電氣控制與plc課程設計報告--停車場車位控制

1、<p>　　電氣控制與PLC課程設計</p><p>　　課題： 停車場車位控制 </p><p>　　系 別： 電氣與信息工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： 自動化 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>

2、;　　引言……………………………………………………………………………1</p><p>　　1、總體概述…………………………………………………………………2</p><p>　　1.1設計目的………………………………………………………………2</p><p>　　1.2設計要求………………………………………………………………2</p><p>

3、;　　1.3設計目標………………………………………………………………2 </p><p>　　2、總體設計思路…………………………………………………………2</p><p>　　2.1車輛入庫流程圖………………………………………………………3</p><p>　　2.2車輛出庫流程圖………………………………………………………3</p><p>

4、;　　3、系統硬件設計…………………………………………………………4</p><p>　　3.1 PLC的I/O分配表……………………………………………………4</p><p>　　3.2 系統接線圖……………………………………………………………4</p><p>　　3.3主電路控制圖…………………………………………………………4</p><p

5、>　　3.4 編程元件解析…………………………………………………………4</p><p>　　3.5 系統硬件配置…………………………………………………………6</p><p>　　4、軟系統件設計…………………………………………………………7</p><p>　　4.1設計分析………………………………………………………………7</p><

6、p>　　4.2仿真結果………………………………………………………………10</p><p>　　結束語………………………………………………………………………11</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………12</p><p>　　附錄…………………………………………………………………………13</p><

7、;p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著人民生活水平的不斷提升和汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，大中城市的汽車數量劇增，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不斷完善，計算機技術、通信技術、網絡技術的發(fā)展又使停車場管理的系統功能得以提高。</p><p>　　現在小區(qū)停車場管理系統重點要做到準確指示車輛進出，車輛進入時給與司機準確的車位數量與具

8、體位置，車輛進入后，記錄車輛數量，車輛離開時，減少車輛數量。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數碼管顯示。</p><p>　　本設計針對目前停車場車位控制系統存在的集成自動化程度低、可靠性差和運行效率低等不足，結合目前工業(yè)領域的應用技術，設計了一種技術較先進、性能可靠、自動化程度較高的停車場車位控制系統。本文針對停車場車位控制系統中存在的問題，把PLC可編程序控制器應用于停車場車

9、位控制系統上，同時對問題進行了較深入的研究。</p><p><b>　　一、總體概述</b></p><p><b>　　1.1設計目的</b></p><p>　　綜合運用本課程及前期課程的相關知識和技能，相對獨立地設計和調試一個小型PLC應用系統，獲得控制技術工程的基本訓練，提高工程意識和實踐技能。同時提高對文獻資料

10、的檢索和信息處理的能力，以及編寫和整理設計文檔的能力。</p><p><b>　　1.2設計要求</b></p><p>　　假設有一停車場共有16個車位。在入口處裝設一傳感器，用來檢測車輛進入的數目，在出口處裝設一傳感器，用來檢測車輛出去的數目。尚有車位時，入口閘欄才可以將門開啟讓車輛進入停放，并有一指示燈表示尚有車位。車位已滿時，則有一指示燈顯示車位已滿，且入口

11、閘欄不能開啟讓車輛進入。可從七段數碼管上顯示目前停車場共有幾部車。</p><p><b>　　1.3設計目標</b></p><p>　　熟悉工藝流程及生產設備的工作原理；根據控制要求，畫出硬件電路圖、PLC接線圖及控制梯形圖；利用編程軟件編制程序，在計算機上進行仿真，然后在實驗室完成調試；完成課程設計說明書。</p><p><b&g

12、t;　　二、總體設計思路</b></p><p>　　根據設計要求，車輛統計部分可以采用兩個計數器來實現，即一個增計數器和一個減計數器；閘欄的開啟與閉合可以由電動機的正反轉來實現，并用指示燈顯示停車場是否已經停滿，車位滿時應設計使閘欄不能開啟，禁止汽車進入停車場；用七段數碼管來顯示目前停車場中停車的數目。</p><p>　　主電路的實現比較容易，屬于電動機的正反轉。控制電路中

13、，車庫啟用由啟動開關控制，先對所有用到的存儲單元清零。當汽車先經過傳感器一時，此時車位尚未滿的話，由傳感器一以控制實現開閘門，閘欄向上打開，汽車駛入，當汽車經過傳感器二時，由傳感器二實現關門，閘欄門向下關閉，并且數碼管實現加一顯示；當汽車先經過傳感器二時，由傳感器二以控制實現開閘門，閘欄門向上打開，汽車駛出，當汽車經過傳感器一時，由傳感器一實現關門，柵欄門向下關閉，并且數碼管實現減一顯示。</p><p>　　2

14、.1車輛入庫流程圖</p><p><b>　　D0清零</b></p><p><b>　　車進庫</b></p><p><b>　　電機正轉</b></p><p><b>　　電機反轉</b></p><p><b&g

15、t;　　DO+1到D0</b></p><p><b>　　數碼顯示</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　D0大于16？</b></p><p><b>　　Y</b></p><p&

16、gt;<b>　　結束</b></p><p>　　圖2.1 車輛入庫流程圖</p><p>　　2.2車輛出庫流程圖</p><p><b>　　車出庫</b></p><p><b>　　電機正轉</b></p><p><b>　　電機

17、反轉</b></p><p><b>　　D0-1到D0</b></p><p><b>　　數碼顯示</b></p><p>　　圖2.2 車輛出庫流程圖</p><p><b>　　三、系統硬件設計</b></p><p>　　3.1 P

18、LC的I/O分配表 </p><p>　　表3-1 PLC輸入/輸出分配表</p><p><b>　　3.2 系統接線圖</b></p><p>　　停車場控制系統的接線圖如圖3.1所示，在該接線圖中，X0、X1是系統的總開關，傳感器1接X2輸入端，傳感器2接X3輸入端。L1是停車場車未滿指示燈，L2是車滿指示燈，KM1是電機正轉的繼電器

19、線圈，KM2是電機反轉的繼電器線圈，Y10至Y16接個位七段數字譯碼顯示器，Y20至Y26接十位七段數字譯碼顯示器。</p><p>　　3.3 主電路控制圖</p><p>　　停車場控制系統的主電路圖如圖3.2所示，當QS閉合時，KM1閉合KM2斷開電機正轉，閘門開啟，車輛可通過，當KM2閉合KM1斷開時電機反轉，閘門閉合，車輛不可通過。</p><p><

20、;b>　　3.4編程元件解析</b></p><p>　　1． X： X為輸入繼電器，它的作用是接受并存儲外部輸入的開關量信號，和對應的輸入端子相連，同時提供無數的常開和常閉軟觸點用于編程。</p><p>　　2． Y： Y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器的一個輸出點相連，直接驅動負載，它也提供了無

21、數的常開和常閉軟觸點用于編程。</p><p>　　3. M： M為輔助繼電器，它是由軟件來實現的，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中的中間</p><p>　　繼電器，絕大多數的繼電器線圈由用戶程序驅動。</p><p>　　4．T： T為定時器，作用相當于繼電接觸控制中的通電延時型時間繼電器。</p>

22、;<p>　　5．D： D為數據寄存器，可編程控制器在模擬量檢測與控制以及位置控制等許多場合都需要數據寄存器來存儲數據和參數。</p><p>　　圖3.1 停車場控制系統接線圖</p><p>　　圖3.2 控制系統主電路圖</p><p>　　3.5 系統硬件配置</p><p>　　1、本系統采用的是日本三菱PLC，選用

23、的是FX2N-32MR，它屬于繼電器輸出，輸入點數16，輸出點數16，總共32個輸入輸出點。根據控制要求統計系統所需的輸入點數與輸出點數，并考慮要有一定的余量，在本系統中我們采用了三菱FX2N—32MR型PLC，該型號PLC有多種特殊功能擴展，實現多種特殊控制功能（PID、高速計數、A/D、D/A、等），有功能很強的數學指令集。通過通信擴展板或特殊適配器可實現多種通信和數據鏈接。它具備如下特點：系統配置既固定又靈活；編程簡單；備有豐富的

24、、可自由選擇的品種；令人放心的高性能；高速運算；適用于多種特殊用途；外部機器通訊簡單化；共同的外部設備。</p><p>　　2、紅外線車輛檢測傳感器。在停車場的進出口各安裝一個車輛檢測傳感器。紅外線檢測傳感器是波束檢測裝置的一種，有主動式和被動式，都可以用于交通管理。主動式紅外檢測器利用在紅外線波長范圍附近工作的激光二極管，發(fā)射低能紅外線照射檢測區(qū)域，并經過車輛的反射或散射返回傳感器;若使用可調發(fā)光二極管的主動

25、式紅外線檢測器可測量車速和進入高速公路曲線形交叉的高大貨車的高度，主要是因為發(fā)光二極管在880nm的紅外線波長范圍附近工作,其信號調節(jié)裝置可防止其他紅外線的干擾,這樣通過兩個發(fā)射—接受系統就可用來檢測是否有車輛出入停車場。</p><p>　　3、七段數字譯碼顯示器：由于在PLC系統中工作的是二進制的數字信號，而人們習慣于十進制的數字或運算結果，因此需要數字顯示器顯示出便于人們觀測、查看的十進制數字，因此本設計選

26、擇了七段數字譯碼顯示器，譯碼顯示器主要由譯碼器和驅動器兩部分組成，通常二者都集成在一塊芯片中。該硬件的原理如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 七段數字譯碼顯示器原理框圖</p><p><b>　　系統軟件設計</b></p><p><b>　　4.1設計分析</b></p><p>

27、　　1、根據設計要求，啟動按鈕開關X0，輔助繼電器M0得電，M0常開觸點閉合并自鎖；M0閉合一個掃描周期，將數據寄存器D0到D2清0，如圖4.1所示</p><p><b>　　圖4.1</b></p><p>　　2、當有車輛靠近入口傳感器（X002）時，接觸器線圈得電，電機正轉，門開啟，車輛可進入，M9是當D0的數值為16的時候，表示閘門不能開啟，當車到SQ2位置

28、時，數碼管顯示加一，同時延時3秒，完成關閘欄，從而完成了一次車入庫的動作。如圖4.2所示</p><p><b>　　圖4.2</b></p><p>　　3、當有車出庫的時候，其原理與出庫的時候一致，不同之處是D0的內容減1，如圖4.3所示</p><p><b>　　圖4.3</b></p><p&

29、gt;　　在數碼管顯示的時候，設計了兩組數據的比較指令CMP，其一是D0與10的比較，當D0小于10 的時候，只顯示個位數碼管的數值，當D0等于10 的時</p><p>　　候，個位顯示0，十位顯示1，如圖4.4所示</p><p><b>　　圖4.4</b></p><p>　　5、當D0的數值大于10 的時候，M6狀態(tài)為1，從而D0與1

30、6比較，當D0小于16時，D0減去10，余數在D2中，讓個位顯示D2中的數，十位顯示1，如圖4.5所示</p><p><b>　　圖4.5</b></p><p>　　6、當D0中的數小于16的時候，有車位指示燈HL1亮，當D0等于16的時候，車滿指示燈HL2亮，如圖4.6所示</p><p><b>　　圖4.6</b>

31、;</p><p><b>　　4.2 仿真結果</b></p><p>　　1、車輛進入，電機正轉，閘欄開啟，如圖4.7所示</p><p><b>　　圖4.7</b></p><p>　　車輛進入，計數器加一，定時器完成計時，電機反轉，閘欄關閉，如圖4.8所示</p><p

32、><b>　　圖4.8</b></p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　我所做的設計題目是基于PLC的停車場車位控制系統。入口處的傳感器能檢測所進車輛的數目，出口處的傳感器能檢測所出車輛的數目；當傳感器檢測到車輛要進出門時，閘門會自動開啟讓車輛進入或出去；當停車場車滿時，車滿指示燈會亮，當停車場車位未停滿時，車未滿指

33、示燈會亮，能夠提醒人們是否還可以停車；顯示器能實時顯示停車場所停車輛數，并且車輛已經停滿時，閘門關閉，不會讓車輛進入。該控制系統達到了設計要求。</p><p>　　通過本次課程設計，我能夠系統地掌握有關PLC控制系統的設計思想和設計方法，主要了解了PLC（三菱FX2N系列）的結構、功能、內部資源等，并對其進行測試和加以應用。經過多次的反復實驗與分析,對電路的原理及功能更加熟悉,同時提高了設計能力和對電路的分析能

34、力.在軟件的編程方面也得到了提升,同時對所學的知識有了系統的認識.由于是第一次做PLC的設計，設計起來有一定難度，但后來通過去圖書館查找相關書籍，上網找資料，請教老師和同學等方法來獲取相關知識，通過一步步解決疑惑來完成設計。通過這次課程設計讓我們意識到書本上學到的知識一定要通過實踐去鞏固，而且這也是一種學習方法，只有這樣才能真正輕松的掌握一門學問。同時此次課程設計也讓我們對學習PLC更加熱情，我們認識到PLC的強大功能和廣闊的應用領域，

35、真正體會到了科技帶給我們的振憾，讓我對學習更有興趣，也給我們在探索知識的道路上增添了無限動力。在以后的學習中，我們一定要有刻苦努力，敢于鉆研探究，要有創(chuàng)新，真正實現自己的價值，為國家的發(fā)展做出自己的貢獻。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]史國生. 電氣控制與可編程控制器技術. 北京：化學工業(yè)出版社，2010.10 </p&

36、gt;<p>　　[2]范永勝．電氣控制與PLC應用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2007.7</p><p>　　[3]胡學林. 可編程控制器原理及應用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2005.8</p><p>　　[4]吳中俊. 可編程控制器原理及應用[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.1</p><p>　　[5]范永勝．電氣控

37、制與PLC應用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2007.7</p><p>　　[6]肖峰、賀哲榮編著. PLC編程100例. 北京：中國電力出版社，2009  </p><p>　　[7]吳中俊、黃永紅編著. 可編程序控制器原理及應用.第2版. 北京：機械工業(yè)出版社,2004 </p><p>　　[8]謝克明，夏路易編著

38、. 可編程序控制器原理與程序設計. 北京：電子工業(yè)出版社，2004 </p><p>　　[9]何獻忠、李衛(wèi)平等編著. 可編程序控制器應用技術. 北京：清華大學出版社，2007 </p><p><b>　　附錄：</b></p><p><b>　　梯形圖：</b></p><p&

39、gt;<b>　　指令表：</b></p><p>　　0 LD X000 //啟動</p><p>　　1 OR M0</p><p>　　2 ANI X001</p><p>　　3 OUT M0</p><p>　　4 LDP M0 &l

40、t;/p><p>　　6 ZRST D0 D2 //D0-D2區(qū)間復位</p><p>　　11 LDP X002 //車進庫，車到達傳感器1</p><p>　　13 OR M1</p><p>　　14 AND M0</p><p>　　15 ANI T1</p>&l

41、t;p>　　16 ANI M2</p><p>　　17 OUT M1</p><p>　　18 LD M1</p><p>　　19 ANI M9</p><p>　　20 ANI Y003</p><p>　　21 OUT M10 //電機正轉，柵欄開啟</p>

42、<p>　　22 LD M1</p><p>　　23 ANDP X003 //車到達傳感器2</p><p>　　25 INC D0 //數碼管顯示加1</p><p>　　28 SET M14</p><p>　　29 LD M14</p><p>　　30

43、OUT M12 //電機反轉，柵欄關閉</p><p>　　31 OUT T1 K30 //定時器控制柵欄關閉</p><p>　　34 LDP X003 //車出庫，車到達傳感器2</p><p>　　36 OR M2</p><p>　　37 AND M0</p><p

44、>　　38 ANI T3</p><p>　　39 ANI M1</p><p>　　40 OUT M2</p><p>　　41 LD M2</p><p>　　42 ANI Y003</p><p>　　43 OUT M11 //電機正轉，柵欄開啟</p>

45、<p>　　44 LDP X002 //車到達傳感器1</p><p>　　46 AND M2</p><p>　　47 DEC D0 //數碼管顯示減1</p><p>　　50 SET M15</p><p>　　51 LD M15</p><p>　　

46、52 OUT M13 //電機反轉，柵欄關閉</p><p>　　53 OUT T3 K30 //定時器控制柵欄關閉</p><p>　　56 LD M0</p><p>　　57 CMP K10 D0 M4 //D0與10比較</p><p>　　64 LD M4

47、 //D0<10</p><p>　　65 SEGD D0 K2Y010 //D0=10</p><p>　　70 LD M5</p><p>　　71 SEGD K1 K2Y020</p><p>　　76 SEGD K0 K2Y010</p><p>　　81 LD

48、 M6 //D0>10,DO與16比較</p><p>　　82 CMP K16 D0 M8</p><p>　　89 LD M8</p><p>　　90 SUB D0 K10 D2</p><p>　　97 SEGD K1 K2Y020</p><

49、p>　　102 SEGD D2 K2Y010</p><p>　　107 LD M4</p><p>　　108 OR M5</p><p>　　109 OR M8</p><p>　　110 OUT Y000 //車位未滿</p><p>　　111 LD M9<

50、/p><p>　　112 OUT Y001 //車位已滿</p><p>　　113 LD M10</p><p>　　114 OR M11</p><p>　　115 OUT Y002 //電機正轉</p><p>　　116 LD M12</p><p&g

51、t;　　117 OR M13</p><p>　　118 OUT Y003 //電機反轉</p><p>　　119 LD T1</p><p>　　120 RST M14</p><p>　　121 LD T3</p><p>　　122 RST M15</p>&l