基于PLC控制的停車場車位控制系統(tǒng)

1、機機電電工工程程學(xué)學(xué)院院課課程程設(shè)設(shè)計計說說明明書書設(shè)計題目設(shè)計題目: : 基于基于 PLCPLC 控制的停車場車位控制系統(tǒng)控制的停車場車位控制系統(tǒng) 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 機制機制 F09F09 學(xué)學(xué) 號：號：2009480520094805 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 年年 月月 日日內(nèi)容摘要內(nèi)容摘要 設(shè)計針對目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 可編程序控制器和變頻器應(yīng)用于停車場車位控制系

2、統(tǒng)上，同時對問題進行了較深入的研究。 本文闡述了停車場車位控制系統(tǒng)的 PLC 控制、自動計數(shù)、數(shù)碼顯示的一些基本思路和方法，介紹了關(guān)于 PLC 工作特點及運行原理，以及介紹了西門子 S7-200 可編程控制器系列 PLC 控制器主要功能模塊及應(yīng)用。然后設(shè)計了停車場車位控制系統(tǒng)的基本模塊及功能，并對系統(tǒng)的主回路和控制回路的硬件部分進行了詳細介紹。最后程序分析測試論證停車場車位控制的設(shè)計。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：PLC 停車場;車位控制;西門子 S7-200。目目 錄錄 第第 1 章章 引引 言言.11.1 課 題 內(nèi) 容.11.2 課題要求.21.3 系統(tǒng)工作過程.2第第 2 章章 PLC 簡介簡介.32

3、.1 可編程控器概述.32.2 可編程控制器的定義.32.3 PLC 的特點 .3第第 3 章章 基于基于 PLC 控制的停車場車位控制系統(tǒng)的設(shè)計控制的停車場車位控制系統(tǒng)的設(shè)計.53.1 控制程序流程圖.53.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計.63.2.1 CPU 的選擇.63.2.2 輸入輸出編址.63.2.3 I/O 接線圖 .73.3 梯形圖程序.73.4 停車場車位控制系統(tǒng)語句表.12結(jié)結(jié) 論論.15設(shè)計總結(jié)設(shè)計總結(jié).16謝謝 辭辭.17參考文獻參考文獻.18第第 1 章章 引引 言言1.11.1 課課 題題 內(nèi)內(nèi) 容容基于 PLC 的停車場車位控制系統(tǒng)設(shè)計要求 圖 1：設(shè)計任務(wù)示意圖1.21.2

4、 課題要求課題要求1列出輸入輸出點分配表；2畫出 PLC 的輸入輸出設(shè)備的接線圖；3.利用 STEP7-Micro/WIN32 軟件完成梯形圖，指令表的程序設(shè)計與調(diào)試；4完成課程設(shè)計說明書。1.31.3 系統(tǒng)工作過程系統(tǒng)工作過程1.入庫車輛前進時，經(jīng)過 1#傳感器，此時車位尚未滿的話，柵欄向上打開，當(dāng)達到上限位置時，柵欄打開停止，同時車輛進入，經(jīng)過 2#傳感器，柵欄門向下關(guān)閉，達到下限位置時，柵欄門停止關(guān)閉，同時計數(shù)器 A 加 1；2.出庫時，先經(jīng)過 2#傳感器，柵欄門向上打開，當(dāng)達到上限的時候停止打開，同時車輛出閘門再經(jīng)過 1#傳感器，柵欄門向下關(guān)閉，當(dāng)達到下限位時，柵欄門停止動作，計數(shù)器

5、B 減 1；（計數(shù)器 B 的初始值由計數(shù)器 A 送來）只經(jīng)過一個傳感器則計數(shù)器不動作。 3.倉庫啟用時，先對所有用到的存儲單元清零，并應(yīng)有倉庫空顯示。4.若設(shè)倉庫容量為 16 輛車，則倉庫滿時應(yīng)報警并顯示。5.若同時有車輛相對入庫和出庫（即入庫車輛經(jīng)過 1#傳感器，出庫車輛經(jīng)過 2#傳感 器） ，應(yīng)避免誤計數(shù)。 第第 2 章章 PLC 簡介簡介2.12.1 可編程控器概述可編程控器概述可編程控制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員，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

6、)，簡稱 PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。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(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱 PLC。2.22.2 可編程控制器的定義可編程控制器的定義可編程控制器簡稱 PC（英文全稱：Programmable Controller） ，它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制器 PMC、可編程序順序控制器 PSC、可編程序邏輯控制器 PLC（英文全稱：Programmable Logic Controller）和可編程序控制器 PC 幾個不同時期

7、。為與個人計算機（PC）相區(qū)別，現(xiàn)在仍然沿用可編程邏輯控制器這個老名字。 1987 年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對 PLC 做了如下定義： “PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。 ”2.32.3 PLCPLC 的特點的特

8、點1.可靠性高，抗干擾能力強 PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/101/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。 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)代大規(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 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)

9、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.硬件配套齊全，功能完善，適用性強 PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC 的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。 PLC 有較強的帶負載能力，可直接驅(qū)動一般的電磁閥

10、和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(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 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 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，是面向工礦企業(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

11、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、安裝、調(diào)試工作量小，維護方便，容易改造 PLC 的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(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，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(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。 第第 3 章章 基于基于 PLC 控制的停車場車位控制系統(tǒng)的設(shè)計控制的停車場車位控制系統(tǒng)的設(shè)計3.1

12、3.1 控制程序流程圖控制程序流程圖 由上述具體控制要求，可作出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。N N Y Y N Y圖 2.1 控制程序流程圖啟動七段顯示屏重置是否有車進入停車是否有車出觸發(fā)傳感器 1傳感器 1 無反應(yīng)有位指示燈是否亮大門不開開門不開門觸發(fā)傳感器 2關(guān)門觸發(fā)傳感器 2開門計數(shù)器加 1觸發(fā)傳感器 1關(guān)門計數(shù)器減 1傳感器 2 無反應(yīng)不開門七段顯示屏顯示當(dāng)前停車場已停車數(shù)七段顯示屏重置結(jié)束3.23.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.2.13.2.1 CPUCPU 的選擇的選擇本次設(shè)計要求開始、停止、2個行程開關(guān)和2個傳感器共6個輸入接口，控制車滿和有位

13、2個指示燈、電機正反轉(zhuǎn)及2個七段顯示屏共18輸出接口，所以選用CPU222并擴展2個EM222模塊滿足控制要求。3.2.23.2.2 輸入輸出編址輸入輸出編址停車場車位系統(tǒng)輸入開關(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地址分配表控制信號信號名稱元件名稱元件符號地址編碼啟動信號常用開關(guān)SB1I0.0停止信號常用開關(guān)SB2I0.5傳感器1輸入信號接近開關(guān)SQ1I0.1傳感器2輸入信號接近開關(guān)SQ2I0.2閘欄上限位信號行程開關(guān)SQ3I0.3輸入信號閘欄下限位信號行程開關(guān)SQ4I0.4車位滿信號指示燈HL1Q0.2有車位信號指示燈HL2Q0.3電機正轉(zhuǎn)信號

14、電動機KM1Q0.0電機反轉(zhuǎn)信號電動機KM2Q0.1七段顯示屏1信號七段顯示屏SEG1Q2.0-Q2.6 輸 出 信 號七段顯示屏2信號七段顯示屏SEG2Q3.0-Q3.63.2.33.2.3 I/OI/O 接線圖接線圖圖 2.2 I/O 接線圖3.33.3 梯形圖程序梯形圖程序 根據(jù)程序模塊及停車場車位控制的邏輯關(guān)系，可繪出梯形圖控制程序。程序如下：3.43.4 停車場車位控制系統(tǒng)語句表停車場車位控制系統(tǒng)語句表TITLE=程序注釋Network 1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 程序啟動LD I0.0O M10.0AN M10.1= M10.0Network 2 / 程序停止LD I0.5= M10.1N

15、etwork 3 / 輸出七段顯示屏LD M10.0MOVW AC0, AC1DIV 10, AC1SEG AC1, QB0SEG AC2, QB1Network 4 / 重置 2 個七段顯示屏LDN M10.0R Q0.0, 7R Q2.0, 7Network 5 / 控制大門的關(guān)閉停止LD M0.4O M0.7O M1.2A I0.4LD SM0.1O M0.0OLDAN M0.1= M0.0Network 6 / 控制車滿燈和有位燈的亮滅LD M0.0A M10.0O M0.1AN M0.2AN M0.5AN M1.0LPSAB= AC0, 15S Q0.2, 1R Q0.3, 1LRD

16、AB= AC0, 16S Q0.3, 1R Q0.2, 1LPP= M0.1Network 7 / 控制車進入開門LD M0.1A I0.1AN I0.2A Q0.2O M0.2AN M0.3= M0.2Network 8 / 開門動作停止LD M0.2A I0.3O M0.3AN M0.4= M0.3Network 9 / 關(guān)門并計數(shù)器加 1LD M0.3A I0.2O M0.4AN M0.0= M0.4EUAB= AC0, 1DECB AC0Network 16 / 電機正轉(zhuǎn)及開門控制LD M0.2O M1.0O M0.5= Q0.0Network 17 / 電機反轉(zhuǎn)及關(guān)門控制LD M0.

17、4O M1.2O M0.7= Q0.1Network 18 / 重置車滿和有位指示燈LD I0.5R Q0.2, 1R Q0.3, 1結(jié)結(jié) 論論縱觀兩周的設(shè)計過程，可以說在這一過程中我的收獲很大，充分認識到自己的薄弱環(huán)節(jié)，通過理論分析與實踐的反復(fù)論證，許多問題都有了較好的解決方案。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?，方便調(diào)用和調(diào)試。此種方法的優(yōu)點是程序編寫比較簡單，不

18、需要再編寫分支、匯合狀態(tài)移圖的程序，且由于本課對定時精確度要求并不高，適宜采用。若是在對定時精度要求比較高的情況下，應(yīng)采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。設(shè)計總結(jié)設(shè)計總結(jié)通過這次課程設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)了我的理論知識掌握的不是特別好，而且很多方面掌握的都不到位，我們還需要大量的以前沒有學(xué)到過的知識，于是圖書館和網(wǎng)路成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)整個設(shè)計通過

19、軟件和硬件上的調(diào)試。我想對自己以后的學(xué)習(xí)和工作都有很大的幫助。在課程設(shè)計中遇到了很多實際性的問題，在實際設(shè)計中才發(fā)現(xiàn)，只有理論與實際相結(jié)合，才能更加深入的了解問題。只有了解了實際與理論知識并把它們相結(jié)合，才能解決問題。一切問題必須靠自己一點一滴的解決，而且要不斷的更正以前的錯誤。設(shè)計是比較簡單的，主要是解決程序設(shè)計中的問題，而程序設(shè)計是一個很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個設(shè)計的靈魂所在。因此大部分時間是用在程序設(shè)計上面的。在設(shè)計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗，增強了信心通過這次對停車場車位控制的 PLC 控制，讓我了解了 PLC 梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解，也讓我了解了關(guān)于 PLC 設(shè)計原理。有很多設(shè)計理念來源于實際，從中找出最適合的設(shè)計方法。謝謝 辭辭感謝學(xué)校給了我們這次寶貴的課程設(shè)計的機會，對我們的能力提高非常有幫助。