緒論1.1選題的背景和意義隨著改革開(kāi)放的影響力日益增強(qiáng)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展取得了全球范圍內(nèi)的關(guān)注和贊譽(yù)，眾多家庭的財(cái)務(wù)狀況持續(xù)改善，對(duì)于生活的質(zhì)量需求也在逐日提升。而出行作為人們的日?；顒?dòng)之一，私家車(chē)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)家庭中，并已逐漸替代公共運(yùn)輸方式成為了大眾主要的交通選擇。這種趨勢(shì)在中國(guó)尤為明顯，使中國(guó)的汽車(chē)數(shù)量每年都有顯著增幅。根據(jù)數(shù)據(jù)表明，近幾年來(lái)，中國(guó)的機(jī)動(dòng)車(chē)輛產(chǎn)出始終占據(jù)世界首位，預(yù)計(jì)未來(lái)的發(fā)展仍然會(huì)在穩(wěn)定的上升[1]。由于城市的車(chē)輛密度大并且易于在一個(gè)特定時(shí)間段內(nèi)密集流動(dòng)，其規(guī)模往往超出了道路設(shè)計(jì)的承載能力，導(dǎo)致頻繁發(fā)生交通堵塞和阻礙，從而增加了交通管理的工作負(fù)擔(dān)[2]。這對(duì)于市民的生活與工作產(chǎn)生了負(fù)面效應(yīng)，例如圖1.1展示的情況，極大地降低了他們的通勤速度和生活質(zhì)量，比如因堵車(chē)而消耗掉的大量時(shí)間和精力是資源的重大損失[3]。若能夠妥善處理此問(wèn)題，則可以節(jié)省大量的個(gè)人時(shí)間，進(jìn)而產(chǎn)生更高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。目前大多數(shù)的一線及二線城市采取每日限制通行號(hào)碼或調(diào)整行駛線路的方法以減輕交通壓力，社區(qū)也采用居民購(gòu)置停車(chē)位的方式來(lái)規(guī)范停車(chē)行為，然而隨著私家車(chē)的持續(xù)增長(zhǎng)，這種方法僅能在短期內(nèi)緩解交通堵塞帶來(lái)的痛苦，無(wú)法從根本上解決問(wèn)題[4]。圖1.1城市交通擁堵現(xiàn)狀1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)際上的立體停車(chē)場(chǎng)設(shè)備種類(lèi)繁多且外觀精美，這不僅僅滿(mǎn)足了顧客的需求，還提升了他們的視覺(jué)享受[5]。如圖1.2展示的是世界知名的美國(guó)芝加哥馬里納城市車(chē)庫(kù)，它位于兩座高樓之間并建于其中，是一種名為垂直升降式的立體停車(chē)場(chǎng)。這個(gè)設(shè)施的工作原理是在建筑物的中央立柱軌道上放置承載車(chē)輛的車(chē)板及升降系統(tǒng)，然后借助上升與下降的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的存儲(chǔ)或提取，同時(shí)結(jié)合其他的推進(jìn)器以完成這一任務(wù)。此外，這種設(shè)計(jì)的載車(chē)板可以360度旋轉(zhuǎn)，使得存取車(chē)的效率得到提高，同時(shí)也提高了空間的使用效益[6]。S.Li、Chang和Chen于2013年開(kāi)展了關(guān)于自適應(yīng)模糊停車(chē)場(chǎng)車(chē)輛管理系統(tǒng)的探索，他們使用了場(chǎng)可編程序矩陣控制器（Field-ProgrammableGateArray，F(xiàn)PGA）來(lái)操控紅外線停放系統(tǒng)的工作路線，這構(gòu)成了一種非軌制式的多層停車(chē)設(shè)施[7]。同樣是在2015年，Miyamaoto等人的工作集中在了如何制定出適合自動(dòng)泊車(chē)的機(jī)器人的行進(jìn)路線上，他們的方法包括運(yùn)用滾動(dòng)時(shí)間域控制優(yōu)化策略并結(jié)合影像辨識(shí)技巧，目的是使這些自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人能夠避免路途中的阻礙物，這是當(dāng)前立體停車(chē)發(fā)展的一種趨勢(shì)，也是一種非軌制式的多層停車(chē)設(shè)施[8]。圖1.2美國(guó)芝加哥馬里納城市車(chē)庫(kù)中國(guó)在這幾個(gè)領(lǐng)域：現(xiàn)代控制技術(shù)、通訊科技及電子工程等取得了顯著的發(fā)展，這為許多自動(dòng)化的汽車(chē)停車(chē)場(chǎng)提供了基礎(chǔ)，如現(xiàn)在的眾多全自動(dòng)立體車(chē)庫(kù)就是受益于這些技術(shù)的運(yùn)用[9]。這種車(chē)輛停放設(shè)施中主要采用的是有線的通訊方式，但無(wú)線通訊技術(shù)也有被用到一些特定的立體車(chē)庫(kù)上，從而使其自動(dòng)化水平得到提升[10]。而對(duì)于電磁兼容性的研究和使用正在快速推進(jìn)，它可以有效地消除各種停車(chē)設(shè)備所受到的電磁干擾，確保它們能在高電磁場(chǎng)的環(huán)境里穩(wěn)定運(yùn)作。智能停車(chē)系統(tǒng)正逐步引入了現(xiàn)代化控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能[11]。隨著越來(lái)越多的中國(guó)學(xué)者投入到對(duì)機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)的研究中，他們的辛勤工作使得這一領(lǐng)域的研究不斷深化[12]。例如，楊曉芬等人構(gòu)建了一個(gè)存取策略的數(shù)學(xué)模型，該模型可以計(jì)算出各種存取策略下車(chē)輛進(jìn)入或離開(kāi)停車(chē)場(chǎng)的時(shí)間；方二喜利用遺傳算法（GA）為立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)了一種高效的路徑搜索方法；李建國(guó)與朱德橋通過(guò)運(yùn)用排隊(duì)理論，提出了評(píng)價(jià)立體車(chē)庫(kù)效能的標(biāo)準(zhǔn)；魯立則使用GA算法優(yōu)化了車(chē)主的平均等待時(shí)長(zhǎng)；華文瀚發(fā)現(xiàn)最佳的用戶(hù)整體等待時(shí)間解決方案就是采用交叉存取策略；最后，于洪亮的團(tuán)隊(duì)成功地把模糊控制算法應(yīng)用到了汽車(chē)存儲(chǔ)系統(tǒng)的全球優(yōu)化上[13]。1.3主要研究?jī)?nèi)容第1章：該章節(jié)探討了以PLC為基礎(chǔ)的智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的研究背景和重要性；接著客觀地評(píng)述和分析了國(guó)內(nèi)外立體車(chē)庫(kù)的研究現(xiàn)狀、應(yīng)用情況及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。第2章：主要闡述了汽車(chē)停車(chē)設(shè)備的類(lèi)型劃分，并明確選擇垂直提升與水平移動(dòng)相結(jié)合的方式作為本研究和控制的目標(biāo)系統(tǒng)；隨后深入探討該種方式的基本構(gòu)造及其運(yùn)作過(guò)程；再者，根據(jù)對(duì)車(chē)輛停放管理系統(tǒng)的主要功能、控制條件以及輸入/輸出的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的總體架構(gòu)規(guī)劃；最終詳細(xì)描述了軟件開(kāi)發(fā)的環(huán)境設(shè)置。第3章：主要涉及到系統(tǒng)的物理設(shè)備規(guī)劃。首先，根據(jù)控制系統(tǒng)的功能需求與控制標(biāo)準(zhǔn)來(lái)全面構(gòu)思其硬件設(shè)施；然后，詳細(xì)闡述了選擇用于構(gòu)建控制系統(tǒng)硬件的主要組件的過(guò)程；接下來(lái)，為確?？刂葡到y(tǒng)能夠正常工作，對(duì)其輸入/輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行了編號(hào)處理；最后，針對(duì)電源模塊、控制環(huán)路以及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)等關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了深入探討。第4章：詳細(xì)闡述了系統(tǒng)軟件的構(gòu)建過(guò)程，包含對(duì)系統(tǒng)軟件功能的解析、PLC控制流程、觸摸屏操作系統(tǒng)以及上位機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和實(shí)施細(xì)節(jié)。第5章：首要步驟是模擬測(cè)試PLC的控制流程;接著執(zhí)行觸摸屏操作系統(tǒng)的模擬運(yùn)轉(zhuǎn)并與其一同進(jìn)行綜合調(diào)整;最終實(shí)施主控端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的模擬運(yùn)作，同時(shí)配合PLC的控制流程及觸摸屏操作系統(tǒng)完成同步模擬測(cè)試。第6章：總結(jié)與展望。首先，對(duì)本研究的主題和所取得的成果進(jìn)行了總結(jié)；接著，指出了論文存在的問(wèn)題以及需要改進(jìn)的地方；最終，對(duì)未來(lái)的工作進(jìn)行了深入的預(yù)測(cè)。2智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1立體車(chē)庫(kù)概述2.1.1立體車(chē)庫(kù)的分類(lèi)一種名為“立體車(chē)庫(kù)”的高科技產(chǎn)品是集合了電氣化、流體動(dòng)力和機(jī)器功能于一體的大規(guī)模汽車(chē)存儲(chǔ)裝置系統(tǒng)的總稱(chēng)，它被包含在了被稱(chēng)為“特殊裝備清單”的文件里邊并根據(jù)JB/T8713-1998行業(yè)的規(guī)范分類(lèi)成不同的種類(lèi)（詳見(jiàn)下文）：其具體類(lèi)別名稱(chēng)及代碼、基礎(chǔ)操作模式及相關(guān)特性均已列出見(jiàn)表2.1：表2.1立體車(chē)庫(kù)分類(lèi)類(lèi)型代號(hào)基本運(yùn)行方式及特點(diǎn)利用載車(chē)板的橫移和升降進(jìn)行車(chē)輛存取。對(duì)施工場(chǎng)地要求較低，升降橫移類(lèi)PSH無(wú)限制；車(chē)庫(kù)規(guī)?？呻S環(huán)境任意組合排列；采用PLC控制，自動(dòng)化程度高；環(huán)保節(jié)能，低噪音；后期維護(hù)容易；安全可靠；車(chē)庫(kù)整體成本較低等。利用簡(jiǎn)易的升降裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)人車(chē)分離后的車(chē)輛存取。設(shè)備整體結(jié)簡(jiǎn)易升降類(lèi)PJS構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用；存取操作方便快捷；可任意遷移；但只能實(shí)現(xiàn)兩到三層的停車(chē)。利用載車(chē)板的垂直循環(huán)移動(dòng)進(jìn)行車(chē)輛存取。土地占用面積較少；垂直循環(huán)類(lèi)PCX調(diào)車(chē)時(shí)間短，取車(chē)快速；結(jié)構(gòu)復(fù)雜且穩(wěn)定性差、成本較高。水平循環(huán)類(lèi)PSX利用載車(chē)板的水平循環(huán)移動(dòng)進(jìn)行車(chē)輛存取。減少建筑面積，占地面積少。一般用于大廈地下，它能夠減少進(jìn)出車(chē)庫(kù)的車(chē)，降低成本。多層循環(huán)類(lèi)PDX利用載車(chē)板的循環(huán)移動(dòng)進(jìn)行多層車(chē)輛的存取。能對(duì)空間進(jìn)行充分利用；出入口可以設(shè)在底部、中部或上部；全封閉式管理，安全可靠；整個(gè)存取過(guò)程自動(dòng)完成通過(guò)每層的運(yùn)輸車(chē)臺(tái)、升降機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)多樓層的車(chē)輛存取操作。車(chē)平面移動(dòng)類(lèi)PPY庫(kù)規(guī)模較大；運(yùn)輸車(chē)臺(tái)與升降裝置協(xié)同動(dòng)作，有效加快存取速度；車(chē)庫(kù)系統(tǒng)模塊化，使用起來(lái)更加方便；但車(chē)庫(kù)硬件復(fù)雜，安全性較低，故障率偏高。利用堆垛起重機(jī)、搬運(yùn)臺(tái)車(chē)及橫移載車(chē)板實(shí)現(xiàn)車(chē)輛存取。空間利巷道堆垛類(lèi)PXD用率高，車(chē)庫(kù)存車(chē)量大；載車(chē)板能同時(shí)執(zhí)行升降和行走動(dòng)作，使車(chē)輛存取更方便快捷；整個(gè)過(guò)程全自動(dòng)完成；安全可靠性高；成本比較高。2.1.2立體車(chē)庫(kù)的確定在眾多立體車(chē)庫(kù)類(lèi)型中，升降橫移式立體車(chē)庫(kù)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、形態(tài)豐富、安全穩(wěn)定、空間利用率高、能源消耗低、成本較低以及操作簡(jiǎn)便等特性，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上占據(jù)了83%的份額，并且處于領(lǐng)先地位[14]。假設(shè)車(chē)庫(kù)規(guī)模大小為X層Y列，則總車(chē)位數(shù)Z為：所以，本研究選擇了升降橫移式立體車(chē)庫(kù)作為的研究和控制目標(biāo)，其規(guī)模是四層七列共25個(gè)車(chē)位。2.2智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)功能需求主要的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的存儲(chǔ)和管理，這就是智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)。其中，普通用戶(hù)、操作員以及管理員都是使用者，他們?cè)诓煌臋?quán)限下有著各自獨(dú)特的需求。如圖2.1所示，系統(tǒng)的具體功能需求也會(huì)相應(yīng)變化[15]。圖2.1智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)功能需求由圖2.1可知，智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的功能需求大致可分為四部分：（1）自動(dòng)存儲(chǔ)操作對(duì)于公眾而言，基礎(chǔ)的操作管理是他們必不可少的。因此，大眾的功能需求就是實(shí)現(xiàn)立體車(chē)庫(kù)的自動(dòng)存儲(chǔ)和取用功能，包括自動(dòng)儲(chǔ)藏和自動(dòng)取出汽車(chē)[16]。（2）手動(dòng)控制操作除了能夠像普通用戶(hù)一樣執(zhí)行自動(dòng)存取操作外，操作者還需具備手動(dòng)操作立體車(chē)庫(kù)的技能，包括手動(dòng)控制每個(gè)車(chē)位的升降電機(jī)、橫移電機(jī)、安全掛鉤和安全檔桿[17]。（3）車(chē)庫(kù)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控對(duì)于管理者而言，他們需要具備與使用者和操作者同樣的能力來(lái)執(zhí)行立體車(chē)庫(kù)的自動(dòng)化和人工操作，但更為關(guān)鍵的是能有效地實(shí)施系統(tǒng)的管理并持續(xù)監(jiān)測(cè)立體停車(chē)場(chǎng)的工作狀態(tài)和運(yùn)作狀況，例如實(shí)時(shí)檢查和展示由傳感器采集的數(shù)據(jù)，并對(duì)所有車(chē)位（如橫向移動(dòng)馬達(dá)、垂直提升馬達(dá)、安全扣環(huán)以及安全擋板）的行為進(jìn)行跟蹤和觀察[18]。（4）故障聲光報(bào)警無(wú)論何時(shí)，一旦立體車(chē)庫(kù)出現(xiàn)問(wèn)題、潛在風(fēng)險(xiǎn)或者用戶(hù)操作失誤，立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)應(yīng)能立即發(fā)現(xiàn)并發(fā)出聲光警告，防止事故的發(fā)生[19]。2.3智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)控制分析作為一種智能化垂直停車(chē)設(shè)備，該自動(dòng)立體停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)的主要目標(biāo)是操作和監(jiān)控一臺(tái)包含四個(gè)樓層和7個(gè)排列單元共計(jì)25輛汽車(chē)的車(chē)位上升與移動(dòng)式的自動(dòng)化車(chē)輛存儲(chǔ)設(shè)施。從其主要任務(wù)來(lái)看，這個(gè)智能化的多層停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)必須能夠完成以下三個(gè)步驟：首先是對(duì)各種輸入數(shù)據(jù)（包括來(lái)自傳感器的信號(hào)）的采集；其次是對(duì)這些收集到的信息進(jìn)行分析和整理；最后則是通過(guò)一系列動(dòng)作來(lái)操控多個(gè)執(zhí)行部件，例如圖2.2中展示的那樣[20]。圖2.2智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)控制分析由圖2.2可知，控制系統(tǒng)的控制主要包括以下幾點(diǎn)：（1）檢測(cè)部分監(jiān)測(cè)是對(duì)立體車(chē)庫(kù)狀態(tài)和運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)的主要工作，利用傳感器如光電開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)和限位開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)載車(chē)板位置、載車(chē)板上的車(chē)輛以及安全裝置等情況。這些監(jiān)測(cè)結(jié)果可用于執(zhí)行動(dòng)作并提供故障報(bào)警的依據(jù)[21]。（2）控制端部分觸控系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)是控制端的兩個(gè)部分，它們都能與主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，并輸入指令給控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)立體車(chē)庫(kù)的操作。鑒于其微型化、易用性、低能耗和高性能價(jià)格比的特性，越來(lái)越多的工程師傾向選擇PLC作為他們的主要設(shè)備。同時(shí)，它的工作穩(wěn)定性和強(qiáng)大的抗干擾功能也使得它非常適合用于系統(tǒng)的構(gòu)建需求。因此，決定采用PLC作為主控單元來(lái)完成的項(xiàng)目。（3）自動(dòng)控制智能化的立體車(chē)庫(kù)管理系統(tǒng)的關(guān)鍵功能和展示就是自動(dòng)控制，它應(yīng)該具備對(duì)所有車(chē)位進(jìn)行自動(dòng)存儲(chǔ)和取用的能力。通過(guò)對(duì)車(chē)位的橫向移動(dòng)進(jìn)行控制，可以建立目標(biāo)載車(chē)板的通道，從而保證目標(biāo)載車(chē)板能夠順利地到達(dá)地面供用戶(hù)使用。（4）手動(dòng)控制一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，管理員和操作員可以使用手動(dòng)控制功能來(lái)操作車(chē)庫(kù)，包括控制升降電機(jī)、橫移電機(jī)、安全掛鉤和安全檔桿。（5）故障報(bào)警當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題或異常情況時(shí)，由于可能引發(fā)系統(tǒng)誤操作，對(duì)車(chē)庫(kù)造成威脅，因此需要發(fā)出聲光警告。除了必要的警告外，控制系統(tǒng)還會(huì)對(duì)車(chē)庫(kù)進(jìn)行緊急停止保護(hù)，防止失去控制，避免產(chǎn)生更嚴(yán)重的影響和損失。2.4智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)依據(jù)先前對(duì)于智能化多層停車(chē)場(chǎng)管理體系的功能要求及操作解析，本研究利用PLC做為主控設(shè)備，借助網(wǎng)絡(luò)PROFINET通訊方式，同觸摸顯示屏和上級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)信息交流，構(gòu)筑了智能化多層停車(chē)場(chǎng)管理體系。由傳感器收集的車(chē)庫(kù)情況及其運(yùn)作情況經(jīng)由入入口單元傳遞到PLC，接著PLC依照來(lái)自觸摸顯示屏或是上級(jí)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)指示對(duì)信號(hào)資料實(shí)施處理，并經(jīng)過(guò)出入口單元把行動(dòng)命令傳達(dá)給工作裝置，從而操縱車(chē)輛存取行為。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2.3所示。圖2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖由圖2.3可知，智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)由PLC控制系統(tǒng)、觸摸屏觸控系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)三部分組成。（1）PLC控制系統(tǒng)采用PLC作為中央控制器的PLC控制系統(tǒng)，通過(guò)輸入模塊傳送傳感器捕捉到的信號(hào)至CPU，CPU在程序執(zhí)行期間對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，然后發(fā)送控制指令至輸出模塊，由輸出模塊控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)庫(kù)的控制。（2）觸摸屏觸控系統(tǒng)觸摸屏控制系統(tǒng)是一個(gè)能夠讓用戶(hù)進(jìn)行立體車(chē)庫(kù)操作的人機(jī)交互平臺(tái)。通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)的界面，用戶(hù)可以自動(dòng)存儲(chǔ)車(chē)庫(kù);同時(shí)，只需要確認(rèn)用戶(hù)賬戶(hù)，操作員就可以手動(dòng)管理立體車(chē)庫(kù)。（3）上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)作為主控設(shè)備的PC計(jì)算機(jī)，它與PLC(可編程邏輯控制器)之間使用以太網(wǎng)絡(luò)相連，并且借助PROFINET技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和讀取。所有收集到的數(shù)據(jù)都會(huì)被展示于監(jiān)控屏幕之上。只需輸入正確的用戶(hù)名及密碼，工作人員即可隨時(shí)隨地查看停車(chē)場(chǎng)的狀況及其運(yùn)作狀態(tài)。3智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)主要的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括傳感器信號(hào)檢測(cè)采集模塊、PLC控制模塊以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制模塊等，這些都是為了滿(mǎn)足立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的功能和控制需求，具體細(xì)節(jié)請(qǐng)參考圖3.1。圖3.1硬件總體設(shè)計(jì)框圖利用各種類(lèi)型的傳感器(如光電開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)及限位開(kāi)關(guān))來(lái)監(jiān)控立體車(chē)庫(kù)的狀態(tài)。這些傳感器的開(kāi)閉情況會(huì)傳遞到PLC控制系統(tǒng)中并被處理，然后依據(jù)預(yù)設(shè)的程序向執(zhí)行部件發(fā)出命令，例如橫移馬達(dá)、提升馬達(dá)和安全吊鉤等。這種設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)橫移馬達(dá)與提升馬達(dá)的雙向操作控制。所有的信息都經(jīng)過(guò)PROFINET網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到了主控計(jì)算機(jī)以便展示。3.2智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)硬件配置3.2.1PLC硬件配置PLC硬件配置如表3.1所示。表3.1PLC硬件配置硬件型號(hào)電源模塊PM1207CPU模塊CPU1214CDC/DC/DC通信模塊CSM1277I/O擴(kuò)展模塊SM1223DI16x24VDC/DQ16x24VDC（1）電源模塊電源模塊選用西門(mén)子PM1207電源模塊，為PLC提供穩(wěn)定的電源。（2）CPU選型雖然市場(chǎng)上的各種類(lèi)型與版本的PLC眾多，然而相較于其他的同類(lèi)產(chǎn)品而言，如若論及其穩(wěn)定的性能并具備出色的適應(yīng)能力的話(huà)，則非西門(mén)子的PLC莫屬了。基于對(duì)系統(tǒng)的調(diào)控需要及其便利性的考量，選擇了模組式的PLC作為首選方案：與此同時(shí)，也考慮到諸多的因素包括價(jià)格效益比率、通用的適用范圍、穩(wěn)健度還有擴(kuò)充的可能性等多個(gè)角度來(lái)權(quán)衡利弊得失后決定采用高能效且多用途的功能豐富的德國(guó)制造商——SIEMENS生產(chǎn)的名為“SIMATICS7-200”的產(chǎn)品中的一種具體款式即CPU1214CDC/DC/DC（序列編號(hào)：6ES7214-1AG40-0XBO）以達(dá)到的目標(biāo)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)。CPU1214C采用緊湊的DC/DC/DC結(jié)構(gòu)，具備強(qiáng)大的擴(kuò)展能力，內(nèi)置工業(yè)以太網(wǎng)接口，方便實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。（3）通信模塊因?yàn)镻LC與觸摸屏及主控臺(tái)通過(guò)PROFINET技術(shù)進(jìn)行了通訊，所以必須使用以太網(wǎng)交換機(jī)來(lái)構(gòu)建并連通網(wǎng)絡(luò)。在此，將選擇一款小型化的交換機(jī)CSM1277，該產(chǎn)品能為的網(wǎng)絡(luò)提供額外的以太網(wǎng)端口，從而使其可以同操作者界面、編碼工具、其它控制單元或辦公室系統(tǒng)保持一致性的交流，進(jìn)而簡(jiǎn)化了低成本自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)搭建過(guò)程。（4）I/O控制模塊通過(guò)對(duì)調(diào)控體系的信號(hào)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)研究，發(fā)現(xiàn)該體系包含了119個(gè)數(shù)字量的入端口與121個(gè)數(shù)字量的出端口。然而，CPU1214CDC/DC/DC內(nèi)置的數(shù)字量輸入輸出接口只有14個(gè)和10個(gè)，無(wú)法達(dá)到調(diào)控體系設(shè)計(jì)的需求。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本文中引入了一個(gè)新的IO模塊，新增了七個(gè)16位的數(shù)字量輸入輸出單元，它們的名稱(chēng)是SM1223DI16×24VDC/DQ16×24VDC（訂單編號(hào)：6ES7223-1BL32-OXBO）。經(jīng)過(guò)擴(kuò)展，數(shù)字輸入輸出口增加到了126個(gè)和122個(gè)，這完全滿(mǎn)足了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求。3.2.2觸摸屏為了保證人在操作過(guò)程中的有效溝通和指令傳遞，必須依賴(lài)于人機(jī)互動(dòng)裝置來(lái)完成對(duì)人和機(jī)器之間信息的傳輸。而觸摸屏幕恰好能勝任這個(gè)任務(wù)。它的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易懂，可以生動(dòng)直觀地展示出實(shí)際設(shè)備的工作狀態(tài)及各種參數(shù)的變化。本篇文章采用了由西門(mén)子公司制造的ktp600basiccolorpn觸摸屏（訂單編號(hào)：6av6647-0ad11-3ax0）。3.2.3電機(jī)主要考慮選擇電機(jī)時(shí)，需根據(jù)所需負(fù)載的多重程度和所需的功率輸出的大小來(lái)決定。假設(shè)電機(jī)的總功率為P，其中有用功率為P，總效率為nw。P=PWnw=式中：η1—1級(jí)傳動(dòng)的效率；η2—2級(jí)傳動(dòng)的效率；η3—3級(jí)傳動(dòng)的效率；ηn—n級(jí)傳動(dòng)的效率。鑒于車(chē)庫(kù)面向存取對(duì)象為家用小轎車(chē)，根據(jù)需求，設(shè)承載總質(zhì)量M=2000Kg。（1）橫移電機(jī)選取設(shè)橫向移動(dòng)速度V1=0.15m/s，取導(dǎo)輪與導(dǎo)軌之間摩擦系數(shù)μ=0.2。則橫移電機(jī)滿(mǎn)載時(shí)所需功率為：PwFV1MgV10.220009.80.150.588kw根據(jù)所得數(shù)據(jù)，選用功率P=0.75kw的三相交流異步電動(dòng)機(jī)為橫移電機(jī)。（2）升降電機(jī)選取設(shè)縱向移動(dòng)速度V2=0.15m/s。則升降電機(jī)滿(mǎn)載時(shí)所需功率為：PwMgV220009.80.152.94kw在升降裝置中，總效率與橫移裝置一樣，所以升降裝置總效率ηw=0.94。將數(shù)據(jù)代入式中，可得：P2Pw/w3.12kw根據(jù)數(shù)據(jù)，選用功率P=3.7kw三相交流異步電動(dòng)機(jī)為升降電機(jī)。3.2.4傳感器（1）光電開(kāi)關(guān)光電開(kāi)關(guān)在車(chē)輛的存在、正確定位以及安全防護(hù)檢測(cè)中被廣泛應(yīng)用。本研究均采用了直流三線npn常開(kāi)型光電開(kāi)關(guān)。具體的實(shí)物圖和連接原理可參見(jiàn)圖3.2。圖3.2光電開(kāi)關(guān)實(shí)物圖及其接線原理選擇在每塊承載平臺(tái)的中心和兩邊任何一邊設(shè)置了紅外線漫反射式的光電傳感器，其型號(hào)是E3F-DS100C4，它可以識(shí)別出1米范圍內(nèi)的不透光物質(zhì)，用于確認(rèn)有無(wú)汽車(chē)放置在這片承載臺(tái)面上；同時(shí)，也選擇了在每一塊承載平臺(tái)的四角處安置一對(duì)紅外線光電二極管，它的型號(hào)是E3F-5DN1-5L，這能探測(cè)到5米內(nèi)的不透光物品，以協(xié)助判斷車(chē)輛是否準(zhǔn)確地被放置在了這些承載平臺(tái)上；此外，在停車(chē)場(chǎng)立柱的兩側(cè)也安設(shè)了一套紅外線光電開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，即E3F3-10DN1-10L，這個(gè)設(shè)備能夠偵測(cè)到10米距離內(nèi)的不透光對(duì)象，用以檢查有沒(méi)有人或者其他異物進(jìn)入了的停車(chē)區(qū)，避免在承載臺(tái)移動(dòng)過(guò)程中可能對(duì)人體、闖入者及停車(chē)場(chǎng)自身產(chǎn)生損害。（2）接近開(kāi)關(guān)電感式接近開(kāi)關(guān)被用于監(jiān)測(cè)車(chē)輛板的移動(dòng)狀態(tài)和安全掛鉤的完成程度。在本研究中使用的接近開(kāi)關(guān)輸出模式都是直流二線常開(kāi)型的。具體的實(shí)物圖和連接方法請(qǐng)參見(jiàn)圖3.3。圖3.3接近開(kāi)關(guān)實(shí)物及其接線為了確保每輛車(chē)的準(zhǔn)確放置，需要在每一個(gè)正確的停車(chē)位置上設(shè)置接近傳感器，其規(guī)格是LJ12A3-4-Z/BX，它可以識(shí)別四毫米范圍內(nèi)任何金屬物品的存在。這些設(shè)備用于確認(rèn)車(chē)輛是否已正確地進(jìn)入指定的車(chē)位并停止運(yùn)行。同樣，也必須在每個(gè)安全掛鉤附近的活動(dòng)區(qū)域內(nèi)安置接近傳感器，以檢查它們是否已經(jīng)正常工作并且處于適當(dāng)?shù)奈恢茫瑥亩苊饬丝赡馨l(fā)生的掉落事件。（3）限位開(kāi)關(guān)被稱(chēng)為“限制開(kāi)關(guān)”或“行程開(kāi)關(guān)”的裝置，是利用感知對(duì)象距離及靠近情況來(lái)決定開(kāi)關(guān)狀態(tài)（開(kāi)啟或關(guān)閉）以調(diào)整控制線路與系統(tǒng)的一種設(shè)備。在這個(gè)設(shè)計(jì)的車(chē)庫(kù)三維結(jié)構(gòu)里，使用了這種類(lèi)型的開(kāi)關(guān)，其型號(hào)為L(zhǎng)X25-111/111S，用于確保當(dāng)車(chē)輛移動(dòng)車(chē)板到超過(guò)預(yù)設(shè)的安全范圍時(shí)不發(fā)生意外。3.3PLC外圍電路設(shè)計(jì)3.3.1供電模塊電路設(shè)計(jì)電力供應(yīng)單元被劃分為三個(gè)部門(mén)：首先是對(duì)PLC及其擴(kuò)充設(shè)備的輸入與輸出的電力供給，依賴(lài)于PM1207組件（產(chǎn)品編號(hào)：6EP1332-1SH71）。此組件專(zhuān)為S7-200設(shè)計(jì)，它接受120/230V的交流輸入，并產(chǎn)生出24V、2.5A的輸出功率，能有效地向SIMATICS7-200及其拓展部件提供穩(wěn)定且可信賴(lài)的能源；其次，對(duì)控制線路的電力供需則通過(guò)24V開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種穩(wěn)壓電源能夠從200~240V的交流電中轉(zhuǎn)換成滿(mǎn)足需求的24VDC直流電，具有廣泛的穩(wěn)壓范疇和優(yōu)秀的表現(xiàn)，從而有能力防止電網(wǎng)波動(dòng)對(duì)于整體系統(tǒng)的嚴(yán)重?fù)p害和干擾；最后，對(duì)主線路的電力供應(yīng)則是使用了三相四線的模式，并且是由斷路器和其他觸點(diǎn)裝置所調(diào)控。電源部分具體的接線見(jiàn)圖3.4所示。全自動(dòng)立體車(chē)庫(kù)采用了三相四線的電力供應(yīng)系統(tǒng)，其中QF為三相的切換裝置，負(fù)責(zé)接入380伏特的電源。其輸出的L1、L2、L3(即A相、B相、C相)用于向主要線路供應(yīng)用于AC380V的電源。此外，C相的L3被連至PM1207及開(kāi)關(guān)式穩(wěn)定電源，以產(chǎn)生220V的交流電。同樣地，A相經(jīng)由霍爾電流傳感器到達(dá)電流計(jì)，用以測(cè)算出A相的電流量;而A相與B相則共同使用一個(gè)電壓計(jì)來(lái)檢測(cè)AB兩個(gè)相位的電壓值;最后，C相與N端口串聯(lián)了一個(gè)220V的指示燈。根據(jù)這些電流、電壓數(shù)據(jù)以及指示燈的狀態(tài)，可以判斷電源系統(tǒng)的運(yùn)作狀況是否良好。圖3.4供電電路3.3.2I/O模塊電路設(shè)計(jì)I/O模塊由輸入部分和輸出部分組成，詳細(xì)的連接圖可參考圖3.5。圖3.5部分IO接線圖依據(jù)I/O設(shè)備接口配置表格，需要把相應(yīng)的數(shù)據(jù)流和特定的硬件組件之間的連線建立起來(lái)。其中包括了接收到來(lái)自感知元部件的數(shù)據(jù)并將之保存下來(lái)的信息處理部分；而另一邊則是負(fù)責(zé)向外部的執(zhí)行單元發(fā)送出由中央管理系統(tǒng)所發(fā)出的命令的部分——這主要用于驅(qū)動(dòng)如馬達(dá)或電子開(kāi)關(guān)之類(lèi)的裝置來(lái)完成各種操作任務(wù)。3.3.3控制回路設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器或接觸器等設(shè)備的控制，主要依靠PLC的輸出指令來(lái)控制回路。其中，圖3.6顯示了部分控制回路電路。圖3.6部分控制回路電路通過(guò)使用PLC的輸出來(lái)操控繼電器的狀態(tài)變化（即開(kāi)啟或關(guān)閉），而這種狀態(tài)的變化又與熱保護(hù)器的開(kāi)關(guān)情況密切相關(guān)并共同影響著交直流轉(zhuǎn)換裝置是否接入和退出運(yùn)行模式。當(dāng)控制信號(hào)輸出為1時(shí)，繼電器線圈導(dǎo)通，觸點(diǎn)動(dòng)作，常開(kāi)變常閉，常閉變常開(kāi)，同時(shí)熱繼電器正常工作，只有同時(shí)滿(mǎn)足以上條件，那么該交換設(shè)備的核心部分就會(huì)開(kāi)始運(yùn)作起來(lái)并對(duì)相應(yīng)于此核心部件所連接到的地方產(chǎn)生作用力來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器或者調(diào)整它的運(yùn)動(dòng)方式及方向等內(nèi)容。3.4電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)主要通過(guò)電機(jī)控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)橫移裝置和升降裝置的正反轉(zhuǎn)操作。系統(tǒng)內(nèi)共有18臺(tái)橫移電動(dòng)機(jī)和19臺(tái)升降電動(dòng)機(jī)，而所有這些傳輸電機(jī)都是交流異步電動(dòng)機(jī)。主控部分的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括了開(kāi)關(guān)設(shè)備、交互式接線端子和過(guò)載保護(hù)繼電器等部件，每一個(gè)停車(chē)位都配備了一個(gè)獨(dú)立的開(kāi)關(guān)設(shè)備來(lái)管理其對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)供應(yīng)，而每一臺(tái)電動(dòng)機(jī)則與一個(gè)過(guò)載保護(hù)繼電器并聯(lián)連接，同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向可以通過(guò)兩組交互式接線端子的開(kāi)合狀態(tài)實(shí)現(xiàn)調(diào)控。整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行是由開(kāi)關(guān)設(shè)備負(fù)責(zé)從三個(gè)相位輸入源引出電力后，再由控制線路對(duì)交互式接線端子的開(kāi)啟或關(guān)閉進(jìn)行操作。電機(jī)控制電路如圖3.7所示。圖3.7B6車(chē)位電機(jī)控制電路參考圖3.7所示的B6車(chē)位電動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)。一旦立體車(chē)庫(kù)啟動(dòng)并順利運(yùn)轉(zhuǎn)，開(kāi)關(guān)QF-B6被打開(kāi)以連接電力供應(yīng)；如果要對(duì)B6車(chē)位實(shí)施向左移動(dòng)操作，那么與之相關(guān)的控制線路內(nèi)的KA-B6-L繼電器會(huì)激活，從而導(dǎo)致該路線內(nèi)KM-B6-L交流接觸器的線圈開(kāi)始工作，它的觸頭也會(huì)隨之活動(dòng)，從常態(tài)轉(zhuǎn)換到非態(tài)狀態(tài)，并在電動(dòng)機(jī)的控制網(wǎng)絡(luò)里提供給電動(dòng)機(jī)供能，最后促成B6橫移馬達(dá)朝著正方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了B6車(chē)位的左移任務(wù)。4智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件功能模塊設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)對(duì)智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)功能需求的研究，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)是專(zhuān)門(mén)為多個(gè)目標(biāo)設(shè)計(jì)的，因此其操作權(quán)限和功能也表現(xiàn)出豐富性。智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的軟件功能模塊如圖4.1所示。圖4.1軟件功能模塊根據(jù)圖4.1所示，智能立體停車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的軟件可以被劃分為三個(gè)主要模塊：PLC控制、觸摸屏操作以及上位機(jī)監(jiān)控。在這些模塊中，PLC控制是該系統(tǒng)的核心和至關(guān)重要的部分。4.2PLC控制程序設(shè)計(jì)4.2.1傳感器自診斷自診斷傳感器的過(guò)程是通過(guò)檢測(cè)車(chē)庫(kù)硬件系統(tǒng)中所有傳感器的正常運(yùn)行狀態(tài)和檢測(cè)信號(hào)是否符合邏輯，并將這些數(shù)據(jù)保存下來(lái)，為其他相關(guān)的程序和判斷提供依據(jù)，以此確保系統(tǒng)的安全性和可靠性。圖4.2展示了傳感器故障控制流程的示意圖。圖4.2傳感器故障控制流程圖透過(guò)對(duì)傳感器的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，管理系統(tǒng)能識(shí)別出每個(gè)停車(chē)位的具體位置、有無(wú)汽車(chē)停放在升降臺(tái)上、汽車(chē)放置的位置是否恰當(dāng)且安全，同時(shí)也能確認(rèn)升降臺(tái)上的安全扣環(huán)及安全擋桿是否已準(zhǔn)確安裝等狀況。在此之前，它被用以判斷停車(chē)場(chǎng)的當(dāng)前狀態(tài)；而在處理某一特定車(chē)位的使用或存儲(chǔ)任務(wù)中，它也用于驗(yàn)證即將采取的行為的安全性和有效性，如果發(fā)現(xiàn)的結(jié)果不符合預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)甚至可能導(dǎo)致誤操作，那么系統(tǒng)將會(huì)撤銷(xiāo)計(jì)劃中的行為命令并給出警示信息。4.2.2復(fù)位通過(guò)復(fù)位功能，建立新的初始狀態(tài)。復(fù)位流程見(jiàn)圖4.3。圖4.3復(fù)位流程圖該系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程首先需要確保每個(gè)運(yùn)輸平臺(tái)的安全擋桿處于鎖定狀態(tài)；接下來(lái)按照安全的步驟推動(dòng)各個(gè)位置的車(chē)輛，從上到下開(kāi)始恢復(fù)第一級(jí)的位置，之后逐一恢復(fù)后續(xù)級(jí)別，一旦某個(gè)位置被成功恢復(fù)，就立刻重新設(shè)置其對(duì)應(yīng)的安全掛鉤；最終處理底部一級(jí)的車(chē)位，當(dāng)整個(gè)流程結(jié)束的時(shí)候，地下停車(chē)場(chǎng)應(yīng)該保持和系統(tǒng)啟動(dòng)階段設(shè)定的相同的預(yù)留路徑，而這個(gè)預(yù)留路徑位于第D4行位的正下方。4.2.3自動(dòng)存車(chē)控制主要功能是自動(dòng)存儲(chǔ)車(chē)輛，這也是智能立體停車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的核心。它不僅需要實(shí)現(xiàn)常規(guī)的智能化存儲(chǔ)，還需要處理存儲(chǔ)過(guò)程中出現(xiàn)的各種異常狀況，例如車(chē)庫(kù)已滿(mǎn)、已選車(chē)位被使用、所選車(chē)位狀態(tài)出現(xiàn)問(wèn)題、車(chē)輛未能正確放置等。自動(dòng)存車(chē)控制流程見(jiàn)圖4.4所示。圖4.4自動(dòng)存車(chē)控制流程圖一旦系統(tǒng)的運(yùn)作穩(wěn)定且用戶(hù)通過(guò)觸控屏幕的交互界面向存儲(chǔ)設(shè)備發(fā)起請(qǐng)求并選定要保存的車(chē)位，管理系統(tǒng)會(huì)先檢查該車(chē)位的底下是否有通行道路，如果有的話(huà)就會(huì)立即啟動(dòng)承載平臺(tái)降低程序；如果不是這樣，它將會(huì)確認(rèn)當(dāng)前是在地面上還是地下室，如果是地上，就立刻提升防護(hù)欄桿等候汽車(chē)的安全停放，若是地下，那么就需要利用車(chē)位調(diào)配優(yōu)化策略來(lái)調(diào)整，使其位于所需車(chē)位之下以創(chuàng)建出通路，之后再開(kāi)始實(shí)施承載平臺(tái)降低行動(dòng)。具體步驟如下：解除安全扣、承載平臺(tái)降低到地面層時(shí)暫停、隨后開(kāi)啟防護(hù)欄桿。4.2.4自動(dòng)取車(chē)控制智能立體車(chē)庫(kù)的核心功能就是自動(dòng)取車(chē)和自動(dòng)存車(chē)。這不僅要求能夠正常進(jìn)行取車(chē)操作，同時(shí)也需要應(yīng)對(duì)在取車(chē)過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題，比如車(chē)位被鎖定、已選定的車(chē)位空置、或者選定的車(chē)位狀態(tài)有問(wèn)題等。自動(dòng)取車(chē)控制流程見(jiàn)圖4.5所示。圖4.5自動(dòng)取車(chē)控制流程自動(dòng)取車(chē)和手動(dòng)取車(chē)的操作步驟基本相同，但是手動(dòng)取車(chē)無(wú)需挑選車(chē)位，只需要進(jìn)行取車(chē)核實(shí)。在核實(shí)完成后，系統(tǒng)將根據(jù)獲得的信息執(zhí)行目標(biāo)車(chē)位的載車(chē)板操作，這個(gè)過(guò)程與手動(dòng)取車(chē)的流程大致相同。5系統(tǒng)仿真調(diào)試5.1PLC程序仿真運(yùn)行調(diào)試5.1.1程序編譯在博圖V13軟件中打開(kāi)項(xiàng)目，選中PLC控制器，點(diǎn)擊編譯。編譯結(jié)果如圖6.1所示。圖5.1PLC程序編譯結(jié)果由圖5.1可知，程序編譯無(wú)錯(cuò)誤，無(wú)警告。5.1.2程序仿真運(yùn)行當(dāng)選擇并啟動(dòng)了PLC控制器的模擬功能時(shí)，會(huì)在電腦上出現(xiàn)PLC程序的模擬工具S7-PLCSIMV13。在此工具里創(chuàng)建一個(gè)和當(dāng)前工程相對(duì)應(yīng)的新項(xiàng)目，然后從博圖V13中導(dǎo)入程序，這個(gè)流程可以參考圖5.2來(lái)完成。圖5.2PLC程序下載當(dāng)PLC的編程完成并成功上傳至S7-PLCSIMV13之后，可以在該軟件上啟動(dòng)PLC的執(zhí)行流程，其結(jié)果顯示于圖5.3之中。為了便于測(cè)試和優(yōu)化，在使用博圖Vl3的過(guò)程中開(kāi)啟了程序監(jiān)控的功能。在對(duì)S7-PLCSIMV1l3模擬程序的過(guò)程當(dāng)中，會(huì)主動(dòng)調(diào)整模擬程序內(nèi)的輸入?yún)?shù)，觀察它們與預(yù)期的輸出數(shù)據(jù)之間的匹配程度，從而找出可能存在的缺陷并在程序中加以修正，使之更加完美。圖5.3程序仿真從圖表5.3中可以看出，當(dāng)人工調(diào)整了輸入?yún)?shù)的數(shù)值之后，所有停車(chē)位的承載平臺(tái)都回到了其原始的位置上，其中包括A1、B1、B2、B5、C1、C3、C6、D1、D2、D4、D6和D7這些被汽車(chē)占用并且放置得正確的車(chē)位，同時(shí)，車(chē)庫(kù)的安全防御也被標(biāo)記為了正常的狀況，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作也是一切順利。此狀態(tài)也是在進(jìn)行觸摸屏操作和上位機(jī)監(jiān)控模擬調(diào)試時(shí)，立體車(chē)庫(kù)的初始狀態(tài)。5.1.3程序調(diào)試結(jié)果經(jīng)過(guò)對(duì)PLC程序的精細(xì)調(diào)試，對(duì)每個(gè)功能模塊進(jìn)行了測(cè)試。在這個(gè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了許多輸出動(dòng)作錯(cuò)誤，但是已經(jīng)逐一修正并重新測(cè)試。通過(guò)多輪的仿真調(diào)試，確保了程序的穩(wěn)定性和可靠性，使得所有的操作都能根據(jù)輸入指令準(zhǔn)確且合理地執(zhí)行。5.2上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)仿真調(diào)試在博圖V13中，同樣可以直接進(jìn)行上位機(jī)監(jiān)控界面仿真調(diào)試。當(dāng)選擇并開(kāi)啟了PC機(jī)的模擬過(guò)程之后，將會(huì)呈現(xiàn)出預(yù)先設(shè)定的配置和模擬環(huán)境，按照這個(gè)步驟來(lái)操作，就能順利地引導(dǎo)到主控端口的管理視圖當(dāng)中去。與此同時(shí)，一旦主控端口管理視圖中的模擬進(jìn)程已經(jīng)正式啟動(dòng)，那么同樣也會(huì)同步于S7-PLCSIMV13版本下的PLC程序的執(zhí)行情況，并且可以通過(guò)人工輸入的方式對(duì)車(chē)輛停車(chē)場(chǎng)的起始狀況做出相應(yīng)的調(diào)整。在上位機(jī)監(jiān)控界面中，啟動(dòng)畫(huà)面被定義為歡迎界面。所以，當(dāng)進(jìn)行仿真運(yùn)行時(shí)，最先呈現(xiàn)的界面可以在圖5.4中找到。圖5.4歡迎界面車(chē)位升降和橫移電機(jī)在控制界面上的按鈕設(shè)計(jì)非常生動(dòng)，按下時(shí)會(huì)變成綠色，松開(kāi)后會(huì)恢復(fù)原樣?？梢赃x擇任意一個(gè)車(chē)位的電機(jī)控制方式，例如點(diǎn)擊B3車(chē)位橫移電機(jī)向右移動(dòng)的按鈕，就像圖5.5展示的那樣。然后，觀察在PLC程序模擬中相應(yīng)的輸出變量變化情況，就像圖5.6展示的那樣。圖5.5B3右移圖5.6B3右移輸出變量置位根據(jù)圖5.5和圖5.6的數(shù)據(jù)，可以看出手動(dòng)電機(jī)控制能夠精確地操作相應(yīng)的電機(jī)。5.3存車(chē)操作聯(lián)合仿真調(diào)試經(jīng)過(guò)對(duì)PLC編程、觸摸屏操控設(shè)備與主控端的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的獨(dú)立測(cè)試后，整合了這些系統(tǒng)并進(jìn)行了聯(lián)調(diào)試驗(yàn)。接著，開(kāi)啟PLC編碼器的模擬環(huán)境、激活觸摸屏操作平臺(tái)及主控終端的檢測(cè)系統(tǒng)，以模擬客戶(hù)在觸摸屏上的C2停車(chē)動(dòng)作，并在PLC編碼器觀察變量的變動(dòng)狀況，而在主控端的監(jiān)測(cè)界面上觀測(cè)其監(jiān)控效果。5.3.1初始狀態(tài)設(shè)置首先，需要在PLC程序模擬器里開(kāi)啟PLC程序，讓其開(kāi)始運(yùn)行直至系統(tǒng)完全準(zhǔn)備就緒。然后設(shè)定立體車(chē)庫(kù)的基本狀況。與此同時(shí)的觸摸屏控制面板應(yīng)保持休眠模式，而上位機(jī)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則會(huì)展示出歡迎頁(yè)面，使用管理者賬號(hào)登陸后便可訪問(wèn)立體車(chē)庫(kù)實(shí)時(shí)的監(jiān)控畫(huà)面。當(dāng)設(shè)備處于初始狀態(tài)時(shí)，上位機(jī)的監(jiān)控屏幕也會(huì)被激活，且已為通道指定了一個(gè)位于d4車(chē)位底部的位置。5.3.2觸摸屏操作界面操作等待所有準(zhǔn)備工作完成后，在模擬觸摸屏操作界面上點(diǎn)擊“存車(chē)”按鈕。選擇C2車(chē)位并確認(rèn)，隨后觸摸屏界面跳轉(zhuǎn)至等待完成界面。此時(shí)，著重觀察上位機(jī)監(jiān)控界面的監(jiān)控情況。見(jiàn)圖5.7所示。圖5.7觸摸屏操作界面仿真5.4仿真調(diào)試結(jié)果控制系統(tǒng)完整的調(diào)試既分模塊也有聯(lián)合。在S7-PLCSIMV13中對(duì)PLC程序進(jìn)行了仿真調(diào)試，同時(shí)也啟動(dòng)了博圖v13的觸摸屏操作界面和上位機(jī)監(jiān)控界面進(jìn)行了全面的調(diào)試。在全過(guò)程的仿真調(diào)試中，PLC程序、觸摸屏控制系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)都曾經(jīng)遭遇過(guò)問(wèn)題和錯(cuò)誤。然而，通過(guò)不斷的修改和優(yōu)化，這些系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)已經(jīng)變得穩(wěn)定且可靠。終究的模擬試驗(yàn)結(jié)果顯示，PLC程序的運(yùn)行能夠有效地與控制界面中的指令輸入相匹配?？刂葡到y(tǒng)可以準(zhǔn)確地監(jiān)控立體車(chē)庫(kù)的狀態(tài)和運(yùn)行情況，保持正常運(yùn)行并且穩(wěn)定可靠。6總結(jié)本文對(duì)立體車(chē)庫(kù)在國(guó)內(nèi)外的研究應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景進(jìn)行深入分析后，選擇以四層七列提升橫移型立體停車(chē)場(chǎng)為主要研究目標(biāo)，簡(jiǎn)要闡述其總體構(gòu)造構(gòu)成和運(yùn)作過(guò)程，重點(diǎn)關(guān)注其管理體系的研究與構(gòu)建，完成該管理體系的硬件開(kāi)發(fā)和軟件研發(fā)，同時(shí)實(shí)施全套的管理體系模擬操作測(cè)試，證明了這一管理體系的設(shè)計(jì)方案是科學(xué)合理的且實(shí)際可行，能有效地達(dá)到預(yù)期的工作效果。以下是本人對(duì)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程的總結(jié)：（1）通過(guò)對(duì)立體車(chē)庫(kù)進(jìn)行調(diào)查資料搜集分類(lèi)分析，結(jié)合科技不斷進(jìn)步變革的趨勢(shì)，預(yù)測(cè)立體車(chē)庫(kù)未來(lái)發(fā)展方向?qū)⒊詣?dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，更貼近人性化的方向發(fā)展。（2）基于車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行特性，對(duì)系統(tǒng)的功能需求和控制要求進(jìn)行了深度數(shù)據(jù)分析，從而構(gòu)建出一個(gè)全面的設(shè)計(jì)方案。（3）通過(guò)運(yùn)用排隊(duì)理論來(lái)構(gòu)建車(chē)庫(kù)模型和研究存儲(chǔ)策略，并利用matlab軟件進(jìn)行系統(tǒng)模擬、數(shù)據(jù)對(duì)比和結(jié)果分析，以確定本課題最合適的存儲(chǔ)方案。最后，通過(guò)算法優(yōu)化來(lái)調(diào)整車(chē)位的調(diào)度運(yùn)作，從而達(dá)到路徑最優(yōu)化。（4）按照PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，對(duì)硬件部分進(jìn)行了詳盡的規(guī)劃。首先明確了硬件選擇；接著是I/O地址的設(shè)定；最后完成了電源電路模塊、信號(hào)輸入輸出模塊、控制回路以及主電路的建設(shè)工作。（5）根據(jù)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和功能要求，進(jìn)行軟件部分的設(shè)計(jì)工作。首先進(jìn)行系統(tǒng)的配置設(shè)置；接著撰寫(xiě)PLC程序根據(jù)程序控制流程；最后逐一設(shè)計(jì)和編排觸摸屏觸控系統(tǒng)以及上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的界面。（6）需要對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行模擬測(cè)試以確保各個(gè)部分正常運(yùn)行。首先，要執(zhí)行PLC編程的模擬測(cè)試；然后逐漸開(kāi)啟觸摸屏操作系統(tǒng)及上層管理軟件的模擬測(cè)試，同時(shí)配合PLC一起進(jìn)行綜合測(cè)