基于PLC停車(chē)場(chǎng)車(chē)位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、唐 山 學(xué) 院 可編程控制器 課 程 設(shè) 計(jì) 題 目 停車(chē)場(chǎng)車(chē)位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 (部) 信息工程系 班 級(jí) 11電本3班 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 201X 年 月 日至201X年 月 日 共 1 周201X年 月 日課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表出勤情況出勤天數(shù) 缺勤天數(shù)成績(jī)?cè)u(píng)定出勤情況及設(shè)計(jì)過(guò)程表現(xiàn)（20分）課設(shè)答辯（20分）設(shè)計(jì)成果（60分）總成績(jī)（100分）提問(wèn)（答辯）問(wèn)題情況綜合評(píng)定 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日目 錄1 引言11.1 停車(chē)場(chǎng)概述11.2 PLC的簡(jiǎn)介12 硬件設(shè)計(jì)32.1總體設(shè)計(jì)32.2設(shè)計(jì)思路32.3 CPU226的I/O接線(xiàn)圖63 軟件設(shè)計(jì)73.1編程軟件介紹73.2總體設(shè)

2、計(jì)74 程序調(diào)試10總結(jié)11參考文獻(xiàn)12課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1引言1.1停車(chē)場(chǎng)的概述近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(chē)、出租車(chē)比重呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，因此車(chē)輛停放依舊是市民最為關(guān)注的問(wèn)題。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(chē)場(chǎng)智能管理體系中，建立一種在區(qū)域性?xún)?nèi)全方位發(fā)揮作用的準(zhǔn)時(shí)、快捷、高效的停車(chē)智能管理體系。由于城市人口相對(duì)密集，無(wú)論是私家車(chē)輛還是公交車(chē)輛都不能真正滿(mǎn)足正常的停放，公交需求更很大。所以在停車(chē)場(chǎng)

3、智能管理領(lǐng)域，相應(yīng)的也出現(xiàn)了PLC停車(chē)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(chē)系統(tǒng)不同的是，它能以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)來(lái)解決停車(chē)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(chē)輛停放智能管理的建設(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(chē)場(chǎng)智能控制管理上引入了PLC技術(shù)，對(duì)停車(chē)場(chǎng)進(jìn)行了一個(gè)關(guān)于PLC為主的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。1.2 PLC簡(jiǎn)介PLC是一種可編程的數(shù)字邏輯控制設(shè)備，早期用于開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，多用于控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)和電磁閥的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而控制機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。只要合理分配輸入、輸出點(diǎn)，根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)梯形圖，采用基本指令和步進(jìn)指令

4、就可達(dá)到控制目的。隨著控制要求的不斷提高，許多PLC生產(chǎn)廠家進(jìn)一步優(yōu)化和改善PLC的功能，增加了功能指令，大大拓寬了PLC的應(yīng)用范圍，使PLC在某種程序上可以代替控制器和計(jì)算機(jī)的協(xié)同工作系統(tǒng)，為工業(yè)生產(chǎn)和民用控制設(shè)計(jì)提供方便。PLC具有可靠性高、功能性強(qiáng)和編程簡(jiǎn)單等有點(diǎn)，所以深受設(shè)計(jì)人員的喜愛(ài)。PLC就如同一部計(jì)算機(jī)與蓄電器控制設(shè)備相結(jié)合的新型高性能控制裝置。PLC的基本單元包括中央控制器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元和輸出單元。除了基本單元，PLC還可以追加許多擴(kuò)展模塊，從而增強(qiáng)其功能和性能。PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：a、電源 PLC

5、的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去b. 中央處理單元(CPU)。中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶(hù)程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以?huà)呙璧姆绞浇邮宅F(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶(hù)程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后

6、按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶(hù)程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來(lái)對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 c、存儲(chǔ)器，存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。d、輸入輸出接口電路。1現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。2現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器

7、、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用PLC通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。e、功能模塊，如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。f、通信模塊，如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP通訊模塊等。下面是PLC的基本單元結(jié)構(gòu)圖如圖1.1所示外部輸入內(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1.1 PLC硬件組成框圖2硬件設(shè)計(jì)2.1總體設(shè)計(jì)控制面板的設(shè)計(jì)也相當(dāng)重要，可以顯示停車(chē)場(chǎng)內(nèi)的停車(chē)數(shù)量，當(dāng)停車(chē)場(chǎng)內(nèi)有空位時(shí)未滿(mǎn)燈亮，提示司機(jī)朋友可以把車(chē)停放在該停車(chē)場(chǎng)內(nèi)，當(dāng)滿(mǎn)燈亮起時(shí)，提示司機(jī)停車(chē)場(chǎng)已滿(mǎn)，不能再在此提車(chē)場(chǎng)內(nèi)停放車(chē)輛，還有系統(tǒng)總的控制按鈕，控制系統(tǒng)的啟停，控制面板如圖2.1

8、。圖2.1 控制面板2.2設(shè)計(jì)思路利用經(jīng)驗(yàn)法法設(shè)計(jì)電路，運(yùn)用了自加與自減模塊控制車(chē)輛的進(jìn)入與離開(kāi)。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)時(shí)加1，當(dāng)車(chē)輛離開(kāi)停車(chē)場(chǎng)時(shí)減1。兩個(gè)輸出對(duì)應(yīng)車(chē)位滿(mǎn)與未滿(mǎn)。7個(gè)輸出對(duì)應(yīng)數(shù)碼管顯示車(chē)輛數(shù)量。16個(gè)輸出分別顯示各個(gè)車(chē)位的停車(chē)情況。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入時(shí)觸發(fā)一個(gè)傳感器I0.0，程序中模擬上升沿，當(dāng)上升沿到來(lái)時(shí)，VB10加1。同樣，當(dāng)車(chē)輛離開(kāi)時(shí)觸發(fā)另一個(gè)傳感器I0.1，程序中模擬上升沿，當(dāng)上升沿到來(lái)時(shí)，VB10自減1.未滿(mǎn)16時(shí)，Q0.0有輸出，滿(mǎn)16時(shí)，Q0.1輸出，Q0.0停止輸出。Q1.0-Q1.6為數(shù)碼管顯示。Q2.0-Q3，7為車(chē)位顯示。如表2.1：表2.1 I/O地址分配表：控制信號(hào)

9、信號(hào)名稱(chēng)元件名稱(chēng)元件符號(hào)地址編碼輸入信號(hào)入口檢測(cè)紅外感應(yīng)器SB1I0.0出口檢測(cè)紅外感應(yīng)器SB2I0.1車(chē)位檢測(cè)1壓力傳感器SQ0I1.0車(chē)位檢測(cè)2壓力傳感器SQ1I1.1車(chē)位檢測(cè)3壓力傳感器SQ2I1.2車(chē)位檢測(cè)4壓力傳感器SQ3I1.3車(chē)位檢測(cè)5壓力傳感器SQ4I1.4車(chē)位檢測(cè)6壓力傳感器SQ5I1.5車(chē)位檢測(cè)7壓力傳感器SQ6I1.6車(chē)位檢測(cè)8壓力傳感器SQ7I1.7車(chē)位檢測(cè)9壓力傳感器SQ8I2.0車(chē)位檢測(cè)10壓力傳感器SQ9I2.1車(chē)位檢測(cè)11壓力傳感器SQ10I2.2車(chē)位檢測(cè)12壓力傳感器SQ11I2.3車(chē)位檢測(cè)13壓力傳感器SQ12I2.4車(chē)位檢測(cè)14壓力傳感器SQ13I2.5車(chē)

10、位檢測(cè)15壓力傳感器SQ14I2.6車(chē)位檢測(cè)16壓力傳感器SQ15I2.7 輸 出 信 號(hào)入口閘門(mén)開(kāi)關(guān)線(xiàn)圈KM1Q0.0出口閘門(mén)開(kāi)關(guān)線(xiàn)圈KM2Q0.1數(shù)碼管a（個(gè)位）數(shù)碼管aQ3.0數(shù)碼管b數(shù)碼管bQ3.1數(shù)碼管c數(shù)碼管cQ3.2數(shù)碼管d數(shù)碼管dQ3.3數(shù)碼管e數(shù)碼管eQ3.4數(shù)碼管f數(shù)碼管fQ3.5數(shù)碼管g數(shù)碼管gQ3.6數(shù)碼管a（十位）數(shù)碼管aQ4.0數(shù)碼管b數(shù)碼管bQ4.1數(shù)碼管c數(shù)碼管cQ4.2數(shù)碼管d數(shù)碼管dQ4.3數(shù)碼管e數(shù)碼管eQ4.4數(shù)碼管f數(shù)碼管fQ4.5數(shù)碼管g數(shù)碼管gQ4.6車(chē)位指示1燈泡SQ0Q1.0車(chē)位指示2燈泡SQ1Q1.1車(chē)位指示3燈泡SQ2Q1.2車(chē)位指示4燈泡

11、SQ3Q1.3車(chē)位指示5燈泡SQ4Q1.4車(chē)位指示6燈泡SQ5Q1.5車(chē)位指示7燈泡SQ6Q1.6車(chē)位指示8燈泡SQ7Q1.7車(chē)位指示9燈泡SQ8Q2.0車(chē)位指示10燈泡SQ9Q2.1車(chē)位指示11燈泡SQ10Q2.2車(chē)位指示12燈泡SQ11Q2.3車(chē)位指示13燈泡SQ12Q2.4車(chē)位指示14燈泡SQ13Q2.5車(chē)位指示15燈泡SQ14Q2.6車(chē)位指示16燈泡SQ15Q2.72.3 CPU226的I/O接線(xiàn)圖圖2.2 CPU226的I/O接線(xiàn)圖3軟件設(shè)計(jì)3.1編程軟件介紹本次課設(shè)我們所使用的編程軟件是V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3。V4.0 STEP 7 MicroWIN SP

12、3提供軟件工具幫助調(diào)試和測(cè)試程序。軟件編程特征包括：監(jiān)視S7-200正在執(zhí)行的用戶(hù)程序狀態(tài)，為S7-200指定運(yùn)行程序的掃描次數(shù)，強(qiáng)制變量值等。其他功能有：（1）運(yùn)動(dòng)控制 （2）創(chuàng)建調(diào)制解調(diào)模塊程序 （3）USS協(xié)議庫(kù) （4）Modbus從站協(xié)議指令 （5）使用配方 （6）使用數(shù)據(jù)記錄 （7）PID自整定和PID整定控制面板等。3.2總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)由入口閘欄檢測(cè)、出口閘欄檢測(cè)、空車(chē)位指示燈和滿(mǎn)車(chē)位指示燈以及數(shù)碼顯示燈系統(tǒng)組成。在設(shè)計(jì)中應(yīng)用了常開(kāi)觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、比較指令、置位和復(fù)位指令、計(jì)數(shù)器等指令來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。停車(chē)場(chǎng)車(chē)位控制系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別車(chē)輛進(jìn)入，車(chē)輛出去，車(chē)庫(kù)滿(mǎn)或未滿(mǎn)和引導(dǎo)車(chē)輛停放到當(dāng)前最小車(chē)

13、位處。當(dāng)車(chē)庫(kù)未滿(mǎn)的時(shí)候車(chē)庫(kù)閘欄打開(kāi)。其梯形圖如下：網(wǎng)絡(luò)1：分析：入口開(kāi)閘控制，統(tǒng)計(jì)入口進(jìn)入車(chē)輛的數(shù)量。網(wǎng)絡(luò)2：分析：出口開(kāi)閘控制，統(tǒng)計(jì)停車(chē)場(chǎng)當(dāng)前的車(chē)輛數(shù)。網(wǎng)絡(luò)3：分析：當(dāng)停車(chē)場(chǎng)滿(mǎn)時(shí)滿(mǎn)標(biāo)志置1，滿(mǎn)指示燈亮。當(dāng)車(chē)庫(kù)未滿(mǎn)時(shí)，未滿(mǎn)指示燈亮。網(wǎng)絡(luò)4：分析：調(diào)用顯示車(chē)位空否的子程序。網(wǎng)絡(luò)：5分析：計(jì)算空余車(chē)位的數(shù)量。網(wǎng)絡(luò)6：分析：將16位整型數(shù)轉(zhuǎn)化為BCD碼。網(wǎng)絡(luò)7：分析：用數(shù)碼管的空余車(chē)位的個(gè)位。網(wǎng)絡(luò)8：分析：進(jìn)行判斷當(dāng)空余車(chē)位數(shù)大于等于10時(shí)，數(shù)碼管顯示1，小于10顯示0。4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，應(yīng)先畫(huà)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

14、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）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。（2）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(kāi)可編程控制器的“RUN”開(kāi)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?？偨Y(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(chē)場(chǎng)，能自動(dòng)顯示停車(chē)數(shù)量，還能顯示停車(chē)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(chē)場(chǎng)內(nèi)是否有停車(chē)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