畢業(yè)設(shè)計(jì)----自動(dòng)立體停車庫的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　第1章 緒論2</b></p><p>　　1.1 本課題的研究意義、目的2</p><p>　　1.2 自動(dòng)化立體車庫目前發(fā)展?fàn)顩r2</p><p>　　1.3 本課題的主要問題4</p><p>　　第2章 車庫自動(dòng)控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)5</p><p>

2、;　　2.1 車庫方案確定5</p><p>　　2.2 車庫整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.3 托盤的初定位和形狀設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.4 托盤上的信號(hào)檢測方案11</p><p>　　2.5 托盤升降方案確定12</p><p>　　第3章 車庫控制系統(tǒng)硬件選擇13</p>

3、;<p>　　3.1 PLC模塊選取13</p><p>　　3.2 開關(guān)的選擇15</p><p>　　3.3 執(zhí)行裝置18</p><p>　　3.4 其他裝置選擇19</p><p>　　第4章 車庫電氣原理圖的繪制20</p><p>　　4.1 PLC20</p>&l

4、t;p>　　4.2 PLC的控制輸出20</p><p>　　第5章 PLC的通信及網(wǎng)絡(luò)23</p><p>　　5.1 通信網(wǎng)絡(luò)的簡介23</p><p>　　5.2 工業(yè)局域網(wǎng)簡介23</p><p>　　5.3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原則25</p><p>　　5.4 OMRON PLC上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

5、25</p><p>　　第6章 人機(jī)界面分析和設(shè)計(jì)31</p><p>　　6.1 PLC 應(yīng)用系統(tǒng)的人機(jī)界面簡介31</p><p>　　6.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)問題31</p><p>　　6.3 自動(dòng)化立體車庫觸摸屏的組態(tài)32</p><p>　　第7章 車庫控制程序的編制34</p

6、><p>　　7.1 軟件設(shè)計(jì)簡介34</p><p>　　7.2 車庫托盤運(yùn)動(dòng)分析34</p><p>　　7.3 車庫控制程序說明35</p><p>　　7.4 車庫程序舉例詳細(xì)說明36</p><p><b>　　結(jié) 論43</b></p><p><b

7、>　　主要參考文獻(xiàn)44</b></p><p>　　附錄1 PLC 信號(hào)輸入圖45</p><p>　　附錄2 PLC 信號(hào)輸出圖46</p><p>　　附錄3 控制電路圖47</p><p>　　附錄4電機(jī)控制圖48</p><p><b>　　第1章 緒論</b&g

8、t;</p><p>　　1.1 本課題的研究意義、目的</p><p>　　隨著社會(huì)發(fā)展和人民生活水平的提高，城市中的平面式停車場已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足越來越多的車輛需要，停車難造成的交通堵塞和廢氣污染問題日益嚴(yán)重。據(jù)有關(guān)資料介紹，目前我國停車庫面積與道路面積之比不足1:100，而國外是1:10，停車庫嚴(yán)重不足；由于城市地價(jià)日益昂貴，修建大型露天停車場將越來越困難。從中國重機(jī)協(xié)會(huì)停車設(shè)備管理委員

9、會(huì)了解到，在日本等車位緊張、地價(jià)昂貴的發(fā)達(dá)國家，立體停車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為年產(chǎn)值數(shù)十億美元的大產(chǎn)業(yè)。據(jù)專家初步分析，國內(nèi)市場目前每年需求電梯式自動(dòng)化立體停車庫在80～100 座左右，21 世紀(jì)初葉每年需求90～110 座左右，市場的前景相當(dāng)好。解決城市停車難問題而采用立體化停車措施是世界各個(gè)國家的普遍做法，尤其是全自動(dòng)化的機(jī)械式立體停車庫得到了快速的發(fā)展。立體停車充分迎合了城市發(fā)展的需要，確保汽車安全停放，創(chuàng)造了取車時(shí)的方便快捷，符合環(huán)保

10、需要，減少了大氣污染城市立體車庫的廣泛使用是對現(xiàn)代靜態(tài)交通的全新革命，并能顯著改善惡化的城市動(dòng)態(tài)交通狀況。機(jī)械式立體停車庫主要由機(jī)械式立體停車設(shè)備和其他相關(guān)的附屬設(shè)施組成，其中機(jī)械式立體停車設(shè)備是集光、機(jī)、電和自動(dòng)化技術(shù)于一體的成套設(shè)備，是車庫的</p><p>　　1.2 自動(dòng)化立體車庫目前發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　立體車庫自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要包含以下五個(gè)子系統(tǒng)：自動(dòng)收費(fèi)管理系統(tǒng)，自動(dòng)

11、存取車系統(tǒng)，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，自動(dòng)道閘， 監(jiān)控安保系統(tǒng)。以上子系統(tǒng)均由中央控制室統(tǒng)一控制，可為客戶規(guī)劃停車庫管理形式，發(fā)布車庫庫存容量，控制車流方案。</p><p>　?。ㄒ唬┳詣?dòng)收費(fèi)管理系統(tǒng)</p><p>　　自動(dòng)收費(fèi)采用非接觸式IC卡。IC 卡分長期卡與儲(chǔ)值卡兩種。對固定用戶，發(fā)行長期卡，費(fèi)用可在固定用戶交納管理費(fèi)用時(shí)一并交納；對臨時(shí)用戶，發(fā)行儲(chǔ)值卡，即：用戶交納的費(fèi)用存在卡內(nèi)，每次停

12、車讀卡自動(dòng)從卡中扣除費(fèi)用。</p><p>　?。ǘ?自動(dòng)存取車系統(tǒng)</p><p>　　自動(dòng)存取車系統(tǒng)一般由小型可編程控制器PLC控制，包括卡號(hào)識(shí)別與移動(dòng)載車盤兩個(gè)過程。用戶進(jìn)入車庫時(shí)，在門口刷卡進(jìn)入，讀卡機(jī)自動(dòng)把數(shù)據(jù)傳送到PLC控制系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)通過判斷卡號(hào)，自動(dòng)把對應(yīng)的載車盤移動(dòng)到人車交接的位置，開啟車庫門，縮短存取車的時(shí)間。存車時(shí)，司機(jī)按照指示燈信號(hào)指引入庫，只有當(dāng)車輛停放在安

13、全位置后，停車正常指示燈才會(huì)亮啟。存取車完成后，車庫門自動(dòng)關(guān)閉。移動(dòng)載車盤時(shí)，系統(tǒng)嚴(yán)格按照各種檢測信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行移動(dòng)，檢測信號(hào)包括超長檢測、到位檢測、極限位置檢測、人員誤入檢測、急停信號(hào)檢測等。若有載車盤運(yùn)行不到位或車輛長度超出車庫允許的長度，所有載車盤將不進(jìn)行動(dòng)作，若檢測到急停信號(hào)，將停止一切動(dòng)作，直至急停信號(hào)消失。以上信號(hào)均為硬件信號(hào)，除此之外，還可從控制軟件中設(shè)置保護(hù)信號(hào)，比如時(shí)間保護(hù)，以保證因硬件損壞而導(dǎo)致信號(hào)失靈時(shí)保證主體設(shè)備

14、及車輛的安全。</p><p><b>　?。ㄈ┻h(yuǎn)程診斷系統(tǒng)</b></p><p>　　現(xiàn)場控制器可以通過網(wǎng)卡、Hub等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與控制中心的局域網(wǎng)相連接，可以通過MODEN實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，監(jiān)測現(xiàn)場運(yùn)行情況，當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)故障時(shí)，在控制中心即可進(jìn)行解決，方便管理人員、安保人員異地辦公。</p><p><b>　?。ㄋ模┳詣?dòng)道閘</

15、b></p><p>　　在車庫出入口處各設(shè)非接觸式讀卡器、感應(yīng)線圈及道閘，用戶在車庫出入口處刷卡后，系統(tǒng)自動(dòng)判別該卡是否有效，若有效，則道閘自動(dòng)開啟，通過感應(yīng)線圈后，自動(dòng)?xùn)艡谧詣?dòng)關(guān)閉；若無效，則道閘不開啟，同時(shí)聲光報(bào)警。</p><p><b>　?。ㄎ澹┍O(jiān)控安保系統(tǒng)</b></p><p>　　監(jiān)控安保系統(tǒng)是指在中央控制室進(jìn)行監(jiān)視控制

16、車庫現(xiàn)場的運(yùn)行狀況。它具有運(yùn)動(dòng)檢測、車牌識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)連接、各種類型的報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連動(dòng)等功能，可以實(shí)現(xiàn)無人看守。</p><p><b>　　系統(tǒng)簡介：</b></p><p>　　視頻監(jiān)控功能：在車庫各出入口，值班室和車庫內(nèi)主要區(qū)段安裝定焦攝像機(jī)，在大范圍車位區(qū)安裝球形云臺(tái)，以便實(shí)現(xiàn)對車庫全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控。如果在車庫光照條件不好的情況下，可選用黑白攝像機(jī)。</p&

17、gt;<p>　　運(yùn)動(dòng)檢測功能：可以在夜間設(shè)置車庫的運(yùn)動(dòng)檢測區(qū)域，當(dāng)檢測區(qū)有移動(dòng)目標(biāo)時(shí)，運(yùn)動(dòng)檢測功能發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒值班人員。</p><p>　　車牌識(shí)別功能：它能夠設(shè)置車庫參照車輛的車牌、車型。當(dāng)參照車輛進(jìn)入車庫監(jiān)視區(qū)域，系統(tǒng)自動(dòng)對比參照車輛圖像，有異常情況，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并自動(dòng)切換和記錄相關(guān)圖像。</p><p>　　報(bào)警連動(dòng)功能：可以連動(dòng)各類報(bào)警主機(jī)，如啟動(dòng)繼電器發(fā)

18、出聲光報(bào)警通知安保人員自動(dòng)放下道閘攔截車輛出入。</p><p>　　數(shù)字錄像功能：可以連續(xù)記錄一個(gè)同在車庫所發(fā)生事件，可以同步回放多個(gè)圖像，可選擇任意圖像進(jìn)行整體放大和局部放大，記錄、回放、備份可同步進(jìn)行各種信息。</p><p>　　1.3 本課題的主要問題</p><p>　　本課題的主要任務(wù)是：設(shè)計(jì)魔方式自動(dòng)化立體停車庫的自動(dòng)控制系統(tǒng)；確定自動(dòng)控制系統(tǒng)方案；

19、設(shè)計(jì)系統(tǒng)的電氣線路并選擇所用的元器件，畫出其電氣原理圖；對車庫與車庫監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)格式及車庫的人機(jī)界面進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，對觸摸屏進(jìn)行組態(tài)；編制立體車庫控制軟件。要求控制系統(tǒng)方案合理。各車位托盤運(yùn)行安全、正確、平穩(wěn)，觸摸屏操作界面直觀易懂，操作簡便，單動(dòng)操作設(shè)置權(quán)限和密碼。確定車庫設(shè)備與車庫監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行交換的內(nèi)容和格式。</p><p>　　第2章 車庫自動(dòng)控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p>&l

20、t;p>　　2.1 車庫方案確定</p><p>　　目前的自動(dòng)化立體車庫主要有：升降橫移式、倉儲(chǔ)式、垂直循環(huán)式、電梯式、簡易式。</p><p><b>　　圖2－1</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┥禉M移式</b></p><p>　　對不同要求的客戶，其適應(yīng)性很強(qiáng)，靈活性很大

21、，根據(jù)地形，車的數(shù)量，可在室內(nèi)、室外設(shè)立二層至五層，可以建在地面、半地面或底下。</p><p>　　特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲低，能耗小，壽命長。</p><p><b>　　圖2－2</b></p><p><b>　?。ǘ﹤}儲(chǔ)式</b></p><p>　　車庫是由輸送小車將待

22、停泊的轎車自動(dòng)送至庫位，取車也是由輸送小車從庫位取出，自動(dòng)送到取車點(diǎn)，這一過程全部由電腦及測檢系統(tǒng)自動(dòng)完成，無需人員參與。是當(dāng)今自動(dòng)控制科技的結(jié)晶。</p><p>　　特點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，運(yùn)行速度快，存取方便運(yùn)行平穩(wěn)，存車量大，安全性好。</p><p><b>　　圖2－3</b></p><p><b>　?。ㄈ╇娞菔?lt;

23、/b></p><p>　　車庫是利用電梯將車送往塔的周邊車位上，它所占地面積小、土地利用率高、存車容量大，特別適合于城市商業(yè)繁榮，停車流量大的中心區(qū)，可以獨(dú)立成塔，也可以與高層大廈溶成一體，是地小車多的最佳選擇。</p><p>　　特點(diǎn)：外形美觀，停車安全，運(yùn)行迅速，振動(dòng)小，噪聲低。</p><p><b>　　圖2－4</b><

24、;/p><p><b>　?。ㄋ模┖喴资?lt;/b></p><p>　　車庫結(jié)構(gòu)簡單，一般為兩層，上層用機(jī)械或液壓傳動(dòng)提升，而下層為自走進(jìn)入，取上層車時(shí)，下層必須先開走因此，較適合于單家別墅式住宅，在已有單個(gè)車位情況下需增加車位或汽車商臨時(shí)存放車輛用。</p><p><b>　　圖2－5</b></p><

25、p>　　我設(shè)計(jì)的立體停車庫采用升降橫移式（又稱魔方式），上層托盤只能升降，下層托盤只能橫移。以PLC作為自動(dòng)控制的控制系統(tǒng)，由觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。PLC 通過傳感器來監(jiān)控車庫中各種狀況，收集各種信息。然后由PLC來處理這些信息，控制車庫的運(yùn)行。管理員可以通過觸摸屏來了解車庫狀態(tài)，調(diào)整車庫運(yùn)行，對車庫進(jìn)行維護(hù)。</p><p><b>　　圖2－6 車庫簡圖</b></p>

26、<p>　　圖2－6為車庫結(jié)構(gòu)簡圖。其中4、5號(hào)托盤可直接使用。若要使用9、10號(hào)托盤，則只需要將4號(hào)、5號(hào)托盤向中間移動(dòng)。若要使用1號(hào)托盤，需要先將4號(hào)托盤向中間移動(dòng)，再降下1號(hào)托盤。而要使用6號(hào)托盤的話，需要將4號(hào)、9號(hào)托盤向中間移動(dòng)后再降下6號(hào)托盤。3號(hào)、8號(hào)托盤使用方式與1號(hào)、6號(hào)相似。2號(hào)、7 號(hào)托盤降下后即可使用。</p><p>　　2.2 車庫整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><

27、;p>　　整個(gè)立體停車庫是由多個(gè)2 排2 層3 列的車庫單元形成的。當(dāng)用戶來停車時(shí)，由管理員負(fù)責(zé)為其尋找車位，發(fā)放IC卡。當(dāng)車輛進(jìn)入時(shí)，出入檢測光電開關(guān)會(huì)檢測信息：包括車輛形狀是否符合要求；車庫目前的容量等。上位機(jī)能夠?qū)噹炷壳叭萘窟M(jìn)行判斷，在放滿的時(shí)候能夠進(jìn)行報(bào)警。在用戶停好車后，在出口處使用IC卡，此時(shí)車庫各托盤復(fù)位，下一位用戶可以進(jìn)行存取。在取車的時(shí)候，當(dāng)車輛駛出車庫時(shí)，通過PLC控制使車庫自動(dòng)復(fù)位，保證高效，安全?？紤]到在

28、停車的時(shí)候，各人所需時(shí)間不一，安全檢測不易，如果也采用自動(dòng)復(fù)位的話，易引起事故。故采用讀卡機(jī)檢測信號(hào)使其復(fù)位，而讀卡機(jī)安放的位置選在出口處，因?yàn)橹皇褂靡慌_(tái)讀卡機(jī)的話，出口處是最佳位置。安裝在此處雖然可能使車庫的運(yùn)行效率降低，但是可以方便管理員進(jìn)行管理防止客戶忘記拉卡等事情發(fā)生。此外，在車庫中還可以安裝攝像頭，對車庫進(jìn)行安全監(jiān)測。</p><p>　　在車庫中采用非接觸式讀卡機(jī)，來實(shí)現(xiàn)車庫的計(jì)時(shí)與收費(fèi)。用戶在存車、

29、取車時(shí)，只需要在讀卡機(jī)面前晃動(dòng)一下IC卡，讀卡機(jī)就會(huì)將信息送到上位機(jī)，由上位機(jī)進(jìn)行收費(fèi)計(jì)算，保證準(zhǔn)確，快捷。同時(shí)上位機(jī)也將信息送到PLC，控制車庫的運(yùn)行。</p><p>　　圖2－7 車庫整體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2－8 車庫使用流程圖</p><p>　　2.3 托盤的初定位和形狀設(shè)計(jì)</p><p>　　托盤初定位就是車庫在使用

30、前，各托盤所處在的位置。當(dāng)車庫的電源一旦接通時(shí)，由PLC自動(dòng)將各托盤置于初始位置。合理的初始位置的選擇不僅可以提高車庫的運(yùn)行效率，在編制控制程序時(shí)也能使控制程序簡化。</p><p>　　本課題車庫具體方案為2排2層3列式，因此有以下幾種初始車位方案：</p><p>　　圖2－9 托盤初定位方案A</p><p>　　A方案4號(hào)、5號(hào)托盤可直接使用。若要使用2號(hào)托

31、盤，需要現(xiàn)將5號(hào)托盤移開，再將2號(hào)托盤降下。若要使用1號(hào)托盤，則需要將4號(hào)、5號(hào)托盤移開，再降下1號(hào)托盤。由于A方案在使用中涉及到的托盤比較多，故不采用此方案。</p><p>　　圖2－10 托盤初定位方案B</p><p>　　B方案4號(hào)、5號(hào)托盤也可直接使用。當(dāng)要使用上層任一托盤時(shí)，下層只需要移動(dòng)1個(gè)托盤即可，這樣可以提高車庫運(yùn)行的效率。簡化車庫控制程序的編制，故本設(shè)計(jì)采用B方案的托

32、盤初定位。</p><p>　　自動(dòng)化立體停車庫中，對于托盤形狀也有特殊要求。由于整個(gè)自動(dòng)化過程由光電開光檢測信號(hào)量，托盤必須便于光電開關(guān)的檢測。另外，托盤也應(yīng)該便于用戶停放車輛。</p><p>　　圖2－11 托盤形狀設(shè)計(jì)</p><p>　　托盤形狀設(shè)計(jì)如上圖所示，在托盤上設(shè)計(jì)前后2個(gè)凸起的部位。一方面，司機(jī)停車的時(shí)候可以自覺的減速，保證安全。另一方面，可以保

33、證司機(jī)順利，準(zhǔn)確的停好車。同時(shí)可以在停好車后，對車輛有一定的保護(hù)功能。此外，在托盤前方也有一處凸出部位，這是下層托盤左右移動(dòng)時(shí)，讓光電開關(guān)檢測的部分。上層托盤不用此部分。</p><p>　　2.4 托盤上的信號(hào)檢測方案</p><p>　　圖2－12 托盤上的光電開關(guān)安裝圖</p><p>　　上文已經(jīng)提及，整個(gè)自動(dòng)化過程由光電開關(guān)檢測信號(hào)量。在一個(gè)車位上，應(yīng)該具

34、備的信息包括：托盤是否到位；托盤上車輛有無；車輛停放是否準(zhǔn)確。另外還應(yīng)該進(jìn)行一些安全方面的措施。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用了如圖2－12的信號(hào)檢測方式。其中，2號(hào)為上下限光電開關(guān)，控制托盤的上升、下降位置。3號(hào)為下位托盤檢測光電開關(guān)，控制下層托盤的左右移動(dòng)。4 號(hào)為車輛檢測光電開關(guān)，用于檢測托盤上的車輛?？紤]到車輛停放時(shí)位置變化，車輛底盤高度不一，故采用斜線式檢測。1 號(hào)為接近傳感器，有過位保護(hù)作用，萬一

35、上限光電開關(guān)失靈，接近傳感器可以保證托盤上升時(shí)不至于發(fā)生事故。此外在托盤入口處還安裝安全檢測光電開關(guān)（5 號(hào)），檢測車輛是否停放準(zhǔn)確，如果沒有正確停放，車庫的機(jī)能將停止，同時(shí)觸摸屏將報(bào)警。</p><p>　　2.5 托盤升降方案確定</p><p>　　一般來說，托盤的升降方式有2種：鉸鏈?zhǔn)胶弯摻z繩式。由于鉸鏈?zhǔn)皆谑褂眠^程中可能會(huì)引起鉸鏈纏繞在一起，從而有事故隱患。故本方案采用鋼絲繩式，

36、并且在上層托盤下方設(shè)置安全鉤。</p><p>　　安全鉤的作用設(shè)計(jì)為：平時(shí)以它的重心保持在豎直位置或偏里一些的位置。當(dāng)上層托盤需要下降時(shí)，電磁鐵先得電，將安全鉤打開，此時(shí)托盤能順利的下降。在上升時(shí)，則無需啟動(dòng)電磁鐵就可以直接上升到指定位置。當(dāng)電機(jī)發(fā)生故障或鋼絲繩突然斷裂時(shí)，安全鉤能對上、下層托盤起到保護(hù)作用，防止上層托盤的落下，提高安全系數(shù)。安全鉤的示意圖如下：</p><p>　　圖2

37、－13 安全鉤形狀示意圖</p><p>　　第3章 車庫控制系統(tǒng)硬件選擇</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)車庫的自動(dòng)化控制，必須選擇相應(yīng)的元器件來進(jìn)行信號(hào)的檢測、處理及電機(jī)的控制。本設(shè)計(jì)中采用光電開關(guān)進(jìn)行信號(hào)檢測，通過PLC處理信號(hào)，再由接觸器來控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　3.1 PLC模塊選取</p><p>　　PLC是一種通用型

38、的工業(yè)控制設(shè)備，PLC控制系統(tǒng)的規(guī)模、模塊的劃分、功能的設(shè)置是面向各種各樣的應(yīng)用。因此選擇一臺(tái)合適的PLC組成經(jīng)濟(jì)實(shí)用的控制系統(tǒng)尤為重要。</p><p>　　3.1.1 PLC模塊介紹</p><p><b>　?。?）主控模塊</b></p><p>　　主控模塊就是人們通常所說的CPU模塊。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU是整個(gè)系統(tǒng)的核心，控制著整

39、個(gè)系統(tǒng)有條不紊的進(jìn)行工作。同樣在PLC控制系統(tǒng)中，主控模塊也是系統(tǒng)中最重要的模塊，絕對不可缺少，PLC程序的輸入、運(yùn)行和輸出都離不開該模塊。主控模塊包括CPU、存儲(chǔ)器、通信口、電池和LED指示器。</p><p>　?。?）開關(guān)量I/O模塊</p><p>　　PLC最擅長的控制就是開關(guān)量順序控制，在工業(yè)領(lǐng)域中，大多數(shù)控制也是開關(guān)量控制，因此I/O模塊是最常用的模塊。通常開關(guān)量I/O模塊的

40、產(chǎn)品分為：輸入模塊、輸出模塊以及輸入/輸出模塊。</p><p>　　（3）模擬量I/O模塊</p><p>　　在工業(yè)控制中，除了大量的開關(guān)量控制以外，還有許多模擬量控制，例如對電壓、電流、濕度、壓力、流量的控制。有時(shí)，在同一個(gè)控制系統(tǒng)中既要對開關(guān)量控制還要對某些模擬量進(jìn)行控制。因此為了適應(yīng)生產(chǎn)實(shí)際的要求，PLC 各生產(chǎn)廠家各種專用的模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊。模擬量I/O模塊的主要

41、功能就是完成模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換和數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換，一般都自帶CPU和存儲(chǔ)器，只要PLC一上電，PLC 主控模塊就將控制字裝入其內(nèi)部存儲(chǔ)器中，模擬量I/O模塊就能獨(dú)立工作并且與主控模塊共享存儲(chǔ)器，主控模塊只需用讀寫指令便可對模擬量I/O模塊進(jìn)行操作。一般來講模擬量I/O模塊提供有一定數(shù)量的I/O點(diǎn)，可供用戶使用。</p><p><b>　?。?）智能模塊</b></p>&l

42、t;p>　　模塊化后的PLC除了主控模塊外，還配備各種專用的、高級(jí)的智能模塊，以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)大型系統(tǒng)的快速、復(fù)雜的控制和管理的要求。常用的有：溫度控制模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、位置控制模塊以及用于聯(lián)網(wǎng)通信的LINK模塊等。</p><p>　　3.1.2 PLC模塊選取的基本原則</p><p>　　對主控模塊的選擇之前，應(yīng)對被控對象和生產(chǎn)過程的生產(chǎn)工藝及PLC的工作環(huán)境有足夠的了解，明確

43、控制要求，確定控制輸入、輸出點(diǎn)數(shù)和性質(zhì)等，然后才能針對具體的實(shí)際情況選擇PLC的主控模塊。</p><p>　　對于以開關(guān)量為主，只有少數(shù)的模擬量控制，可以考慮采用小容量、高性能的PLC，如：西門子公司的S7-200系列或OMRON公司的CQM1。</p><p>　　對于比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，開關(guān)量數(shù)目較多，對模擬量要求也較高，并且要求較快的相應(yīng)速度。此時(shí)可以考慮較高檔的PLC，如：西門子

44、S7-300或S7-400。</p><p>　　對于控制要求很復(fù)雜，控制點(diǎn)數(shù)多并且分布較分散，不僅要進(jìn)行快速的實(shí)時(shí)處理和控制，而且要求PLC控制系統(tǒng)能夠進(jìn)行分析、決策和具有一定生產(chǎn)管理功能，這是必須考慮采用多個(gè)PLC此外在選擇主控模塊時(shí)，還必須考慮用戶程序存儲(chǔ)器容量，通信聯(lián)網(wǎng)功能，通信口，外圍設(shè)備借口等等。</p><p>　　3.1.3 車庫PLC的選擇</p><

45、p>　　在立體停車庫中，PLC的功能主要是接收由光電開關(guān)檢測到的開關(guān)量信號(hào)，然后通過內(nèi)部程序的處理，以此來順序控制托盤的升降橫移，實(shí)現(xiàn)車庫自動(dòng)化。由于其要求輸入的信號(hào)并不復(fù)雜，數(shù)量也不多；其輸出主要是控制接觸器，通過接觸器控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)。因此選用小型PLC即可。此外，PLC中還需要存儲(chǔ)一些車庫相關(guān)信息，如托盤上車輛的有無，各托盤在程序中的代碼等等。但是，PLC對模擬量的檢測幾乎沒有要求。因此在PLC的選擇上選取了OMRON的C

46、200Hα, 配合CPU 模塊C200HW-CPU34-E，電源模塊C200HW-PD024 以及底板C200HW-BC081。如果要進(jìn)行模擬量檢測，也可通過增加模塊達(dá)到目的。</p><p><b>　　3.2 開關(guān)的選擇</b></p><p>　　按鈕和開關(guān)時(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的元器件，由于按鈕、開關(guān)常用于發(fā)送控制指令，所以常稱他們?yōu)橹髁铍娖?。用于開關(guān)量控制的P

47、LC 控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入部分，就是由主令電器構(gòu)成的。</p><p>　　3.2.1 控制按鈕</p><p>　　控制按鈕常常用作短時(shí)間接通或斷開小電流電路的開關(guān)。通常將用于緊急故障處理按鈕的帽子做成蘑菇形狀，配以醒目的紅色。將電源總開關(guān)做成鑰匙形狀的旋式按鈕。一般來說，紅色作為停止按鈕，綠色作為啟動(dòng)按鈕。</p><p>　　在立體停車庫的控制電路設(shè)計(jì)中，需要有

48、總電源開關(guān)、啟動(dòng)開關(guān)和緊急故障處理開關(guān)。通過它們來控制整個(gè)控制電路。</p><p>　　3.2.2 接近開關(guān)</p><p>　　接近開關(guān)是無觸點(diǎn)開關(guān)。按照接近開關(guān)的工作原理，可以分為電容型、霍爾效應(yīng)型、感應(yīng)電橋型、高頻振蕩型、磁鐵型等多種。高頻振蕩型接近開關(guān)是人們常常選用的一種接近開關(guān)，其工作原理是當(dāng)裝在運(yùn)動(dòng)部件上的金屬體接近高頻振蕩器的感應(yīng)頭（振蕩線圈）時(shí)，由于金屬體內(nèi)部產(chǎn)生渦流損耗

49、，使振蕩回路的等效電阻變大，能量損耗增加，從而使振蕩變?nèi)酰敝镣Ｖ?，于是開關(guān)輸出控制信號(hào)。接近開關(guān)工作穩(wěn)定可靠、壽命長、重復(fù)定位精度高、動(dòng)作迅速、操作頻率高，在PLC 控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，考慮到接近開關(guān)工作穩(wěn)定可靠、壽命長、定位精度高，因此將它作為托盤上升</p><p>　　時(shí)的保護(hù)開關(guān)。我采用了OMRON 的TL-W20ME1 接近傳感器，其主要技術(shù)指

50、標(biāo)如下表所示：</p><p>　　表3－1 接近傳感器主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　此接近傳感器檢測距離為20mm，誤差10％，在檢測到物體時(shí)，輸出為“0”，這樣就可以作為安全保護(hù)開關(guān)。它的電源電壓是24VDC，輸出方式為NPN，這便于安裝人員的操作。此外，其工作環(huán)境溫度為－25℃~75℃，對于車庫這種熱源較多場所能夠適應(yīng)，因此作出上述選擇。</p><p>

51、　　3.2.3 光電開關(guān)</p><p>　　光電開關(guān)可分為兩類：透射型和反射型。透射型是發(fā)射器（光源）與接收器相對放置，發(fā)射器發(fā)射的紅外線直接照射到接收器上，當(dāng)有物體將紅外線光源切斷時(shí)，接收器收不到紅外光，于是就發(fā)出一個(gè)信號(hào)。反射型根據(jù)紅外光反射方式的不同，又分為鏡反射（簡稱反射型）和被測物體反射（簡稱散射型）兩種。反射型的接受部分和發(fā)射部分合做在一起，發(fā)射部分發(fā)射紅外光，由反射鏡反射回來，被接收部分接收。散射

52、型是依靠被測物體對光的反射，接收器接收到物體反射的紅外線，從而給出信號(hào)。散射型安裝簡單，不僅可以檢測物體的有無，還可以檢測物體的顏色，但是它的檢測距離最小。透射型檢測距離較大，但是調(diào)整頻繁。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，需要用光電開關(guān)檢測的量比較多，如托盤是否到位，車輛的有無，車輛是否停放準(zhǔn)確等等。其中，對于車輛是否停放準(zhǔn)確的檢測可使用安全光幕，它的工作原理同光電開關(guān)。但考慮到成本關(guān)系，并且用光電開關(guān)同樣可以

53、達(dá)到相同的功能，所以本設(shè)計(jì)中均采用光電開關(guān)代替。由于車庫中托盤的反復(fù)運(yùn)動(dòng)勢必帶來震動(dòng)，因此在選擇光電開關(guān)時(shí)需考慮防震性。在檢測托盤是否到位時(shí)，光電開關(guān)的響應(yīng)速度必須快速、準(zhǔn)確。此外所選元器件最好能使用統(tǒng)一電源，方便接線。因此，我選擇了OMRON 的E3G-R13 回歸反射型光電開關(guān)，其主要性能指標(biāo)如下：</p><p>　　其相應(yīng)速度快，動(dòng)作、復(fù)位各1ms，耐震動(dòng)（10~55Hz），并且?guī)в邪踩Ｗo(hù)結(jié)構(gòu)。其最大特

54、點(diǎn)是輸出方式PNP/NPN 可調(diào)，并且LIGHT ON/DARK ON 可調(diào)，這在程序設(shè)計(jì)和電器原理圖設(shè)計(jì)上都帶來了便利。（具體調(diào)節(jié)方式可參考OMRON 官方資料）</p><p>　　表3－2 光電開關(guān)性能指標(biāo)</p><p><b>　　3.3 執(zhí)行裝置</b></p><p>　　3.3.1 電機(jī)選擇</p><p&g

55、t;　　電機(jī)是最終的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，最終功能的實(shí)現(xiàn)要依靠電機(jī)。由于所需功率不同，在水平和垂直托盤上采用不同的電機(jī)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中水平托盤要求的功率為0.2KW,升降托盤要求的功率為2.2KW。根據(jù)功率選擇三相異步電機(jī)Y801-2,額定功率0.75KW,額定電流1.83A 和Y90L-2,額定功率2.2KW,額定電流4.83A（江蘇大中電機(jī)）。</p><p><b>　

56、　3.3.2 接觸器</b></p><p>　　接觸器的選擇是根據(jù)所控制的電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的電流類型，即交流負(fù)載使用交流接觸器，直流負(fù)載使用直流接觸器。一般觸點(diǎn)的額定電流應(yīng)選大一點(diǎn)。</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)中采用三項(xiàng)異步電機(jī)，額定電流分別為1.83A 和4.83A.因此選用接觸器CJX2-09-32(上海人民電器公司)。</p><p>　　3.3

57、.3 熱繼電器</p><p>　　熱繼電器用于保護(hù)電機(jī)，防止電機(jī)過熱燒壞。其工作原理為：一般為雙金屬片式，熱元件與被保護(hù)對象的主電路串接，負(fù)載電流通過熱元件和雙金屬片（復(fù)式加熱）利用熱效應(yīng)使雙金屬片彎曲，當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到預(yù)置值的1.2倍或發(fā)生斷相時(shí)，熱繼電器的動(dòng)作機(jī)構(gòu)脫扣將電源切斷，使被保護(hù)對象得到保護(hù)。一般所選擇熱繼電器的額定電流為電路的額定電流的1.5倍左右。</p><p>　　由額

58、定電流來選擇熱繼電器。在本設(shè)計(jì)中對于升降電機(jī)選用的熱繼電器為LR2(JR28)－8（上海人民電器公司），額定電流8A。對于水平移動(dòng)的電機(jī)，選擇額定電流小一些的熱繼電器。另外電路中還要配以熔斷器，選擇熔斷器時(shí)只需將電流與安全系數(shù)相乘，通常取5－6倍的安全系數(shù)因此選擇熔斷器為RT1600-20(上海人民電器公司)，額定電流20A。</p><p>　　3.4 其他裝置選擇</p><p>　　

59、本設(shè)計(jì)中還需要運(yùn)用的有讀卡機(jī)、蜂鳴器、觸摸屏。</p><p>　　其中讀卡機(jī)選用上海璽瑪克智能科技有限公司的SKRD-M1/R1讀卡機(jī)。這是一種非接觸式（Mifare）讀卡機(jī)，采用12V電源，有防水設(shè)計(jì)，ABS樹脂密封，比較適用于停車場的環(huán)境。</p><p>　　蜂鳴器采用丹東華穎電器公司的24V電源的產(chǎn)品。</p><p>　　觸摸屏采用easyview公司的

60、MT510T。</p><p>　　第4章 車庫電氣原理圖的繪制</p><p>　　車庫的電氣原理圖主要有PLC的信號(hào)輸入、控制輸出圖，電機(jī)接線圖，控制電路圖。</p><p><b>　　4.1 PLC </b></p><p>　　信號(hào)輸入圖PLC的信號(hào)輸入主要有：托盤是否到位，車輛的有無，車輛是否停放安全，車庫內(nèi)

61、車輛的計(jì)數(shù)，車輛過高檢測。對于各信號(hào)設(shè)定如下：對于托盤到位檢測，在托盤不到位時(shí)，信號(hào)輸入“0”， 反之為“1”；對于車輛有無的檢測，托盤上無車時(shí)信號(hào)輸入“0”，反之為“1”；對于車輛是否停放安全的檢測，信號(hào)輸入“0”為安全，“1”為不安全；對于車輛過高檢測，信號(hào)輸入“0”為可以通行，“1”為車輛過高，不可停放；對于車庫內(nèi)車輛的計(jì)數(shù)，在出入口分別安裝了光電開關(guān)對應(yīng)PLC 內(nèi)部計(jì)數(shù)器的加減，當(dāng)有車輛通過的時(shí)候計(jì)數(shù)器就會(huì)工作。各信號(hào)的輸入采用

62、NPN 輸入方式。（見附錄1 PLC 信號(hào)輸入圖）</p><p>　　4.2 PLC的控制輸出</p><p>　　PLC的輸出方式可分為：晶體管輸出和繼電器輸出。</p><p>　　PLC的輸出為晶體管時(shí)，阻斷狀態(tài)也有漏電流通過，為了避免對負(fù)載的影響，可并聯(lián)電阻R把漏電流I減小為I1 ,如圖4－1所示：</p><p>　　圖4－1減小

63、漏電流對負(fù)載的影響</p><p>　　PLC的輸出為繼電器時(shí)，為了減小火花放電對接點(diǎn)的損害，可以在繼電器的接點(diǎn)上或負(fù)載上并以附加電路。對于直流供電的負(fù)載在PLC輸出接點(diǎn)上并以R、C串聯(lián)放電電路。（如圖4－2 所示）對于交流電源或直流電源電壓較低的電路，在負(fù)載上并R、C串聯(lián)放電電路。C的作用是當(dāng)接點(diǎn)打開時(shí)釋放感性負(fù)載電能，R的作用是接點(diǎn)閉合時(shí)限制充電電流。（如圖4－3所示）此外還可以通過負(fù)載上并聯(lián)二極管，負(fù)載上并

64、穩(wěn)壓管和二極管的串聯(lián)，負(fù)載或接點(diǎn)上并聯(lián)雙向瞬變電壓抑制二極管等方法來達(dá)到目的，在此我就不一一列舉了。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，PLC的輸出采用繼電器輸出。主要是控制接觸器，通過接觸器線圈，來控制相應(yīng)的觸點(diǎn)，由此控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。（見附錄2 PLC信號(hào)輸出圖）</p><p>　　圖4－2接點(diǎn)并以RC 減小放電火花</p><p>　　圖4－3負(fù)載并以RC 減

65、小放電火花</p><p><b>　　4.3 控制電路圖</b></p><p>　　控制電路主要為整個(gè)控制系統(tǒng)提供電源。它的設(shè)計(jì)要求控制簡單、快捷，并有一定的安全保護(hù)措施。</p><p>　　在電路控制圖中，K25為總電源開關(guān)，我將它設(shè)計(jì)成一鑰匙開關(guān)，以防被人亂動(dòng)。K22為緊急故障處理按鈕，當(dāng)發(fā)生緊急事件時(shí)，按下K22，所有電源全部切斷。

66、K23為啟動(dòng)按鈕。K24是為了保證啟動(dòng)按鈕按下后電路一直接通的線圈，燈L0是標(biāo)志啟動(dòng)的信號(hào)燈。在圖中，220V的電壓在經(jīng)過變壓器后成為24VDC的直流電壓，并對PLC觸摸屏，光電開光和接近開關(guān)進(jìn)行供電。</p><p>　　通常情況下，管理員首先用鑰匙打開總開關(guān)，即K2閉合。然后按啟動(dòng)按鈕K23，此時(shí)線圈K24通電，從而使對應(yīng)的觸點(diǎn)閉合。這樣就能使電路保持接通，對其他元器件進(jìn)行供電，管理員可以通過燈L0觀察控制電

67、路狀態(tài)。（見附錄3 控制電路圖）</p><p><b>　　4.4 電機(jī)控制圖</b></p><p>　　電機(jī)控制圖是對電機(jī)正反轉(zhuǎn)的電路設(shè)計(jì)，其中也包擴(kuò)電機(jī)的保護(hù)措施。</p><p>　　在電機(jī)控制圖中，首先運(yùn)用的是空氣開關(guān)和熔斷器。這是為了防止電路中電流過大。由于車庫中的升降托盤是單一運(yùn)行的，在同一時(shí)間一般只有一臺(tái)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)（水平運(yùn)動(dòng)的電

68、機(jī)可能2 臺(tái)同時(shí)工作，但此時(shí)功率還是小于一臺(tái)升降電機(jī)），故只根據(jù)升降運(yùn)動(dòng)的電機(jī)選擇一個(gè)熔斷器安裝在總線路中。對于每個(gè)電機(jī)則根據(jù)功率采用熱繼電器保護(hù)。當(dāng)電路中熱量過大時(shí)，熱繼電器開始工作，此時(shí)PLC信號(hào)輸出電路中的熱繼電器相應(yīng)結(jié)點(diǎn)斷開，導(dǎo)致接觸器電源斷開，從而使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，起到保護(hù)電機(jī)的作用。電機(jī)的正反轉(zhuǎn)是通過PLC控制的接觸器來實(shí)現(xiàn)的。（見附錄4電機(jī)控制圖）</p><p>　　第5章 PLC的通信及網(wǎng)絡(luò)<

69、;/p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益成熟及企業(yè)對工業(yè)自動(dòng)化程度要求的提高，自動(dòng)控制系統(tǒng)也從傳統(tǒng)的集中式控制向多級(jí)式控制方向發(fā)展。智能停車場管理系統(tǒng)單獨(dú)成為一個(gè)局域網(wǎng)，通過網(wǎng)線與物業(yè)管理其他局域網(wǎng)聯(lián)系，此時(shí)停車場管理系統(tǒng)為物業(yè)管理局域網(wǎng)中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)，可以對外交換信息。此處主要設(shè)計(jì)停車場管理系統(tǒng)的局域網(wǎng)，因?yàn)樗婕暗慕痤~多、實(shí)時(shí)處理要求高，故要求上位機(jī)能進(jìn)行計(jì)時(shí)與收費(fèi)處理，還要能監(jiān)控車庫狀態(tài)，對于異常情況進(jìn)行

70、報(bào)警。</p><p>　　5.1 通信網(wǎng)絡(luò)的簡介</p><p>　　無論是計(jì)算機(jī)還是PLC，他們都是數(shù)字設(shè)備。它們之間交換的信息是由“0”和“1”表示的數(shù)字信號(hào)。通常把具有一定的編碼、格式和位長度要求的數(shù)字信號(hào)稱為數(shù)據(jù)信息。</p><p>　　數(shù)據(jù)通信就是將數(shù)據(jù)信息通過適當(dāng)?shù)膫魉途€路從一臺(tái)機(jī)器傳送到另一臺(tái)機(jī)器。這里的機(jī)器可以是計(jì)算機(jī)、PLC或是有數(shù)據(jù)通信功能的

71、其他數(shù)字設(shè)備。</p><p>　　數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的任務(wù)是把地理位置不同的計(jì)算機(jī)和PLC及其他數(shù)字設(shè)備連接起來，高效的完成數(shù)據(jù)的傳送、信息交換和通信處理三項(xiàng)任務(wù)。</p><p>　　數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)一般由傳送設(shè)備、傳送控制設(shè)備和傳送協(xié)議及通信軟件等組成。</p><p>　　5.2 工業(yè)局域網(wǎng)簡介</p><p>　　5.2.1 局域網(wǎng)4大要素&

72、lt;/p><p>　　網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、介質(zhì)訪問的控制、通道利用方式，傳送介質(zhì)是局域網(wǎng)的4大要素。</p><p><b>　　（一）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中通信線路和結(jié)點(diǎn)間的幾何布置，用以表示網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)外貌，它反映了各個(gè)模塊間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、功能、可靠性和成本都有影響。常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有星形

73、網(wǎng)絡(luò)，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)和總線形網(wǎng)絡(luò)。</p><p><b>　　（二）介質(zhì)訪問控制</b></p><p>　　介質(zhì)訪問控制是指對網(wǎng)絡(luò)通道占有權(quán)的管理和控制。局域網(wǎng)上的信息交換方式有兩種：一種是線路交換，即發(fā)送結(jié)點(diǎn)與接收結(jié)點(diǎn)之間有固定的物理通道，且該通道一直保持到通話結(jié)束。第二種是“包交換”。這種交換方式把數(shù)據(jù)編組，從一個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)點(diǎn)，直到目的站。發(fā)送結(jié)點(diǎn)和接

74、收結(jié)點(diǎn)之間無固定物理通道。介質(zhì)訪問的控制方法主要是：令牌傳送法和爭用方式。</p><p>　?。ㄈ┩ǖ赖睦梅绞?lt;/p><p>　　通道的利用方式為基帶方式和頻帶方式。</p><p>　　5.2.2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)</p><p><b>　?。ㄒ唬┩ㄐ艆f(xié)議</b></p><p>　

75、　PLC的網(wǎng)絡(luò)如同計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一樣也是由各種數(shù)字設(shè)備（其中也包括PLC、計(jì)算機(jī)）和終端設(shè)備等通過通信線路連接起來的復(fù)合系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)中由于數(shù)字設(shè)備型號(hào)、通信線路類型、連接方式、同步方式、通信方式等的不同給網(wǎng)絡(luò)各結(jié)點(diǎn)間的通信帶來了不便，不同系列、不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)、PLC通信方式各有差異，造成了通信軟件需要依據(jù)不同情況進(jìn)行開發(fā)。為確保通信雙方能正確而自動(dòng)的進(jìn)行通信，制定了一整套的約定，這就是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信協(xié)議。通信協(xié)議用來規(guī)定有關(guān)功能部件在通

76、信過程中的操作。通常至少應(yīng)有2種功能，一是通信，二是信息傳輸。</p><p><b>　?。ǘw系結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)通?？梢詮?個(gè)方面來描述：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)配置。網(wǎng)羅組織結(jié)構(gòu)是指從網(wǎng)絡(luò)的物理實(shí)現(xiàn)方面來描述網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)；網(wǎng)羅配置指從網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用來描述網(wǎng)絡(luò)的布局、硬件、軟件等；網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)指從功能上來描述網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，至于體系結(jié)

77、構(gòu)中的功能如何實(shí)現(xiàn)，由網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)廠家解決。</p><p>　　（三）網(wǎng)絡(luò)的參考模型</p><p>　　為了保證通信的正常運(yùn)行，除需具有良好、可靠的通信通道外，還需要通信各方遵守共同的協(xié)議才能保證高效、可靠的通信。通信協(xié)議一般采用分層設(shè)計(jì)的辦法。</p><p>　　1979 年國際化標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）提出了開放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM。該模型規(guī)定了7 個(gè)功能層

78、，每層都使用自己的協(xié)議，目的就是使各設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。這7 層協(xié)議為：物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。</p><p>　　5.3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原則</p><p>　　進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮網(wǎng)絡(luò)的可靠性、可用性、先進(jìn)性、可擴(kuò)展能力、抗干擾能力、性能價(jià)格比等因素。對于一個(gè)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)工程而言，設(shè)備選型也是一個(gè)十分重要的問題，它直接涉及到設(shè)備供應(yīng)商。因此在選擇供應(yīng)商

79、時(shí)，應(yīng)考慮：合法性、設(shè)備先進(jìn)性、性能價(jià)格比、售后服務(wù)、廠商信譽(yù)、對新技術(shù)的適應(yīng)性、軟件升級(jí)和人員培訓(xùn)等因素。</p><p>　　5.4 OMRON PLC上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)</p><p>　　將計(jì)算機(jī)與控制系統(tǒng)中的PLC連接起來，計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，PLC作為下位機(jī)進(jìn)行通信，就構(gòu)成了PLC網(wǎng)絡(luò)的上位連接系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)可以提供良好的人機(jī)界面，進(jìn)行全系統(tǒng)的監(jiān)控和管理；PLC作為下位機(jī)，執(zhí)

80、行可靠有效的分散控制。</p><p>　　由于立體車庫系統(tǒng)不大，上位機(jī)與各現(xiàn)場處理機(jī)（PLC）間通信不頻繁，而對信號(hào)的處理速度要求快捷。準(zhǔn)確，因此考慮以星形網(wǎng)絡(luò)作為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，便于管理控制，建網(wǎng)容易線路可用性強(qiáng)，效率高，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)時(shí)間短，便于程序集中開發(fā)和資源共享。這些比較符合立體車庫的控制網(wǎng)絡(luò)要求。上位計(jì)算機(jī)通過點(diǎn)到點(diǎn)的方式與各現(xiàn)場處理機(jī)（PLC）進(jìn)行通行。網(wǎng)絡(luò)以雙絞線作為傳送介質(zhì)。其結(jié)構(gòu)

81、如圖5－1 所示：</p><p>　　圖5－1 星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)</p><p>　　5.4.1 系統(tǒng)的構(gòu)成</p><p>　　上位機(jī)連接系統(tǒng)是由上位通用計(jì)算機(jī)（或工業(yè)計(jì)算機(jī)）、PLC的上位鏈接模塊（HOST LINK模塊）、LINK適配器、電纜以及PLC構(gòu)成的。</p><p>　　一般來說，上位機(jī)就是個(gè)人電腦，只要具有RS-232接口

82、即可。LINK適配器在系統(tǒng)中常用于HOST LINK模塊與上位機(jī)之間的分支連接；或是作為光纜的接口；或是2 種功能兼而有之。</p><p>　　PLC與計(jì)算機(jī)之間采用的時(shí)串行通信，而PLC和計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)信息是并行傳送的。因此要實(shí)現(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)的通信就必須要有并行信號(hào)和串行信號(hào)間的轉(zhuǎn)換，以及相應(yīng)的傳送協(xié)議，能起這樣作用的在計(jì)算機(jī)方面是RS-232串行口，在PLC方面就是PLC的上位機(jī)鏈接模塊（HOST LINK

83、模塊）。因此上位鏈接模塊在網(wǎng)絡(luò)中起了重要作用。</p><p>　　5.4.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖5－2 網(wǎng)絡(luò)鏈接圖</p><p>　　PLC上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如上圖所示。其中B500-AL004 鏈接適配器起將RS-232C 與RS-422電平轉(zhuǎn)換的功能。RS-422 鏈接適配器是將信號(hào)電平轉(zhuǎn)換到PLC。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可連接32 臺(tái)PLC，并且為了

84、保證數(shù)據(jù)的正常傳送，從適配器到HOST LINK的分支不超過10m。</p><p>　　5.4.3 計(jì)算機(jī)與PLC的通信</p><p>　　硬件部分是基礎(chǔ)，而要實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的通信則需要通過軟件來進(jìn)行。</p><p>　　一般上位機(jī)的操作系統(tǒng)選用WINDOWS NT，用BASIC，C語言或機(jī)器的匯編語言來編寫通信軟件。利用NT和SQL SERVER 7.0的權(quán)限

85、管理功能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫的權(quán)限管理，利用BLKT2003的IC卡權(quán)限管理和密碼權(quán)限管理實(shí)現(xiàn)終端的權(quán)限管理。</p><p>　　BLKT2003主要由IC卡管理模塊、人事資料管理模塊、通信管理模塊、系統(tǒng)設(shè)置管理模塊、查詢管理模塊等模塊組成，模塊化設(shè)計(jì)便于系統(tǒng)組合和升級(jí)，同時(shí)系統(tǒng)也將更加穩(wěn)定，因?yàn)閱蝹€(gè)模塊的故障不會(huì)影響整套系統(tǒng)的正常運(yùn)作。</p><p>　　上位機(jī)和PLC之間的通信實(shí)際上是

86、計(jì)算機(jī)與PLC通信模塊HOST LINK之間交換命令和響應(yīng)。HOST LINK能夠?qū)挠?jì)算機(jī)發(fā)送來的字符串進(jìn)行分析、檢查數(shù)據(jù)的格式、分析指令代碼，然后根據(jù)指令代碼進(jìn)行相應(yīng)的操作，并向計(jì)算機(jī)發(fā)出響應(yīng)信號(hào)，通知計(jì)算機(jī)已完成的操作或反映通信重的錯(cuò)誤、FCS錯(cuò)誤、代碼錯(cuò)誤。</p><p>　　當(dāng)從上位機(jī)發(fā)出一個(gè)命令時(shí)其命令格式如下：</p><p><b>　　圖5－3 命令格式<

87、;/b></p><p>　　1．@表示命令的開始</p><p><b>　　2．設(shè)備號(hào)</b></p><p>　　上位機(jī)識(shí)別所連接的PLC設(shè)備，不同型號(hào)的PLC設(shè)置設(shè)備號(hào)的方法也不同，有的通過HOST LINK上的SW1進(jìn)行設(shè)置，有的通過外部設(shè)備（如編程器）在DM 中設(shè)置。</p><p><b>

88、　　3． 識(shí)別碼</b></p><p>　　命令代碼，占兩個(gè)字符。</p><p><b>　　4．正文</b></p><p><b>　　設(shè)置命令參數(shù)。</b></p><p><b>　　5． FCS</b></p><p>　　幀檢

89、查序列。占兩個(gè)字符。一旦通信出錯(cuò)，通過計(jì)算FCS可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。</p><p><b>　　6． 結(jié)束符</b></p><p>　　“*”和CR碼回車表示命令的結(jié)束。</p><p>　　在收到命令后，對于命令的相應(yīng)格式如下：</p><p><b>　　圖5－4 響應(yīng)格式</b></p&g

90、t;<p>　　圖中設(shè)備號(hào)、識(shí)別碼的含義同命令格式中的解釋。其余的解釋如下：</p><p><b>　　1．異常碼</b></p><p>　　返回命令執(zhí)行狀態(tài)有無錯(cuò)誤等。</p><p><b>　　2．正文</b></p><p>　　僅在有讀出數(shù)據(jù)時(shí)有返回。</p>

91、<p><b>　　3．結(jié)束符</b></p><p>　　“*”和CR碼表示相應(yīng)結(jié)束。</p><p>　　5.4.4 上位機(jī)需要進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)</p><p>　　在車庫運(yùn)行時(shí)，上位機(jī)需要對一些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，來監(jiān)測車庫運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　首先，上位機(jī)需要檢測車庫內(nèi)各車位的狀態(tài)，對應(yīng)我所編制的

92、程序，上位機(jī)需要檢測PLC的LR1.00-LR1.11 內(nèi)的數(shù)據(jù)。其命令為：</p><p>　　@設(shè)備號(hào)RL00010001FCS*</p><p>　　其含義是：RL表示讀PLC的LR區(qū)，前一段“0001”表示起始通道為LR01，后一段“0001” 表示只讀一個(gè)通道。</p><p>　　當(dāng)命令到達(dá)HOST LINK 后,其相應(yīng)格式如下：</p>

93、<p>　　@設(shè)備號(hào)RL 異常碼011000…FCS*</p><p>　　其中“011000…”表示各托盤上車輛的有無，“0”表示無車, “1”表示有車。</p><p>　　上位機(jī)也需要檢測車庫運(yùn)行是否安全，在我的程序中，這一部分內(nèi)容也被放置在LR 區(qū)，上位機(jī)在檢測時(shí)，發(fā)出命令如下：</p><p>　　@設(shè)備號(hào)RL00020001FCS*</p

94、><p>　　其中“0002”表示所讀通道為LR02，“0001”表示讀1 個(gè)通道。</p><p><b>　　響應(yīng)格式為：</b></p><p>　　@設(shè)備號(hào)RL異常碼011000FCS*</p><p>　　其中“0”為安全，“1”為不安全。</p><p>　　此外，上位機(jī)還需要對車庫的容量

95、進(jìn)行控制，在車庫的出入口，我已經(jīng)設(shè)計(jì)了計(jì)數(shù)用光電開關(guān)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到計(jì)數(shù)器的預(yù)設(shè)值時(shí)，PLC 內(nèi)部計(jì)數(shù)器被置“1”，上位機(jī)只需檢測這一計(jì)數(shù)器即可。</p><p><b>　　其命令格式為：</b></p><p>　　@設(shè)備號(hào)RG00100001FCS*</p><p>　　其中“0010”表示讀計(jì)數(shù)器10，“0001”表示讀1個(gè)通道。</

96、p><p><b>　　響應(yīng)格式為：</b></p><p>　　@設(shè)備號(hào)RG 異常碼0/1FCS*</p><p>　　車庫未滿的狀態(tài)為“0”，車庫滿后為“1”。</p><p>　　最后，當(dāng)讀卡機(jī)工作時(shí)，上位機(jī)也需要將對應(yīng)信息傳送給PLC。此處，我使上位機(jī)對DM區(qū)賦值，來實(shí)現(xiàn)信息的傳送，其命令為：</p>

97、<p>　　@設(shè)備號(hào)DM00980000000000000001FCS*</p><p>　　命令中“0098”表示命令操作對象為通道DM0098，“0000000000000001”表示1 號(hào)托盤。對于2號(hào)托盤，我以“000000000000010”表示，以此類推，將所有10個(gè)托盤編號(hào)。當(dāng)讀卡機(jī)讀到對應(yīng)的卡后，上位機(jī)就會(huì)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳送到PLC 的DM98通道。</p><p>

98、;　　第6章 人機(jī)界面分析和設(shè)計(jì)</p><p>　　自動(dòng)化立體停車庫中的人機(jī)界面要能反映車庫中的車位狀態(tài)，對車庫中的異常狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警。不僅如此，它也要能使管理員直觀的對車庫進(jìn)行控制，使維護(hù)人員能通過觸摸屏對車庫故障進(jìn)行修復(fù)。</p><p>　　6.1 PLC 應(yīng)用系統(tǒng)的人機(jī)界面簡介</p><p>　　對于一個(gè)有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的PLC系統(tǒng)來講，除了硬件和控制軟件之

99、外，還應(yīng)有便于用戶操作的方便的人機(jī)界面。用戶可以通過人機(jī)界面隨時(shí)了解、觀察并掌握整個(gè)控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，必要時(shí)還可以通過人機(jī)界面向控制系統(tǒng)發(fā)送出故障警報(bào)，進(jìn)行人工干預(yù)。因此人機(jī)界面可以看作是人與硬件、控制軟件的交叉部分，人可以通過人機(jī)界面與計(jì)算機(jī)、PLC進(jìn)行信息交換，向PLC控制系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)、信息和控制命令，而PLC控制系統(tǒng)又可以通過人機(jī)界面，在計(jì)算機(jī)上回送控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和有關(guān)信息給用戶。綜上所述，所謂人機(jī)界面指的是介于人與PLC控制系

100、統(tǒng)之間的一個(gè)界面。操作人員可以通過人機(jī)界面與PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行信息、數(shù)據(jù)的處理和交流。</p><p>　　6.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)問題</p><p>　　人機(jī)界面設(shè)計(jì)的根本出發(fā)點(diǎn)是為了使用戶更方便、更容易的操作和使用PLC控制系統(tǒng)。人與機(jī)器打交道有各種各樣的人機(jī)交互方式，每種方式都有各自的不同性能、特點(diǎn)和適用范圍。在進(jìn)行人機(jī)界面設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分了解各種交互方式的優(yōu)缺點(diǎn)和使用限

101、制，按照不同的對象，任務(wù)類型選擇和設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)娜藱C(jī)交互方式。</p><p>　　通常在設(shè)計(jì)之前要考慮：使用對象；學(xué)習(xí)的難易程度；操作響應(yīng)速度；人機(jī)界面的控制方式。在人機(jī)界面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該讓用戶以最快的方式學(xué)會(huì)使用，響應(yīng)速度要快，控制要安全、可靠。</p><p>　　通常人機(jī)界面的交互方式有：對話方式；命令語言方式；菜單界面方式；功能鍵方式等。</p><p>　　6

102、.3 自動(dòng)化立體車庫觸摸屏的組態(tài)</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，人機(jī)界面主要是由觸摸屏來實(shí)現(xiàn)的。我所選用的觸摸屏是easyview 的MT510T觸摸屏。通過觸摸屏，操作人員能進(jìn)行車庫單動(dòng)和自動(dòng)的切換。可以了解車庫內(nèi)托盤上有無停車的信息，并可以對車庫內(nèi)的安全情況進(jìn)行監(jiān)測。</p><p>　　觸摸屏的主畫面是自動(dòng)操作畫面（圖6－1）。</p><p>　　在進(jìn)入畫

103、面后，上面2排顯示燈是對車庫內(nèi)托盤上有無停車的顯示，同時(shí)，在使用時(shí)管理員能夠通過按相應(yīng)的指示燈來選中相應(yīng)的車位。這一功能是通過觸摸屏的位狀態(tài)切換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。一方面，位狀態(tài)切換開關(guān)能顯示PLC內(nèi)部結(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。另一方面，它還可以改變PLC內(nèi)部結(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。在設(shè)計(jì)上，我使這些顯示燈顯示車輛檢測信號(hào)，而控制的是托盤的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　在下方，有一“READY”指示燈，這是一個(gè)狀態(tài)顯示開關(guān)。當(dāng)車庫內(nèi)托盤恢復(fù)初始狀

104、態(tài)時(shí)（詳見第二章托盤初始狀態(tài)分析），此指示燈會(huì)亮起，提示管理員下一位用戶可以進(jìn)行使用?！癛EADY” 指示燈旁邊是車庫內(nèi)的報(bào)警燈。當(dāng)車庫內(nèi)的車輛未按規(guī)定正確停放時(shí)，此燈會(huì)亮起。此時(shí)管理員要提醒用戶停好車。</p><p>　　右下方的鍵是車庫復(fù)位鍵。這是一個(gè)位狀態(tài)設(shè)定開關(guān)。當(dāng)程序出錯(cuò)時(shí)，可由此鍵將車庫恢復(fù)到初始狀態(tài)。左下方的鍵是畫面切換開關(guān)。可以通過此按鈕來實(shí)現(xiàn)單動(dòng)/自動(dòng)的轉(zhuǎn)換。在此鍵上，我對它進(jìn)行了加密，即對單

105、動(dòng)操作進(jìn)行了權(quán)限設(shè)置。需要先在左下方隱藏的密碼輸入鍵盤中輸入密碼，才能使用此鍵。</p><p>　　圖6－2 是觸摸屏的單動(dòng)操作畫面。在此畫面中，操作者首先要切換自動(dòng)/單動(dòng)操作方式，然后通過上排的位狀態(tài)設(shè)定開關(guān)選中對應(yīng)的托盤，才可以通過下方的方向鍵來控制托盤的運(yùn)動(dòng)。如果要選擇另一個(gè)托盤，則需要先按CANCEL鍵，然后再繼續(xù)選擇托盤進(jìn)行操作。單動(dòng)畫面主要用于車庫的維護(hù)和檢修。</p><p&g

106、t;　　以上只是對整個(gè)車庫中的一個(gè)子車庫的控制設(shè)計(jì)，如果要對多個(gè)子車庫實(shí)現(xiàn)控制，則可以設(shè)計(jì)一個(gè)主畫面，在主畫面上對子車庫進(jìn)行選擇，然后再按照以上的方式編制對應(yīng)子車庫的組太軟件。</p><p>　　圖6－1 觸摸屏自動(dòng)操作畫面</p><p>　　圖6－2 觸摸屏單動(dòng)操作畫面</p><p>　　第7章 車庫控制程序的編制</p><p>　

107、　最終實(shí)現(xiàn)車庫自動(dòng)化的還是PLC中的控制程序?？刂瞥绦蜿P(guān)系到車庫運(yùn)行的效率，運(yùn)行時(shí)的安全性，控制的方式等等。因此?？刂瞥绦虻暮脡闹苯雨P(guān)系到整個(gè)車庫的狀態(tài)。</p><p>　　7.1 軟件設(shè)計(jì)簡介</p><p>　　PLC的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作，它要求設(shè)計(jì)人員既要有PLC、計(jì)算機(jī)程序的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，又要有自動(dòng)控制技術(shù)，還要有一定的現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。</p><p&

108、gt;　　首先設(shè)計(jì)人員必須深入現(xiàn)場，了解并熟悉被控對象的控制要求。明確PLC控制系統(tǒng)必須具備的功能，為應(yīng)用軟件的編制提出明確的要求和技術(shù)指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，將整個(gè)軟件根據(jù)功能要求分成幾個(gè)獨(dú)立部分，分析他們之間在邏輯上，時(shí)間上的相互關(guān)系，使設(shè)計(jì)出的軟件總體上結(jié)構(gòu)清晰、簡潔、流程合理，保證后繼各個(gè)開發(fā)階段及其軟件設(shè)計(jì)規(guī)格說明書的完全性和一致性。</p><p>　　7.2 車庫托盤運(yùn)動(dòng)分析</p>

109、;<p>　　將2排2層3列車庫的托盤編號(hào)如下：</p><p><b>　　圖7－1 托盤編號(hào)</b></p><p>　　此處以6號(hào)托盤為例，因?yàn)榇送斜P的運(yùn)動(dòng)涉及到最多的其他托盤。其余的托盤的運(yùn)動(dòng)都可以看成是運(yùn)用此托盤運(yùn)動(dòng)程序的一部分。</p><p>　　首先由管理員在觸摸屏上選中6號(hào)托盤，此時(shí)由程序控制4號(hào)托盤和9號(hào)托盤右

110、移向中間位置。當(dāng)9號(hào)托盤到達(dá)中間位置時(shí)，由光電開關(guān)給出信號(hào)，此時(shí)6號(hào)托盤安全鉤先打開，然后再開始下降。當(dāng)6號(hào)托盤降下后，可由用戶開始進(jìn)行操作。如果是停車的話，在用戶停好車后，需回到出口處刷卡，此時(shí)6號(hào)托盤才會(huì)上升。這樣的設(shè)計(jì)是為了保證安全第一。如果是取車的話，那在車輛駛出車庫時(shí)，由每列的安全檢測開關(guān)檢測到車輛駛出的信號(hào)，并且由車輛檢測光電開關(guān)檢測車輛是否在車庫內(nèi)，如果此時(shí)車輛已完全駛出，就以此信號(hào)使6號(hào)托盤上升。在6號(hào)托盤上升到位后，由

111、上限光電開關(guān)檢測托盤到位的信號(hào)，以此信號(hào)控制4號(hào)和9號(hào)托盤復(fù)位。</p><p>　　圖7－2 托盤運(yùn)動(dòng)流程</p><p>　　7.3 車庫控制程序說明</p><p>　　車庫控制程序主要實(shí)現(xiàn)的功能為單動(dòng)操作和自動(dòng)操作，配以一些不安全因素的報(bào)警及初次運(yùn)行的自動(dòng)復(fù)位。整個(gè)程序結(jié)構(gòu)為：預(yù)處理程序，信號(hào)輸入程序，單動(dòng)、自動(dòng)操作切換程序，單動(dòng)程序，自動(dòng)程序，報(bào)警程序及通

112、信程序。</p><p>　　在程序的開始，有一個(gè)由“P_FIRST CYCLE”控制的車庫復(fù)位及DM 數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)分配程序。這段程序僅在首次運(yùn)行程序時(shí)執(zhí)行。目的是將車庫復(fù)位，并且將相關(guān)的數(shù)據(jù)輸入到DM區(qū)中。如我將1號(hào)托盤定義為＃0001，賦值到DM0000 通道中；將2號(hào)托盤定義為＃0002，賦值到DM0001通道中。以此類推，將所有的托盤都定義一個(gè)BCD 碼，賦值到DM 區(qū)，在需要使用的時(shí)候就可以取出使用了。