基于plc停車場車位控制系統(tǒng)畢業(yè)論文（設(shè)計）

1、常州劉國鈞高等職業(yè)教育中心機電工程系畢業(yè)設(shè)計（論文）課題名稱：基于pic停車場車位控制系統(tǒng)專 業(yè)：班 級：設(shè)計者：設(shè)計時間：指導(dǎo)教師：內(nèi)容摘要設(shè)計針對0前停車場車位控制系統(tǒng)存在的集成自動化程度低、可靠性差和運 行效率低下的不足，結(jié)合目前工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)，設(shè)計了一種技術(shù)較先進、性 能可靠、自動化的程度較高的停車場車位控制系統(tǒng)。本文針對停車場車位控制系 統(tǒng)中存在的問題，把plc可編程序控制器1"8和變頻器應(yīng)用于停車場車位控制系 統(tǒng)上，同時對問題進行丫較深入的研究。采用plc的自動控制系統(tǒng)，具有可靠性、易操作性、靈活性等優(yōu)點。因此， 木控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)停車場相比，大大提高了設(shè)計效率，維護周

2、期短、調(diào)試方便、 成本較低、易操作、可靠性高，有很強的實用價值。關(guān)鍵詞：plc；車位控制；停車場；目錄第一章前言11.1課題研究的背景及意義11.2停車場種類11.3停車場管理模式的發(fā)展1第二章可編程控制器（plc）簡介及發(fā)展趨勢32.1 plc起源32.2 plc特點32.3 plc發(fā)展趨勢4第三章基于plc控制的停車場車位控制系統(tǒng)的設(shè)計63.1控制程序流程圖63.2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計73.2. 1 cpu 的選擇73.2.2輸入輸出編址73.2.3 i/o 接線圖83.3梯形圖程序83.4停車場車位控制系統(tǒng)語句表13第四章總結(jié)184.1總結(jié)18參考文獻20第一章前言1.1課題研宄的背景及意義

3、隨著進門汽車大量涌入和國內(nèi)汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，屮人城市的汽車數(shù)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(shù)不斷完善，計算機 技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展乂促進了停車場管理系統(tǒng)功能的強大。但是現(xiàn) 在某些小型停車場如耍運用大量高新技術(shù)會出現(xiàn)資金不足、維護不完善的問題， 有時考慮也不夠全而，所以fi前要解決車輛管理成本高、服務(wù)效率低等問題。停車場管理系統(tǒng)重點要做到標(biāo)準(zhǔn)指示車輛進出，車輛進入時給與司機準(zhǔn)確 的車位數(shù)量與具體位置，車輛進入后，記錄車輛總量；車輛離開吋減少車輛數(shù)量。 車輛進出指示可完全由plc作為中央控制處理，停車場空位指示可利用價格較不 高的七段數(shù)碼顯示管。1.2停車場

4、種類停車場的形式經(jīng)歷了從露天、平面、人工收費到地下、自動計費停車場到塔 式、立體、智能取車、自動計費的發(fā)展歷程。根據(jù)停車場位置的不同，停車場分為地而停車場、地下停車場及專用停車塔 樓及路邊臨時占道停車場。依據(jù)建筑物類型的不同，又可分為市區(qū)公共建筑群大 型停車場（如成都天府廣場的地下停車場）、綜合建筑樓專用停車場（如各類商 場及辦公樓專用停車場）、辦公區(qū)域?qū)Ｓ玫孛嫱＼噲觯ㄈ缧@停車場）、住宅小 區(qū)專用停車場及用于經(jīng)營的專用停車樓（塔）9。1.3停車場管理模式的發(fā)展停車場的管理模式呈現(xiàn)出從人工管理到智能化管理的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的管理 方式采用人工管理的方式，車輛的進出、停放都由人工引導(dǎo)，計費也由人工

5、計費 收取。自動化程度較低，管理的隨意性較大。人類文明的發(fā)展進入信息時代，現(xiàn)代建筑的發(fā)展也進入智能建筑時代，計算 機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、信息發(fā)布技術(shù)、智能信息 及其處理技術(shù)、自動化控制技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)都日臻成熟。特別是近年來1c卡技 術(shù)的廣泛應(yīng)用使得電子化、信息化、自動化、智能化管理停車場的實現(xiàn)技術(shù)也不 斷改進和完善，成本逐漸降低，安全性及可靠性要求不斷提升，因此全人工管理 停車場已難以適應(yīng)時代的要求，對停車場實現(xiàn)自動化、智能化的管理與監(jiān)控勢在 必行w。包括車輛出入工程的相關(guān)提示、停放服務(wù)的自動計費、車輛進出的白 動化監(jiān)控聯(lián)動、自動記錄進出車輛的相關(guān)信息及歷史數(shù)據(jù)等。一

6、些專用停車塔樓， 則智能化程度更高。車輛入庫只需取卡后定點等待，自動化傳輸設(shè)備自動，完成 車輛的傳送、托舉、入庫、計時及出庫過程。整個停車場設(shè)備高度智能化，停取 車過程高度自動化，停車場空間利用效率更高。同時該類型停車場要求在建筑專 業(yè)化規(guī)劃，停車場設(shè)備的專業(yè)化要求也相應(yīng)更高。第二章可編程控制器(plc)簡介及發(fā)展趨勢2.1 plc起源可編程控制器(programmable controller)是計算機家族屮的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器 (programmable logic controller),簡稱plc，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制

7、。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因 此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱pc。但是為了避免與個人計算機 (personalcomputer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱plc。2.2 plc特點1. 可靠性高，抗干擾能力強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)代人規(guī)模集成電路 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平均無故障時間高達(dá)30萬小時。 一些使用冗余cpu的plc的平均無故障工作時間則更長。從plc的機外電路 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

8、統(tǒng)相比，電氣接線 及開關(guān)接點已減少到數(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功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。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。這樣，整個系統(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plc發(fā)展到今天，己經(jīng)形成了大、屮、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂?于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具奮完善 的數(shù)據(jù)運算能力，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

9、業(yè)控制中。加上plc通 信能力的增強及人機界而技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容 易11。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)控制計算機，是而向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易， 編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(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現(xiàn)繼電 器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機 從事工業(yè)控制打開了方便之門。4. 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造plc用存儲邏輯代替接線邏輯，人人減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制 系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短

10、，同時維護也變得容易起來。更重要的是使冋一 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械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè) 備。2.3 plc發(fā)展趨勢1、plc微型化發(fā)展plc的功能正越來越豐富，而體積則越來越小。比如三菱的fx-is系列plc, 最小的機種，體積僅為60x90x75mm,相當(dāng)于一個繼電器，但卻具有高速計 數(shù)、斜坡、交替輸出及16位四則運算等能力，還具有可調(diào)電位器時間設(shè)定功能。 plc已不再是早期那種只能進行開

11、關(guān)量邏輯運算的產(chǎn)品了，而是具有越來越強 的模擬量處理能力，以及其他過去只有在計算機上才能具有的高級處理能力，如 浮點數(shù)運算、pid調(diào)節(jié)、溫度控制、精確定位、步進驅(qū)動、報表統(tǒng)計等。從這種 意義上說，plc系統(tǒng)與dcs（集散控制系統(tǒng)）的差別越來越小了，用plc同樣可 以構(gòu)成一個過程控制系統(tǒng)。2、plc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展plc網(wǎng)絡(luò)控制是當(dāng)前控制系統(tǒng)和plc技術(shù)發(fā)展的潮流。plc與plc之間 的聯(lián)網(wǎng)通信、plc與上位計算機的聯(lián)網(wǎng)通信己得到廣泛應(yīng)用。s前，plc制造 商都在發(fā)展自己專用的通信模塊和通信軟件以加強plc的聯(lián)網(wǎng)能力。各plc制 造商之間也在協(xié)商指定通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。plc已成

12、為 集散控制系統(tǒng)（dcs）不可缺少的組成部分3、向模塊化、智能化發(fā)展為滿足工業(yè)&動化各種控制系統(tǒng)的需要，近年來，plc廠家先后開發(fā)了不 少新器件和模塊，如智能i/o模塊、溫度控制模塊和專門用于檢測pl外部故障 的專用智能模塊等，些模塊的開發(fā)和應(yīng)用不僅增強了功能，擴展了 plc的應(yīng)用 范圍，還提高了系統(tǒng)的可靠性。4、plc操作向簡易化方向發(fā)展。目前pl推廣的難度之一就是復(fù)雜的編程使得用戶望而卻步，而且不同廠商 plc所有編程的語言也不盡相同，用戶往往需要掌握更多種編程語言，難度較 大。pid控制、網(wǎng)絡(luò)通信、高速計數(shù)器、位置控制、數(shù)據(jù)記錄配方和文木顯示器 等編程和應(yīng)用也是plc程序設(shè)計中的

13、難點，用普通的方法對它們編程時，需要 熟悉有關(guān)的特殊存儲器的意義，在編程時對它們賦值，運行時通過訪問它們來實 現(xiàn)對應(yīng)的功能。這些程序往往還與屮斷有關(guān)，編程的過程既繁瑣又容易出錯，阻 礙了 plc的進一步推廣應(yīng)用。plc的發(fā)展必然朝著操作簡化對復(fù)雜任務(wù)的編程， 在這一點上丙門子就充當(dāng)了先行者，丙門子s7-200的編程軟件設(shè)計了大量的編 程向?qū)?，只需耍在對話框中輸入一些參?shù)，就可以自動生成包括中斷程序在內(nèi)的 用戶程序，大大方便了用戶的使用。5、編程語言和編程工具的多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化多種編程語言的并存、互補與發(fā)展是plc軟件進步的一種趨勢plc廠家在 使硬件及編程工具換代頻繁、豐富多樣、功能提高的同時，

14、日益向map（制造自 動化協(xié)議）靠攏，使plc的基本部件12"13，包括輸入輸出模塊、通信協(xié)議、編程 語言和編程工具等方而的技術(shù)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。第三章基于plc控制的停車場車位控制系統(tǒng)的設(shè)計3.1控制程序流程圖停車場車位控制系統(tǒng)在啟動運行時的程序框圖，如下圖所示。圖3. 1控制程序流程圖3.2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 3. 2. 1 cpu的選擇本次設(shè)計要求開始、停止、2個行程開關(guān)和2個傳感器14共6個輸入接口， 控制車滿和有位2個指示燈、電機正反轉(zhuǎn)及2個七段顯示屏15共18輸出接!_!， 所以選用cpu222并擴展2個em222模塊滿足控制要求。3. 2. 2輸入輸出編址停車場車位系統(tǒng)輸入

15、開關(guān)及控制該系統(tǒng)的輸出端在plc中的i/o地址 分配表如表2-1所示。表2-1 i/o地址分配表號信制控稱名口v信稱名件元號符件元碼編址地輸入信號號士一口啟關(guān)開用常b1so10.號信關(guān)用常2bs510.號言af輸1器感傳關(guān)近接qs110.號信入輸2器感傳關(guān)開近接2qs2to.號言限上欄閘關(guān)程行3qs3to.號言限下欄閘關(guān)開程行4 q54oi輸出信號號信砌車燈示指1hl2qo.號信車有f幻示匕n2wh3qo.號信正機電機動電11oqo.號信電機動電12qo.號信屏示©七屏示顯匕f ges62<qo2.q號信2示顯段七1屏示顯匕2ges63.qo3.q3.2.3 i/o 接線圖3.

16、 2 i/o接線圖3. 3梯形圖程序根據(jù)程序模塊及停車場車位控制的邏輯關(guān)系，可繪出梯形圖問控制程序。 程序如下：程序注8network 1網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題程序啟動network 2程序傳止i0.5m10.1-h i()network 3輸出七段顯示屏network 4重七段顯示屏m10.0q0.0p it< r)jxiq2.0r)開門動作信止network 9關(guān)門并計數(shù)器加1m0.31 f10.21 (m0.0m0.4< )m0.41 fac0<=b15eninc一 benoinoutac0.ac0network 10同時有車逬入和離開時開門m0.110.1i0.2m0.6m0.5i

17、1i ic )m0.5network 11開門動作傳止network 12進入和離開芫成時關(guān)門m0.7< )離開時的開門m1.0< )network 14i開門動作傳止m1.1< )network 15i離開時的關(guān)門并計教器域1m1.2< )ac0deci1 >-b heneno1aco-inout1 p iac0network 16i電機正轉(zhuǎn)及開門控制m0.2q0.0i ipc )m1.0電機反轉(zhuǎn)及關(guān)門控釗m0.4q0.1h h-ph：）m1.2m0.7network 18i重g車s和有位指示燈i0.5q0.2iit< r)1q0.3r)13.4停車場車位

18、控制系統(tǒng)語句表tftleig序注釋network 1 /網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/程序啟動 ld 10.0 oml 0.0anm10.1=m10.0network 2 /程序停止 ld10.5=m10.1network 3/輸出七段顯示屏ldml 0.0movwac0, ac1div10, ac1segaclqboseg ac2, qb1network 4/重置2個七段顯示屏ldn ml 0.0 rq0.0,7rq2.0,7network 5/控制大門的關(guān)閉停止ldm0.4om0.7om1.2a10.4ldsm0.1omo.ooldanm0.1mo.onetwork 6控制車滿燈和有位燈的亮滅ldmo.oam

19、l 0.0om0.1anm0.2anm0.5anm1.0lpsab<=aco, 15sq0.2, 1rq0.3, 1lrdab=aco, 16sq0.3, 1rq0.2, 1lpp= mo.l network 7 /控制車進入開門 ldmo.la10.1an10.2aq0.2om0.2anm0.3=m0.2network 8 /開門動作停止 ldm0.2a10.3om0.3anm0.4=m0.3network 9/關(guān)門并計數(shù)器加1ldm0.3a10.2om0.4anmo.o=m0.4euab<= aco, 15incb aconetwork 10/同時有車進入和離開時開門ldmo.

20、la10.1a10.2om0.5anm0.6=m0.5network 11/開門動作停止ldm0.5a10.3om0.6anm0.7m0.6network 12/進入和離開完成時關(guān)門ldm0.6a10.1a10.2om0.7anmo.om0.7network 13/離開時的開門ldm0.1a10.2an10.1om1.0anml.lm1.0network 14/開門動作停止ldm1.0a10.3oml.lanml.2ml.lnetwork 15離開時的關(guān)門并計數(shù)器減1ldml.la10.1om1.2anmo.o=m1.2euab>=aco, 1decb aconetwork 16/電機正

21、轉(zhuǎn)及開門按制ldm0.2om1.0om0.5=qo.onetwork 17/電機反轉(zhuǎn)及關(guān)門按制ldm0.4om1.2om0.7=q0.1network 18/重置車滿和有位指示燈ld 10.5 rq0.2, 1q0.3, 1第四章總結(jié)4.1總結(jié)畢業(yè)設(shè)計是理論到實踐的過度環(huán)節(jié)，通過畢業(yè)設(shè)計，可以說在這一過程中 我的收獲很大，充分認(rèn)識到自己的薄弱環(huán)節(jié)，通過理論分析與實踐的反復(fù)論證， 許多問題都有y較好的解決方案。軟件部分采用各部分程序直接轉(zhuǎn)的方式，依次實現(xiàn)了 plc流程圖、梯形圖、 指令表三種機械手控制方式。用此種方法編寫程序條理清晰，連貫性強，但若要 增加其它機械手控制方式或進行擴展，程序會變得

22、相當(dāng)復(fù)雜而且容易出錯，出錯 后調(diào)試修改也很困難。收進的方式是將各部分程序?qū)懗沙绦颍奖阏{(diào)用和調(diào)試。 此種方法的優(yōu)點是程序編寫比較簡單，不需要再編寫分支、匯合狀態(tài)移圖的程序, ii由于本課對定時精確度要求并不高，適宜采用。若是在對定吋精度要求比較高 的情況下，應(yīng)釆用單片機的中斷功能進行硬件定時。通過此次設(shè)計，了解了停車場車位控制系統(tǒng)的工作原理，其中電路及軟件實 現(xiàn)是此次設(shè)計的主要部分。作為一個好的控制系統(tǒng)必須把各種控制都考慮在內(nèi)之 外，還要考慮安全控制。致謝五年的大專生活就快走入尾聲，我們的校園生活也要劃上一個圓滿的句號， 此刻的心中是無盡的難舍與眷戀。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個

23、新的征程，要把所學(xué)的知識應(yīng)用到實際工作屮去。在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵和支持，是他們辛勤的勞作， 無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以 來對我的撫養(yǎng)與培育。衷心感謝指異老師單艷芬老師，感謝她給予的幫助。是她在我畢業(yè)的最后關(guān) 尖給丫我巨大的幫助與鼓勵，使我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計，在此表示衷心的感激. 老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我受益匪淺。 她無論在理論上還是在實踐中，都給予我很大的幫助，使我得到不少的提高。在 畢業(yè)設(shè)計中的許多思想和方法得益于指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和啟發(fā)，從設(shè)計選題到論文 寫作都傾注了指導(dǎo)老師的巨大心血。本設(shè)計能順利的完成也歸功于各位老師的認(rèn) 真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計屮得于體現(xiàn)。再次向常 州劉國均高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校全體老師表示由衷的謝意，感謝他們四年多來的辛勤 培育。我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。畢業(yè)設(shè)計是大專五年所學(xué)知識的綜合運用，是理 論與