基于PLC的車庫(kù)門自動(dòng)控制系統(tǒng)

【摘要】隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)車庫(kù)的需求量日益增長(zhǎng)。智能車庫(kù)將是信息社會(huì)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，停車場(chǎng)管理限制系統(tǒng)則是現(xiàn)代建筑中不行或缺的一部分。隨著計(jì)算機(jī)限制技術(shù)的發(fā)展，停車場(chǎng)管理限制系統(tǒng)的功能及軟硬件設(shè)施也伴隨其發(fā)展而不斷改進(jìn)。本文主要闡述了車庫(kù)自動(dòng)門的設(shè)計(jì)思想與程序編制,應(yīng)用PLC作為現(xiàn)場(chǎng)限制器，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行信號(hào)采集與限制。限制的說(shuō)明、系統(tǒng)流程圖、外部接線圖、梯形圖必要的文字說(shuō)明介紹了以PLC為應(yīng)用的車庫(kù)自動(dòng)門的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。依據(jù)管理及限制功能需求，充分探討了相關(guān)系統(tǒng)組件的工作原理及性能指標(biāo)，據(jù)此進(jìn)行系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)及硬件選型。此系統(tǒng)對(duì)車庫(kù)的管理有很大的幫助、對(duì)疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行實(shí)力有明顯的效果，有很大的好用價(jià)值?！娟P(guān)鍵字】可編程限制器S7-200自動(dòng)車庫(kù)限制系統(tǒng)第1章概述隨著生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的日常生活和生產(chǎn)活動(dòng)大量的運(yùn)用了自動(dòng)化限制，不僅節(jié)約了人力資源，而且很大程度上提高了生產(chǎn)效率，又進(jìn)一步的促進(jìn)了生產(chǎn)力的快速發(fā)展，并不斷的豐富著人們的生活。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，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意正常的停放，公交需求更很大。因此車輛停放照舊是市民最關(guān)注的問(wèn)題。在超級(jí)市場(chǎng)、公共建筑、銀行、別墅車庫(kù)門，常常運(yùn)用自動(dòng)門限制系統(tǒng)。早期的自動(dòng)門限制系統(tǒng)采納繼電器邏輯限制，已經(jīng)漸漸被淘汰。1969年，出現(xiàn)了可編程邏輯限制器PLC（ProgrammableLogicController），其特點(diǎn)是：具備邏輯限制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、等功能，編程語(yǔ)言采納直觀的梯形圖語(yǔ)言，軟件更改便利，通用性和敏捷性好。PLC限制自動(dòng)門由于具有故障率低、牢靠性高、修理便利等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。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)，與一般的停車系統(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，干脆為目標(biāo)平安、快速地到達(dá)目的地。停車場(chǎng)管理系統(tǒng)重點(diǎn)要做到精確指示車輛進(jìn)出,車輛進(jìn)入時(shí)給與司機(jī)精確的車位數(shù)量與詳細(xì)位置,車輛進(jìn)入車庫(kù)后,記錄車輛總量;車輛離開車庫(kù)時(shí),削減車輛數(shù)量。車輛進(jìn)出指示可完全由PLC進(jìn)行中心限制處理,停車場(chǎng)空位指示可利用價(jià)格便宜的數(shù)碼管顯示。因此，在大力加強(qiáng)車輛停放智能管理的建設(shè)方面，尤其在實(shí)現(xiàn)快捷、便利、平安這一點(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)智能限制管理上引入了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2章停車場(chǎng)限制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1可編程限制器PLC的選型PLC目前主要的品牌有：美國(guó)AB，比利時(shí)ABB，松下，西門子，匯川，三菱，歐姆龍，臺(tái)達(dá)，富士，施耐德，信捷創(chuàng)研等。本設(shè)計(jì)中采納西門子公司的S7-200型PLC,其優(yōu)越的性能表現(xiàn)為極高的牢靠性極豐富的指令集，易于駕馭，便捷的操作，豐富的內(nèi)置集成功能，實(shí)時(shí)特性，強(qiáng)勁的通訊實(shí)力，豐富的擴(kuò)展模塊。1.S7-200的特征(1)體積小,尺寸:160×80×62mm由于其緊湊的設(shè)計(jì),S7-200可以適合于任何機(jī)器限制環(huán)境。(2)易于運(yùn)用:通過(guò)STEP7-Micro/Dos軟件可以特別便利地為S7-200編程,而且該軟件能夠在任何一臺(tái)IBM兼容個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)用,哪怕是一臺(tái)286的微機(jī),要求MS-DOS5.0以上。(3)敏捷多用:S7-200的輸入/輸出點(diǎn)可以支持各個(gè)領(lǐng)域的設(shè)備,如:光電傳感器,驅(qū)動(dòng)馬達(dá)按鈕開關(guān),燈,泵,攪拌器等。2.S7-200的主要組成部件(1)中心處理器(CPU):是限制系統(tǒng)的大腦,它依據(jù)用戶程序進(jìn)行限制,此次選擇CPU224作為本設(shè)計(jì)的主機(jī)。(2)輸入和輸出(I/O):是系統(tǒng)的限制點(diǎn),輸入用于監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)裝置，輸出用于限制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。(3)編程口:用于連接編程設(shè)備,例如,一臺(tái)計(jì)算機(jī)或一個(gè)手持編程器如圖2-1所示。圖2-1S7-200簡(jiǎn)易組成連接圖3.編程軟件S7-200的編程軟件叫做STEP7-Micro/Dos它基于MS-Dos5.0上的版本。STEP7-Micro/Dos的編程語(yǔ)言有兩種表示方法:指令表和梯形圖。2.2．汽車車庫(kù)自動(dòng)門電氣限制系統(tǒng)的平面圖汽車車庫(kù)自動(dòng)門電氣限制系統(tǒng)限制的平面圖如圖2-2所示。說(shuō)明：超聲波開關(guān)：紅色區(qū)域?yàn)槌暡ǖ母袘?yīng)范圍，當(dāng)小車進(jìn)入到這個(gè)范圍，超聲波開關(guān)被觸發(fā)，常閉變常開，常開變常閉。它的初始狀態(tài)是上面為常閉觸點(diǎn)，下面為常開觸點(diǎn)。光電開關(guān)：當(dāng)有物體穿過(guò)開關(guān)，并遮住了光束，那么開關(guān)的狀態(tài)常閉變常開，常開變常閉。它的初始狀態(tài)是上面為常閉觸點(diǎn)，下面為常開觸點(diǎn)。門下限開關(guān)：當(dāng)門下降，遇到它時(shí)，門下限開關(guān)會(huì)有動(dòng)作，那么開關(guān)的狀態(tài)常閉變常開，常開變常閉。由于現(xiàn)在門是關(guān)閉的，因此它的初始狀態(tài)是上面為常開觸點(diǎn)，下面為常閉觸點(diǎn)。門上限開關(guān)：當(dāng)門上升時(shí)，遇到它時(shí)，門上限開關(guān)會(huì)有動(dòng)作，那么開關(guān)的狀態(tài)常閉變常開，常開變常閉。它的初始狀態(tài)是上面為常閉觸點(diǎn)，下面為常開觸點(diǎn)。門位電動(dòng)機(jī)：采納直流驅(qū)動(dòng)，按正負(fù)方向接入電源，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)（門上升），反之，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)（門下降）。

限制要求PLC投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，打算好啟動(dòng)。庫(kù)門設(shè)計(jì)為卷簾式，用一個(gè)電機(jī)來(lái)拖動(dòng)卷簾。正轉(zhuǎn)接觸器KM1使電機(jī)開門，反轉(zhuǎn)接觸器KM2使電機(jī)關(guān)門。在庫(kù)門的上方裝設(shè)一個(gè)超聲波探測(cè)開關(guān)S01，超聲波開關(guān)放射超聲波。1）按下啟動(dòng)按扭，當(dāng)有人或車由外到內(nèi)進(jìn)入超聲波放射范圍時(shí)，超聲波開關(guān)便檢測(cè)出超聲回波，從而產(chǎn)生輸出電信號(hào)（S01=ON），由該信號(hào)啟動(dòng)接觸器KM1，電機(jī)M正轉(zhuǎn)使卷簾上升開門，當(dāng)?shù)竭_(dá)開門限位開關(guān)位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。2）假如此時(shí)車不想停入車庫(kù)，須要離開，車離開超聲波放射范圍，5秒后，車庫(kù)門自動(dòng)關(guān)閉。假如此時(shí)車又想開進(jìn)車庫(kù)，再次進(jìn)入超聲波放射范圍，車庫(kù)門停止關(guān)閉，進(jìn)行開門動(dòng)作。3）當(dāng)車開到車庫(kù)門下時(shí)，在庫(kù)門的下方裝設(shè)一套光電開關(guān)S02，用以檢測(cè)是否有物體穿過(guò)庫(kù)門。光電開關(guān)由兩個(gè)部件組成，一個(gè)是能連續(xù)發(fā)光的光源；另一個(gè)是能接收光束，并能將之轉(zhuǎn)換成電脈沖的接收器。若行車（人）遮斷了光束，光電開關(guān)S02便檢測(cè)到這一物體，產(chǎn)生電脈沖，在延時(shí)定時(shí)器5秒后，由該信號(hào)啟動(dòng)接觸器KM2，使電機(jī)M反轉(zhuǎn)，從而使卷簾起先下降關(guān)門，當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門限位開關(guān)時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。4）在關(guān)門過(guò)程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外進(jìn)入超聲波放射范圍時(shí)，則馬上停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開門程序。5）考慮到自動(dòng)門在出現(xiàn)故障或在修理的時(shí)候，用自動(dòng)限制從在肯定問(wèn)題，增加手動(dòng)開門和關(guān)門開關(guān)。2.3

限制程序的編制，并畫出硬件接線圖2.3.1主接線路如下圖所示圖2-3車庫(kù)自動(dòng)門主電路電路圖2.3.2PLC硬件連接線路如下限制過(guò)程：按下電子鎖開關(guān)I0.0，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)卷簾門打開，同時(shí)照明燈打開。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)遇到上限位開關(guān)I0.1時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)卷簾門停止打開。汽車起先駛進(jìn)車庫(kù)。全部進(jìn)入后，按下電子鎖I0.3關(guān)門，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)卷簾門起先關(guān)閉。當(dāng)?shù)竭_(dá)下限位開關(guān)I0.2時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，卷簾門關(guān)閉完成。最終按下I0.5關(guān)閉照明燈?；蛘哂幸粋€(gè)聲音信號(hào)I0.6聲控開關(guān)促使照明燈打開，計(jì)時(shí)器起先計(jì)時(shí)，10秒后照明燈自動(dòng)關(guān)閉。如此循環(huán)。第4章停車場(chǎng)限制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)功能依次如下圖所示：4.1．1車開進(jìn)車庫(kù)：1）、運(yùn)行項(xiàng)目，按下啟動(dòng)按鈕SB5；按鍵盤的向上方向鍵，限制小車前進(jìn)；當(dāng)小車進(jìn)入超聲波區(qū)域時(shí)，車庫(kù)門開啟，到達(dá)上限位停止開門。2）、車接著前進(jìn)，當(dāng)車穿過(guò)光電開關(guān)，開進(jìn)車庫(kù)時(shí)，定時(shí)器起先計(jì)時(shí)，3s后，起先關(guān)門，到達(dá)關(guān)門下限位時(shí)停止關(guān)門。2、車開出車庫(kù)：1）、按下手動(dòng)開門按鈕后，車庫(kù)門開啟，到達(dá)上限位時(shí)，停止開門。2）、車開出車庫(kù)時(shí)，穿過(guò)關(guān)電開關(guān)和超聲波區(qū)域，最終離開超聲波區(qū)域，此時(shí)門自動(dòng)關(guān)閉，無(wú)需手動(dòng)去關(guān)門。2.4、I/O口及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器說(shuō)明I/O口安排表：類別元件端子號(hào)作用輸入SB1I0.0超聲波開關(guān)SB2I0.1開門上限開關(guān)SB3I0.2開門下限開關(guān)SB4I0.3關(guān)電開關(guān)SB5I0.4啟動(dòng)/停止開關(guān)SB6I0.5手動(dòng)開門開關(guān)SB7I0.6手動(dòng)關(guān)門開關(guān)輸出KM1Q0.0電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器KM2Q0.1電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器定時(shí)器說(shuō)明：類別器件號(hào)設(shè)定值作用定時(shí)器T383S車觸關(guān)電開關(guān)后，3秒后關(guān)自動(dòng)門限制過(guò)程：按下電子鎖開關(guān)I0.0，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)卷簾門打開，同時(shí)照明燈打開。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)遇到上限位開關(guān)I0.1時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)卷簾門停止打開。汽車起先駛進(jìn)車庫(kù)。全部進(jìn)入后，按下電子鎖I0.3關(guān)門，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)卷簾門起先關(guān)閉。當(dāng)?shù)竭_(dá)下限位開關(guān)I0.2時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，卷簾門關(guān)閉完成。最終按下I0.5關(guān)閉照明燈?；蛘哂幸粋€(gè)聲音信號(hào)I0.6聲控開關(guān)促使照明燈打開，計(jì)時(shí)器起先計(jì)時(shí)，10秒后照明燈自動(dòng)關(guān)閉。如此循環(huán)。2.5梯形圖指令表網(wǎng)絡(luò)1LDI0.0OQ0.0AI0.4OI0.5ANI0.1ANI0.3=Q0.0網(wǎng)絡(luò)2LDNI0.0OQ0.1AI0.4ANI0.2=Q0.1網(wǎng)絡(luò)3LDNI0.3OM0.0AI0.4ANI0.0=M0.0網(wǎng)絡(luò)4LDM0.0AI0.4ANT38TONT38,30網(wǎng)絡(luò)5LDT38AI0.4OI0.6ANI0.2=Q0.1心得體會(huì)拿到這個(gè)課題時(shí)，我第一次讀過(guò)去，腦袋里留下了或許的設(shè)計(jì)要求。就是電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)限制自動(dòng)門的打開與關(guān)閉，還有就是限位開關(guān)限制自動(dòng)門電動(dòng)機(jī)的到位停止。這是汽車進(jìn)出庫(kù)必需的要求。還有就是室照明燈的要求。這些都是一些簡(jiǎn)潔的限制，看一下就可以想象出來(lái)車進(jìn)出的狀況。但是到了真正編寫程序的時(shí)候，發(fā)覺(jué)并不是那么的簡(jiǎn)潔。車庫(kù)門電子鎖打開，假如光線差的話照明燈也打開。然后車進(jìn)入庫(kù)內(nèi)，門自動(dòng)關(guān)閉。到了這一環(huán)節(jié)，我一起先是考慮用兩個(gè)壓力傳感器庫(kù)外庫(kù)內(nèi)各一個(gè)，當(dāng)車入庫(kù)時(shí)，遇到外面的傳感器時(shí)自動(dòng)門不動(dòng)作，而遇到室內(nèi)的壓力傳感器時(shí)門就會(huì)關(guān)閉，車出庫(kù)時(shí)反之。可是，當(dāng)我在編程序的時(shí)候，發(fā)覺(jué)并不是那么簡(jiǎn)潔，編著編著發(fā)覺(jué)我自己就被繞進(jìn)去了。后來(lái)沒(méi)方法去求助了一下同學(xué)，探討了好長(zhǎng)時(shí)間，發(fā)覺(jué)我們實(shí)力有限，雖然很簡(jiǎn)潔，但是卻很饒人。于是我就回來(lái)接著思索，我想到了另一個(gè)方案，就是在自動(dòng)門的下面放一個(gè)壓力傳感器，然后用一個(gè)定時(shí)器，30秒左右的時(shí)間，當(dāng)汽車走到車庫(kù)門口時(shí)，遇到壓力傳感器，然后計(jì)時(shí)器起先工作，30秒后接收到信號(hào)，門起先自動(dòng)關(guān)閉。并且簡(jiǎn)化了程序，避開了兩個(gè)傳感器交叉運(yùn)用時(shí)會(huì)產(chǎn)生的混亂。但是，我又發(fā)覺(jué)另一個(gè)問(wèn)題，假如車行道門口突然停住了，定時(shí)器五秒后門起先關(guān)閉，這樣的話就出現(xiàn)了一個(gè)致命的錯(cuò)誤，而且上網(wǎng)查了一下壓力傳感器的價(jià)格，發(fā)覺(jué)他不是太便宜，用在家用車庫(kù)中不切實(shí)際。結(jié)果發(fā)覺(jué)不行行。后來(lái)，經(jīng)過(guò)老師的指導(dǎo)，用電子鎖限制自動(dòng)門的關(guān)閉，結(jié)果發(fā)覺(jué)可行，并且能達(dá)到要求的限制要求。在此設(shè)計(jì)完成之際，我要誠(chéng)心感謝三年來(lái)始終真心愛(ài)惜我，熱忱幫助我的老師和同學(xué)們。在這個(gè)設(shè)計(jì)中我既感到了很多的不足，也學(xué)到了很多的學(xué)問(wèn)。最終，謹(jǐn)向全部曾經(jīng)關(guān)切和幫助我的老師和同學(xué)表示感謝。向批閱本設(shè)計(jì)的各位老師表示深深地謝意。祝福母校飛黃騰達(dá)！通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我學(xué)會(huì)如何去培育我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。更重要的是，我在這一設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持不懈，不輕易言棄。設(shè)計(jì)過(guò)程，也好比是我們?nèi)祟惓砷L(zhǎng)的歷程，常有一些不如意，或許這就是在對(duì)我們提出了挑戰(zhàn)，英勇過(guò)，也戰(zhàn)勝了，成功的鐘聲也就肯定會(huì)為我們而敲響。在此，我特別感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給與我?guī)椭娜藗儭Ｎ沂紫认蛑笇?dǎo)老師茅紅霞老師表達(dá)真誠(chéng)的謝意，她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)看法，廣博的理論學(xué)問(wèn)，豐富的工作閱歷，務(wù)實(shí)的工作看法，使我受益匪淺。我不僅從她的身上學(xué)到了很多的學(xué)習(xí)方法，還學(xué)會(huì)了很多做人的道理，這將是我終身受益。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，茅老師提出來(lái)珍貴的看法和建議，指導(dǎo)我如何打算材料，整理文章以及寫設(shè)計(jì)過(guò)程中提出了很多解決方案，才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)獲得全面改進(jìn)，順當(dāng)完成。本設(shè)計(jì)中照舊存在著很多問(wèn)題，系統(tǒng)中的很多功能和作用，都因資源有限以及個(gè)人實(shí)