停車場車位的PLC控制機電一體化系統(tǒng)設計課程設計設計

1、課程（產品）設計任務書題目名稱停車場車位的PLC控制設計目的1 方便、快捷、準確的滿位顯示服務功能；2 車輛保管的安全性功能；3 經濟合理的運營成本。設計條件 PLC實驗室設計內容及要求在出入口檢測車輛進出的數(shù)量，根據(jù)停車場剩余車位數(shù)判斷是否讓車輛進入停車場，并在顯示屏上顯示相關信息。設計步驟1. 分析項目控制要求2. 輸入/輸出端口分配3. 系統(tǒng)程序編寫4. 系統(tǒng)調試及運行成果形式設計說明書參考文獻1、 呂愛華,張霞.電氣控制與PLC應用技術（三菱系列）.北京：電子工業(yè)出版社,2011.82、 PLC編程與應用技術/魏小林，周建清主編.北京：電子工業(yè)出版社，指導教師2013年10月23日目

2、錄1課題分析11.1設計目的11.2設計達到的功能和要求11.3 設計內容和主要步驟11.4 小組成員及其分工12機械結構設計22.1 設計參數(shù)計算22.2 機械部件的選擇22.3 機械結構的設計22.4 機械結構裝配圖33控制電路設計33.1 電機的選擇33.2 傳感器的選擇43.3 PLC的選擇43.4 控制系統(tǒng)電路圖44 控制系統(tǒng)設計74.1 控制系統(tǒng)工作原理74.2 控制系統(tǒng)框圖74.3. 控制過程流程圖。74.4 PLC控制程序95 結語106 附錄115.1 機械結構裝配圖115.2 控制系統(tǒng)裝配圖115.3 PLC控制程序11參考文獻121課題分析1.1設計目的1. 方便、快捷、

3、準確的滿位顯示服務功能；2. 車輛保管的安全性功能；3. 經濟合理的運營成本。1.2設計達到的功能和要求 在出入口檢測車輛進出的數(shù)量，根據(jù)停車場剩余車位數(shù)判斷是否讓車輛進入停車場，并在顯示屏上顯示相關信息。1.3 設計內容和主要步驟1、入庫車輛前進時，經過入口傳感器，此時，車位尚未滿的話，柵欄門向上打開，當達到上限位置時，柵欄門打開停止，同時車輛進入，經過出口傳感器，柵欄門向下關閉，達到下限位置時，柵欄門停止關閉，同時計數(shù)器A加1；2、車出庫時，先經過出口傳感器，柵欄門向上打開，當達到上限的時候停止打開，同時車輛出閘門再經過入口傳感器，柵欄門向下關閉，當達到下限位時，柵欄門停止動作，計數(shù)器B減

4、1；（計數(shù)器B的初始值由計數(shù)器A送來）只經過一個傳感器則計數(shù)器不動作。3、若設倉庫容量為8輛車，則倉庫滿時應顯示紅燈。1.4 小組成員及其分工林 ：電路設計與繪制，設計報告的編寫劉：機械結構的設計，裝配圖的繪制，程序的編寫2機械結構設計2.1 設計參數(shù)計算上落桿的參數(shù)：長度：3m寬度：10cm材料：鋼材減速箱的參數(shù)： 傳動比：2.2 機械部件的選擇熱釋紅外傳感器：LHI954二級蝸桿斜齒輪圓柱齒輪減速器2.3 機械結構的設計利用電機通過二級減速箱，利用減速箱的大傳動比更好的控制上落桿的升降。2.4 機械結構裝配圖3控制電路設計3.1 電機的選擇1. 電機功率的計算P=1.732UIcos=1.

5、732*電壓*電流*功率因數(shù)2. 電機型號的選擇選用三相異步電動機Y132M-4，其性能參數(shù)如下：l 型號：Y132M-4 7.5KWl 額定功率：7.5KWl 額定轉速：1440（rpm）l 額定電壓：380Vll 頻率：50Hzl 極數(shù)：4極l 應用范圍：機械設備3. 電機的控制方法本設計中電機采用PLC來控制，根據(jù)系統(tǒng)要求和需求，編寫程序來控制電機實現(xiàn)目的。3.2 傳感器的選擇1. 傳感器的工作原理 利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號在內部相互抵消的原理來使傳感器得到補償，對于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個探測元上，從而使傳感器輸

6、出電壓信號。2. 傳感器的性能參數(shù) 工作電壓：315V 工作波長：7.514m 源極電壓：0.41.1V，R=47K 輸出信號電壓：大于2V 檢測距離：610m 水平角度：120° 工作溫度范圍：-10+403. PLC對傳感器的控制和檢測方法 測量3.3 PLC的選擇1. PLC的型號和參數(shù) 型號：FX1s。其特點；1、該類型PLC主要用在全部是數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出的控制點少的設備上。2、主機有10點(6I/4O)、14點(8I/6O)、20點(12I/8O)、30點(16I/14O) 4種類型。3、定位和脈沖輸出功能： 一個PLC單元中每相能同時輸出2點100KHz脈沖。PLC

7、配備有7條特殊的定位指令，包括零返回、絕對或相對地址表達方式及特殊脈沖輸出控制。能通過FX1N-2AD-BD，F(xiàn)X1N-1DA-BD實現(xiàn)模擬量輸入，輸出。能安裝顯示模塊FX1N-5DM，能監(jiān)控和編輯定時器、計數(shù)器和數(shù)據(jù)寄存器。 控制單元的I/O地址分配：輸入輸出設備名稱符號端口號設備名稱符號端口號系統(tǒng)啟動按鈕SB1X000有剩余車位指示燈HL1Y000系統(tǒng)停止按鈕SB2X001車位已滿指示燈HL2Y001正轉到位開關SQ1X002電機正轉接觸器KM1Y002反轉到位開關SQ2X003電機反轉接觸器KM2Y003入口檢測傳感器B1X004顯示已有車輛數(shù)個位LED1Y004Y010出口檢測傳感器B

8、2X0052. PLC的工作原理 PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式 （1）每次掃描過程，集中采集輸入信號，集中對輸出信號進行刷新。 （2）輸入刷新過程，當輸入端口關閉時，程序在進行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。 （3）一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。 （4）元件映象寄存器的內容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。 （5）掃描周期的長短由三條決定。 a CPU執(zhí)行指令的速度 b 指令本身占有的時間 c 指令條數(shù)，現(xiàn)在的PLC掃描速度都是非?？斓?。 （6）由于采用集中采樣，集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/

9、輸出響應延遲。3. PLC的控制原理和方法 原理：（1)繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點（包括其常開或常閉觸點）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。 (2)PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。 為了消除二者之間由于運行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在 100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計

10、算機的運行方式-掃描技術。這樣在對于I/O響應要求不高的場合，PLC與繼電器控制裝置的處理結果上就沒有什么區(qū)別了。 方法：當 PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。 3.4 控制系統(tǒng)電路圖4 控制系統(tǒng)設計4.1 控制系統(tǒng)工作原理在這個項目中，當有車輛進出時通過傳感器來檢測，并將信息送給PLC處理，根據(jù)是否有剩余車位數(shù)來確定是否讓車輛進入停車場，并在顯示屏上顯示相關信息。因此，我們就要用到算術運算指令來計算車位數(shù)，并用比較指令進行比較，然后輸出

11、信號給變頻器。驅動電機轉動帶動打開或關閉欄桿讓車輛進出，并用7段數(shù)碼管來顯示已停車數(shù)量和剩余車位數(shù)。因此，整個系統(tǒng)工作情況如下：1、 在入口和出口出裝設檢測傳感器，用來檢測車輛進入和出去的數(shù)目（不考慮車輛同時進出的情況），并在數(shù)碼管上顯示目前停車場共有幾輛車以及還剩余的停車位數(shù)目。2、 如果車位有剩余，入口處欄桿才可以打開，讓車輛進入停放，并且有一指示燈表示尚剩余的車位數(shù)。3、 如果車位已滿，入口處欄桿不能開啟讓車輛進入，并且有一指示燈表示車位已滿。4、 欄桿的打開和關閉由電動機正反轉來實現(xiàn)。開啟到位時由正轉停止傳感器檢測，關閉到位時由反轉停止傳感器檢測。5、 系統(tǒng)設有啟動和停止工作按鈕。4.

12、2 控制系統(tǒng)框圖1車位5車位 剩余車位 車位已滿指示燈 指示燈 剩余車位數(shù)目 2車位6車位3車位7車位4車位8車位 入口檢測傳感器 出口檢測傳感器 欄桿4.3. 控制過程流程圖4.4 PLC控制程序5 結語本次課程設計的體會和建議 我組本次課程設計的題目是停車場車位的PLC控制，經過兩個多月的設計，機械結構已經完成，程序的編寫和調試也已經成功，實現(xiàn)停車場車位的所要求的功能，通過紅外線傳感器控制電機的正反轉，和通過plc程序內部的算法運算，對外顯示車位剩余量并且通過顯示燈提醒是否有剩余車位的功能。 在設計的過程中，我們遇到了很多問題，譬如電機的選擇，功率的計算，紅外傳感器的選擇與其工作原理，還有機械結構設計如何才能實現(xiàn)所需功能的問題，經過不斷的學習和翻閱資料，我們對各個問題一一突破，期間還有何老師的耐心指導，在傳感器還有程序的編寫等方面中給了非常寶貴的建議，這成為本次設計成功的關鍵。 同時，通過本次的課程設計，我們意識到了我們對專業(yè)知識的匱乏。在這過程中，深刻認識到了理論和實際結合的重要性，通過不斷的摸索，去PLC實驗室的不斷修改的調試，終于完成了這次的課程設計?？傊?，這次的課程設計，我們學到了很多，也對機電一體化有了更深的認識，這對我們以后的工作和生活都有很大的幫助。6 附錄5.1 機械結構裝配圖5.2 控制系統(tǒng)裝配圖5.3 PLC控制程序參考文獻1 呂愛華,張