PLC課程設(shè)計匯本(停車場車位控制)

1、目錄1引言22概述33 系統(tǒng)總體方案設(shè)計3.1主電路的設(shè)計53.2控制電路的設(shè)計6321 PLC 概述 6選型 8系統(tǒng)變量定義及分配表91118系統(tǒng)接線圖設(shè)計4控制系統(tǒng)設(shè)計144.1控制程序流程圖設(shè)計144.2控制程序設(shè)計思路145系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析185.1系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題 5.2結(jié)果分析19完畢語19參考文獻20 附錄一：梯形圖23附錄一：程序指令241引言隨著進口汽車大量涌入和國汽車工業(yè)的不斷開展，大中城市的汽車數(shù)量劇 增，從而引發(fā)了停車管理問題。近幾年，我國的停車場管理技術(shù)不斷完善，計算 機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開展又使停車場管理的系統(tǒng)功能得以提高?，F(xiàn)在小區(qū)停車場管理系統(tǒng)重點要

2、做到準(zhǔn)確指示車輛進出，車輛進入時給與司 機準(zhǔn)確的車位數(shù)量與具體位置，車輛進入后，記錄車輛數(shù)量，車輛離開時，減少 車輛數(shù)量。車輛進出指示可完全由 PLC作為中央控制來處理，停車場空位指示 可利用價格較不高的數(shù)碼管顯示。停車場車位管理系統(tǒng)，它由固定在停車場中的管理控制器、 埋設(shè)在車位處的 電動車位鎖及移動控制器相互連接構(gòu)成；管理控制器包括傳感器接收模塊、邏輯 控制電路及驅(qū)動控制電路；電動車位鎖的電源端與驅(qū)動控制電路的電源輸出端連 接；移動控制器中設(shè)有數(shù)據(jù)讀寫控制電路、 無線遙控發(fā)射模塊及電池，該無線遙 控發(fā)射模塊通過移動控制器外部設(shè)置的遙控天線與管理控制器的接收天線進展 無線信號連接，具有極大的實

3、用價值。2 概述本文提出一種運用可編程控制器PLC對停車場進出及停放指示進展管理 的方案。本停車場由16位停車位、入口檢測器、出口檢測器、道閘管理系統(tǒng)、 七段數(shù)碼管用來顯示車庫車輛數(shù)、尚有車位指示燈、車位已滿指示燈等局部組成。 采用PLC的自動控制系統(tǒng)，由于PLC具有可靠性、易操作性、靈活性等優(yōu)點， 因此，本控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)停車場相比，大大提高了設(shè)計效率，維護周期短、調(diào)試 方便、本錢較低、易操作、可靠性高，有很強的實用價值。4 / 243系統(tǒng)總體方案設(shè)計3.1主電路的設(shè)計本設(shè)計是基于PLC的停車場控制系統(tǒng)，在停車場進口處裝一傳感器1，出口處裝一傳感器2，傳感器承受到高電平信號而控制電機的正反轉(zhuǎn)，

4、停車場處的 閘門開合。傳感器1、2所輸出的脈沖分別輸入給計數(shù)器1、2，計數(shù)器1、2將 計的數(shù)據(jù)存儲在存儲器1、2中，進的車輛數(shù)與出的車輛數(shù)想減得到的數(shù)據(jù)再傳 輸給存儲器3，存儲器3所存儲的數(shù)據(jù)將會傳輸給數(shù)碼顯示管顯示， 如顯示的數(shù) 為16時，那么門口處的閘門停頓工作，如顯示的數(shù)還沒到16時，那么閘門繼續(xù)工作。其原理框圖如以下圖1所示：圖1 原理框圖3.2控制電路的設(shè)計概述許多年前開場，就有人預(yù)言，PLC將要被PC-BASED控制系統(tǒng)取代。但是， PLC的銷售每年都在以一個十分穩(wěn)定的增長率在上升，目前的 PLC已經(jīng)與十年 前的PLC有著很大的區(qū)別，十年后的PLC與當(dāng)前的PLC也將有著很大的不同。

5、 但是，有兩個方面是不變的：首先，PLC會提供穩(wěn)定的控制響應(yīng)，其次，高度的 可靠性。PLC有著其它控制產(chǎn)品，如工控機，DCS，單片機等控制產(chǎn)品，所無法 替代的特性。1 可靠性可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。可編程控制器的可靠性高，表現(xiàn)在以 下幾個方面：a）可編程控制器不需要大量的活動部件和電子元件，接線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間縮短，因此可靠性得到提高。b）可編程控制器采用一系列可靠性設(shè)計方法進展設(shè)計，例如冗余設(shè)計，掉電保護，故障診斷，報警和運行信息顯示和信息保護及恢復(fù)。c）可編程控制器有較強的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，編程的出 錯率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境

6、設(shè)計的硬件使可靠性大大提高。d）可編程控制器的硬件設(shè)計方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的工業(yè)級元件，采用先進的電子加工工藝SMT丨制造，對干擾采用屏蔽、隔離和濾波等；存儲器容的保護，采用看門狗和自診斷措施，便于維 修的設(shè)計等。2 易操作性a）操作方便：對PLC的操作包括程序的輸入和程序更改操作，大多數(shù) PLC 采用編程器進展程序輸入和更改操作?，F(xiàn)在的 PLC的編程器大局部可以用電腦 直接進展，更改程序也可根據(jù)所需地址編號、繼電器編號或接點號等直接進展搜 索或按順序?qū)ふ?，然后可以在線或離線更改。b）編程方面：PLC有多種程序設(shè)計語言可以使用，梯形圖與電氣原理圖相似； 編程語

7、句是功能的縮寫，便于記憶；功能圖表語言以過程流程進展為主線， 十分 適合設(shè)計人員與工藝專業(yè)人員設(shè)計思想的溝通。功能模塊圖和構(gòu)造化文本語言， 功能清晰，易于理解等優(yōu)點。c）維修方便：PLC所具有的自診斷功能對維修人員的技術(shù)要求較低，當(dāng)系統(tǒng) 發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以根據(jù)有關(guān)故障代碼的顯示 和故障信號燈的提示等信息，或通過編程器和 HMI屏幕的設(shè)定，直接找到故障 所在的部位，為迅速排除故障和修復(fù)節(jié)省了時間。3 .靈活性a）編程的靈活性：PLC采用的標(biāo)準(zhǔn)編程語言有梯形圖、指令表、功能圖表、 功能模塊圖和構(gòu)造化文本編程語言等。使用者只要掌握其中一種編程語言就可進 展編程，編程方法

8、的多樣性使編程方便。b）擴展的靈活性：PLC的擴展靈活性是它的一個重要特點。 它可以根據(jù)應(yīng)用 的規(guī)模不斷擴展，即進展容量的擴展、功能的擴展、應(yīng)用和控制圍的擴展。它不 僅可以通過增加輸入輸出卡件數(shù)來增加點數(shù)， 通過擴展單元擴大容量和功能，也 可以通過多臺PLC的通信來擴大容量和功能。c）操作的靈活性：操作的靈活性指設(shè)計工作量、編程工作量、和安裝施工的工作量的減少。操作變得十分方便和靈活，監(jiān)視和控制變得很容易。在繼電器順 序控制系統(tǒng)中所需的一些操作得到簡化，不同生產(chǎn)過程可采用一樣的控制臺和控 制屏等。4 .機電一體化為了使工業(yè)生產(chǎn)的過程控制更平穩(wěn)，更可靠，向優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗要效益， 對過程控制設(shè)備

9、和裝置提出了機電一體化，即儀表、電子、計算機綜合的要求， 而PLC正是這一要求的產(chǎn)物，它是專門為工業(yè)過程而設(shè)計的控制設(shè)備，具有體 積小、功能強，抗干擾性好等優(yōu)點，它將機械與電氣部件有機地結(jié)合在一個設(shè)備， 把儀表、電子和計算機的功能綜合集成在一起，因此，它已經(jīng)成為當(dāng)今數(shù)控技術(shù)、 工業(yè)機器人、離散制造和過程流程等領(lǐng)域的主要控制設(shè)備， 成為工業(yè)自動化三大 支柱PLC，機器人，CAD/CAM之一?？删幊炭刂破鳜F(xiàn)在已經(jīng)成為了一個不可代替的控制系統(tǒng)，它們可以與其它系 統(tǒng)通訊，提供產(chǎn)品報表，生產(chǎn)調(diào)度，診斷自身和設(shè)備的故障，這些技術(shù)上的改良， 讓PLC成為今天的各行各業(yè)的高質(zhì)量和產(chǎn)量的重要的奉獻者。由以上特點

10、不難看出，PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域，不僅不會逐漸推出，而且會不斷擴大他的市場份額。外表上看工控機的出現(xiàn)給 PLC帶來了一定程度的沖擊， 但如果我們仔細分析一下可以看到，工控機在某種程度上其實幫助了PLC的開展，因為PLC的可靠性高，易操作，但對與操作員站的一些功能，如曲線處理， 數(shù)據(jù)記錄等功能，遠不及工控機，而工控機的致命缺陷是可靠性差。 所以目前來 看工控機與PLC結(jié)合的控制系統(tǒng)更為完美。工控機的出現(xiàn)推動了PLC的開展。322 PLC選型1 選擇的原那么選擇PLC是首待解決的事情。一方面要選擇多大容量的PLC ,另一方面選擇 什么公司的PLC及外設(shè)。對第一個問題，首先要對控制任務(wù)進展詳細的分析，

11、把所有的I/O點找出來， 包括開關(guān)量I/O和模擬量I/O以及輸出是用繼電器還是晶體管或是可控硅型。 控 制系統(tǒng)輸出點的類型非常關(guān)鍵，如果他們之中既有交流220V的接觸器、電磁閥， 又有24V的指示燈，那么最后選用的PLC的輸出點數(shù)有可能大于實際電數(shù)。因 為PLC的輸出點一般是幾個一組共用一個公共端，這一組輸出只能有一種電源 的種類和等級。所以一旦它們是交流 220V的負載負載使用。那么直流 24V的 負載只能使用其他的輸出端了。這樣有可能造成輸出點浪費，增加本錢。所以要 盡可能選擇一樣等級和種類的負載，比方使用交流220V的指示燈等。一般情況下繼電器輸出的PLC使用最多，對第二個問題，那么有以

12、下幾個方面要考慮：(1 )功能方面所有PLC 一般都具有常規(guī)的功能，但對某些特殊要求，就要知道所選用的 PLC是否有能力控制任務(wù)。如對 PLC與PLC、PLC與智能儀表及上位機之間有 靈活方便的通信要求；或?qū)?PLC的計算速度、用戶程序容量等有特殊要求；或 對PLC的位置控制有特殊要求等。(2 )價格方面不同廠家的PLC產(chǎn)品價格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當(dāng)、I/O點數(shù)相 當(dāng)?shù)腜LC的價格能相差40%以上。在使用PLC較多的情況下，這樣的差價當(dāng)然是必須考慮的因數(shù)因為本次課程設(shè)計是在學(xué)校完成。考慮到實驗室中應(yīng)用的是三菱FX2N型PLC,對此種型號PLC的指令以及使用方法都比擬熟悉。 所以本次設(shè)

13、計采用就近 取材原那么選三菱FX2N型PLC。2 . FX2N型PLC的簡介20世紀(jì)90年代，三菱公司在FX系列PLC的根底上又推出了 FX2N系列產(chǎn)品。 該機型在運算速度，指令數(shù)量及通訊能力方面有了較大的進步，是一種小型化、 高速、高性能、各方面都相當(dāng)于 FX系列中最高檔次的超小型的PLC。FX2NPLC的根本單元可以根據(jù)控制規(guī)模大小外加擴展單元、擴展模塊及特 殊功能單元構(gòu)成疊裝式PLC控制系統(tǒng)。以下圖是FX2N可編程控制器根本單元 實物圖。圖2 FX2N可編程控制器實物圖系統(tǒng)變量定義及分配表在車庫入口處應(yīng)該安裝指示板，告知車輛司機整個車庫的停放情況， 包括數(shù)量和停放的位置。車庫和指示板的示

14、意圖如下圖：91102113124135146157168停車場車位指示板當(dāng)某一位置沒有停放車輛時，相應(yīng)編號的指示燈亮，司機看見使就可以按照 指示進入車庫按位停車。這個局部同樣可以用梯形編程圖來實現(xiàn)。車位線使程序，相比照擬簡單，所用到得軟元件 X10 X17 , X20-X27，輸 出端原件丫20-Y27，Y30-Y37，輸出輸入原件共計16對。只要在車尾頂部安裝 紅外檢測裝置，就可以對車位有無車輛進展檢測。當(dāng)車位無車輛時相應(yīng)輸入繼電 器不通電，常閉節(jié)點合上，輸出端所連接的指示燈亮，如圖中8號和9號燈亮，證明這兩個車位為空。而其余位置有車，所以相應(yīng)的指示燈熄滅。表一 PLC外部輸入/輸出點I/

15、O輸入點輸出點系統(tǒng)動作X1 00000閘欄開門Y1 01000系統(tǒng)解除X2 00001閘欄關(guān)門Y2 01001入口檢測器X3 00002尚有車位指示燈Y3 01002出口檢測器X4 00003車位已滿指示燈Y401003正傳停頓傳感器X5 00004顯示車輛數(shù)七段燈Y10-Y1701004-01010反轉(zhuǎn)停頓傳感器X600005編程元件的解析1 . X: X為輸入繼電器，它的作用是承受并存儲外部輸入的開關(guān)量信號，和 對應(yīng)的輸入端子相連，同時提供無數(shù)的常開和常閉軟觸點用于編程。2 . 丫： 丫為輸出繼電器，它的作用是具有一常開硬觸點用于向外部負載發(fā) 送信號，每一輸出繼電器的常開硬觸點與可編程控制

16、器的一個輸出點相連直接驅(qū) 動負載，它也提供了無數(shù)的常開和長閉軟觸點用于編程。3. M : M為輔助繼電器，它是由軟件來實現(xiàn)的，用于狀態(tài)暫存，移位輔 助運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。4. T: T為定時器，作用相當(dāng)于繼電接觸控制中的通電延時型時間繼電器。5. C: C為計數(shù)器，主要用來記錄脈沖的個數(shù)。本設(shè)計采用的 C250為一 相雙向的高數(shù)計數(shù)器，這種計數(shù)器固定可編程控制器的一個輸入端 X3用于上升 沿加計數(shù)，固定可編程控制器的另一個輸入端 X4用于上升沿減計數(shù)。6. D: D為數(shù)據(jù)存放器，可編程控制器在模擬量

17、檢測與控制以及位置控 制等許多場合都需要數(shù)據(jù)存放器來存儲數(shù)據(jù)和參數(shù)。324系統(tǒng)接線圖設(shè)計以下圖為停車場控制系統(tǒng)的接線圖，在該接線圖中， X1是該系統(tǒng)的啟動開 關(guān)，X2是該系統(tǒng)停頓開關(guān)，入口檢測器接X3輸入端，出口檢測器接X4輸入端, 正傳停頓傳感器、反轉(zhuǎn)停頓傳感器分別接 X5、X6輸入端。閘欄開門接丫1輸出端，閘欄關(guān)門接丫2輸出端，尚有車位指示燈接 丫3輸出端，車位已滿指示燈接Y4輸出端，顯示車輛數(shù)數(shù)碼管接 Y10-Y17G0100001001010020100301004 / 01f05000050100601007Y 1Y 2Y 3Y 4Y 10-丫17ISPLAY110000000001

18、0000200003000040000600007X1X2X3X4X5X6圖3停車場控制系統(tǒng)接線圖以下圖為主電路控制圖，當(dāng)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(dāng) KM2閉合KM1斷開時電機反轉(zhuǎn)，閘門閉合，車輛不可 通過。KM 2圖4 控制線路主電路圖4控制系統(tǒng)設(shè)計4.1控制程序流程圖設(shè)計停車場控制系統(tǒng)的車進出模塊流程圖設(shè)計如以下圖5 :圖5車輛進出控制程序流程圖4.2控制程序設(shè)計思路1）車輛進庫編程圖上，在支路2中，X0表示車輛檢測裝置開關(guān)，只要車輛駛到道閘前, 車輛檢測器發(fā)出信號使X0關(guān)閉，輔助繼電器M1進入準(zhǔn)備通電狀態(tài)；只要X1 閉合，支路1通電，驅(qū)動輔助繼電

19、器 M0 ,其節(jié)點M0閉合，M1馬上通電， M1節(jié)點動作，使輸出線圈丫0置位，其相應(yīng)的輸出端丫0發(fā)出信號控制道閘升 降的電動機正轉(zhuǎn)，同時復(fù)位丫1線圈，確保道閘沒有反轉(zhuǎn)信號。這時道閘就翻開， 車輛通過。車輛通過以后，經(jīng)過道閘后車輛檢測器，這時有幾道控制目標(biāo)，所以運用主 控制器指令MC對所有工作一并控制。檢測器發(fā)出信號使開關(guān)X2閉合，PLC就 執(zhí)行MC和MCR之間的程序，首先把丫0輸出線圈復(fù)位，即道閘電動機正轉(zhuǎn)信 號復(fù)位，同時置位Y1輸出線圈，是電動機反轉(zhuǎn)，道閘關(guān)閉。同時設(shè)定一個數(shù)據(jù) 存放器D0中的二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)輸出到以10為首的八個輸出端，驅(qū)動 車庫大門指示板上的顯示管，最后，在道閘關(guān)閉

20、的終點安裝一個限位開關(guān)X3，當(dāng)?shù)篱l恢復(fù)原位時，X3節(jié)點接通，使電動機反轉(zhuǎn)信號復(fù)位。XMOT I-H,X(KI2£si iYOOC)¥QO J00YOOOYOGIE2TO10X003 級T I-YQOl圖6 車輛進庫梯形圖2）車輛出庫車輛出庫時，要減少車輛數(shù)量記錄，并且在車庫出口也要安裝出口道閘， 下 面是車輛出庫的梯形圖。由圖中可以看出，車輛出庫與入庫的根本原理一樣，只是輸入原件與輸出原 件不同，出庫與入庫所用到的元件必須分開。 并且，要使車輛數(shù)量減少，用DEC 功能指令使記錄車輛數(shù)的數(shù)據(jù)存放器 D0減一，最后道閘關(guān)閉。X0068 I HM5M3I卜4£TY0t)

21、3RST¥004MC ISOM5RST¥004Y00318| 卜BCD 00K2YOOI 241X007筒一I I28NCRNORST¥004EM)圖7車輛出庫梯形圖SET¥0035系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題1）硬件調(diào)試按接線圖接好線，七段數(shù)碼顯示器能實時顯示數(shù)據(jù)，證明PLC選型正確，傳感器的選擇符合要求。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PLC的用戶程序儲存器進展讀寫操作。采用脫機編程方式將所編制 的用戶程序存入編程器的ROM中后，經(jīng)過屢次調(diào)試。3）解決的問題本文研究的主

22、要容是基于 PLC的停車場車位控制系統(tǒng)，在前人的根底上做 了進一步的研究，吸取了前人研究的精華，補充了前人研究的缺乏。本系統(tǒng)是基 于PLC的自動控制系統(tǒng)，由于PLC本身的特點使自動控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定，提高 了系統(tǒng)的可靠性。在本課題研究過程中主要進展了以下工作：1詳細分析了國外目前的基于 PLC的停車場，比擬之后，硬件局部，設(shè) 計了七段碼顯示器以及車輛進出庫傳感器。軟件局部，選擇了以PLC為核心自動控制系統(tǒng)，因此，經(jīng)過研究最后決定將硬件和軟件局部結(jié)合起來，形成了本控 制系統(tǒng)的整個局部2在比擬了各種型號的PLC的功能之后，選擇了三菱公司的 FX2N系列PLC,3建立了車輛進出庫數(shù)學(xué)模型，為其編寫了程

23、序語言。5.2結(jié)果分析七段譯碼顯示器能夠?qū)崟r顯示停車場的停車數(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，性能價格高等特點。該系統(tǒng)自動化程度高， 可靠性高，用PLC可以使該設(shè)計的要求全能滿足。完畢語通過本次課程設(shè)計使我比擬系統(tǒng)地掌握有關(guān)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計思想和設(shè)計方法，主要對PLC三菱FX2N系列的構(gòu)造、功能、部資源等了解并對其 進展測試和加以應(yīng)用的知識得到學(xué)習(xí)。經(jīng)過屢次的反復(fù)實驗與分析，可以對電路的原理及功能更加熟悉，同時提高了設(shè)計能力與及對電路的分析能力同時在軟件 的編程方面得到更到的提高，對編程能力得到加強.同時對所學(xué)的知識得到很大的 提高與穩(wěn)固.我所做的設(shè)計題目是基于PLC的停車場車位控制系統(tǒng)。由于是第一 次做PLC的設(shè)計，設(shè)計起來有一定難度，但后來通過去圖書館找相關(guān)書籍，上 網(wǎng)找資料，請教教師和同學(xué)等方法來獲取相關(guān)知識， 通過一步步解決疑惑來完成 我的設(shè)計，同時也大大提升了自己知識水平和能力。 通過這次課程設(shè)計讓我們意 識到書本上學(xué)到的知識一定要通過實踐去穩(wěn)