PLC車庫(kù)計(jì)數(shù)課程設(shè)計(jì)

1、揚(yáng)州大學(xué)水利與能源動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告本科生課程設(shè)計(jì)課 程： 電氣控制及可編程控制器 專 業(yè)： 建筑電氣及其智能化 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào): 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 目錄第一章 任務(wù)書2一、設(shè)計(jì)課題2二、設(shè)計(jì)目的2三、原始資料2四、課題要求2五、日程安排2六、主要參考書3第二章 課題分析4一、課題概述及要求4二、控制方式選擇原因4三、 可編程控制和繼電控制的比較5四、控制設(shè)計(jì)分析6第三章 方案設(shè)計(jì)8一、流程圖8二、 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)9三、程序設(shè)計(jì)10（一）、梯形圖10（二）、指令助記符12第四章 小結(jié)15第五章 參考文獻(xiàn)16第一章 任務(wù)書一、設(shè)計(jì)課題 停車場(chǎng)汽車計(jì)數(shù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)目的

2、 1、熟悉電氣控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)程序。 2、掌握電氣設(shè)計(jì)制圖的基本規(guī)范，熟練掌握PLC程序設(shè)計(jì)的方法和步驟。 3、學(xué)會(huì)收集、分析、運(yùn)用電氣設(shè)計(jì)有關(guān)資料及數(shù)據(jù)。 4、培養(yǎng)獨(dú)立工作能力、工程設(shè)計(jì)能力以及綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力。三、原始資料1、課題說明及控制要求（附后）2、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)范。四、課題要求 1、設(shè)計(jì)原則：國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)電氣設(shè)計(jì)規(guī)范及主管部門規(guī)定等。 2、設(shè)計(jì)范圍：控制系統(tǒng)主電路及控制電路設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)。 3、設(shè)計(jì)成果：課程設(shè)計(jì)報(bào)告（設(shè)計(jì)說明書及計(jì)算書等），主電路圖、控制電路圖、流程圖、I/O端子接線圖、梯形圖及程序。（所有成果均應(yīng)

3、為打印稿）五、日程安排本次課程設(shè)計(jì)時(shí)間共1周，進(jìn)度安排如下：設(shè)計(jì)準(zhǔn)備，熟悉有關(guān)電氣設(shè)計(jì)規(guī)范，熟悉課題設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容。（1天）分析控制要求、主電路及控制電路方案設(shè)計(jì)。（1天）繪制控制流程圖、I/O端子接線圖。（1天）梯形圖設(shè)計(jì)、編制程序及程序說明。（1天）整理計(jì)算書及圖紙、寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。（1天）六、主要參考書1、電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù) 鄧則名等2、可編程控制器教程 王兆義主編3、工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)（第2版）上、下冊(cè) 中國(guó)電力出版社4、可編程控制器教程原理、應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò) 徐世許主編第二章 課題分析一、課題概述及要求1、某停車場(chǎng)最多可停放汽車80輛，現(xiàn)通過數(shù)碼顯示通報(bào)剩余空車位數(shù)，停車位滿后入

4、口處亮紅色禁入交通燈，有空車位時(shí)亮綠色通行交通燈。2、入庫(kù)車輛進(jìn)入時(shí)，分別順次經(jīng)過1#和2#傳感器后，計(jì)進(jìn)入一輛，若此時(shí)車輛后退，經(jīng)過2#和1#傳感器后自動(dòng)減1，僅僅經(jīng)過一個(gè)傳感器不計(jì)數(shù)。3、出庫(kù)車輛前進(jìn)時(shí)，分別順次經(jīng)過2#和1#傳感器后，計(jì)駛出一輛，若此時(shí)車輛后退，經(jīng)過2#和1#傳感器后自動(dòng)加1，僅僅經(jīng)過一個(gè)傳感器不計(jì)數(shù)。4、光傳感器的接收光被遮斷時(shí)定義為“有信號(hào)”；5、計(jì)數(shù)采用兩位七段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示。 二、控制方式選擇原因?qū)τ诜桨傅倪x擇，主要就是要分析各種控制的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。首先PLC具有以下優(yōu)點(diǎn)：1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路

5、技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展

6、到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為

7、不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。5體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。而與此同時(shí)單片機(jī)控制的主控板受制版工藝、布局結(jié)構(gòu)、器件質(zhì)量等因素的影響導(dǎo)致抗干擾能力差，故

8、障率高，不易擴(kuò)展，對(duì)環(huán)境依賴性強(qiáng)，而且穩(wěn)定性沒PLC控制好，并且對(duì)于車庫(kù)的設(shè)計(jì)來說采用單片機(jī)制作的主控板不經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)際驗(yàn)證很難形成一個(gè)真正的產(chǎn)品。3、 可編程控制和繼電控制的比較PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比，有許多相似之處，也有許多不同。不同之處主要在以下幾個(gè)方面:(1)從控制方法上看，電器控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或井聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能較為困難。另外，繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，所以電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性受到很大限制。而PLC采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲(chǔ)器中，要改

9、變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且PLC的“軟繼電器”實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點(diǎn)數(shù)最是無限的，PLC系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性好。(2)從工作方式上看，在繼電器控制電路中.當(dāng)電源接通時(shí)，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時(shí)吸合.不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。而PLC的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行的，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個(gè)繼電器的動(dòng)作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方式。(3)從控制速度上看，繼電器控制系統(tǒng)依靠

10、機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)控制，工作孩率低.機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問題。而PLC通過程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，速度快，程序指令執(zhí)行時(shí)間在微秒級(jí)，且不會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)間題。(4)從定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上看，電器控制系統(tǒng)采用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作進(jìn)行時(shí)間控制，時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間易受環(huán)境謐度和沮度變化的形響，定時(shí)精度不高。而PLC采用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬。用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時(shí)值，修改方便，不受環(huán)境的形響，且PLC具有計(jì)致功能，而電器控制系統(tǒng)一般不具備計(jì)數(shù)功能。(5)從可靠性和可維護(hù)性上肴，由于電器控制系統(tǒng)使用了大盆的機(jī)械觸點(diǎn)，其存在機(jī)械磨損、電弧燒傷

11、等，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護(hù)性較差。而PIZ大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路完成，其壽命長(zhǎng)、可靠性高，PLC還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時(shí)顯示給操作人員，并能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供了方便。四、控制設(shè)計(jì)分析首先是對(duì)題目設(shè)計(jì)的分析，本設(shè)計(jì)要對(duì)車輛的出入進(jìn)行計(jì)數(shù)所以既要采用反復(fù)邏輯判斷也要采用光傳感器采集信號(hào)，這樣才能保證計(jì)數(shù)動(dòng)作的準(zhǔn)確可靠。而使用完全PLC控制，完成了車輛出入庫(kù)時(shí)的統(tǒng)計(jì)和顯示工作，能夠可靠的準(zhǔn)確的無誤的進(jìn)行計(jì)數(shù)，無論單個(gè)車輛怎樣的往返運(yùn)動(dòng)，都不會(huì)出現(xiàn)誤計(jì)數(shù)和漏計(jì)數(shù)，而且在人通過光傳感器時(shí)不會(huì)誤計(jì)數(shù)。最后用LED做顯示，能夠顯示

12、車庫(kù)內(nèi)車輛的實(shí)際數(shù)量。其次要了解PLC的工作原理，PLC是采用循環(huán)掃描的工作方式。一個(gè)掃描周期主要可分為3個(gè)階段。1.輸入刷新階段在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成輸入端刷新工作后，將關(guān)閉出入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變，而這些變化必須等到下一步周期的輸入刷新階段才能被讀入。2.程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入端的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輔助存儲(chǔ)器和輸出狀態(tài)寄存器。當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉(zhuǎn)入輸入刷新階段。3.輸出刷新階段當(dāng)所有指

13、令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路（輸出映像寄存器），并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)際輸出。由此可見，輸入刷新、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段構(gòu)成PLC一個(gè)工作周期。第三章 方案設(shè)計(jì)一、流程圖 圖3.1設(shè)計(jì)流程圖 2、 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 圖3.2外部接線圖三、程序設(shè)計(jì)（一）、梯形圖（二）、指令助記符16LD 0.00OUT 200.00LD 200.00OUT TR0CMP(20) DM0 #80AND P_EQOUT 10.01LD TR0AND P_LTOUT 10.00' 進(jìn)車開始LD 0.01DIFU(13) 200.01

14、LD 200.01OR 200.02ANDNOT 200.03ANDNOT 200.04OUT 200.02' 進(jìn)車過程中檢測(cè)進(jìn)車正常或退出LD 200.02OUT TR0ANDNOT 0.01AND 0.02DIFD(14) 200.03LD TR0ANDNOT 0.02AND 0.01DIFD(14) 200.04' 出車開始LD 0.02DIFU(13) 200.11LD 200.11OR 200.12ANDNOT 200.13ANDNOT 200.14OUT 200.12' 出車過程中檢測(cè)進(jìn)車正?；蛲顺鯨D 200.12OUT TR0ANDNOT 0.02AND

15、 0.01DIFD(14) 200.13LD TR0ANDNOT 0.01AND 0.02DIFD(14) 200.14' 進(jìn)車計(jì)數(shù)器加1 出車計(jì)數(shù)器減1LD 200.03LD 200.13LD 200.07CNTR(12) 012 #100' 將計(jì)數(shù)器值存放在DM0中LD 200.00MOV(21) CNT12 DM0' 當(dāng)停車數(shù)量小于10時(shí) 將十位的二極管設(shè)置為0 個(gè)位對(duì)應(yīng)相應(yīng)的值 當(dāng)停車數(shù)量大于等于10時(shí) 將DM0除以10 結(jié)果字為十位數(shù) 余數(shù)為個(gè)位數(shù)LD 200.00OUT TR0CMP(20) DM0 10AND P_LTMOV(21) DM0 DM100MO

16、V(21) 0 DM300LD TR0LD P_GTOR P_EQANDLDDIV(33) DM0 10 DM300MUL(32) DM300 10 DM400SUB(31) DM0 DM400 DM100' 個(gè)位數(shù)存放寄存器中LD 200.00SDEC(78) DM100 DM120 220' 十位數(shù)存放寄存器中LD 200.00SDEC(78) DM300 DM320 230' 個(gè)位數(shù)碼管對(duì)應(yīng)寄存器值 220.00-10.02 依次類推LD 200.00OUT TR0AND 220.00OUT 10.02LD TR0AND 220.01OUT 10.03LD TR0

17、AND 220.02OUT 10.04LD TR0AND 220.03OUT 10.05LD TR0AND 220.04OUT 10.06LD TR0AND 220.05OUT 10.07LD TR0AND 220.06OUT 10.08' 十位數(shù)碼管對(duì)應(yīng)寄存器值 230.00-10.09 依次類推LD 200.00OUT TR0AND 230.00OUT 10.09LD TR0AND 230.01OUT 10.10LD TR0AND 230.02OUT 10.11LD TR0AND 230.03OUT 10.12LD TR0AND 230.04OUT 10.13LD TR0AND 2

18、30.05OUT 10.14LD TR0AND 230.06OUT 10.15第四章 小結(jié) 剛拿到題目時(shí)，覺得并不難，但仔細(xì)揣摩后發(fā)現(xiàn)越發(fā)的沒有思緒。首先，想用LED顯示器根據(jù)車進(jìn)出的情況顯示車庫(kù)內(nèi)的車輛數(shù)是個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)檫@個(gè)設(shè)計(jì)不僅要實(shí)現(xiàn)-1功能還要實(shí)現(xiàn)+1功能，而單純的依靠計(jì)數(shù)器和定時(shí)器是很難實(shí)現(xiàn)的，而在繼電控制的學(xué)習(xí)過程中，我們主要就是學(xué)習(xí)了定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器是用于累計(jì)輸入端脈沖電平低到高的次數(shù)，然后卻只能進(jìn)行+1或-1計(jì)數(shù)，所以在最開始的2天思考沒有成果后，我開始從書本和網(wǎng)絡(luò)上查找資料。其中DIFD是當(dāng)執(zhí)行條件由ON到OFF時(shí)，執(zhí)行可能，并將一個(gè)指定的位，置1并保持一個(gè)循環(huán)，循環(huán)結(jié)束該位，置0。而CMP 可以通過比較兩個(gè)數(shù)的值決定EQ標(biāo)志位和LE標(biāo)志位，并且標(biāo)志位僅置為1個(gè)周期。多方思考后開始著手畫梯形圖，如果把設(shè)計(jì)程序中的入庫(kù)和出庫(kù)所能用到的原件都分開會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單些，然后通過不斷的調(diào)試改進(jìn)、調(diào)試改進(jìn)。加了中間繼電器，分別感應(yīng)外面和里面的前后動(dòng)作，利用時(shí)間的前后順序來互鎖，這樣才不會(huì)把開門和關(guān)門動(dòng)作搞混。在調(diào)試過程中還發(fā)現(xiàn)少加了互鎖，沒有了互鎖中間繼電器就無法保持通電狀態(tài)，還好發(fā)現(xiàn)并加上