以通过一个监视显示器，将自己的电脑监测设备放置到监视器的显示屏上，来改变自己在工作现场的位置和工作状况。控制人员下达的每一个指令都可以直接发送到工作现场,马上就会使得工作的状态产生变动。[42]3.1数据词典建立要真正完成这些功能，必须建立一个数据库和相关的数据字典，并将PLC中点相关信息写入，如需要的变量、寄存器、地址及与设备相对应的连接序列才是建立一个数据字典的重点。图3.1组态王数据词典3.2界面设计通过接口介绍，界面设计，建立一个工程后所需要设置的动画属性，必须按照下列步骤：一种方法就是在一个名称字典中，定义一个变量和为设置的参数；第二种方式是直接进入一个工具盒，选择自己所对应的工具；三个就是直接进入一个工具盒，选择各种类型的工具绘制画图。所设计的立体车库自动监测管理系统的操作界面如图3.2所示。图3.2立体车库监控系统界面3.3动画连接 组态王中的动画设计用来模拟还原工作现场和立体车库运行过程中的工作状态。当不通过屏幕连接时，每个部分都是无关的。当通过动画连接时，每个部分可以形成一个交互的整体。3.3.1车位动画连接以B1号车位的载人挡板为例。要使B1号车位的载人标志板正常工作,先在字符串词典中自行选择201号车位相对应的一个变量地址,再去找到动画中的属性点,选择水平或竖向移动和垂直方向移动,在弹出的界面框中,采用一种表达式将201号车位相连。B1号站台各车位之间的动画衔接界面见图3.3。3.3B1车位动画连接3.3.2车位脚本编辑组态王6.55工业组态监测管理系统应用软件的特点是视频控制播放画面操作应该来说是一个连续完整的工作循环或者说就是按照特定的系统操作流程来正常连续运行。脚本是工业组态王6.55工业组态变量监控软件系统就是软件的重要功能组成的一部分，就非常需要自己动手来设计编写这样的一个执行脚本。脚本的主要工作功能就是将系统信息源的判断、函数等各类组态变量都与它进行了组态关联。以汽车B1号载人自动挡车板的双向转换式车位移动控制脚本接口信息