基于PLC与组态软件的升降横移式立体车库设计论文.docx

本科毕业论文

基于PLC与组态软件的升降横移式
立体车库设计
Design of up-down and Translation Stereo Garage Based on PLC and Configuration Software

指导教师评阅书

指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师： （签名） 单位： （盖章）
年 月 日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
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二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
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2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
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3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
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教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
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教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）
年 月 日
教学系意见：
系主任： （签名）
年 月 日

摘 要

本文设计了一个三层七车位升降横移式立体车库的自动控制和监控系统。它以可编程控制器(PLC)为控制核心，电机为升降横移动力，完成对升降和横移的准确控制，并通过组态软件设计监控系统和PLC之间建立通信，可以实现上位机对现场状况实时采集和远程控制功能。最终实现一种多通道、多层次的存取车的方式。
通过对升降横移式立体车库的工作原理和控制过程的研究，探讨以西门子S7-200型号PLC控制立体车库的存取车过程的方法，实现3x3立体车库的存取车模型设计和控制系统设计。监控系统是基于WINDOW平台的组态软件组态王。通过组态软件建立数据词典、设计监控界面、动画连接、控制脚本编写、数据采集，在与PLC通信的基础上进行调试，完成组态监控系统的设计。实现PLC和组态监控对立体车库的人机分离操作和双向控制的系统。完成对升降横移式立体车库的自动存取车功能、升降横移系统、组态监控系统和安全防坠挂钩功能等的实现与模拟。

关键字: 立体车库；西门子PLC；升降横移；组态王

Abstract

This paper presents a three-dimensional lifting and transferring seven parking garage automatic control and monitoring systems. It is a programmable controller (PLC) to control the core motor for the lifting and transferring power to complete the lifting and traversing accurate control and monitoring system via the configuration software design and establish communication between the PLC can be achieved on the host computer site conditions real-time acquisition and remote control functions. Ultimately achieve a multi-channel, multi-level access car approach.
By lifting and transferring garage working principle and control process study to look at the Siemens S7-200 PLC control model car stereo garage access process methods to achieve three-dimensional garage access 3x3 car model design and control system design . The monitoring system is configuration software that is kingview based on WINDOW platform. Through the configuration software to establish data dictionary, the monitoring interface design, animation, the control script, data acquisition, debugging based on communication with PLC, completed the design of configuration monitoring system. PLC and configuration monitoring to achieve three-dimensional garage human and equipment separation operations, bi-directional control systems. Completion of the lifting and transferring car garage features an automatic access, lifting and transferring system, configuration, and security monitoring systems such as anti-fall hook function implementation and simulation.

Keywords: three-dimensional garage；Siemens PLC；lifting and transferring；Kingview

目 录

第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 立体车库的研究和发展现状 2
1.3 课题研究内容 4
1.4 文章组织结构 4
第二章 系统整体设计 5
2.1 立体车库结构及原理 5
2.2 总体控制方案 6
2.3 立体车库的车位移动方案 7
第三章 立体车库控制系统设计 9
3.1 系统硬件设计 9
3.1.1 PLC简介 9
3.1.2 系统子电路设计 10
3.1.3 系统硬件总体设计 11
3.2 控制系统软件设计 12
3.2.1 系统流程图 13
3.2.2 PLC的输入/输出点分配 14
3.2.3 PLC程序设计 15
第四章 组态监控系统设计 20
4.1 组态软件简介 20
4.2 工程的建立 20
4.3 数据词典建立 21
4.4 界面设计以及动画连接 21
4.4.1 界面设计 21
4.4.2 动画连接设计 22
第五章 系统调试 26
5.1 通信设置 26
5.1.1 PLC编程软件和PLC的通信 26
5.1.2 组态王和PLC的通信 27
5.2 调试运行结果 27
5.3 设计中的问题及其解决方案 28
结 语 29
致 谢 30
参考文献 31

第一章 绪论
目前，立体车库主要有以下九种类型：升降横移类（PSH）、巷道堆垛类（PXD）、垂直升降类（PCS）、垂直循环类（PCX）、水平循环类（PSX）、多层循环类（PDX）、简易升降类（PJS）、平面移动类（PPY）、汽车升降机（PQS）[1]。立体车库与传统的地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，是占地少优势，节省土地资源和减少土建开发的成本。
目前世界停车产业正向多元化方向发展，如图1-1所示，国外高容量的立体车库，现在的立体车库技不局限于机械的自动化，其停车技术几乎包括了机械、电子、液压、光学、磁控和计算机技术等各个领域的所有成熟先进技术。停车方式也在不停的改变。设备结构采用模块化的设计，而不是整套的生产，便于组合使用，也易于安装拆卸，增加了立体车库的随意性。
控制技术方面，广泛采用可编程序控制器（PLC）和矢量变频变压调速闭环控制技术，使系统运行高速平稳，这些技术不仅节省电力，而且振动和噪音也相对趋于最小化。在安全方面也采用很多高新技术，安全保护装置也更加完善，如汽车出入都会由声光引导和定位系统、汽车尺寸和重量自动识别系统、限速保护与多重机构互锁系统、停车泊位自动跟踪功能、链条和钢丝绳的长度，若超出范围则报警和弹性变形自动补偿功能、汽车图像摄影对比、安全检测、自动消防灭火系统等。立体车库在发展技术正在趋于成熟，系统功能更加人性化、现代化。

图1-1 国外高容量的立体车库。目前升降横移式立体车库较多采用PLC 控制电动机恒速运行，速度过低则车库运行效率低，速度过高则易造成车位晃动与撞击，而且大多没有监控系统或监控系统还不够完善[3]。

图1-2 在我国广泛使用的升降横移式立体车库以上的立体车库是以单层面向多层面发展的立体空间停车库，所以主要的研究对象以立体车库的车位载车板控制为主。通过对可编程逻辑控制器PLC以及组态软件组态王的学习和探讨，实现PLC对升降横移式立体车库的控制和使用组态王软件设计监控系统。立体车库系统的主要功能有自动存取车、组态监控、升降横移电机的运行、安全措施防坠挂钩以及系统紧急停止等。
研究主要内容包括横移式立体车库的存取方案的确定、可编程逻辑控制器对立体车库的控制和实现、升降横移系统的运行、组态软件设计监控界面设计且实现对整个系统的监控。
第二章 系统整体设计
机械式立体车库的整个系统组成其实是多个系统的组合，立体车库的主要组成包括控制住框架、控制系统、升降横移系统、载车板和安全防护防坠挂钩等。立体车库结构如图2-1所示。立体车库的核心在于载车板的移动，控制系统控制升降横移系统实现载车板移动，以实现存取车。
基于PLC和组态的升降横移式立体车库在立体车库的控制系统中，把上位机作为系统监控机器，利用组态王的数据通信功能，完成数据处理和图形显示效果，通过现场总线，实时接收和处理下位机 PLC 从现场采集的各种设备状态、控制信号、报警信号等,并利用这些信号驱动组态监控界面中的图形， 实时显示和反应现场的各种状况，形成友好的人机界面，对现场进行监控，对操作运行和故障给出提示、报警等[4]。

图2-1 升降横移式立体车库主要组成
立体车库的控制系统原理，由PLC和组态构成完整的监控系统，上位机由组态软件设计，上位机给出存取命令，控制PLC去执行，同时车库的运行状态实时被上位机采集，实时反映在上位机上[5]。实现车位的载车板根据呼叫信息完成移动，实现自动存取车过程，以及防坠挂钩的弹出和收回保证载车板的安全。立体车库的控制系统采用了上位机和下位机双向控制，实现完全的人机分离操作，安全性更高，系统的可靠性也得到了大大的提升。
车库设计为三层七车位的立体车库，在3x3的立体空间里，要实现车位的移动，最多可设计七个移动车位，两个空位，空位的主要是为载车板的移动，车位信息如图2-3所示。一般的立体车库的特点是顶层的车位只能升降，底层的车位只能横移，车位的移动方案如下：

图2-3 车位示意图
二号车位存/取时，五号和七号车位同时右移一个车位，二号车位开始下降至七号车位的原始车位点，小车上载车板，二号载车板上升至起始位置，五号七号载车板同时左移一个车位，回到起始点，二号存/取完成。
三号车位的存/取时，由于下方五车位，所以三号板呼叫时，三号载车板直接下降到一层，小车上载车板，然后三号载车板上升至起始位置，三号存/取完成。
四号车位存/取时，六号车位和七号车位右移一个车位，四号车位下降，存/取车，四号车位上升，然后六号七号车位左移一个车位回到起始点。
五号车位存/取时，下方的七号车位有一个车位，五号下降，到达一层，开始存/取，五号车位上升，七号车位左移回到起始位置。
六号和七号车位的存/取车不要移动载车板，直接延时进行存/取车即可。
每次存取车后的其它载车板都要归位，以便系统的下次移动确定。以上移动方案比较与其他移动方案优点在于其下方载车板可以实现整体移动，以便编程及监控实现。
第三章 立体车库控制系统设计
立体车库的硬件设计主要包括硬件的选型和主要电路的设计。根据之前的整体系统设计的方案，本次立体车库的主要应用的硬件如表3-1所列出的。
表3-1 硬件型号
名称
数量
型号
备注
PLC
1
西门子S7-200
CPU型号226CN
PPI通信线
1

USB转PPI
电机
5

三相异步电机
计算机
1

带编程软件
导线
若干

中间继电器
5

指示灯
10

24V电源灯
PLC是英文单词Programmable Logic Controller的缩写，意思为可编程逻辑控制器，最早的为了应用与工业工程的控制而产生的，本次设计选用的是西门子S7-200型号的小型控制系统，S7系列PLC是西门子公司生产的小型可编程控制器，S7-200是S7系列中的小型 PLC，常在小型自动化设备中使用。可以根据使用的CPU模块不同而进行分类，其他类型也可以通过扩展模块来增加其功能。在综合考虑上，S7-200在工业工程的环境下，且相对而言的小型系统控制应用比较合适，很适用于一般的工业控制的小型系统，在一般的工作环境下系统运行稳定，学习使用相比于其他的PLC来说简单方便，更加适合初学者的使用。但S7-200属于小型控制系统，I/O点数比较有限，不能应用于复杂的工业控制，以及对运算精度不苛刻。在输入输出点的选择上是而可行的，考虑点配置的基础上，PLC的CPU型号选择为226CN，这个型号的CPU有24/16的点配置，6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力，是具有较强控制能力的控制器。
升降横移系统主要是对电机的正反转控制。为了在系统运行时候，实现载车板的恒速平稳的运行，电机采用变频调速，变频调速主要应用在本次系统的电机启动和启停的速度控制上。它与传统的交流电机拖动系统相比较，利用变频器对交流电动机进行调速控制有许多优点，例如节省电力、对于电机的调速容易实现且可以实现连续控制的特点、速度控制的精确比较高等。在本次设计重要的是容易实现电动机的正反转切换，可以进行快速起/停转动。这些优点可以让立体车库系统的存取车效率更高，系统的性能更加优越。
立体车库系统主电路是对电机的控制，如图3-1是一个电机的控制硬件接线图，如图，当KM1闭合时，电机正转；当KM2闭合时，电机反转；当KM1、KM2都断开时，电机停转，立体车库系统处于停止运行，在KM1和KM2之间形成互锁环节。

图3-1 电机控制主电路
安全设备主要是对防坠挂钩的设计，防坠挂钩的控制是用一个电磁铁动作实现的控制功能，如图3-2所示防坠挂钩的原理图。
由一个电磁铁开关的控制挂钩的弹出和收回，通过牵引绳索到挂钩，当电磁铁得电时，拉动挂钩，挂钩弹出，载车板可以移动，当电磁铁失电时，绳索牵引力消失，挂钩收回，锁定载车板的移动，防止载车板的下落。防坠挂钩的硬件设计使用中间继电器实现，用线圈得电和失电模拟防坠挂钩的动作。

图3-2 防坠挂钩原理图
硬件整体包括主电路和辅助电路的接线图，PLC主要控制电机的正反转以实现载车板的移动，还有防坠挂钩的动作以及系统开关、急停开关、复位开关。

图3-3 硬件接线图
根据以上的整体设计思想，整体的硬件接线图如3-3所示。在整个PLC的控制器上，PLC的供电电源是220V电源，接地端直接接地，在一些外围电路指示灯这些硬件的供电电压都为+24V的。且要共用COM口。
硬件部分的元件功能说明如表3-2所示。
表3- 2 硬件定义对照表
电气符号
功能说明
电气符号
功能说明
SB1
系统按钮
SB2
复位按钮

K1
急停开关
L1
车位一指示灯（绿色无车，有车红色）
L2
车二指示灯（绿色无车，有车红色）
L3
车位三指示灯（绿色无车，有车红色）
L4
车位四指示灯（绿色无车，有车红色）
L5
车位五指示灯（绿色无车，有车红色）
L6
车位六指示灯（绿色无车，有车红色）
L7
车位七指示灯（绿色无车，有车红色）
KM1
电机1正转
KM2
电机1反转
KM3
电机2正转
KM4
电机2反转
KM5
电机3正转
KM6
电机3反转
KM7
电机4正转
KM8
电机4反转
KM9
电机5正转
KM10
电机5反转
KA1
防坠挂钩1
KA2
防坠挂钩2
KA3
防坠挂钩3
KA4
防坠挂钩4
KA5
防坠挂钩5

图3-4 立体车库流程图
立体车库的存取车过程，以存取车复位规则，存、取车操作的车位升降动作达成了一致，即无论存车还是取车操作，车位都是先从所在层位下降到地面层，等存/取车动作完成后，及时上升恢复到原来的层位[6]。因此，只要在车位呼叫的同时判断呼叫车位的占用情况，就可以用相同的控制程序实现同一车位的存取车控制，这样不仅提高了控制程序的执行效率，而且节省了存储空间。
存取车流程图如图3-4所示。当有车位呼叫按钮按下时，不管存取车车位都要下降到底层，所以先执行横移电机启动，下方载车板移开，高层载车板移动时，防坠挂钩会自动弹出，载车板可以移动，下方载车板移开后，升降电机正转，被呼叫载车板下降到底层，让后延时一段时间，以便存取车动作，当存取车结束后，升降电机反转，被呼叫载车板上升，被呼叫载车板归位后，下方载车板回到原来车位，每个高层载车板的防坠挂钩失电，载车板锁定，不可移动一个存取过程完成。系统回到开始部分，等待执行下一次呼叫信号。
在点的配置方面，本次设计选用的是S7-200的CPU226CN型号，此型号的PLC共有24个输入点和16个输出点。
由于控制输出点的不足，要采用一个数字扩展模块来增加输出点的数量，西门子S7-200的扩展模块，都是直接靠后安装，并使用自带的数据线接插通讯的。但是，一个S7-200的CPU最多自能带7个扩展模块。扩展模块的供电直接由CPU提供。在数字输出点的扩展上，只需要将数字扩展模块直接接在PLC上即可。扩展模块的地址分配方式，它的地址分配是在上一个模块的输出点的下一位，例如模块最后一个输出点为Q2.6，那么扩招模块应为从Q30开始。其它的点地址按以上原则分配，可以直接使用。
设计所用的主要使用在输出点的分配上，主要的输入时车位呼叫输入，可以在组态界面的操控面板设计直接使用。
主要的输出点是每个车位的移动方向指示和安全防坠挂钩的输出，本次设计的每个载车板的移动代表了电机需要执行的动作，
其它的I/O口地址分配是系统按钮的、紧急按钮的设置、复位开关和车位指示灯的控制。
整个PLC控制系统的地址分配如表3-3所示。
表3-3 I/O分配表
PLC地址
功能说明
PLC地址
功能说明
Q0.1
一号载车板下降
Q1.1
一号载车板上升
Q0.2
二号载车板下降
Q1.2
二号载车板上升
Q0.3
三号载车板下降
Q1.3
三号载车板上升
Q0.4
四号载车板下降
Q1.4
四号载车板上升
Q0.0
四号载车板右移
Q1.0
四号载车板左移
Q0.5
五号载车板下降
Q1.5
五号载车板上升
Q2.0
五号载车板右移
Q3.0
五号载车板左移
Q0.6
六号载车板右移
Q1.6
六号载车板左移
Q0.7
七号载车板右移
Q1.7
七号载车板左移
M1.1
一号存车按钮
M2.1
一号取车按钮
M1.2
二号存车按钮
M2.2
二号取车按钮
M1.3
三号存车按钮
M2.3
三号取车按钮
M14
四号存车按钮
M2.4
四号取车按钮
M1.5
五号存车按钮
M2.5
五号取车按钮
M1.6
六号存车按钮
M2.6
六号取车按钮
M1.7
七号存车按钮
M2.7
七号取车按钮
Q2.1
一号车位防坠挂钩
Q2.2
二号车位防坠挂钩
Q2.3
三号车位防坠挂钩
Q2.4
四号车位防坠挂钩
Q2.5
五号车位防坠挂钩
I0.0
系统启停开关
I0.1
系统急停开关

程序的编写要在编程软件中实现，本次采用的编程软件为STEP 7 Micro WIN是S7-200的编程软件，编程语言有：顺序功能图（SFC）、语句表（STL梯形图（LAD），在STEP 7 Micro WIN里，这些语言都可以进行转换，可以根据自己的熟悉程度选择不同的语言。STEP 7 Micro WIN主要的界面内容说明如下：
（1） 浏览条：它由“查看”和“工具”两部分组成，查看部分由程序块、符号表、状态表、数据块、系统块、交叉引用、通信和设置PG/PC接口。
（2） 指令数：它由当前项目和指令两部分组成，当前项目除了显示项目文件的存储路径外，还显示了该项目下的对象。如程序块、符号表，当需要编辑该项目下的对象时，可以双击该对象。然后再窗口右下方编辑区就可以对该对象进行编辑。指令部分提供了编程时用到的所有PLC指令以及快捷操作命令。
3） 输出窗口：在编译程序时，显示编译结果。
（4） 状态条：显示软件编辑执行信息。在编辑程序时，显示当前的网络号、型号、列号；在运行程序时候，显示运行状态、通信波特率和远程地址等信息。
（5） 程序编辑区：用于编写程序。
（6） 局部变量表：每一个程序块都一个对应的局部变量表，在带参数的子程序调用中，参数的传递时通过局部变量表进行的。
对于主程序的设计，以一号车位载车板的呼叫为例，简单的讲解说明整个程序的结构。首先了解一下一号车位运行在时间轴上的一个表示，如图3-5所示，可以清楚的看出在一号载车板的11S运行时间里PLC整个系统的运作。

图3-5 一号车位呼叫移动时间轴
在一号存取车过程，首先一号车位的存车和取车构成一个自锁环节，网络1图3-6所示，不管是存车还是取车按下时，车一时间的计时器开始计时，计时为11s，时间可以根据具体的车位信息和系统要求进行调整。

图3-6 网络1
网络2图3-7所示，是对计时器时间的一个判定，到时间计时点在0~20（及20*100ms=2s）时，这个时间内，四号载车板要实现右移，同样的五、六、七号板的程序相似。

图3-7 网络2
网络3如图3-8所示，当四五六七号车位移动到位后，也就是计时器到达20以后，在20到40时间内，是一号车位载车板下降过程，下降时间为20。

图3-8 网络3
网络4如图3-9所示这是一个安全措施的防坠磁铁装置，不管一号车位的上升还下降，一号车位的防坠挂钩的磁铁都要得电，这样一号车载车板可以上下移动。

图3-9 网络4
网络5如图3-10所示，在40到60的时间段内，一号车板停留在一层，给存取车的时间，存车结束后，当计时器达到60到80时间内，一号载车板上升。

图3-10 网络5
网络6如图3-11所示，是一号防坠挂钩的保护措施。

图3-11 网络6
网络7如图3-12所示，当3号车位上升结束后，时间到达80，在80~100一段内，四号车位开始左移一个车位举例，相类似的五号、六号、七号程序，一并左移。立体车库系统的车位信息都复位，一个存取车结束

图3-12 网络7
网络8如图3-13所示，车一时间结束后，代表着一号车位的存取车结束，当存/取车结束后，对一号车位的存车和取车按钮都要进行一次复位指令，以便下次运行。

图3-13 网络8
当最后一步网络8进行复位，一次完整的存/取车，其他车位和类似，但要在主程序里进行各个车位的存/取车的自锁和互锁。
第四章 组态监控系统设计
组态的监控系统设计，本次设计采用的是组态王监控软件，这是一个可视化的仿真技术，可以实现立体车库的全方位仿真界面的可视化。组态王 6.53是运行于中文平台上全中文界面的人机监控界面软件，窗体框架结构简单，界面显示比较直观，学习和应用都比容易。组态王采用了多线程、COM组件等最新的技术，可以实现实时多任务的运行，软件的运行稳定且可靠。该软件一共有四部分组成：工程管理器、工程浏览器、画面开发系统和运行系统。
PLC应用方面，组态王可以将控制现场的PLC控制系统和上位计算机监测系统连接起来，现在的组态王已经集成了几乎所有的PLC通信方式，建立通信方面更加简单，完成上下位机的通信以后，可以实现对控制现场的实时控制和监控，并且开发出生动、友好的使用界面、报警系统和报表系统[7]。
组态王的软件设计基本步骤可以包括以下几点：建立工程、建立数据词典和定义外部设备、制作动画界面 、数据词典的应用和动画连接、编辑动画脚本。
在组态王打开界面可以搜索和建立新工程，在建立一个新的工程后，保存于指定的目录，在进入组态王的主界面。

图4-1 设备安装信息
工程建立以后，就要对外部设备进行定义，组态王默认的把那些需要与本身软件之间交换数据的硬件设备或软件程序都作为软件的外部设备来使用。外部的硬件设备通常包括很多，如PLC、仪表、模块、变频器、板卡等。按照一般的计算机和外部设备的通讯连接方式，则分为：串行通信（232/422/485）、以太网、专用通信卡（如CP5611）等。
本次设计需要建立的是PLC和组态的通信设置，PLC和和组态的通信采用的是USB转PPI的串行线进行通信，定义外部的设备可以通过在组态里的“设备配置向导”引导，完成设备的连接。具体设置如图4-1所示。
外部设备定义完后，需要建立数据词典，而数据库是则是“组态王软件”最重要的核心部分。因为在一般的空也监控中，现场的生产和运行状况要以动画的形式反映在组态的监控屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要能迅速送达现场完成相应的动作，而这一切都是以实时数据库的数据传输为核心，所以说数据库是联系上位机和下位机的纽带。数据库中变量的集合一般形象地称他们为“数据词典”，数据词典也起到了记录所有用户可使用的数据变量的详细信息和变量地址。
在数据库建立时，建立自己所需用到的变量，主要的注意点在于变量类型和数据类型、寄存器类型还有连接设备这三个关键点。下面简单的介绍一下变量类型和寄存器类型。
（1）变量类型：在组态里基本类型的变量也可以按照数据类型分为离散型、实型、整型和字符串型。
（2）寄存器类型：寄存器的类型，在和PLC的通信时主要用到I、Q、V、M寄存器，采集和传输数据，在组态数据词典建立时，要实现PLC和组态的通信，主要依据变量的建立，在组态里，自带的PLC驱动，可以识别寄存的数据，所以，在变量的寄存器的设置上，组态的每个数据寄存器对应于PLC是对应，例如PLC的输入模块对应组态的I寄存器。根据设计要求建立好完整的数据词典。
4.4.1 界面设计
在组态王工程浏览器中新建工程画面，设置画面基本属性，在数据词典中定义所需变量和设置参数，在工具箱里选择相应工具，完成三维立体[8]。车库的仿真界面设计布局在组态界面的设计里，点开工具箱，可以选择不同的工具根据要求画图，在图库里可以选用图库的图片，组态界面主要介绍一个功能，点位图，在组态王里有一个点位图功能，在本身图库里没有的情况下，可以选择点位图，从文件中加载所要的图片，用以完善和美华组态界面。本次课程设计的界面如图4-2所示。

图4-2 组态界面
4.4.2 动画连接设计
界面的设计只是为了只管显示工业现场的状况和数据显示，数据词典是定义数据的数据库，在没有动画连接之前，这两个只是独立的模块，要使两个之间建立联系，要通过素图里的动画连接，连接不同属性。动画连接需要两个步骤：

（1） 将画面里的每个素位图和数据词典的变量建立联系
以按键“一号车位载板”为例，一号车位载车板要实现移动，首先要连接数据词典的变量“车位一”如图，在载车板动画属性里选择垂直移动属性，在弹出连接框里，连接“车位一”如图4-3所示。对界面上的按键，指示灯都连接数据词典的变量，这样素位图和数据词典之间建立了联系。
（2）脚本编辑
界面的动画应该是一个整体的图形，每个素位图之间都有着逻辑联系，要是这些变量联系起来就要使用画面命令的脚本编辑功能，这也是组态王的重要部分之一。组态监控的脚本编辑在组态画面命令语言中编辑，主要应用判断、赋值、函数等各种逻辑将变量想关联。

图4-3 动画连接
在和PLC通信时，组态接收的PLC输出的时间信号，而组态就需要接收这些不同的时间信号，执行不同的移动方案，这样就可以模拟出整个存取过程。在画面脚本里对时间进行判断和赋值可以实现，编辑框在右击，画面属性的命令语言中编写。下面以一号车板的移动脚本为例，脚本编辑如图4-4所示。

图4-4 车位脚本编辑
当“车一存车”按键按下为1时，且接收PLC的时间数据车一时间为0~20时候，每个车位重新赋值水平距离+15，这样一号车位下方载车板右移成功。其它移动方案可以根据以上的事例进行编辑，将画面里的每个素位图和变量进行编辑，可以实现整体的画面连接。
指示灯的设置，在工具里，选择图库，找到指示灯，在画面适当位置画下指示灯，双击指示灯，选择连接的变量，下面有闪烁条件，连接变量其闪烁的变量，设置界面如图4-5所示。

图4-5 指示灯设置
按钮的设置，在工具里选择按钮，对按钮进行命名，双击按钮，在弹出的动画连接中，选择命令语言连接，选择按下时，在对话框里对本站点的语言进行编辑，如图4-6所示。这样完成一个按钮的设置。

图4-6 按钮设置
组态监控界面的电机控制介绍：电机的正反转的动作执行，主要是组态软件采集PLC端口的电机的运行信息，本次设计的3*3立体车库共用五个电机，电机位置示意图如下图4-7所示。
1号电机
2号电机
3号电机
4号电机
5号电机

图4-7 电机位置
电机动作以一号电机为例：当接受到一号载车板或者四号载车板下降指令，电机1正传，一号载车板上升或者四号载车板上升，电机1反转。电机启停在组态模拟界面上以其上面的指示灯为标志，红色停止，绿色为运行。
组态界面里的设计和脚本编辑结束，完成对组态监控系统的设计，只要在上位机和PLC之间建立通信，接收数据，就可以实现立体车库的监控系统。

第五章 系统调试
5.1.1 PLC编程软件和PLC的通信
在设计完整的PLC程序中，在STEP 7 Micro WIN里进行编译，确定程序编译没有错误的之后，下一步是将程序下载入西门子S7-200的PLC中，在下载程序之前，首先要让STEP 7 Micro WIN和PLC之前建立通信。

图5-1 通信设置
如图5-1所示是通信设置的流程标注图片。通信线采用的是USB转PPI的串行线，此线需要安装驱动，在电脑设备管理器里读出USB的所造的COM地址，在STEP 7 Micro WIN的通信模块上，只要设置好波特率和通信类型，值得注意的是首先远程地址要设为2，其次，设置PG/PC接口，在更多设置里，PPI的参数最好默认值，本例连接为COM的参数，如图5-1所示4处。然后，通信端口里的PLC地址要和远程地址一致，一般为2，最后，在连接时，PLC必须打开，且为STOP状态。在STEP 7 Micr