基于plc控制的立体车库及组态王仿真——原创！校优秀毕设！

基于plc控制的立体车库及组态王仿真——原创！校优秀毕设！内容摘要：

大学本科毕业设计（论文） 10 图 24 传感器分布图 存取车原理分析 对于每个车位来说，该车位上的载车台在收到存车信号后，根据控制策略的决定来寻找相应的路线将车辆拖入车库。 存车时，一辆车被载 车台拖动后，另一辆车可以 在保持一定车距的情况下 紧随其后，而不需要等待前一辆车停放到位，节省存车时间。 存车过程如图 25所示 （图中载车台上没有放置车辆）。 图 25 存车示意图 取 车时， 载车台在收到取车信号后，首先检测当前车位出口附近一定区域内有无其他载车台正在运行，只要检测到本车位出口处安全，即可主动将车拖动，然后按照系统判定策略将车辆沿合适的路线拖出 ，而 不需排队等待前一车辆完全取出，实现快速取车。 取车过程如图 26 所示 （图中载车台上没有放置车辆）。 图 26 取 车示意图 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 11 控制系统的总体规划 本设计中 整个立体车库控制系统是以 PC机上运行的组态工程作为 控制中心 ，即上位机 ， 包括 调度 载车台 的存取 动作的 控制 算法， 并由现场工作人员进行人机界面操作来实现对车库存取车的控制和管理。 以可编程控制器 (PLC)为核心的下位机主控制器作为现场前端控制， 每个载车台上都有独立的控制器， 其主要负责将前端传感器的信号反馈给总机 ，并负责执行主机发出的调度指令，从而控制各自所在载车台的运动。 下位机和上位机之间通过无线方式通信，但 由于 设备有限，无线通信不是本设计所要实现的 目标 ，因此研究时采用有线替代；所有载车台的控制策略相似， 因此 本论文研究时 实际只 采用一块 PLC，其它的 载车台的运动控制通过仿真来实现。 立体车库的整个控制系统可 分为组态工程人机操作界面、 PLC控制系统、 执行机构、 信号检测与反馈。 如图。 图 27立体车库控制系统组成示意图 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 12 3 立体车库的上位机组态仿真设计 本章介 绍了上位机组态仿真 的 设计。 上 位机监控系统同时作为调度中心，包含了人机 界面设计、调度算法设计等。 上位机 的主要设计 要求 上位机包含 本设计中最形象的 人机界面和最核心的调度算法 ，设计 时应满足以下几项要求： (1)自动化。 操作人员只需在上位机 (PC)控制系统平台的人机界面上点击各种按钮就可以进行存取车操作，并且能够在整个过程中对车库各运 动机构进行仿真监控。 同时也可以实现及时方便地查看车库的存车情况等功能。 (2)立体视角。 本设计研究的是立体车库，立体视角的画面更能清楚的显示车库的结构和各运动部件的运动状态。 (3)算法逻辑清晰。 调度算法控制着各载车台和升降机的运动，逻辑必须清晰以避免载车台相撞，或升降机位置错误。 组态工程开发平台的选用 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。 本系统采用北京亚控的“ 组态王 ”软件，它 是运行于 Windows 98/2020/NT /XP/7中文平台的中文界面的人机界面软件，采用了多线程、 COM+组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行稳定可靠。 “组态王 ” 软件由工程浏览器 (Touc hExplorer)、工程管理器 (ProjManager)和画面运行系统 (TouchVew)等 部分组成。 在工程浏 览器中您可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库的构造、定义外部设备等工作；工程管理器内嵌画面管理系统，用于新工程的创建和己有工程的管理。 画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统 TOUCHMAK和工程运行系统 TOUCHVEW来完成的。 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 13 人机界面的设计开发 针对立体车库控制系统的总体规划要求，结合组态王软件自身强大的过程控制功能以及外接设备扩展性能，控制系统上位机组态软件的设计主要是以典型的人机操作界面为主体，围绕数据变量、 I/0设备定义等设计工作内容来展开的。 为了更清晰的对照观察，设计时尽量减 少画面数量。 其上位机整体控制流程图如下图 31所示。 据此，拟出主要 界面及其包括 的 模块有 ： (1)系统主 界 面 ：系统信息说明； (2)车库仿真及操作界面： 存车 选择、 存车动画 、 取车编号输入 、 取车 选择、取车动 画 和帮助等。 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 14 图 31 上位机整体控制流程图 立体车库操作系统 存车 操作 核对有无空车位统 选择车位 车辆驶入载车平台 车辆驶入升降机 升降机将车辆送至相应楼层 载车台移出升降机 载车台检测车位入口标志 载车台前进 载车台转向 载车台前进 载车台检测车位到达标志 存车结束 取车 操作 核对有无存车 统 选择车位 车辆移出车位 升降机将车辆送至取车楼层 载车台移 出升降机 载车台前进 载车台转向 载车台前进 载车台检测车位到位标志 车辆开走 载车台检测车位出口标志 载车台移入升降机 取车结束 完成操作 N Y N Y N N Y Y 反馈 反馈 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 15 组态王内部数据库构造 组态王内部数据库是“组态王”软件的 重要组成 部分，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场。 组态王系统中定义的变量与 C程序 设计语言 类似而又不同 ，既能满足程序设计的一般需要，又考虑到工控软件的特殊需要。 在 TouchVew运行时，它含有全部数据变量的当前值。 变量在画面制作系统组态王画面开发系统中定义，定义时要指定变量名和变量类型，某些类型的变量还需要一些附加信息。 数据库中变量的集合形象地称为“数据词典 ，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。 变量的基本类型共有两类：内存变量、 I/0变量。 内存变量是指那些不需要和其它应用程序交换数据 ， 也不需要从下位机得到数据 ， 只在“组态王 ” 上位机控制系统内需要的变量。 I/0变量是指可与 外部数据采集程序直接进行数据交换的变量。 在本系统中由于 6个载车平台具有相似的控制属性，所以定义结构变量来统一操作。 下面是本系统所用到的内存型自定义变量，如下 图 3图 33所示。 图 32 结构变量定义 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 16 图 33 自定义内存变量表 定义 I/O 设备 组态王与 I/O设备之间的数据交换采用以下五种方式：串行通讯方式、板卡方式、网络模块、人机接口卡方式、 DDE方式。 组态王软件与 I/0设备进行通讯一般是通过调用 *.d11动态库来实现的，不同的设备、协议对应不同的动态库。 工程开发人员无须关心复杂 的动态库代码及设备通讯协议，只须使用组态王提供的设备定义向导，即可定义工程中使用的 I/O设备，并通过变量的定义实现与 I/O设备的关联。 主要组态界面 及控制中心的控制算法 设计 立体车库控制系统中组态工程所涉及的画面 集中在主界面和运行界面上， 本段所介绍的都是与控制系统有关的各种动画 控制 功能的一些主要画面。 系统主 界 面的设计 系统主 界 面是本控制系统组态软件人机界面中的运行启动初始界面，它是操作人员使用本控制系统的主通道。 系统主页面包括：当前己存车数量以及空车位上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 17 等信息的显示； 进入运行界面的按钮。 如图 34所示。 图 34 系统主页面 车位使用状态显示程序如下： if(\\本站点 \==0) A=0。 else A=1。 if(\\本站点 \==0) B=0。 else B=1。 if(\\本站点 \==0) C=0。 else C=1。 if(\\本站点 \==0) D=0。 else D=1。 if(\\本站点 \==0) E=0。 else E=1。 if(\\本站点 \==0) F=0。 else F=1。 \\本站点 \已用车位数 =A+B+C+D+E+F。 \\本站点 \空闲车位数 =6\\本站点 \已用车位数。 车库仿真及操作界面的设计 车库仿真及操作界面是上位机的主要部分，集画面仿真、存取车选择操作等功能于一体 ， 界面左半部分是整个立体车库 俯视 图，右半部分为 一台显示器。 如图 35所示。 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 18 图 35 立体车库 设计 图 （ 1） 存车 选择功能设计 当车库系统内所有车位均有存车时，单击“ 自动选择存车编号 ”按钮 时 ，系统会自动弹出提示框显示出“车 库 已满”，否则， 将 自动给出一个编号，即当前车辆即将存入的车位编号。 实现以上输入编号的比对功能的程序语言如下： 当操作人员输入一个车位编号后，单击“确认 存车 ”按钮．根据事先编写的程序，系统会自动对比检测出该编号所对应的车位内有无存车或者该编号是否输入有误。 若输入的是一个空车位编号，确认后画面会自动 将车存入。 执行该动画的程序命令语言如下： if(\\本站点 \==0){\\本站点 \park_num=6。 } if(\\本站点 \==0){\\本站点 \park_num=5。 } if(\\本站点 \==0){\\本站点 \park_num=4。 } if(\\本站点 \==0){\\本站点 \park_num=3。 } if(\\本站点 \==0){\\本站点 \park_num=2。 } if(\\本站点 \==0){\\本站点 \park_num=1。 } if(\\本站点 \!=0 amp。 amp。 \\本站点 \!=0 amp。 amp。 \\本站点 \!=0 amp。 amp。 \\本站点 \!=0 amp。 amp。 \\ 本 站 点\!=0 amp。 amp。 \\本站点 \!=0){\\本站点 \park_num=10。 } （ 2） 存车动画 功能设计 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 19 按照设计要求，系统存车流程是：按存车按钮， 控制台 检测是否有空车位、是否有车正在取出、是否有车正在存入且该车离存车入口的距离很近，若有以上情况则报警，否则进入后续存车流程进行车位分配，若车位号处于 2楼停车台，则首先进入登陆升降机的流程，到达相应楼层后的工作步骤与一楼类似，即进行循迹行驶 ，循环检测位置信息，到达指定车位入口时， 载车台 90度转向进入车位，循环检测到位信息，若检测到则完成存车过程。 停靠一楼车位的流程如图 43所示。 系统取车流程是：按取车按钮，载车台上的控制核心检测是否有车正在存入、是否有车正在取出且该车距离本车位出口很近，若出现以上情况则报警，否则进入后续取车流程检查本车位编号，若处于二楼停车台则呼叫升降机，然后载车台将车拉到升降机上，再由升降机把车拉到一楼取出。 但是登陆升降机之前由停放车位到升降机的控制是类似的，其流程是电机启动将车拖至行车道上，检测到转向信号后将车拖出。 取车流程如图 36所示。 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 20 图 36 存车流程图 在确认所存车辆已经驶入载车平台的指定区域 内以后， 系统将进入 存车动画过程。 显示器上该车为的状态会更新为“正在存入”。 执行该动画的程序命令语言见附录 2。 当载车平台将车辆运送至指定车位时，载车平台运制动并锁定。 当系统自动存车动作完毕时，显示器上该车位状态 显示“ 已存入 ”。 (3)取车编号输入界面的设计 是否已在进行取车 是否有车正在存入 是否有空车位 正在存入的车是否距 离入口较远 设置存车编号 电机启动，载车台前进 检测车位编号 载车台转向，进入车位 是否为目标车位 检测到达信号 停车 报警 N Y N N Y N Y Y N Y N 存车 Y 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 21 当需要进行取车操作时， 在“输入车位编号：”右边的编辑框中输入要取出的车位编号，然后点击“确认”。 若输入正确，会显示“已选中 号车”，若输入的车位上没有存 入 车 辆 或 编号 超过正确的车位编号范围，则会显示“ 输入错误”。 执行该动画的程序命令语言如下： LONG X。 X=StrToInt( \\本站点 \取车编号字符串。