基于PLC設(shè)計(jì)的停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄第一章 緒論近20年來(lái)，隨著我國(guó)城市建設(shè)速度的加快，城市交通需求量也日益增大。盡管私家車、出租車比重呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，因此車輛停放依舊是市民最為關(guān)注的問(wèn)題。也許還有不少人對(duì)上世紀(jì)八、九十年代的“擠車難”記憶猶新，但現(xiàn)在“停車難”的問(wèn)題更讓不少人頭疼。車輛停放設(shè)施的落后確實(shí)是長(zhǎng)期困繞市民日常生活的一個(gè)老大難問(wèn)題。近年來(lái)各地政府部門投入了大量人力、物力用以改善城市停車設(shè)施，隨著基礎(chǔ)設(shè)施和重大工程的建設(shè)，以及車輛的淘汰更新和擴(kuò)容，一定程度上提高了許多停車場(chǎng)的智能管理和安全化，一定程度上緩解了交通問(wèn)題。但是，簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和停車管理技術(shù)已經(jīng)不能滿足社會(huì)日益增長(zhǎng)車輛的

2、對(duì)停車服務(wù)的需求。為了使交通更加便捷暢通，智能交通系統(tǒng)（ITS）的理念越來(lái)越受到人們的關(guān)注，該系統(tǒng)將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、人工智能及電子技術(shù)等有效地綜合運(yùn)用于停車場(chǎng)智能管理體系中，建立一種在區(qū)域性內(nèi)全方位發(fā)揮作用的準(zhǔn)時(shí)、快捷、高效的停車智能管理體系。由于城市人口相對(duì)密集，無(wú)論是私家車輛還是公交車輛都不能真正滿足正常的停放，公交需求更很大。所以在停車場(chǎng)智能管理領(lǐng)域，相應(yīng)的也出現(xiàn)了PLC停車場(chǎng)智能管理的概念，即含有高科技的智能系統(tǒng)，與普通的停車系統(tǒng)不同的是，它能以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)來(lái)解決停車難的問(wèn)題，直接為目標(biāo)安全、迅速地到達(dá)目的地。因此，在大力加強(qiáng)車輛停放

3、智能管理的建設(shè)方面，尤其在實(shí)現(xiàn)快捷、便利、安全這一點(diǎn)上擁有很大的發(fā)展空間和潛力。為此，本文對(duì)停車場(chǎng)智能控制管理上引入了PLC技術(shù)，對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行了一個(gè)關(guān)于PLC為主的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第二章 課程設(shè)計(jì)的方案2.1 概述停車場(chǎng)空位顯示PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應(yīng)工作環(huán)境的能力，車輛進(jìn)出停車場(chǎng)是由PLC為中心控制系統(tǒng)工作的。PLC是整體模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路，檢測(cè)電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能，因此在運(yùn)用中，硬件也相對(duì)簡(jiǎn)單，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，另外它的編程語(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單。2.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)1.PLC的系統(tǒng)組成PLC的種類繁多，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。用PLC

4、實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按控制功能要求，通過(guò)程序按一定算法進(jìn)行輸入/輸出變換，并將這個(gè)變換給以物理實(shí)現(xiàn)，并應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。PLC專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，它主要由CPU、電源、存儲(chǔ)器和專門設(shè)計(jì)的輸入/輸出接口電路等組成。PLC系統(tǒng)框圖如下：外部輸入內(nèi)部設(shè)備外部輸出輸入接口電源CPU存儲(chǔ)器通訊接口輸出接口圖2.2 PLC硬件組成框圖2.控制面板控制面板的設(shè)計(jì)也相當(dāng)重要，可以顯示停車場(chǎng)內(nèi)的停車數(shù)量，還可以顯示停車場(chǎng)內(nèi)的溫度，當(dāng)停車場(chǎng)內(nèi)有空位時(shí)綠燈亮，提示司機(jī)朋友可以把車停放在該停車場(chǎng)內(nèi)，當(dāng)紅燈亮起時(shí)，提示司機(jī)停車場(chǎng)已滿，不能再在此提車場(chǎng)內(nèi)停放車輛，還有系統(tǒng)總的控制按鈕，控制系統(tǒng)的啟

5、停。操作面板綠燈 紅燈溫度停車數(shù)量啟動(dòng)/停止入口顯示第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件系統(tǒng)的組成S7-200 PLC屬于小型PLC，其主機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是整體式，主機(jī)上有一定數(shù)量的輸入輸出（I/O）點(diǎn)，一個(gè)主機(jī)單元就是一個(gè)系統(tǒng)。他還可以驚醒靈活的擴(kuò)展，如果I/O點(diǎn)不夠，則可增加I/O擴(kuò)展模塊；如果需要其他特殊功能，如特殊通信或定位控制等，則可以增加相應(yīng)的功能模塊，一個(gè)完整的系統(tǒng)由5部分組成：主機(jī)單元，擴(kuò)展單元，特殊功能模塊，相關(guān)設(shè)備，軟件。1.主機(jī)單元：又稱基本單元或CPU模塊。它由CPU，存儲(chǔ)器，基本輸入/輸出點(diǎn)和電源等組成，是PLC的主要部分。實(shí)際上它是一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，可以單獨(dú)完成一定的控制任務(wù)

6、。西門子S7-200系列PLC的基本型號(hào)共有十種，本設(shè)計(jì)采用CPU226，它集成24輸入/16輸出，有很多的程序存儲(chǔ)容量，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量達(dá)到10KB，還具有兩個(gè)通信口，通信能力大大增強(qiáng)，它可用于點(diǎn)數(shù)較多，要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。下邊是CPU模塊的主要特點(diǎn)和技術(shù)規(guī)范：（1）供電電壓 直流24V和交流220V兩種供電電源電壓。（2）輸出方式 輸出類型有晶體管（DC）和繼電器（DC/AC）兩種方式（3）集成電源 主機(jī)集成有24V直流電源，可以直接用于傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的供電。(4) 高速計(jì)數(shù) 它可以用普通輸入端子捕捉比CPU掃描周期更快的脈沖信號(hào)，進(jìn)行高速計(jì)數(shù)。（5）集成模擬電位器 可以用模塊上的

7、電位器來(lái)改變它對(duì)應(yīng)的特殊寄存器中的數(shù)值，可以實(shí)時(shí)更改程序運(yùn)行中的一些參數(shù)。（6）實(shí)時(shí)時(shí)鐘 可用于對(duì)信息加注時(shí)間標(biāo)記，記錄機(jī)器運(yùn)行時(shí)間或?qū)^(guò)程運(yùn)行時(shí)間控制。2.擴(kuò)展單元：又稱擴(kuò)展模塊，當(dāng)主機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時(shí)，用戶可以根據(jù)需要擴(kuò)展各種模塊，根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)的數(shù)量不同、性質(zhì)不同、供電不同，I/O擴(kuò)展模塊有多種類型。每個(gè)CPU所能諒解的擴(kuò)展單元的數(shù)量和實(shí)際所能使用的I/O點(diǎn)數(shù)是由多種因素共同決定的。CPU226可擴(kuò)展7個(gè)模塊，本設(shè)計(jì)擴(kuò)展了4個(gè)數(shù)字式輸出模塊（EM222）, 還要擴(kuò)展一個(gè)模擬量輸入模塊（EM235）。I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展和編址： 模塊3EM222DO8DC24V主機(jī)CPU22

8、4模塊1EM222DO8DC24V模塊2EM222DO8DC24V12位模塊4EM222DO8DC24V模塊5EM225AI14/AO112位3.2 PLC外部接線上圖為PLC的外部接線圖 I1.0為啟動(dòng)/停止按鈕，控制程序的啟停，每次開始程序會(huì)自動(dòng)初始化，I0.0為入口車輛檢測(cè)傳感器，每次有車進(jìn)入停車場(chǎng)，I0.0就會(huì)有一個(gè)脈沖進(jìn)入，使計(jì)數(shù)器加一，控制面板上的顯示也會(huì)顯示加一；I0.1為出口車輛檢測(cè)傳感器，每次有車從停車場(chǎng)出來(lái)時(shí)，出口傳感器就會(huì)給CPU一個(gè)脈沖，使計(jì)數(shù)器減一，同時(shí)控制面板上的指示燈也會(huì)相映的減一，當(dāng)停車場(chǎng)內(nèi)有空位時(shí)，控制面板上的綠燈就會(huì)亮起，提示司機(jī)停車場(chǎng)有空位，當(dāng)紅燈亮起，就

9、表示停車場(chǎng)停車位已滿，提示司機(jī)此停車場(chǎng)暫時(shí)不能再停車。D0D15可以顯示停車場(chǎng)內(nèi)的停車數(shù)量，D16D40可以顯示停車場(chǎng)內(nèi)的溫度，是一套停車場(chǎng)智能化系統(tǒng)。3.3 元件介紹（1）傳感器材料特性：導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而改變，通過(guò)測(cè)量其阻值推算出被測(cè)物體的溫度，這種傳感器主要用于-200500溫度范圍內(nèi)的溫度測(cè)量，純金屬是熱電阻的主要制造材料，熱電阻的材料應(yīng)具有以下特性：1.電阻溫度系數(shù)要大而且穩(wěn)定，電阻值與溫度之間應(yīng)具有良好的線形關(guān)系2.電阻率高，熱容量小，反應(yīng)速度快。3.材料的復(fù)現(xiàn)性和工藝性好，價(jià)格低4.在測(cè)溫范圍內(nèi)化學(xué)物理特性穩(wěn)定。目前，在工業(yè)中應(yīng)用最廣的和，并已制作成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫?zé)犭娮?。銅電阻傳

10、感器：在測(cè)溫精度要求不高，且測(cè)溫范圍比較小的情況下，可采用銅電阻做成熱電阻材料代替鉑電阻。在-50150的溫度范圍內(nèi)，銅電阻與溫度成線性關(guān)系，其電阻與溫度關(guān)系的表達(dá)式為RtR0(1+At)(2-3)式中，A4.2510-34.2810-3為銅電阻的溫度系數(shù)。（2）紅外線車輛檢測(cè)傳感器：在停車場(chǎng)的進(jìn)口，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

11、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 880 nm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)。 停車場(chǎng)示意圖第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)思想根據(jù)所學(xué)內(nèi)容分析題目，由于要檢測(cè)進(jìn)出停車場(chǎng)的車輛的數(shù)量，所以在進(jìn)口和出口各安裝了一對(duì)紅外線發(fā)送接受器，能檢測(cè)是否有車輛進(jìn)出停車場(chǎng)。由紅外線接受來(lái)的信號(hào)傳給CPU，來(lái)完成計(jì)數(shù)功能。由于還要顯示停車場(chǎng)內(nèi)的溫度，所以在停車場(chǎng)內(nèi)安裝了溫度傳感器，又來(lái)檢測(cè)停車場(chǎng)內(nèi)溫度，把溫度傳來(lái)的信號(hào)通過(guò)擴(kuò)展的模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字量直接送到CPU中，可以讓CPU直接利用。4.2 I/

12、O分配輸入分配啟動(dòng)/停止按鈕I1.0入口傳感器I0.0出口傳感器I0.1輸出口分配a1Q0.0a2Q1.0a3Q2.0a4Q3.0a5Q4.0綠燈Q5.0b1Q0.1b2Q1.1b3Q2.1b4Q3.1b5Q4.1紅燈Q5.1c1Q0.2c2Q1.2c3Q2.2c4Q3.2c5Q4.2d1Q0.3d2Q1.3d3Q2.3d4Q3.3d5Q4.3e1Q0.4e2Q1.4e3Q2.4e4Q3.4e5Q4.4f1Q0.5f2Q1.5f3Q2.5f4Q3.5f5Q4.5g1Q0.6g2Q1.6g3Q2.6g4Q3.6g5Q4.6h1Q0.7h2Q1.7h3Q2.7h4Q3.7h5Q4.7第五章 程序調(diào)

13、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，應(yīng)先畫出梯形圖，然后編程，這樣可少出錯(cuò)，速度也快，編程結(jié)束后先空調(diào)試程序，待各個(gè)動(dòng)作正常后，再在設(shè)備上調(diào)試，為了準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，需要進(jìn)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(lái)完成，調(diào)試步驟如下：（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(jìn)行語(yǔ)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，驚醒下一步的調(diào)試。（3）運(yùn)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(jìn)行調(diào)試，觀察運(yùn)行的情況，看是否隨時(shí)按下停止按鈕可以停止系統(tǒng)運(yùn)行，或者等待100個(gè)脈沖后，系統(tǒng)是否停止運(yùn)行。第六章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)本設(shè)計(jì)是基于PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化停車場(chǎng)，能自動(dòng)顯示停車數(shù)量，還能顯示停車場(chǎng)內(nèi)的溫度，是智能的現(xiàn)代化設(shè)備，主要用是提示司機(jī)朋友停車場(chǎng)內(nèi)是否有停車位，但本設(shè)計(jì)還不是很完美，還有很多需要完善的地方，還有很多有待提高的地方，停車場(chǎng)還可以設(shè)計(jì)成自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)，或者是自動(dòng)