PLC課程設計-停車場車位控制系統

1、PLC課程設計 2014 2015 學年 第 1 學期 電氣控制及PLC 課 程 設 計 報 告題 目： 停車場車位控制設計 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 姓 名： 指導教師： 電氣工程學院2014年11月3日2014年11月7日1、任務書課題名稱停車場車位控制設計指導教師（職稱） 執(zhí)行時間2014 2015 學年第1 學期 第 10 周學生姓名學號承擔任務確定設計方向，查找資料設計流程圖畫主電路圖畫設計接線圖編寫程序進行系統調試結果分析，編寫文檔編寫文檔，完成課程設計設計目的 PLC課程設計是與專業(yè)課電氣控制及PLC相配套的一門重要的實踐課程，是理論與實踐相結合的一個重要教學環(huán)節(jié)。

2、通過課程設計，培養(yǎng)學生可編程控制器應用能力，同時通過課程設計與實踐鞏固和加深對理論知識的理解、增強學生設計PLC控制系統的硬件和軟件的能力。設計要求停車場車位控制設計要求如下：1. 設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；2. 系統有啟動、停止功能；3. 運用功能指令進行PLC控制程序設計；4. 程序結構與控制功能自行創(chuàng)新設計；5. 進行系統調試，實現停車場車位的控制要求。停車場車位控制設計摘 要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下的不足，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、自動化的程度較高的停車場車位控制系統。本文針對停車場

3、車位控制系統中存在的問題，把PLC可編程序控制器和變頻器應用于停車場車位控制系統上，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的PLC控制、自動計數、數碼顯示的一些基本思路和方法，介紹了關于PLC工作特點及運行原理，以及介紹了三菱可編程控制器系列的FX2N系列 PLC控制器主要功能模塊及應用。FX不僅編程簡單，通用性強，抗干擾能力強，可靠性高，而且具有易于操作及維護，設計、施工、調試周期短等優(yōu)點。然后設計了停車場車位控制系統的基本模塊及功能，并對系統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計。關鍵詞：PLC;停車場；車位控制；計數器。

4、目 錄第一章 停車場車位控制的功能要求及設計方案介紹11.1 設計要求11.2 設計工作原理說明1第二章 控制系統設計22.1 控制程序流程圖設計22.2 硬件配置22.3接線圖3第三章 控制系統程序設計的分析與實現53.1 I/0分配表53.2控制程序設計分析53.3 編程元件的解析53.4 部分功能語句解釋6第四章 系統調試及結果分析74.1 硬件調試74.2 軟件調試74.3 性能分析7總 結9參考文獻10附錄 梯形圖11第一章 停車場車位控制的功能要求及設計方案介紹1.1 設計要求1.如圖1-1所示，假設有一停車場共有16個車位。圖1-12.在入口處裝設一傳感器，用來檢測車輛進入的數目

5、。3.在出口處裝設一傳感器，用來檢測車輛出去的數目。4.有車位時，入口閘欄才將門開啟讓車輛進入，并有指示燈示表示尚有車位。5.車位滿時，則有一指示燈顯示車位已滿，且入口閘欄不能開啟讓車進入。6.可以用七段數碼顯示管上顯示目前停車場共有幾部車。1.2 設計工作原理說明 本設計在停車場閘門口處裝兩個光電傳感器BEN5M-MDT，傳感器所接受到的信號控制電機的正反轉，停車場的閘門開合閘，另外，傳感器所接受到的信號傳輸給plc控制系統的計數器，計數器具有計數存儲功能，并將計數結果實時傳輸給帶譯碼器的七段數碼顯示器顯示，如顯示的數為16時，則門口處的閘門停止工作，如顯示的數還沒到16時，則閘門繼續(xù)工作。

6、第二章 控制系統設計2.1 控制程序流程圖設計停車場控制系統的車進模塊流程圖設計如下圖2-1：圖2-1 車進模塊流程圖 停車場控制系統的車出模塊流程圖設計如下圖2-2：圖2-2 車出模塊流程圖 2.2 硬件配置 1、PLC（三菱FX2N32MR）：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FX2N32MR型PLC，該型號PLC是FX系列PLC家族中比較先進的系列。它具備如下特點：最大范圍的包容了標準特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為系統提供最大的靈活性和控制能力。 2、傳感

7、器（BEN5M-MDT）：它是一種測距的光電傳感器，具有測距遠（最遠可達到5米），采用反射鏡反射的檢測方式，DC1224V供電，NPN/PNP同時輸出，遮光ON/入光ON選擇。 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。2.3接線圖下圖為停車場控制系統的接線圖，在該接線圖中，X0是該系統的總開關，BEN5M-DT傳感器1接X3輸入端，BEN5M-DT傳感器2接X4輸入端，X

8、6、X7是行程開關，分別接X6、X7輸入端。L1是停車場車滿指示燈，L2是車未滿指示燈，QS是電機正轉的總開關，KM1是電機正轉的繼電器線圈，KM2是電機反轉的繼電器線圈，Y5至Y12輸出的是BCD碼，直接接入七段數字譯碼顯示器。圖2-4 停車場控制系統接線圖 下圖為主電路控制圖，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。 圖2-5 控制線路主電路圖第三章 控制系統程序設計的分析與實現3.1 I/0分配表輸入信號輸出信號啟動按鈕X0車滿信號燈L1Y0停止按鈕X1車未滿信號燈L2Y2上升沿加計數輸入X3正轉接觸器K

9、M1Y3上升沿減計數輸入X4反轉接觸器KM2Y4行程開關X6X6七段譯碼輸出Y5-Y14行程開關X7X7表一：I/O分配表3.2控制程序設計分析 根據設計要求，啟動按鈕開關X0，輔助繼電器M1得電，M1常開觸點閉合，自鎖；M1閉合時，計數器開始工作，當計數為16時，計數器常開觸點閉合，輔助繼電器M0得電，M0常開觸點閉合，輸出繼電器Y0得電，車滿指示燈亮。M0常閉觸點斷開，輸出繼電器Y1失電，車未滿指示燈熄滅；M1常開觸點閉合時，上升沿微分輸出，M2繼電器得電，M2常開觸點閉合，將0賦值給計數器D0，將1賦值給計數器D1，完成了初始化階段；當車輛通過停車場入口或出口時，傳感器1向計數器輸入高電

10、平，X3常開觸點閉合，停車場門口處的閘門控制系統總開關Y2閉合，閘門控制系統開始工作，輸出繼電器Y3得電，常開觸點Y3閉合，自鎖，閘門打開，車輛通過，當碰到行程開關X6時，X6常閉觸點斷開，X6常開觸點閉合，T0繼電器得電， 常開觸點T0閉合，自鎖，延時20s后，輸出繼電器Y4得電，電機反轉關門；當進入一輛車時，X3閉合，D0中存儲的數和D1中存儲的數相加并賦值給計數器D0中；當出去一輛車時，X4閉合，D0中存儲的數減去D1中的數賦值給D0，計數能夠實時更新；M1閉合時，計數器D0中存儲的數輸入七段數字譯碼顯示器實時顯示。按下X1停止。程序見附錄。3.3 編程元件的解析 1 X： X為輸入繼電

11、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。 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，它也提供了無數的常開和長閉軟觸點用于編程。 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繼電器，絕大多數的繼電器線圈由用戶程序驅動。 4T： 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。 5C： C為計數器，主要用來記錄脈沖的個數。

12、 6D： 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。3.4 部分功能語句解釋PLS M2：當檢測到輸入信號是的上升沿時，M2產生一個脈寬為一個掃描周期的脈沖輸出信號。MOV K0 D0：將常數0傳送到數據寄存器D0中，并自動轉換成二進制數。MOV K1 D1：將常數1傳送到數據寄存器D1中，并自動轉換成二進制數。ADD D0 D1 D0：將源元件D0中的數與源元件D1中的數相加，結果送到目標文件D0中。SUB D0 D1 D0：將源元件D0中的數與源元件D1中的數相減，結果送到目標文件D0中。BCD D0 K2Y5： 將源元件D0中的

13、二進制數轉換為BCD碼并傳送到指定元件中，即七段譯碼顯示器中。3.5 實現的效果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；當車輛在要進出門5米處，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，當停車場車位沒停滿時，車未滿指示燈會亮，能夠提醒人們是否還可以停車；顯示器能都實時顯示停車場所停車輛數，并且車輛已經停滿時，閘門自動關閉，不會讓車輛進入。該控制系統達到了設計要求。第四章 系統調試及結果分析4.1 硬件調試 PLC內部為輸入電路所提供的電壓是24V,BEN5M-DT光電傳感器的驅動電壓為24V，其輸出電路能配置250V的交流電源，恰好可以直接

14、驅動負載，滿足其輸出指標，按接線圖接好線，七段數碼顯示器能實時顯示數據，證明PLC選型正確，光電傳感器的選擇符合要求。4.2 軟件調試按接線圖接好線后，將程序的指令用FX-GP編程軟件輸入到PLC系統中，編程器直接對PLC的用戶程序儲存器進行讀寫操作。采用脫機編程方式將所編制的用戶程序存入編程器的ROM中后，經過多次調試。仿真如下。當車位未滿時，Y2有輸出，即表示車未滿信號燈亮，尚有車位。當車位滿了時，Y0有輸出，即表示車位已滿信號燈亮，無車位。且此時再有車進入（X3閉合），閘門不能開啟（Y3）4.3 性能分析 本設計是基于PLC的停車場車位控制系統，光電傳感器能夠迅速將采集到的信號傳輸給PL

15、C中的計數器，計數器進行加減計數存儲，并以BCD碼傳輸給七段譯碼顯示器，顯示器能夠實時顯示停車場的停車數目。PLC具有可靠性高、控制程序可變，具有良好的柔性、功能強，性能價格高等特點。該系統自動化程度高，可靠性高，用PLC可以使該設計的要求全能滿足?？?結 通過本次課程設計使我比較系統地掌握有關PLC控制系統的設計思想和設計方法，主要對PLC（三菱FX2N系列）的結構、功能、內部資源等了解并對其進行測試和加以應用的知識得到學習。經過多次的反復實驗與分析,可以對電路的原理及功能更加熟悉,同時提高了設計能力與及對電路的分析能力.同時在軟件的編程方面得到更到的提高,對編程能力得到加強.同時對所學的知

16、識得到很大的提高與鞏固.我所做的設計題目是基于PLC的停車場車位控制系統。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找相關書籍，上網找資料，通過一步步解決疑惑來完成我的設計，同時也大大提升了自己知識水平和能力。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的強大的功能和廣闊的應用領域。真正體會到了科技給我?guī)淼恼窈?。讓我對學習更有興趣，同時也給我們在探索知識的路上的無限動力。在自己以后的學習中，我們一定要有刻苦努力及鉆研精神，結合

17、有創(chuàng)新，充分實現自己的價值，為國家的發(fā)展做出自己的貢獻。參考文獻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 2 范永勝電氣控制與PLC應用M. 北京：電子工業(yè)出版社，2007.73 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，2005.84 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，2007.15 陳金華. 可編程控制器應用技術M.北京：電子工業(yè)出版社，1995.36 廖常初. PLC編程及應用M .北京：機械工業(yè)出版社，2002.87 陳立定. 電器控制與可編程控制器M. 廣州：華南理工大學出版社，2001.38 王宗才.

18、機電傳動與控制.北京：電子工業(yè)出版社，2011.9 張曉峰.電氣控制與可編程控制技術及應用.北京：國防工業(yè)出版社,2010.11 于慶廣.可編程控制器原理與系統設計.北京：清華大學出版社，2004.11附錄 梯形圖答辯記錄及評分表 課題名稱停車場車位控制設計答辯教師（職稱） 答辯時間2014年11月7日答辯記錄1.PLC（三菱FX2N48MR）的特點：最大范圍的包容了標準特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為系統提供最大的靈活性和控制能力。2.該系統的工作原理：在停車場閘門口處裝兩個光電傳感器BEN5M-MDT，傳感器所接受到的信號控制電機的正反轉，停車場的閘門