車(chē)輛出入庫(kù)管理PLC課程設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)有一個(gè)顯示車(chē)庫(kù)內(nèi)車(chē)輛數(shù)量的兩位數(shù)碼管顯示器PLC通過(guò)一組8位

1、信電學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（2011/2012學(xué)年第 二學(xué)期）課程名稱(chēng)： PLC應(yīng)用設(shè)計(jì)題 目：車(chē)輛出入庫(kù)管理專(zhuān)業(yè)班級(jí)：學(xué)生姓名：陳浪學(xué) 號(hào)： 090060116指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)周數(shù)：兩周設(shè)計(jì)成績(jī)：2012年 月 日目錄目錄 2第一章引言 31.1 PLC的基本結(jié)構(gòu) 31.2 PLC的工作原理 41.2.1 輸入刷新階段 41.2.2 程序執(zhí)行階段 41.2.3 輸出刷新階段 4第二章車(chē)輛出入庫(kù)管理系統(tǒng)的構(gòu)成 62.1 整體框架 62.2 傳感器的布置 62.3 顯示電路 7第三章PLC的I/O端口接線(xiàn) 8第四章I/O 口地址分配 9第五章程序設(shè)計(jì) 105.1 課題內(nèi)容 105.2 計(jì)數(shù)邏輯 1

2、05.3 程序流程圖 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。5.4 梯形圖 10第六章總結(jié) 13第七章元器件清單 12參考文獻(xiàn) 12第一章引言隨著生產(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)大量的使用 自動(dòng)化控制，不僅節(jié)約了人力資源，而且很大程度的提高了生產(chǎn)效率，又進(jìn)一步 的促進(jìn)了生產(chǎn)力快速發(fā)展，并不斷的豐富著人們的生活。早期的自動(dòng)控制系統(tǒng)是依靠繼電-接觸器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)距離控制， 但是其采用固定接 線(xiàn)，通用性和靈活性差；又采用觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，工作頻率低，觸點(diǎn)易損壞，可 靠性差。1969年，出現(xiàn)了可編程邏輯控制器 PLC (Programmab

3、le Logic Controller), 其特點(diǎn)是：具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，編程語(yǔ)言采用直觀(guān)的梯形圖語(yǔ)言， 軟件更改方便，通用性和靈活性好。目前，可編程控制器PLC主要是朝著小型化、廉價(jià)化、標(biāo)準(zhǔn)化、高速化、 智能化、大容量化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，形成工業(yè)控制機(jī) 系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)DCS(Distributed Control System)、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)FCS(Field bus Control System)這將使PLC的功能更強(qiáng)，可靠性更高，使用更方 便，適用范圍更廣隨著汽車(chē)特別是私有汽車(chē)的普及使用，公共場(chǎng)所和社區(qū)汽車(chē)流轉(zhuǎn)數(shù)量激增， 這對(duì)車(chē)輛的安全停放和管

4、理提出了更高的要求，引進(jìn)先進(jìn)的控制技術(shù)和管理方 式，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)的集中化和智能化的安全性管理控制已經(jīng)成為大規(guī)模 停車(chē)服務(wù)管理的必然趨勢(shì)。針對(duì)現(xiàn)有的停車(chē)系統(tǒng)管理中存在的缺陷及PLC技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展所帶來(lái)的新控制方式和管理方式的變革，采用先進(jìn)的、 科學(xué)的、合理的設(shè)計(jì)方法，建立一套基于 PLC的車(chē)輛出入庫(kù)管理系統(tǒng)最大限度 地提高了停車(chē)場(chǎng)的使用率，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛出入庫(kù)控制、數(shù)量統(tǒng)計(jì)、信息查詢(xún)過(guò)程的自 動(dòng)化，就顯得十分必要。在設(shè)計(jì)車(chē)輛出入庫(kù)管理系統(tǒng)前，將車(chē)道設(shè)計(jì)為單道，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛出入庫(kù)管理。 在車(chē)輛出入庫(kù)時(shí)，設(shè)置傳感器檢測(cè)車(chē)輛到位，在車(chē)輛出入的同時(shí)，通過(guò)光電傳感器的檢測(cè)，并且光電傳感器與PLC

5、的實(shí)時(shí)通信，以此來(lái)統(tǒng)計(jì)車(chē)庫(kù)現(xiàn)有車(chē)輛的數(shù)目，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛計(jì)數(shù)的自動(dòng)化。1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)1、中央處理單元（CPU）中央處理單元（CPU）是PLC的控制核心。它按照 PLC系統(tǒng)程序賦予的功能：a.接收并存儲(chǔ)從用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)；b.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。2、存儲(chǔ)器可編程序控制器的存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。存放系統(tǒng)軟件（包括監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令解釋程序、故 障診斷程序及其各種管理程序）的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器；存放用戶(hù)程序（用 戶(hù)程序存和數(shù)據(jù)）的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶(hù)程序存儲(chǔ)器，所以又分為用戶(hù)存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器兩部分。

6、3 .輸入接口電路輸入輸出信號(hào)有開(kāi)關(guān)量、模擬量、數(shù)字量三種，在我們實(shí)際涉及到的信號(hào)當(dāng)中，開(kāi)關(guān)量最普遍。4 .輸出接口電路：可編程序控制器的輸出有：繼電器輸出（M）、晶體管輸出 （T）、晶閘管輸出（SSR）三種輸出形式。5 .電源PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠 得電源系統(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。如FX1S額定電壓AC100L240V,而電壓允許范圍在 AC85V 264V之間。允許瞬時(shí)停電在10ms以下，能繼續(xù)工作。

7、一般小型PLC的電源輸出分為兩部分：一部分供 PLC內(nèi)部電路工作；一部 分向外提供給現(xiàn)場(chǎng)傳感器等的工作電源。1.2 PLC的工作原理PLC則是采用循環(huán)掃描的工作方式。一個(gè)掃描周期主要可分為3個(gè)階段。1.2.1 輸入刷新階段在輸入刷新階段，CPUB描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫(xiě)入輸入狀態(tài)寄存 器。完成輸入端刷新工作后，將關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行 期間即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變， 而這些變化 必須等到下一工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。1.2.2 程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶(hù)輸入的控制程序，從第一條開(kāi)始逐步執(zhí)行，并將 相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)

8、應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。 當(dāng)最后一條 控制程序執(zhí)行完畢后，即轉(zhuǎn)入輸入刷新階段。1.2.3 輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路（輸出映像寄存器），并通過(guò)一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作， 這才形成PLC的實(shí)際輸出。由此可見(jiàn)，輸入刷新、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段構(gòu)成 PLC一個(gè)工作周期， 由此循環(huán)往復(fù)，因此稱(chēng)為循環(huán)掃描工作方式。顯然掃描周期的長(zhǎng)短主要取決于程序的長(zhǎng)短。 掃描周期越長(zhǎng)，響應(yīng)速度越慢。 由于每個(gè)掃描周期只進(jìn)行一次I/O刷新，即每一個(gè)掃描周期PLC只對(duì)輸入、輸出 狀態(tài)寄存器更新一次，所以系統(tǒng)存在輸入輸出滯后現(xiàn)象，這在一定

9、程度上降低了 系統(tǒng)的響應(yīng)速度。但是由于其對(duì)I/O的變化每個(gè)周期只輸出刷新一次，并且只對(duì) 有變化的進(jìn)行刷新，這對(duì)一般的開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是完全允許的，不但不會(huì)造 成影響，還會(huì)提高抗干擾能力。這是因?yàn)檩斎氩蓸与A段僅在輸入刷新階段進(jìn)行， PLC在一個(gè)工作周期的大部分時(shí)間是與外設(shè)隔離的，而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的干擾常常是脈 沖、短時(shí)間的，誤動(dòng)作將大大減小。但是在快速響應(yīng)系統(tǒng)中就會(huì)造成響應(yīng)滯后現(xiàn) 象，這個(gè)一般PLC都會(huì)采取高速模塊?？傊?，PLC采用掃描的工作方式，是區(qū)別于其他設(shè)備的最大特點(diǎn)之一， 我們 在學(xué)習(xí)和使用PLC當(dāng)中都應(yīng)注意。1.3 PLC 特點(diǎn)：可靠性高（在軟硬件上采取措施，平均無(wú)故障時(shí)間 3-5萬(wàn)小時(shí)）

10、功能強(qiáng)大 （A/D,D/A,PID,聯(lián)網(wǎng)等）通用性強(qiáng)（標(biāo)準(zhǔn)I/O接口）編程簡(jiǎn)單，使用方便 體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維護(hù)方便第二章 車(chē)輛由入庫(kù)管理系統(tǒng)的構(gòu)成2.1 整體框架可編程控制器光傳感器2.2 傳感器的布置入口1#2#車(chē)庫(kù)2.3顯示電路第三章 PLC的I/O端口接線(xiàn)第四章I/O 口地址分配設(shè)計(jì)中采用內(nèi)存為4K,最大I /0點(diǎn)數(shù)24點(diǎn)的微處理器（S-200 CPU224西門(mén) 子公司產(chǎn)品）。根據(jù)系統(tǒng)控制要求，本系統(tǒng)需計(jì)數(shù)器 3個(gè)，3個(gè)輸入點(diǎn)和15個(gè)輸出點(diǎn)，所選 PLC類(lèi)型滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。輸入信號(hào)輸出信號(hào)傳感器1#I0.1發(fā)光二極管Q0.2傳感器2#I0.2接LED腳bQ1.0報(bào)警清零I0.3接L

11、ED腳aQ1.1接LED腳cQ1.2接LED腳diQ1.3接LED腳eQ1.41接LED腳fQ1.5接LED腳g1Q1.6接LED腳bQ2.0接LED腳aQ2.1接LED腳c 1Q2.2接LED腳dQ2.3接LED腳e 1Q2.4接LED腳f ；Q2.5接LED腳gQ2.6第五章程序設(shè)計(jì)5.1課題內(nèi)容系統(tǒng)設(shè)有一個(gè)顯示車(chē)庫(kù)內(nèi)車(chē)輛數(shù)量的兩位數(shù)碼管顯示器。PLC通過(guò)一組8位的開(kāi)關(guān)量輸出口以BCD碼形式輸出車(chē)庫(kù)內(nèi)現(xiàn)存車(chē)輛的數(shù)量，由顯示器中的電路實(shí)現(xiàn) 譯碼顯示。(本項(xiàng)目不考慮顯示器的設(shè)計(jì)制作)(1)入庫(kù)車(chē)輛前進(jìn)時(shí)，經(jīng)過(guò)1#2#傳感器后計(jì)數(shù)器加1,后退時(shí)經(jīng)過(guò)2#1#傳感器后計(jì)數(shù)器減1,單經(jīng)過(guò)一個(gè)傳感器則計(jì)

12、數(shù)器不動(dòng)作(2)出庫(kù)車(chē)輛前進(jìn)時(shí)經(jīng)過(guò)2#1#傳感器后計(jì)數(shù)器減1,后退時(shí)經(jīng)過(guò)1#2# 傳感器后計(jì)數(shù)器加1,單經(jīng)過(guò)一個(gè)傳感器則計(jì)數(shù)器不動(dòng)作變量約定：10.1- -1# 傳感器I0.2-2# 傳感器I0.3-清零課題要求：(1) 了解某車(chē)庫(kù)的環(huán)境、檢測(cè)方法和控制要求。(2)繪制PLC系統(tǒng)的電路原理圖，并說(shuō)明I/O編址(3)編制PLC的程序，并利用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，要求能在現(xiàn)有設(shè)備上演示控制過(guò)程(4)撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).說(shuō)明書(shū)要求闡明各路輸入輸出信號(hào)的名稱(chēng)、作用、信 號(hào)處理電路或驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，寫(xiě)明設(shè)計(jì)過(guò)程中的分析、計(jì)算、比較和選擇，畫(huà) 出程序流程圖，并附上源程序(5)完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。5.2計(jì)數(shù)邏

13、輯1 .光傳感器的接收光被遮斷時(shí)定義為“有信號(hào)”；2 .傳感器1#完成脈沖同時(shí)2#有信號(hào)，則啟動(dòng)增計(jì)數(shù)邏輯;3 .傳感器2#完成脈沖同時(shí)1#有信號(hào)，則啟動(dòng)減計(jì)數(shù)邏輯;4 .計(jì)數(shù)值超過(guò)+99后從零開(kāi)始計(jì)數(shù)并報(bào)警(發(fā)光二極管)5.4 梯形圖10,110.2MQ0 I，I1，I()112M0,1M0,2 II1 / IC 3 )1I0JMO2MQ1 I|1 / |C S )M1.1I-M1.2I-I0.3I-99-C6CU CTUDCDRFVC6Q0.2)第六章元器件清單元器件（型號(hào)）數(shù)量備注SIMATIC S7-2001套（配專(zhuān)用電源）共陰極LED2個(gè)2K電阻14個(gè)導(dǎo)線(xiàn)1.5mm2（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況決

14、定）參考文獻(xiàn)1李建興.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.2陳宇，段鑫.可編程序控制器基礎(chǔ)及編程技巧.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2002.3王永華.現(xiàn)代電器控制及 PLC應(yīng)用技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.4高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例.北京：人民郵電出版社，2004.5廖常初.PLC編程及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20056郁漢琪.電氣控制與可編程序控制器，東南大學(xué)出版社,2003.7易傳祿主編.可編程序控制器應(yīng)用指南，上?？破粘霭嫔?2004.8張進(jìn)秋.可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例M .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.9湯以范主編電氣與可編程序控

15、制器技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社,2005.第七章個(gè)人心得隨著汽車(chē)特別是私有汽車(chē)的普及使用，對(duì)大型停車(chē)廠(chǎng)系統(tǒng)的集中化和智能化 的安全性管理已經(jīng)成為大規(guī)模停車(chē)服務(wù)管理的必然趨勢(shì)。針對(duì)現(xiàn)有的停車(chē)系統(tǒng)管 理中存在的缺陷及 PLC技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展所帶來(lái)的新控制方式和管 理方式的變革，采用先進(jìn)的、科學(xué)的、合理的設(shè)計(jì)方法，建立一套基于PLC軍輛出入庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) 車(chē)輛出入庫(kù)，數(shù)量統(tǒng)計(jì)、信息查詢(xún)過(guò)程的自動(dòng)化，就顯 得十分必要。建立提高停車(chē)場(chǎng)利用率和方便駕車(chē)者的信息系統(tǒng)，通過(guò)信息顯示牌向?qū)ふ彝?車(chē)場(chǎng)的駕車(chē)者提供空閑停車(chē)場(chǎng)的位置和停車(chē)位的滿(mǎn)空狀況， 以及誘導(dǎo)路線(xiàn)指南等 信息，最大限度地提高了停車(chē)場(chǎng)的使用率。

16、顯示車(chē)庫(kù)內(nèi)車(chē)輛的實(shí)際數(shù)量外，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)化的科學(xué)管理。 本設(shè) 計(jì)中實(shí)現(xiàn)的雙道閘自動(dòng)抬、落（出口、人口均安裝道閘）控制車(chē)輛自動(dòng)進(jìn)出；將交 通系統(tǒng)中的車(chē)輛監(jiān)測(cè)器、信號(hào)燈和智能門(mén)禁安全系統(tǒng)中的紅外對(duì)射探測(cè)器引人系 統(tǒng)；加人非接觸式讀卡器，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了智能化控制等屬于具創(chuàng)新性的技術(shù)。本設(shè)計(jì)采用光傳感器采集信號(hào)，使用完全PLC控制，完成了車(chē)輛出入庫(kù)時(shí)的 統(tǒng)計(jì)和顯示工作，能夠可靠的準(zhǔn)確的無(wú)誤的進(jìn)行計(jì)數(shù)，無(wú)論單個(gè)車(chē)輛怎樣的往返 運(yùn)動(dòng)，都不會(huì)出現(xiàn)誤計(jì)數(shù)和漏計(jì)數(shù)，而且在人通過(guò)光傳感器時(shí)不會(huì)誤計(jì)數(shù)。 最后 采用兩個(gè)LED做顯示，能夠顯示車(chē)庫(kù)內(nèi)車(chē)輛的實(shí)際數(shù)量。優(yōu)點(diǎn)：本系統(tǒng)采用反復(fù)邏輯判定，計(jì)數(shù)動(dòng)作準(zhǔn)確可靠；設(shè)備簡(jiǎn)單安裝方便； 自動(dòng)化程度高便于實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守； 抗干擾能力強(qiáng)，環(huán)保無(wú)污染；便于需要時(shí)進(jìn)行 擴(kuò)展。缺點(diǎn)：PLC的輸出口資源有點(diǎn)過(guò)于浪費(fèi)。在這次PLC課程設(shè)計(jì)制作中，指導(dǎo)老師以及同學(xué)們