基于plc立体车库监控系统的设计

毕业设计设计题目基于PLC立体车库监控系统的设计系别信息工程系班级08楼宇智能化工程技术基于PLC立体车库监控系统的设计摘要立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的车库设施。随着城市汽车保有量的不断增加，停车难问题已经成为大中型城市的一个普遍现象。针对于此现象，本文提出采用西门子S7200系列的PLC作为主控器实现立体车库控制系统的设计，通过实验设备THFLT1型立体车库的教学模型设计一种立体车库的自动控制系统。立体车库可充分利用地上资源，发挥空间优势，最大限度的停放车辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径。立体车库对于解决现代密集型城市的汽车停放问题具有重要的开发价值和广泛的应用前景。该系统具有操作简单、自动化程度高，运行速度快、可靠性高等特点1。论文描述了多层升降横移式立体车库的运行原理和结构特点，介绍了其控制系统的硬件组成、控制软件的设计。在此基础上，利用MCGS组态软件进行上位机监控，设计监控画面，实现了对车库运行过程及车库状态的监测。关键词立体车库PLCMCGSDESIGNOFMONITORINGSYSTEMBASEDONPLCFORCUBICGARAGEABSTRACTCUBICGARAGEISDESIGNEDTOACHIEVETHESCIENTIFICSTORAGEOFAUTOMOBILEPARKINGGARAGEFACILITIESASTHENUMBEROFCARSCONTINUESTOINCREASE,PARKINGBECOMESADIFFICULTPROBLEMINBIGCITIESCUBICGARAGEINLIGHTOFTHISPHENOMENON,THISPAPERPROPOSESUSINGSIEMENSS7200SERIESPLCASAMASTERCONTROLSYSTEMFORTHESOLUTIONFORMODERNINTENSIVEPARKINGCARSPARKINGPROBLEMSTHECITYHASANIMPORTANTVALUEFORDEVELOPMENTANDBROADAPPLICATIONPROSPECTSTHESYSTEMISSIMPLE,HIGHLYAUTOMATED,FAST,HIGHRELIABLECUBICGARAGE,WHICHTAKESTHESINGLELAYERPLANEPARKINGLOTASTHECORE,ISTHEMULTIDIMENSIONALSPACEPARKINGGARAGEITUSESPROGRAMMABLECONTROLLERPROGRAMMINGLOGICCONTROLLER,ALSOCALLEDPLCTOREALIZEMULTIPLEMONOLAYERPLANESTOPSBYCONTROLLINGTHEBERTHSPACEPOSITIONTHECHANGEINTHISPROJECT,ANAUTOMATICCONTROLSYSTEMISDESIGNEDTOCONTROLTHETHREEDIMENSIONALCUBICGARAGEBASEDONAPROGRAMMABLELOGICCONTROLLERPLCS7200OFSIEMENSITREALIZESVARIOUSOFFUNCTIONSBYTHETHFLT1CUBICGARAGEMODETHECHARACTERISTICSANDAPPLICATIONOFCUBICGARAGEISBRIEFLYINTRODUCEDINTHISPAPERTHESYSTEMCOMPONENT,THEWORKPRINCIPLE,HOWTOCONTROLSTEPPERMOTORANDHOWTOPROGRAMMABLEAREALSOINTRODUCEDINDETAILONTHISBASIS,THISDESIGNREALIZESTHEREALTIMEMONITORINGPROGRAMFORCUBICGARAGEMODEBYMCGSSOFTWAREKEYWORDSPARKINGPLCMCGS目录1引言12硬件系统设计321PLC简介322PLC的结构423PLC的工作原理424系统硬件概述7241立体车库的基本结构7242立体车库的硬件简介825系统配置13251PLC选型13252I/O地址分配13253PLC的I/O接线设计153立体车库控制系统软件设计1631设计原则1632立体车库控制系统的控制要求1633编程软件简介1734步进电机高速脉冲输出模块分析1835立体车库程序设计1936手动控制模块设计224监控系统的设计2741组态软件简介27411MCGS组态软件的功能和特点27412MCGS工程2842组态监控系统设计29421建立新工程29422设计画面流程30423动画设置345结论39谢辞40参考文献41附录一42附录二61外文资料731引言近年来，随着我国经济的飞速发展，人均收入水平的提高。私家车的数量也随之日益猛增，特别是在一些高档小区，住户拥有2辆或2辆以上的私家车已经变得相当普遍。然而在许多的新建小区住房与车位的配比基本是11，甚至有些还只达到5080。而买房人的超前意识和备用心理让车位成为抢手货，车位的价格也就水涨船高。这就导致买房者在买房时势必会考虑的很多的问题。如何解决停车站位的面积与住户商用面积的矛盾，已然成为开发商吸引买房者的一个重要措施。机械式立体车库的出现对于这个问题起到很好的解决。目前其有以下几种形式升降横移式、巷道堆垛式、简易升降类、垂直升降式、垂直循环式、平面移动式、箱型水平循环式、多层循环式。升降横移式有二层的、多层的、有四柱结构的，有后悬臂结构的、有链条提升的、有钢丝绳提升的等等。这种设备的最大特点是对场地的适应性较强，可建在地上、亦可建在地下，规模可大可小，可以有几个十几个车位，也可建成几百上千个车位的。该设备简单、可靠，使用方便、价格较低。目前在市场上应用广泛，使用率在80以上。简易升降式设备的结构简单，操作容易，可充分利用地下空间，面积利用率在2倍以上，多用于住宅、办公楼周边。垂直循环式分为大型循环和小型循环两种。它们具有省地（占地面积小）、方便（一次按键即可完成存取车）、迅速（调车时间短）、灵活（设置灵活）、可靠（维修量少）、经济（节约大量土地购置费）、节能（不需强制通风和大面积照明）的特点。箱型水平循环式这种车库不需要行车道，面积利用率很高，且自动化水平高，最适合于地下狭长地带的停车库。但由于运行速度不是太高，所以设备的存容量不能大。多层循环式这种车库不需坡道、节省土地、可自动存取、方便快捷，较适用于地形细长又只允许设置一个出入口的场所，如建筑物的地下室、广场、便道的地下以及高架桥的下面等。但因只能设一个出入口，所以设备的容量不大。平面移动式此种类型的设备大多为多层平面移动类，这种车库可以建成大型化、自动化的车库，容车密度大、存（取）车快捷，适宜建在大型住宅周围的地下，对机场、车站、繁华商业中心区、体育馆、办公楼等区域也适合。尤其是巷道长度长、层数不多的地下大容量存车库，用这种设备的技术经济性最好。巷道堆垛式这是一种全自动化停车设备，全封闭建造，存（取）车速度快，安全可靠，容积率高。适用于地下也可建在地上的车库，特别是巷道长度不太长，但层数较多的大型车库。垂直升降式这种设备的类型很多、其最大的优点是平面和空间利用率最高，几乎停放一辆车只需一平方米建筑面积，还具有高性能、省电、噪音小、存（取）快、安全可靠、操作简单、维护方便等优点，最适宜建在高度繁华的城市中心区和车辆停放的集聚点，如大型商场、饭店、医院等2。而升降横移式是目前立体车库中使用最多的。其具有特点为1投资成本低，系统耗电量低；2节省占地空间利用率高；3运行平稳，工作噪声低，存、取车辆时间段；4智能化控制，多路保护，操作便捷；5安全可靠，维护方便；本设计采用西门子S7200PLC为控制系统，能够实现车库的智能化特点并且能够保证稳定安全的运行。2硬件系统设计21PLC简介可编程控制器的英文名称是PROGRAMMABLELOGICCONTROLLER，即可编程逻辑控制器，简称PLC。现代制造业必须对市场需求做出快速反应，生产小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，这便要求生产设备和自动化生产线的控制系统必须具有极高可靠性和灵活性。可编程控制器正是顺应这一潮流而出现的，以微处理器为基础的通用工业控制装置。在20世纪60年代的汽车制造业，传统继电接触器控制装置广泛应用于生产流水线的自动控制系统中。这套装置设备体积庞大，可靠性差，同时维护不便，而且，完全由逻辑硬件构成，接线十分复杂。一旦生产过程某一环节发生改变，控制装置就要重新设计改造。随着汽车生产工业的迅猛发展，对于汽车型号频繁改进，传统控制系统捉襟见肘，弊端日益放大，最终PLC应运而生。它开创性地引入程序控制功能，使计算机科学技术进入工业生产控制领域应用。早期PLC仅仅是替代继电器控制装置完成顺序控制、定时等任务，但是其简单易懂、安装方便、体积小、能耗低、有故障显示、能重复使用的特点，使得PLC很快就得到了推广应用。随着超大规模集成电路技术和微处理器性能的飞速发展，PLC的软、硬件功能不能丰富、完善。国际电工委员会（IEC）对PLC的正式定义“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境应用而设计，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟或输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。PLC技术发展至今已十分成熟，生产PLC产品的厂家多达200多个，其中较著名有德国的西门子（SIEMENS）公司、美国的ROCKWELL自动化公司所属的AB（ALLENIFINVALID,THEGATEISNOTOPEN,ANDSOUNDANDLIGHTALARM3MONITORINGSECURITYSYSTEMMONITORINGSECURITYSYSTEMISINTHECENTRALCONTROLROOMFORMONITORINGANDCONTROLLINGTHEOPERATIONOFTHEGARAGESCENECONDITIONSITHASMOTIONDETECTION,LICENSEPLATERECOGNITION,NETWORKCONNECTIONS,DIFFERENTTYPESOFALARMSYSTEMSLINKAGE,ANDOTHERFUNCTIONS,CANBEACHIEVEDUNGUARDEDLIFTINGANDTRANSFERRINGGARAGEEQUIPMENTPARKINGFLOWINDICATETHEFOLLOWING1THESENSEOFLIGHTINSTRUCTIONSGARAGEOPERATIONREDLAMPWASONGOINGOPERATINGINSTRUCTIONS,PLEASEWAITGREENLIGHTISCURRENTLYNOOPERATINGINSTRUCTIONS,CANOPERATE2STORESINOPERATIONDRIVERSOFVEHICLESENTERINGFROMTHEGARAGEENTRANCEATTHEENTRANCEOFNONCONTACTSENSORSREADERFORMERREGIONALSHAKENFOLLOWINGTHEIRICCARDS,INDUCTIONPROCESSCOMPLETED,THEFENCEAUTOMATICALLYRISESDRIVERDROVEINTOTHEGARAGEVEHICLES,FENCINGTOSHUTDOWNAUTOMATICALLYCARDISTHECONTROLLERTOREADSPACES,CORRESPONDINGTOTHEPARKINGGARAGECONTAININGCARSMOVEDTOTHESITEAUTOMATICALLYTRANSFERVEHICLELOCATION,AUTOMATICGARAGEDOOROPENUNITSCARDRIVERSENTERINGANDPARKINGINPLACE,LATINHANDBRAKE,ALIGHTEDOUTOFTHEGARAGE,USINGICCARDSINTHEGARAGEEXITHUANGABOUTICCARDSGARAGEDOORMODULESTOSHUTDOWNAUTOMATICALLYCOMPLETEDDEPOSITTRUCKOPERATORSGARAGEINTHECOURSEOFOPERATION,ACOMPLETESELFPROTECTIONDEVICESASERIESOFPHOTOELECTRICSWITCHES,PROXIMITYSWITCHES,TRIPSWITCHESANDOTHERVEHICLESONSITECONTAINSACCURATEOPERATIONINPLACETOPLAYADECISIVEROLEFALLINGUNIQUEDEFENSEINSTALLATIONS,BROKENROPEWARNINGDEVICE,SPEEDINGVEHICLEPROTECTIONDEVICETOPROTECTTHESECURITYROLEPLAYEDDETECTIONOFLONGVEHICLES,VEHICLEPARKINGISNOTINPLACEDETECTION,ANDPERSONNELINTOADETECTIONSIGNALOFVEHICLESANDTHESAFETYPLAYADECISIVEROLE3THEEND“GARAGE“ISAHOTTOPICINLARGEANDMEDIUMSIZEDCITIESSTATEECONOMICANDTRADECOMMISSION,“CITYSOLIDGARAGE“AS“THERECENTFOCUSONTHEDEVELOPMENTOFTECHNOLOGYINDUSTRIES“WITHTHECONTINUOUSINCREASEINDOMESTICCARS,TRUCKSCONTRADICTIONSEXISTINPUBLICPLACESANDCOMMUNITIES,THEPROBLEMWILLBECOMEINCREASINGLYCONSPICUOUSGREENVEHICLESCROWDEDINTHEAWARENESSOFTHEENVIRONMENTANDENHANCETHEQUALITYOFLIFEWHENTHE“GARAGE“ISBECOMINGAHOTTOPICAUTOMATEDMACHINERYGARAGEWILLBEINTHEDEVELOPMENTOFNEWDEVELOPMENTSANDCOMMERCIALAGENTS立体车库一、立体车库概述车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近3040年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为11，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高8090，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。目前，立体车库主要有以下几种形式升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。（一）升降横移式升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。（二）巷道堆垛式巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。（三）垂直提升式立体车库垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升式立体车库一般高度较高（几十米），对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。（四）垂直循环式产品特点1占地少，两个泊位面积可停610辆车。2外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓。3价格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。4可采用自动控制，运行安全可靠。二、立体车库自动控制系统现代大型建筑的主流是智能化大厦和小区，因此自动化立体停车设备或车库的自动控制系统将成为智能化大厦和小区的一个重要组成部分。操作简单、迅速，使用方便，安全可靠，维护量小，为用户提供一个安全、简易的使用环境，这是自动化立体停车设备的基本特点。停车设备的一切运行状况，车辆停放的时间，车辆存放交费情况，车库库容量，车辆存放高、低峰情况，等信息均可通过网络传送到智能化控制中心，通过智能化控制中心运算处理，与广播系统和各分部管理办公室相连，达到提前发布相关控制、管理信息，从而全部实现智能化管理。通过大厦和小区的智能化控制中心还可与社会相关职能部门联网，将有关信息发布出去或收集进来，扩大车库的社会利用率和经济效益。这将是自动化车库的发展方向。以上子系统均由中央控制室统一控制，可为客户规划停车库管理形式，发布车库库存容量，控制车流方案。（一）自动存取车系统自动存取车系统一般由小型可编程控制器PLC控制，包括卡号识别与移动载车盘两个过程。用户进入车库时，在门口刷卡进入，读卡机自动把数据传送到PLC控制系统，PLC系统通过判断卡号，自动把对应的载车盘移动到人车交接的位置，开启车库门，缩短存取车的时间。存车时，司机按照指示灯信号指引入库，只有当车辆停放在安全位置后，停车正常指示灯才会亮启。存取车完成后，车库门自动关闭。移动载车盘时，系统严格按照各种检测信号的状态进行移动，检测信号包括超长检测、到位检测、极限位置检测、人员误入检测、急停信号检测等。若有载车盘运行不到位或车