停車場(chǎng)PLC車位控制.doc

目 錄引言. 2一、車位控制功能要求及設(shè)計(jì)方案. 21.1設(shè)計(jì)要求.21.2設(shè)計(jì)工作原理說(shuō)明.3二、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).42.1 車輛入庫(kù)流程圖.42.2 硬件配置.52.3 PLC的IO分配表.62.4 控制程序設(shè)計(jì)分析.72.5 仿真結(jié)果.92.6 接線圖.102.7 編程元件解析.12三、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析.133.1 硬件調(diào)試. 133.2 軟件調(diào)試.133.3 性能分析.13總 結(jié).13附錄一 梯形圖.15附錄二 接線圖.20引 言隨著進(jìn)口汽車大量涌入和國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，大中城市的汽車數(shù)量劇增，從而引發(fā)了停車管理問(wèn)題。由于小區(qū)停車場(chǎng)供住戶使用，小區(qū)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)重點(diǎn)要做到準(zhǔn)確指示車輛進(jìn)出，車輛進(jìn)入時(shí)給與司機(jī)準(zhǔn)確的車位數(shù)量與具體位置，車輛進(jìn)入后，記錄車輛總量，車輛離開時(shí)，減少車輛數(shù)量。車輛進(jìn)出指示可完全由PLC作為中央控制處理，停車場(chǎng)空位指示可利用價(jià)格較不高的數(shù)碼管顯示。本文闡述了停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)的PLC控制、自動(dòng)計(jì)數(shù)、數(shù)碼顯示的一些基本思路和方法，介紹了關(guān)于PLC工作特點(diǎn)及運(yùn)行原理，以及介紹了三菱可編程控制器系列的FX系列 PLC控制器主要功能模塊及應(yīng)用。FX不僅編程簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，而且具有易于操作及維護(hù)，設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短等優(yōu)點(diǎn)。然后設(shè)計(jì)了停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)的基本模塊及功能，并對(duì)系統(tǒng)的主回路和控制回路的硬件部分進(jìn)行了詳細(xì)介紹。最后程序分析測(cè)試論證停車場(chǎng)車位控制的設(shè)計(jì)。 一、車位控制功能要求及設(shè)計(jì)方案1.1 設(shè)計(jì)要求1.如圖1-1所示，一停車場(chǎng)共有16個(gè)車位。圖1-12.在入口處裝設(shè)一傳感器，用來(lái)檢測(cè)車輛進(jìn)入的數(shù)目。3.在出口處裝設(shè)一傳感器，用來(lái)檢測(cè)車輛出去的數(shù)目。4.有車位時(shí)，入口閘欄才將門開啟讓車輛進(jìn)入，并有指示燈示表示尚有車位。5.車位滿時(shí)，則有一指示燈顯示車位已滿，且入口閘欄不能開啟讓車進(jìn)入。6.可以用七段數(shù)碼顯示管上顯示目前停車場(chǎng)共有幾部車。1.2設(shè)計(jì)工作原理說(shuō)明此設(shè)計(jì)是在停車場(chǎng)入口處有兩個(gè)行程開關(guān)（傳感器SQ1、SQ2），當(dāng)有車經(jīng)過(guò)入口的時(shí)候，接近開關(guān)時(shí)，SQ1輸出脈沖，經(jīng)PLC輸出控制電機(jī)的線圈，使電機(jī)正轉(zhuǎn)，閘欄開啟，當(dāng)車接觸到開關(guān)SQ2時(shí)，表示車是入庫(kù)的，車的數(shù)量加一，同理，當(dāng)車先經(jīng)過(guò)SQ2后經(jīng)過(guò)SQ1時(shí)，表示車是出庫(kù)的，車的數(shù)量減一。庫(kù)里車的數(shù)量經(jīng)過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。二、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 車輛入庫(kù)與出庫(kù)流程圖設(shè)計(jì)2.1.1 車輛入庫(kù)流程圖車 進(jìn)接近開關(guān)閉合D0清零D0+1到D0數(shù)碼顯示D0大于16結(jié)束電機(jī)正轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)NY圖2 -1車進(jìn)模塊流程圖2.1.2 車輛出庫(kù)流程圖車 出接近開關(guān)閉合D01到D0數(shù)碼顯示電機(jī)正轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)圖2-2 車出模塊流程圖2.2 硬件配置 1、本系統(tǒng)采用的是日本三菱PLC，選用的是FX2n-48MR，它屬于繼電器輸出，有觸電，可帶交直流負(fù)載，輸入點(diǎn)數(shù)24，輸出點(diǎn)數(shù)24，總共48個(gè)輸入輸出點(diǎn)。PLC（三菱FX2N48MR）：根據(jù)控制要求統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)，并考慮要有一定的余量，在本系統(tǒng)中我們采用了三菱FX2N48MR型PLC，該型號(hào)PLC是FX系列PLC家族中比較先進(jìn)的系列。它具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為系統(tǒng)提供最大的靈活性和控制能力。2、紅外線車輛檢測(cè)傳感器。在停車場(chǎng)的進(jìn)出口各安裝一個(gè)車輛檢測(cè)傳感器。紅外線檢測(cè)傳感器是波束檢測(cè)裝置的一種，有主動(dòng)式和被動(dòng)式，都可以用于交通管理。主動(dòng)式紅外檢測(cè)器利用在紅外線波長(zhǎng)范圍附近工作的激光二極管，發(fā)射低能紅外線照射檢測(cè)區(qū)域，并經(jīng)過(guò)車輛的反射或散射返回傳感器;若使用可調(diào)發(fā)光二極管的主動(dòng)式紅外線檢測(cè)器可測(cè)量車速和進(jìn)入高速公路曲線形交叉的高大貨車的高度，主要是因?yàn)榘l(fā)光二極管在880nm的紅外線波長(zhǎng)范圍附近工作,其信號(hào)調(diào)節(jié)裝置可防止其他紅外線的干擾,這樣通過(guò)兩個(gè)發(fā)射接受系統(tǒng)就可用來(lái)檢測(cè)是否有車輛出入停車場(chǎng)。 3、七段數(shù)字譯碼顯示器：由于在PLC系統(tǒng)中工作的是二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，而人們習(xí)慣十進(jìn)制的數(shù)字或運(yùn)算結(jié)果，因此需要數(shù)字顯示器，顯示出便于人們觀測(cè)、查看的十進(jìn)制數(shù)字，因此本設(shè)計(jì)選擇了七段數(shù)字譯碼顯示器，譯碼顯示器主要由譯碼器和驅(qū)動(dòng)器兩部分組成，通常二者都集成在一塊芯片中。該硬件的原理如下圖2-3。 圖2-3 七段數(shù)字譯碼顯示器原理框圖2.3PLC的I/O分配表PLC輸入/輸出分配表，見表1。表12.4 控制程序設(shè)計(jì)分析根據(jù)設(shè)計(jì)要求，啟動(dòng)按鈕開關(guān)X0，輔助繼電器M0得電，M0常開觸點(diǎn)閉合，自鎖；M0閉合一個(gè)掃描周期，將數(shù)據(jù)寄存器D0到D2清0。當(dāng)有車輛靠近入口的接近傳感器（X002）時(shí)，接觸器線圈得電，電機(jī)正轉(zhuǎn)，同時(shí)行成自鎖。門開啟，車輛可入口，M9是當(dāng)D0的數(shù)值為16的時(shí)候，表示閘門不能開啟，見圖2-4。圖2-4當(dāng)車到SQ2位置時(shí)，數(shù)碼管顯示加一，同時(shí)延時(shí)3秒，完成關(guān)閘欄，從而完成了一次車入庫(kù)的動(dòng)作，見圖2-5。圖2-5當(dāng)有車出庫(kù)的時(shí)候，其原理與出庫(kù)的時(shí)候一致，不同之處是D0的內(nèi)容減1見圖2-6圖2-6在數(shù)碼管顯示的時(shí)候，我設(shè)計(jì)了兩組數(shù)據(jù)的比較指令CMP，其一是D0與10的比較，當(dāng)D0小于10 的時(shí)，只顯示個(gè)位數(shù)碼管的數(shù)值，當(dāng)?shù)扔?0 的時(shí)候，各位顯示0，十位顯示1，見圖2-7。圖2-7當(dāng)D0的數(shù)值大于10 的時(shí)候，M6狀態(tài)為1，從而D0與16比較，當(dāng)D0小于16時(shí)，D0減去10，余數(shù)在D2中，讓個(gè)位顯示D2中的數(shù)，十位顯示1，同時(shí)，當(dāng)D0中的數(shù)小于16的時(shí)候，有車位指示燈HL1亮，當(dāng)D0等于16的時(shí)候，HL2 指示燈亮，見圖2-8。圖2-82.5 仿真結(jié)果1、車輛進(jìn)入，電機(jī)正轉(zhuǎn)，閘欄開啟92、 車輛進(jìn)入，計(jì)數(shù)器加一，定時(shí)器完成計(jì)時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，閘欄關(guān)閉3、出庫(kù)時(shí)與進(jìn)庫(kù)過(guò)程相似2.6 接線圖下圖為停車場(chǎng)控制系統(tǒng)的接線圖，在該接線圖中，X1是該系統(tǒng)的總開關(guān)，BEN5M-DT傳感器1接X3輸入端，BEN5M-DT傳感器2接X4輸入端，X6、X7是行程開關(guān)，分別接X6、X7輸入端。L1是停車場(chǎng)車滿指示燈，L2是車未滿指示燈，QS是電機(jī)正轉(zhuǎn)的總開關(guān)，KM1是電機(jī)正轉(zhuǎn)的繼電器線圈，KM2是電機(jī)反轉(zhuǎn)的繼電器線圈，Y5至Y12輸出的是BCD碼，直接接入七段數(shù)字譯碼顯示器。 圖2-9 停車場(chǎng)控制系統(tǒng)接線圖 下圖為主電路控制圖，當(dāng)QS閉合時(shí)，KM1閉合KM2斷開電機(jī)正轉(zhuǎn)，閘門開啟，車輛可通過(guò)，當(dāng)KM2閉合KM1斷開時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，閘門閉合，車輛不可通過(guò)。圖2-10 控制線路主電路圖2.7 編程元件的解析1 X： X為輸入繼電器，它的作用是接受并存儲(chǔ)外部輸入的開關(guān)量信號(hào)，和對(duì)應(yīng)的輸入端子相連，同時(shí)提供無(wú)數(shù)的常開和常閉軟觸點(diǎn)用于編程。2 Y： Y為輸出繼電器，它的作用是具有一常開硬觸點(diǎn)用于向外部負(fù)載發(fā)送信號(hào)，每一輸出繼電器的常開硬觸點(diǎn)與可編程控制器的一個(gè)輸出點(diǎn)相連直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，它也提供了無(wú)數(shù)的常開和長(zhǎng)閉軟觸點(diǎn)用于編程。3. M： M為輔助繼電器，它是由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，用于狀態(tài)暫存，移位輔助運(yùn)算及賦予特殊功能的一類編程元件，其作用類似于繼電接觸控制系統(tǒng)中的中間繼電器，絕大多數(shù)的繼電器線圈由用戶程序驅(qū)動(dòng)。 4T： T為定時(shí)器，作用相當(dāng)于繼電接觸控制中的通電延時(shí)型時(shí)間繼電器。 5D： D為數(shù)據(jù)寄存器，可編程控制器在模擬量檢測(cè)與控制以及位置控制等許多場(chǎng)合都需要數(shù)據(jù)寄存器來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和參數(shù)。三、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析3.1 硬件調(diào)試PLC內(nèi)部為輸入電路所提供的電壓是24V,BEN5M-DT光電傳感器的驅(qū)動(dòng)電壓為24V，其輸出電路能配置220V的交流電源，恰好可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，滿足其輸出指標(biāo)，按接線圖接好線，七段數(shù)碼顯示器能實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，證明PLC選型正確，光電傳感器的選擇符合要求。3.2 軟件調(diào)試 按接線圖接好線后，將程序的指令用FX-GP編程軟件輸入到PLC系統(tǒng)中，編程器直接對(duì)PLC的用戶程序儲(chǔ)存器進(jìn)行讀寫操作。采用脫機(jī)編程方式將所編制的用戶程序存入編程器的ROM中后，經(jīng)過(guò)多次調(diào)試。3.3 性能分析本設(shè)計(jì)是基于PLC的停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)，光電傳感器能夠迅速將采集到的信號(hào)傳輸給PLC中的計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器進(jìn)行加減計(jì)數(shù)存儲(chǔ)，并以SEGD碼傳輸給七段譯碼顯示器，顯示器能夠?qū)崟r(shí)顯示停車場(chǎng)的停車數(shù)目。PLC具有可靠性高、控制程序可變，具有良好的柔性、功能強(qiáng)，性能價(jià)格高等特點(diǎn)。該系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，可靠性高，用PLC可以使該設(shè)計(jì)的要求全能滿足。 總 結(jié)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)使我比較系統(tǒng)地掌握有關(guān)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，主要對(duì)PLC（三菱FX2N系列）的結(jié)構(gòu)、功能、內(nèi)部資源等了解并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試和加以應(yīng)用的知識(shí)得到學(xué)習(xí)。經(jīng)過(guò)多次的反復(fù)實(shí)驗(yàn)與分析,可以對(duì)電路的原理及功能更加熟悉,同時(shí)提高了設(shè)計(jì)能力與及對(duì)電路的分析能力.同時(shí)在軟件的編程方面得到了提高,編程能力得到加強(qiáng).對(duì)所學(xué)的知識(shí)得到很大的提高與鞏固.我所做的設(shè)計(jì)題目是基于PLC的停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)。第一次做PLC的設(shè)計(jì)，剛開始有一定難度，后來(lái)通過(guò)查看找相關(guān)書籍，上網(wǎng)找資料，請(qǐng)教老師和同學(xué)等方法來(lái)獲取相關(guān)知識(shí)，通過(guò)一步步解決疑惑來(lái)完成我的設(shè)計(jì)，同時(shí)也大大提升了自己知識(shí)水平和能力。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)讓我們意識(shí)到書本上學(xué)到的知識(shí)一定要通過(guò)實(shí)踐去鞏固，而且這也是一種學(xué)習(xí)方法，只有這樣才能真正輕松的掌握一門學(xué)問(wèn)。同時(shí)此次課程設(shè)計(jì)也讓我們對(duì)學(xué)習(xí)PLC更加熱情，我們認(rèn)識(shí)到PLC的強(qiáng)大的功能和廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。真正體會(huì)到了科技給我?guī)?lái)的振憾。讓我對(duì)學(xué)習(xí)更有興趣，同時(shí)也給我們?cè)谔剿髦R(shí)的路上的無(wú)限動(dòng)力。在自己以后的學(xué)習(xí)中，我們一定要有刻苦努力及鉆研精神，結(jié)合有創(chuàng)新，充分實(shí)現(xiàn)自己的價(jià)值，為國(guó)家的發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。11-附錄一 梯形圖指令表0 LD X000 /啟動(dòng)1 OR M02 ANI X0013 OUT M04 LDP M0 6 ZRST D0 D2 /D0-D2區(qū)間復(fù)位11 LDP X002 /車進(jìn)庫(kù)，車到達(dá)傳感器113 OR M114 AND M015 ANI T1 16 ANI M217 OUT M118 LD M119 ANI M920 ANI Y00321 OUT M10 /電機(jī)正轉(zhuǎn)，柵欄開啟22 LD M123 ANDP X003 /車到達(dá)傳感器225 INC D0 /數(shù)碼管顯示加128 SET M1429 LD M1430 OUT M12 /電機(jī)反轉(zhuǎn)，柵欄關(guān)閉31 OUT T1 K30 /定時(shí)器控制柵欄關(guān)閉34 LDP X003 /車出庫(kù)，車到達(dá)傳感器236 OR M237 AND M038 ANI T339 ANI M140 OUT M241 LD M242 ANI Y00343 OUT M11 /電機(jī)正轉(zhuǎn)，柵欄開啟44 LDP X002 /車到達(dá)傳感器146 AND M247 DEC D0 /數(shù)碼管顯示減150 SET M1551 LD M1552 OUT M13 /電機(jī)反轉(zhuǎn)，柵欄關(guān)閉53 OUT T3 K30 /定時(shí)器控制柵欄關(guān)閉56 LD M057 CMP K10 D0 M4 /D0與10比較64 LD M4 /D0<1065 SEGD D0 K2Y010 /D0=1070 LD M571 SEGD K1 K2Y02076 SEGD K0 K2Y01081 LD M6 /D0>10,DO與16比較82 CMP K16 D0 M889 LD M890 SUB D0 K10 D297 SEGD K1 K2Y020102 SEGD D2 K2Y010107 LD M4108 OR M5109 OR M8110 OUT Y000 /車位未滿111 LD M9112 OUT Y001 /車位已滿113 LD M10114 OR M11115 OUT Y002 /電機(jī)正轉(zhuǎn)116 LD M12117 OR M13118 OUT Y003 /電機(jī)反轉(zhuǎn)119 LD T1120 RST M14121 LD T3122 RST M15 123 END 附錄二 接線圖10