停车场PLC车位控制.doc

目 录引言. 2一、车位控制功能要求及设计方案. 21.1设计要求.21.2设计工作原理说明.3二、控制系统的设计.42.1 车辆入库流程图.42.2 硬件配置.52.3 PLC的IO分配表.62.4 控制程序设计分析.72.5 仿真结果.92.6 接线图.102.7 编程元件解析.12三、系统调试及结果分析.133.1 硬件调试. 133.2 软件调试.133.3 性能分析.13总 结.13附录一 梯形图.15附录二 接线图.20引 言随着进口汽车大量涌入和国内汽车工业的不断发展，大中城市的汽车数量剧增，从而引发了停车管理问题。由于小区停车场供住户使用，小区停车场管理系统重点要做到准确指示车辆进出，车辆进入时给与司机准确的车位数量与具体位置，车辆进入后，记录车辆总量，车辆离开时，减少车辆数量。车辆进出指示可完全由PLC作为中央控制处理，停车场空位指示可利用价格较不高的数码管显示。本文阐述了停车场车位控制系统的PLC控制、自动计数、数码显示的一些基本思路和方法，介绍了关于PLC工作特点及运行原理，以及介绍了三菱可编程控制器系列的FX系列 PLC控制器主要功能模块及应用。FX不仅编程简单，通用性强，抗干扰能力强，可靠性高，而且具有易于操作及维护，设计、施工、调试周期短等优点。然后设计了停车场车位控制系统的基本模块及功能，并对系统的主回路和控制回路的硬件部分进行了详细介绍。最后程序分析测试论证停车场车位控制的设计。 一、车位控制功能要求及设计方案1.1 设计要求1.如图1-1所示，一停车场共有16个车位。图1-12.在入口处装设一传感器，用来检测车辆进入的数目。3.在出口处装设一传感器，用来检测车辆出去的数目。4.有车位时，入口闸栏才将门开启让车辆进入，并有指示灯示表示尚有车位。5.车位满时，则有一指示灯显示车位已满，且入口闸栏不能开启让车进入。6.可以用七段数码显示管上显示目前停车场共有几部车。1.2设计工作原理说明此设计是在停车场入口处有两个行程开关（传感器SQ1、SQ2），当有车经过入口的时候，接近开关时，SQ1输出脉冲，经PLC输出控制电机的线圈，使电机正转，闸栏开启，当车接触到开关SQ2时，表示车是入库的，车的数量加一，同理，当车先经过SQ2后经过SQ1时，表示车是出库的，车的数量减一。库里车的数量经过数码管显示出来。二、控制系统的设计2.1 车辆入库与出库流程图设计2.1.1 车辆入库流程图车 进接近开关闭合D0清零D0+1到D0数码显示D0大于16结束电机正转电机反转NY图2 -1车进模块流程图2.1.2 车辆出库流程图车 出接近开关闭合D01到D0数码显示电机正转电机反转图2-2 车出模块流程图2.2 硬件配置 1、本系统采用的是日本三菱PLC，选用的是FX2n-48MR，它属于继电器输出，有触电，可带交直流负载，输入点数24，输出点数24，总共48个输入输出点。PLC（三菱FX2N48MR）：根据控制要求统计系统所需的输入点数与输出点数，并考虑要有一定的余量，在本系统中我们采用了三菱FX2N48MR型PLC，该型号PLC是FX系列PLC家族中比较先进的系列。它具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为系统提供最大的灵活性和控制能力。2、红外线车辆检测传感器。在停车场的进出口各安装一个车辆检测传感器。红外线检测传感器是波束检测装置的一种，有主动式和被动式，都可以用于交通管理。主动式红外检测器利用在红外线波长范围附近工作的激光二极管，发射低能红外线照射检测区域，并经过车辆的反射或散射返回传感器;若使用可调发光二极管的主动式红外线检测器可测量车速和进入高速公路曲线形交叉的高大货车的高度，主要是因为发光二极管在880nm的红外线波长范围附近工作,其信号调节装置可防止其他红外线的干扰,这样通过两个发射接受系统就可用来检测是否有车辆出入停车场。 3、七段数字译码显示器：由于在PLC系统中工作的是二进制的数字信号，而人们习惯十进制的数字或运算结果，因此需要数字显示器，显示出便于人们观测、查看的十进制数字，因此本设计选择了七段数字译码显示器，译码显示器主要由译码器和驱动器两部分组成，通常二者都集成在一块芯片中。该硬件的原理如下图2-3。 图2-3 七段数字译码显示器原理框图2.3PLC的I/O分配表PLC输入/输出分配表，见表1。表12.4 控制程序设计分析根据设计要求，启动按钮开关X0，辅助继电器M0得电，M0常开触点闭合，自锁；M0闭合一个扫描周期，将数据寄存器D0到D2清0。当有车辆靠近入口的接近传感器（X002）时，接触器线圈得电，电机正转，同时行成自锁。门开启，车辆可入口，M9是当D0的数值为16的时候，表示闸门不能开启，见图2-4。图2-4当车到SQ2位置时，数码管显示加一，同时延时3秒，完成关闸栏，从而完成了一次车入库的动作，见图2-5。图2-5当有车出库的时候，其原理与出库的时候一致，不同之处是D0的内容减1见图2-6图2-6在数码管显示的时候，我设计了两组数据的比较指令CMP，其一是D0与10的比较，当D0小于10 的时，只显示个位数码管的数值，当等于10 的时候，各位显示0，十位显示1，见图2-7。图2-7当D0的数值大于10 的时候，M6状态为1，从而D0与16比较，当D0小于16时，D0减去10，余数在D2中，让个位显示D2中的数，十位显示1，同时，当D0中的数小于16的时候，有车位指示灯HL1亮，当D0等于16的时候，HL2 指示灯亮，见图2-8。图2-82.5 仿真结果1、车辆进入，电机正转，闸栏开启92、 车辆进入，计数器加一，定时器完成计时，电机反转，闸栏关闭3、出库时与进库过程相似2.6 接线图下图为停车场控制系统的接线图，在该接线图中，X1是该系统的总开关，BEN5M-DT传感器1接X3输入端，BEN5M-DT传感器2接X4输入端，X6、X7是行程开关，分别接X6、X7输入端。L1是停车场车满指示灯，L2是车未满指示灯，QS是电机正转的总开关，KM1是电机正转的继电器线圈，KM2是电机反转的继电器线圈，Y5至Y12输出的是BCD码，直接接入七段数字译码显示器。 图2-9 停车场控制系统接线图 下图为主电路控制图，当QS闭合时，KM1闭合KM2断开电机正转，闸门开启，车辆可通过，当KM2闭合KM1断开时电机反转，闸门闭合，车辆不可通过。图2-10 控制线路主电路图2.7 编程元件的解析1 X： X为输入继电器，它的作用是接受并存储外部输入的开关量信号，和对应的输入端子相连，同时提供无数的常开和常闭软触点用于编程。2 Y： Y为输出继电器，它的作用是具有一常开硬触点用于向外部负载发送信号，每一输出继电器的常开硬触点与可编程控制器的一个输出点相连直接驱动负载，它也提供了无数的常开和长闭软触点用于编程。3. M： M为辅助继电器，它是由软件来实现的，用于状态暂存，移位辅助运算及赋予特殊功能的一类编程元件，其作用类似于继电接触控制系统中的中间继电器，绝大多数的继电器线圈由用户程序驱动。 4T： T为定时器，作用相当于继电接触控制中的通电延时型时间继电器。 5D： D为数据寄存器，可编程控制器在模拟量检测与控制以及位置控制等许多场合都需要数据寄存器来存储数据和参数。三、系统调试及结果分析3.1 硬件调试PLC内部为输入电路所提供的电压是24V,BEN5M-DT光电传感器的驱动电压为24V，其输出电路能配置220V的交流电源，恰好可以直接驱动负载，满足其输出指标，按接线图接好线，七段数码显示器能实时显示数据，证明PLC选型正确，光电传感器的选择符合要求。3.2 软件调试 按接线图接好线后，将程序的指令用FX-GP编程软件输入到PLC系统中，编程器直接对PLC的用户程序储存器进行读写操作。采用脱机编程方式将所编制的用户程序存入编程器的ROM中后，经过多次调试。3.3 性能分析本设计是基于PLC的停车场车位控制系统，光电传感器能够迅速将采集到的信号传输给PLC中的计数器，计数器进行加减计数存储，并以SEGD码传输给七段译码显示器，显示器能够实时显示停车场的停车数目。PLC具有可靠性高、控制程序可变，具有良好的柔性、功能强，性能价格高等特点。该系统自动化程度高，可靠性高，用PLC可以使该设计的要求全能满足。 总 结通过本次课程设计使我比较系统地掌握有关PLC控制系统的设计思想和设计方法，主要对PLC（三菱FX2N系列）的结构、功能、内部资源等了解并对其进行测试和加以应用的知识得到学习。经过多次的反复实验与分析,可以对电路的原理及功能更加熟悉,同时提高了设计能力与及对电路的分析能力.同时在软件的编程方面得到了提高,编程能力得到加强.对所学的知识得到很大的提高与巩固.我所做的设计题目是基于PLC的停车场车位控制系统。第一次做PLC的设计，刚开始有一定难度，后来通过查看找相关书籍，上网找资料，请教老师和同学等方法来获取相关知识，通过一步步解决疑惑来完成我的设计，同时也大大提升了自己知识水平和能力。通过这次课程设计让我们意识到书本上学到的知识一定要通过实践去巩固，而且这也是一种学习方法，只有这样才能真正轻松的掌握一门学问。同时此次课程设计也让我们对学习PLC更加热情，我们认识到PLC的强大的功能和广阔的应用领域。真正体会到了科技给我带来的振憾。让我对学习更有兴趣，同时也给我们在探索知识的路上的无限动力。在自己以后的学习中，我们一定要有刻苦努力及钻研精神，结合有创新，充分实现自己的价值，为国家的发展做出自己的贡献。11-附录一 梯形图指令表0 LD X000 /启动1 OR M02 ANI X0013 OUT M04 LDP M0 6 ZRST D0 D2 /D0-D2区间复位11 LDP X002 /车进库，车到达传感器113 OR M114 AND M015 ANI T1 16 ANI M217 OUT M118 LD M119 ANI M920 ANI Y00321 OUT M10 /电机正转，栅栏开启22 LD M123 ANDP X003 /车到达传感器225 INC D0 /数码管显示加128 SET M1429 LD M1430 OUT M12 /电机反转，栅栏关闭31 OUT T1 K30 /定时器控制栅栏关闭34 LDP X003 /车出库，车到达传感器236 OR M237 AND M038 ANI T339 ANI M140 OUT M241 LD M242 ANI Y00343 OUT M11 /电机正转，栅栏开启44 LDP X002 /车到达传感器146 AND M247 DEC D0 /数码管显示减150 SET M1551 LD M1552 OUT M13 /电机反转，栅栏关闭53 OUT T3 K30 /定时器控制栅栏关闭56 LD M057 CMP K10 D0 M4 /D0与10比较64 LD M4 /D0<1065 SEGD D0 K2Y010 /D0=1070 LD M571 SEGD K1 K2Y02076 SEGD K0 K2Y01081 LD M6 /D0>10,DO与16比较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 /车位未满111 LD M9112 OUT Y001 /车位已满113 LD M10114 OR M11115 OUT Y002 /电机正转116 LD M12117 OR M13118 OUT Y003 /电机反转119 LD T1120 RST M14121 LD T3122 RST M15 123 END 附录二 接线图10