1、唐 山 学 院毕 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： 姓 名： 指 导 教 师： 2013 年 5 月 30 日基于 PLC 的立体车库监控系统的设计摘 要立 体 车 库 是 一 种 占 用 相 同 平 面 大 小 ， 来 实 现 空 间 多 层 停 车 的 车 库 。 它充 分 利 用 了 垂 直 空 间 ， 通 过 可 编 程 逻 辑 控 制 器 （ Programming Logic Controller） 来 实 现 对 车 辆 的 存 取 控 制 。 将 相 同 平 面 多 层 复 用 ， 实 现 了 一 般 平面 车 库 的
2、立 体 的 纵 向 延 伸 拓 展 ， 从 而 提 高 了 地 面 利 用 率 ， 实 现 高 效 率 停 车 。为 解 决 停 车 难 问 题 起 到 了 重 要 作 用 。本 毕 业 论 文 通 过 应 用 可 编 程 逻 辑 控 制 器 PLC 以 及 上 位 机 组 态 软 件MCGS 来 实 现 自 动 化 升 降 横 移 式 立 体 车 库 控 制 系 统 。 升降横移式立体车库一般多为两层及两层以上，除去最高层外，其他车层都会留出一个车位作为中转车位。如果按水平车位有 X 个，垂直车位有 Y 个，那么它的停车总量为Z=X*Y-（X-1 ） 。它的垂直运动使用升降机完成，水平运动则
3、由水平托车完成。本 文 对 PLC 在 工 业 领 域 的 应 用 ， 以 及 使 用 MCGS 监 控 软 件 实 现 对 工 业过 程 的 监 控 ， 提 升 工 业 自 动 化 方 面 都 用 着 重 要 的 实 践 价 值 。关 键 词 : 立 体 车 库 可 编 程 逻 辑 控 制 器 PLC 组 态 软 件 MCGSThe Design of Monitoring System Based on PLC for Three-dimensional GarageAbstractThree-dimensional garage is a kind of take up the same
4、 plane size， to realize the multilayer parking garage space. It made full use of the vertical space， through the programmable Logic Controller (Programming Logic Controller) to realize the control of vehicle access. Will the same plane multilayer reuse， realize the plane of the three-dimensional gar
5、age general longitudinal extension development， so as to increase the utilization rate of the ground， realize high efficiency parking. To solve the parking problem plays an important role. The graduation thesis through the application of programmable logic controller PLC and computer is added. The M
6、CGS configuration software realizes automatic lift move transversely type parking equipment control system. Lift move transversely type parking equipment for two more commonly layer and two layer above， remove the top， other car layer set aside an parking Spaces as a transit vehicles. If press level
7、 parking have X， vertical parking have Y， then its parking total to Z = X * Y-(X-1). Its vertical movement use the lift car completing. The level movement is completed by the level moving car.In this paper the application of PLC in the industrial fields， and use the monitoring software realize the M
8、CGS industrial process monitoring， improve industrial automation with all the important practical value. Keywords: three-dimensional garage programmable controller PLC Configuration software MCGS目 录1 概述 .11.1 立体车库的背景与现状 .11.1.1 立体车库介绍 .11.1.2 设计主要目的与意义 .32 立体车库控制设计系统分析 .52.1 控制系统的选择 .52.2 监控系统的选择 .5
9、2.3 升降横移式立体车库系统分析 .62.3.1 升降横移式立体车库工作原理 .62.3.2 升降横移式立体车库控制系统设计 .73 可编程逻辑控制器与 MCGS 软件的介绍 .93.1 可编程逻辑控制器 .93.1.1 可编程逻辑控制器简介 .93.1.2 可编程逻辑控制器的基本结构 .93.1.3 可编程逻辑控制器工作原理 .103.1.4 可编程逻辑控制器主要特点 .113.1.5 可编程逻辑控制器的主要应用 .123.2 MCGS 组态软件 .133.2.1 MCGS 组态软件简介 .133.2.2 MCGS 组态软件的系统构成及组成部分 .143.2.3 MCGS 组态软件的主要特
10、点 .153.2.4 MCGS 组态软件的主要功能 .164 升降横移式立体车库具体设计 .174.1 可编程逻辑控制器的选择与设计 .174.1.1 可编程逻辑控制器的选择 .174.1.2 可编程逻辑控制器的设计 .194.2 可编程控制器的外部接线图设计 .224.3 MCGS 组态软件设计 .234.3.1 MCGS 工程画面的实现 .234.4 MCGS 于可编程逻辑控制器交互通信设置 .275 总结与展望 .305.1 总结 .305.2 未来展望 .30谢辞 .31参考文献 .32附录一 .33主程序 .33子程序 0.40子程序 1.41子程序 2.41附录二 .43外文资料
11、.59中文翻译 .65唐 山 学 院 毕 业 设 计01 概述1.1 立体车库的背景与现状近年来，由于经济的飞速发展，中心城市的人口、车辆也日益增多，再加上建筑业的飞速发展，使城市中的空地越来越少。交通拥挤和停车困难的问题已成 为各级政府和群众关心的社会问题，尤其在大中城市更为突出。人们在解决交通问题时逐渐意识到，以往仅靠大力拓展道路来满足车辆对动态空间的需求是远远不够的。因为车辆大部分时间还是处于停驶状态。这就是说，车辆占用静态空间(停车位) 的时间远大于其对动态空间(道路)的需求。停车位不足，会严重影响城市道路畅通、环境与安全。故一种可解决大城市繁华地带用地紧张与停车难矛盾的先进停车方式自
12、动化立体车库在发达国家率先得到推广应用。据悉自 2004 年以来我国停车位数目激增，例如北京百条胡同为解决平房区和老小区停车位不足、乱停车问题将增建六千余个停车位、天津和平区繁华地带建造占地面积达 60126 平方米的 4 个大型停车场、广州为迎接 2010 年亚运会时建造了 18500 个停车位、青岛也在几年的时间里添加了 19200 个停车位，杭州、南京等地也增加大量停车位。这种车位大大的占用了土地资源，而如果采用多层立体车库，可使地面的使用率提高 80%90%，大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。 1日常生活中经常看到车辆停在道路两边，有时还占用行人道，这种情况同时为其他车辆和
13、行人的出行造成了诸多不便。不合理的停车造成了交通的拥挤，更增加了交通事故的发生率。严重的影响了市民的正常出行，更对城市的市容造成了不好的影响。由此看来日常生活中合理停车，已经成了一个社会问题，所以对停车行业的合理规划更是刻不容缓，而立体车库则是目前解决这个问题最好的方法，也是最可行有效的方法。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，距今已有近二十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为 1:1，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
14、面积小的独特特性，已被广大用户接受。唐 山 学 院 毕 业 设 计11.1.1 立体车库介绍立体车库相比传统的自然地下车库相比，立体车库在很多方面都体现了其优越性。立体车库可以更好的节省土地，使土地的使用率提高 80%90%，这样大大节省了土地资源，同时降低了成本；立体车库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、垂直循环式、简易升降式、垂直升降式、平面移动式、巷道堆垛式等。几种形式的立体车库具有各自的优点。 21. 升降横移式立体车库：采用以载车板升降
15、或横移存取车辆的机械式停车设备。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，但是每组设备必须留有至少一个空车位，来方便车辆的中转。特点：节省占地，配置灵活，建设周期短；价格低，消防、外装修、土建地基等投资少；可采用自动控制，构造简单，安全可靠。存取车迅速，等候时间短；运行平稳，工作噪声低；在停车设备的市场份额约占 70%，较为适用于商业、机关、住宅小区配套停车场。不足点：每组设备必须留有至少一个空车位；链条牵动运行过程不具有防止倾斜坠落的功能。2. 垂直循环式立体车库：采用垂直方向做循环运动来存取车辆的机械式停车设备。特点：省地，在 58m2 的地方建起大型垂
16、直循环类机械停车库，可容纳 34辆轿车，可省去购置土地的大量费用；可采用自动控制，运行安全可靠；价格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。不足点：设备结构复杂，没有完善的闭锁和监测系统，采用足够的安全措施和消防系统，相对比较故障率高。最远车位一般一次取车需 2 分钟，高峰取车时间依次取车时间过长，依次取车第 20 辆约需 30 分钟以上，实用性差。3. 垂直升降式立体车库：这类立体车库亦可称为塔式立体车库，通过提升机的升降和装在提升机上的横移机构将车辆或载车板横移，实现存取车辆的机械式停车设备。特点：整个存车库可多达 2025 层，即可停放 4050 辆车，占地面积不到 50m2 ，空间
17、利用率最高。适宜建筑在高度繁华的城市中心区域以及车辆集中停放的集聚点。唐 山 学 院 毕 业 设 计2不足点：设备结构复杂，相对比较故障率高。最远车位一般一次取车需 2分钟，高峰取车时间依次取车时间过长，依次取车第 20 辆约需 30 分钟以上，实用性差。4. 巷道堆垛式立体车库：以巷道堆垛机或桥式起重机将进到搬运器的车辆水平且垂直移动到存车位，并用存取机构存取车辆的机械式停车设备。多用于地下，以便更好的利用地下空间。特点：全封闭车库，存车安全，该类车库主要适用于大型密集式存车。不足点：设备结构复杂，成本高且相对比较故障率高，高峰期依次取车时用时较长，实用性差。5. 平面移动式立体车库：在同一
18、层上用搬运或起重机平面移动车辆或泊车板平面横移存取车辆，亦可搬运机和升降机配合实现多层平面移动存取车辆的机械式停车设备。特点：一般设置在地上或半地下，地平面层可停放大尺寸车辆，设备适合在大中型建筑物或公共设施中安装。不足点：设备结构复杂，相对比较故障率高，高峰取车时间依次取车时间过长，实用性差。本次设计针对的是占据市场份额较大，而且优点较为突出的升降横移式立体车库。 31.1.2 设计主要目的与意义国民经济的高速发展以及我国的城市化水平不断加快，使得城市交通拥挤的矛盾 日益突出。车辆不断增多，城市道路设施跟不上经济发展的步伐，造成了动态交通的严重阻塞。同时停车场地设置的不合理，出现了严重的占道
19、停车，占用居住区绿地，造成静态交通混乱现象，从而进一步加剧了交通拥挤，破坏了城市的居住环境和城市形象。动态交通和静态交通的关系形成了恶性循环。据统计，中国至 2003 年年底，机动车保有量已达到 9649 多万辆，其中轿车保有量将达到 1000 万辆。然而，目前我国城市机动车辆的保有量与停车位相差大约 5 倍，也就是说停车位的满足率只有 20左右。停车位严重不足，造成机动车非法停放、占道停放现象日益严重，上海市中心占道停放占总停放车辆的 64，这造成了许多车辆无家可归。从国际城市建设的经验看，要保证交通不拥堵，不仅要满足 100的基本停车位，还要能满足 20的公共停车位。近几年新增轿车每年在
20、200 万辆左右，按停车位与轿车数之比为 1：1.2 计算，每年需新增停车位 290 万个，才能满足停车位的需求。唐 山 学 院 毕 业 设 计3立体车库在各方面都有很大的优点，但是在我国主要停车位还是传统停车模式，立体车库停车情况仍然不是特别受欢迎，立体车库的发展还有很多曲折。首先，立体车库在我国还是新兴产业，存在着企业技术力量薄弱，产品的可靠性、 安全性、耐久性也还不能完全保障。人们要有个逐步接受的过程，人们对立体车库的优点还未完全接受，特别是对一些新手司机，立体车库所要求的车技比地面车库要高，令部分有车族对立体库可望而生怯。其次，市民长期的意识也很难在短时间内改变，虽然有明文禁止路边空地
21、停车， 但在大街小巷仍可随处见到违规停车的。因为大家觉得，街道是公共场所，自己把车停在上面是理所当然，干嘛要把车停到车库里面，还要交钱。显然这部分有车的市民只强调了自己的市民身份，忘记了还有许许多多无车族，他的车侵占了行人的道路。另外，市民还认为，立体车库虽然节省空间。但是也是上天下地， 自己不放心爱车被高高挂起，或是深入地下。 上述两点是立体车库发展曲折的根本原因，由此产生的一个恶性循环则是其直接原因。随着我国经济持续快速的发展，城市规划的完善，机械停车设备行业将成为一个充满生机的朝阳行业，机械停车设备的技术也将得到长足的发展。我国的机械停车设备行业也将从快速发展阶段进入稳定发展阶段。唐 山
22、 学 院 毕 业 设 计42 立体车库控制设计系统分析2.1 控制系统的选择可编程逻辑控制器（PLC）作为在工业领域广泛应用的控制器，具有十分鲜明的特点：使用方便，编程简单。系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件；功能强，性能价格比高，可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理；可靠性高，抗干扰能力强，可以实现长周期工作而不至于损坏；系统的设计、安装、调试工作量少，PLC 的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC 或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据 PLC 上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排
23、除故。20 世纪 70 年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20 世纪 80 年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程逻辑控制器的国家日益增多，产量日益上升。20 世纪 80 年代至 90 年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为 3040%。可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS系统（分散控制系统） 。20 世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现
24、代工业的需要。应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。PLC 应用的广泛性和它的普及程度是其他计算机设备无法比拟的。故此次设计选用 PLC 做控制器。2.2 监控系统的选择组态软件，又称组态监控软件系统软件。译自英文 SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition（数据采集与监视控制） 。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
