plc停車場車位控制系統(tǒng)

1、可編程控制器是一種以微型計算機為核心的通用工業(yè)控制器。它是繼承了繼電器控制 器裝置的部分突出性能，并與現(xiàn)代的計算機技術(shù)和通行技術(shù)結(jié)合為一體，代表了當前電器 控制技術(shù)的世界先進水平。本文闡述了停車場車位控制系統(tǒng)的PLC控制、自動計數(shù)、數(shù)碼顯示的一些基本思 路和方法，介紹了關(guān)于PLCX作特點及運行原理，本文主要運用可編程控制器(PLC) 對停車場進出及停放指示進行管理的方案。本停車場由8個停車位、入口檢測器、出 口檢測器、道閘管理系統(tǒng)、尚有車位指示燈、車位已滿指示燈等部分組成。本系統(tǒng)以 PLC為信息載體，通過智能傳感器記錄車輛進出信息，結(jié)合工業(yè)自動化控制技術(shù)控制機 電一體化外圍設(shè)備，從而控制記錄進

2、出停車場的各種車輛。在設(shè)計硬件的基礎(chǔ)上，對軟件進行設(shè)計，采用MCGS組態(tài)軟件建立人機監(jiān)控界面， 包括組態(tài)界面的制作方案，功能語言的實現(xiàn)，最后對系統(tǒng)進行調(diào)試，使自動按序停放 工程得以實現(xiàn)，以達到停車場智能化、高效化。關(guān)鍵詞：停車場車位控制；S7-200PLC；高效化；MCGS組件1緒論1設(shè)計要求1設(shè)計工作原理說明1車位存取子系統(tǒng)1自動計時收費系統(tǒng)2系統(tǒng)工作原理說明3PLC設(shè)計步驟32 PLC簡介4PLC的定義4PLC的工作原理4PLC的發(fā)展趨勢43停車場車位控制系統(tǒng)設(shè)計6車位存取子系統(tǒng)6車輛入庫流程圖6車輛出庫流程圖6計時收費系統(tǒng)的組成框圖7操作面板設(shè)計8系統(tǒng)選型9PLC輸入輸出端口分配表9PL

3、C梯形圖104停車場車位控制系統(tǒng)監(jiān)控界面的設(shè)計21組態(tài)軟件的概述21MCGS操作過程21程序調(diào)試21結(jié)論22參考文獻231緒論設(shè)計要求1. 可顯示空位數(shù)量和非空位數(shù)量；2. 有空位指示燈和滿位指示燈；3. 車輛進入停車場時非空位數(shù)量增1、車輛駛離停車場時空位數(shù)量增1;4. 要計算每輛車的停泊時間；5. 要計算每輛車的收費（每小時5元）；設(shè)計工作原理說明停車場自動控制系統(tǒng)主要由自動存取車系統(tǒng)和自動計時收費子系統(tǒng)兩部分組成。自動 存取車子系統(tǒng)負責(zé)指揮、控制機械系統(tǒng)裝置.使其準確完成存取車動作，自動計時收費。 子系統(tǒng)負責(zé)完成記錄車主存車時間、收取存車費用的功能。自動控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖圖1-1自動

4、控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖車位存取子系統(tǒng)1. 在入口處裝設(shè)一傳感器，用來檢測車輛進入的數(shù)目；2. 在出口處裝設(shè)一傳感器，用來檢測車輛出去的數(shù)目；3. 有車位時，入口閘欄才將門開啟讓車輛進入，并有指示燈示表示尚有車位;4. 車位滿時，則有一指示燈顯示車位已滿，且入口閘欄不能開啟讓車進入；5. 可以用七段數(shù)碼顯示管上顯示目前停車場共有幾部車；6. 如圖1-1所示，假設(shè)有一停車場共有16個車位；闿車位指示燈 車位已滿指示燈7段燈竝示乍輛數(shù)岀口檢囲器91102113124135146157168圖1-2停車位示意圖本設(shè)計是在停車場入口處有一個接近開關(guān)(傳感器SQ1),當有車經(jīng)過入口的時候, 接近開關(guān)輸出脈沖，

5、經(jīng)PLC輸出控制電機的線圈，使電機正轉(zhuǎn)，閘欄開啟，當車接觸到出 傳感器(SQ2)時，表示車是入庫的，車的數(shù)量加1,車庫里車得數(shù)量經(jīng)過數(shù)碼管顯示出來。同理，當車先經(jīng)過SQ2后經(jīng)過SQ1時，表示車是出庫的，車的數(shù)量減1。自動計時收費系統(tǒng)計時收費子系統(tǒng)上要完成存車時間的計算和用戶刷卡繳費的功能。上要有主控器、顯 示模塊、操作模塊、信息存儲模塊、時鐘模塊、射頻讀寫模塊及通信模塊等組成141。主 控器負責(zé)程序處理和管理各模塊：顯示模塊顯示各種信息，如按鍵信息、時間和停車費用 等：通過操作模塊可以使管理員管理密碼、查詢或設(shè)置時間、查詢總金額、查詢記錄；信 息存儲模塊存儲有停車場使用日志；時鐘模塊為卞控器提

6、供精準時間；射頻讀寫模塊完成 IC卡中的內(nèi)容的讀寫操作通信模塊負責(zé)與車位存取子系統(tǒng)的主控器PLC進行通信。系統(tǒng)工作原理說明1. 車庫有空位是綠燈亮，車位已滿是紅燈亮；2. 人們可以根據(jù)顯示空位數(shù)量和非空位數(shù)量的數(shù)碼管了解當前車庫情況；3. 車庫啟用時，先對所有用到的存儲單元清零，并應(yīng)有車庫有空位顯示；4. 當有車位時，車輛進入，非空位數(shù)量增1,同時引導(dǎo)車輛停放到最小車位處，啟動當 前車位的定時器。當車開離車位時，定時器停止計時，算出停泊時間，同時計算出停車 費 用。駛離車庫時，空位數(shù)量增1；5. 若車庫容量為8輛車，則車庫滿時應(yīng)有顯示；6. 若同時有車輛相對入庫和出庫，應(yīng)避免誤計數(shù)。PLC設(shè)計

7、步驟1. 列出輸入輸出點分配表；2. 畫出PLC的輸入輸出設(shè)備的接線圖；3. 利用STEP7-Micro/WIN32軟件完成梯形圖，指令表的程序設(shè)計與調(diào)試；4. 完成課程設(shè)計說明書。2 PLC簡介PLC的定義它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而 設(shè)計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時/計 數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機 械或生產(chǎn)過程。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)主要存在以下兩個缺點，一是可靠性差，排除故障 困難，因為它是接觸控制，所以當觸點發(fā)生磨損和斷裂等損壞情況時很難做出相應(yīng)處理

8、； 二是靈活性差，總體成本較髙。繼電器本身并不貴，但是控制柜內(nèi)部的安裝，接線工作量 極大，工藝發(fā)生變化時相應(yīng)的改動更是復(fù)雜。因此當市場需要適應(yīng)新的變化時，PLC就應(yīng) 運而生了。PLC是微機技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸 控制系統(tǒng)中的機械觸點的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗髙、通用性和靈活性差的缺點，充分 利用了微處理器的優(yōu)點，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程 序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡 單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯也都很方便。PLC的工作原理PLC是采用順序掃描，不

9、斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在PLC運行時，CPU根據(jù) 用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性 循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。 然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信 號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子 的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即 關(guān)閉輸入端口，進入程序執(zhí)行階段。PLC在程序執(zhí)行階

10、段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的 運算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序 的執(zhí)行而改變。輸出刷新階段：當所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送 至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動相應(yīng)輸出設(shè) 備工作。PLC的發(fā)展趨勢1. 向高速度、大容量方向發(fā)展為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲容量。目前, 有的PLC的掃描速度可達k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個性能指標。2. 向超大型、超小型兩個方向發(fā)展當前中小型PLC比較多，為了適應(yīng)市場的多種需

11、要，今后PLC要向多品種方向發(fā)展， 特別是向超大型和超小型兩個方向發(fā)展?，F(xiàn)已有I/O點數(shù)達14336點的超大型PLC,其使 用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲器，功能強。3. PLC大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)通信能力為滿足各種自動化控制系統(tǒng)的要求，近年來不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計數(shù)模 塊、溫度控制模塊、遠程I/O模塊、通信和人機接口模塊等。這些帶CPU和存儲器的智能 I/O模塊，既擴展了 PLC功能，又使用靈活方便，擴大了 PLC應(yīng)用范圍。4. 增強外部故障的檢測與處理能力根據(jù)統(tǒng)計資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%, I/O接口占15%,輸入設(shè) 備占45%,輸出

12、設(shè)備占30%,線路占5%。前二項共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障，它可通 過PLC本身的軟、硬件實現(xiàn)檢測、處理；而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。因此， PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提髙系統(tǒng)的 可靠性。5. 編程語言多樣化在PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時，PLC的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提髙。 除了大多數(shù)PLC使用的梯形圖語言外，為了適應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步 進編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計算機兼容的高級語言（BASIC、C語言等） 等。多種編程語言的并存、互補與發(fā)展是PLC進步的一種趨勢。3停車場車位控制系統(tǒng)設(shè)計

13、車位存取子系統(tǒng) 車輛入庫流程圖圖3-1車進模塊流程圖車輛出庫流程圖圖3-2車輛出庫流程圖計時收費系統(tǒng)的組成框圖圖3-3計時收費系統(tǒng)框圖主電路控制圖下圖為主電路控制圖，當QS閉合時，KM1閉合KM2斷開電機正轉(zhuǎn)，閘門開啟，車輛可 通過，當KM2閉合KH1斷開時電機反轉(zhuǎn)，閘門閉合，車輛不可通過。U V WQS V - X - A x FR 一f/圖3-4主電路控制圖操作面板設(shè)計綠燈紅燈（8）啟動停止空位數(shù)非空位數(shù)Da圖3-5停車場操作面板說明：最上邊是車位顯示指示燈，用來顯示停車場是否有空位，當綠燈一直亮著時就 表示這個時候停車場還有空位，當紅燈亮的時候就說明這個停車場沒有空位了。中間的是 用來停

14、止和啟動控制系統(tǒng)的，開始時按下啟動按鈕然后對應(yīng)的指示燈就會亮，說明該系統(tǒng) 正在運行當中，按下停止按鈕系統(tǒng)就停止運行。最下邊的兩個指示燈分別用來顯示當前的 空車位數(shù)和非空位數(shù)。系統(tǒng)選型根據(jù)PLC的特點和系統(tǒng)設(shè)計的需要，選用CPU224并擴展2個EM222模塊滿足控制要 求。PLC輸入輸出端口分配表表3-1 PLC輸入輸出I/O接線表輸入端設(shè)備Q輸出端口門設(shè)備Q103啟動Q23紅燈（非空位指示燈）10.143入口 aQ2綠燈（空位指示燈）10公出口卒SEG-W空位數(shù)it屮03停止QSEG-2a非空位數(shù)量Q11.0-11.78個車位傳感器門SEG亠停泊費用qQ1.0-Q1.7p8個車位疋時器亠-PL

15、C梯形圖網(wǎng)i絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)標題網(wǎng)絡(luò)注釋M0.0阿絡(luò)2阿絡(luò)3MO.OIINC.BIVBO-匚zINLIceinoII jOno11111211311 4115111II,II,II1I |I P IEHENO丿1 1丿II丿1 1? 1 11 1 1 1 卜 1E,.F4ournoWBDQ1.0I2.0Q1.0M4.0I II F |I IT I2.0M4.0Q1.0I II 卩 IrI IT )IR20000- PV岡絡(luò)9T40T50Q1.0INTON30000-PT100 m$T40網(wǎng)絡(luò)10C21OJCTUC2020090-網(wǎng)絡(luò)11C20Q1.0)01 0R結(jié)13網(wǎng)絡(luò)15Q1.1IIMTONIIN

16、30000-PT100 m$T40T40T40C20IcuCTUC20叭17P啊理122QUM42II H1I()網(wǎng)絡(luò)20I2.2丁pM4.2Q1.2)網(wǎng)絡(luò)21T40Q1.2INTON30000-PT100 rn$T40T40網(wǎng)絡(luò)22C20C20 OJCTUR20000- FVWI241冋絡(luò)26M4.3冋絡(luò)27Q1.3T40NT40INTONPT100 ms30000-冋絡(luò)28T40C2OCUCTUC20R20000-C2001330Htt 31EHcmW10 IXOlH，W1Q124QI 4M 4網(wǎng)絡(luò)32M4.4Q1.4Q14I IMINTON3C000-PT100 msT4C網(wǎng)絡(luò)34T40

17、C20CUCTUC33R20000-MW 95123DI 3N45冋絡(luò)3812.5015RS 39Q1.5T40INTON30X0-PT100 msT40T40C20RS 40IIC20CliC7UR2OCO0- FV時創(chuàng)wa 42R601GM46T I p1 l_jMmAWioIH1ourAviOWlOtrIM?fuHULJEMOVWW1X1OUTJIM7DOuo12.7M475140INTON30000-PI100 ms程序分析：網(wǎng)絡(luò)1實現(xiàn)自鎖功能網(wǎng)絡(luò)2數(shù)碼管初始化網(wǎng)絡(luò)3入口設(shè)置，有進車，實行自加1網(wǎng)絡(luò)4出口設(shè)置，有出車，實行自減1網(wǎng)絡(luò)5顯示空位數(shù)和非空位數(shù)網(wǎng)絡(luò)6引導(dǎo)車輛停放到當前最小車位

18、處網(wǎng)絡(luò)7網(wǎng)絡(luò)12 0號車庫有車停放，計算停車時間和停車費用網(wǎng)絡(luò)13網(wǎng)絡(luò)54每6個網(wǎng)絡(luò)分別是1號至7號車庫有車停放的停車時間和停車費用網(wǎng)絡(luò)55紅燈亮，車滿，車輛不能進入網(wǎng)絡(luò)56綠燈亮，車未滿，車輛可以進入4停車場車位控制系統(tǒng)監(jiān)控界面的設(shè)計組態(tài)軟件的概述組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級 的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開 發(fā)界面和簡捷的使用方法，它解決了控制系統(tǒng)通用性問題。其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊可以 非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和1/（）產(chǎn) 品，與高可靠的工控計算機和網(wǎng)絡(luò)

19、系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟硬件的全部接口， 進行系統(tǒng)集成。MCGS操作過程（1）接線，將PLC正確連接電源和地，連接控制面板電源和地。（2）將程序下載到PLC中，并運行；運行程序后關(guān)閉MicroWin編程軟件（3）編寫MCGS軟件工程a. 添加通用串口父設(shè)備，添加S7-200 PPI子設(shè)備b. 設(shè)置父設(shè)備屬性c. 為s7-200添加數(shù)據(jù)通道d. 在實時數(shù)據(jù)庫中添加變量e. 將變量與數(shù)據(jù)通道進行綁定f. 建立用戶窗口，添加指示控件和按鈕g. 運行MCGS工程（4）聯(lián)機調(diào)試（說明運行情況）程序調(diào)試若用圖形編程器或軟件包編程，則可直接編程，若用手持編程器編程，應(yīng)先畫出梯形 圖，然后編程，這樣

20、可少出錯，速度也快。編程結(jié)束后先空調(diào)程序，待各個動作正常后， 再在設(shè)備上調(diào)試。為了準確發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題，需要進行系統(tǒng)調(diào)試，調(diào)試的順序按照先 硬件后軟件，先局部后整體的順序來完成。（1）硬件調(diào)試：接通電源，檢查可編程控制器是否可以正常工作，接頭是否接觸良好, 然后把其與電腦的通信口連接。（2）軟件調(diào)試：按要求輸入梯形圖，轉(zhuǎn)換成指令表，并進行語法的檢查，正確后 設(shè)置正確的通信口，將指令讀入到指定的可編程控制器ROM中，進行下一步的調(diào)試。（3）運行調(diào)試：在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，打開可編程控制器的“RUN” 開關(guān)進行調(diào)試；觀察運行的情況，看是否是隨時按下停止按鈕可以停止系統(tǒng)運行，或者等 待100個脈沖后，系統(tǒng)是