停車場(chǎng)PLC車位控制.doc

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目 錄 引言………………………………………………...........................................…….....… 2 一、車位控制功能要求及設(shè)計(jì)方案………………………….........................…….....… 2 1.1設(shè)計(jì)要求………………………………………………...........................................2 1.2設(shè)計(jì)工作原理說(shuō)明……………………………………………..............................3 二、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………….4 2.1 車輛入庫(kù)流程圖……………………………………………….................4 2.2 硬件配置……………………………………………….............................5 2.3 PLC的I\O分配表………………………………………………..............6 2.4 控制程序設(shè)計(jì)分析……………………………………………….............7 2.5 仿真結(jié)果…………………………………………….................................9 2.6 接線圖……………......................................................................................10 2.7 編程元件解析……………………………………………….....................12 三、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析.....................................................................................................13 3.1 硬件調(diào)試………………………………………………......................................... 13 3.2 軟件調(diào)試………………………………………………..........................................13 3.3 性能分析………………………………………………..........................................13 總 結(jié)………………………………………………....................................................................13 附錄一 梯形圖………………………………………………...............................................15 附錄二 接線圖………………………………………………...............................................20 引 言 隨著進(jìn)口汽車大量涌入和國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，大中城市的汽車數(shù)量劇增，從而引發(fā)了停車管理問(wèn)題。由于小區(qū)停車場(chǎng)供住戶使用，小區(qū)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)重點(diǎn)要做到準(zhǔn)確指示車輛進(jìn)出，車輛進(jìn)入時(shí)給與司機(jī)準(zhǔn)確的車位數(shù)量與具體位置，車輛進(jìn)入后，記錄車輛總量，車輛離開時(shí)，減少車輛數(shù)量。車輛進(jìn)出指示可完全由PLC作為中央控制處理，停車場(chǎng)空位指示可利用價(jià)格較不高的數(shù)碼管顯示。 本文闡述了停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)的PLC控制、自動(dòng)計(jì)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(diǎn)及運(yùn)行原理，以及介紹了三菱可編程控制器系列的FX系列 PLC控制器主要功能模塊及應(yīng)用。FX不僅編程簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，而且具有易于操作及維護(hù)，設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短等優(yōu)點(diǎn)。然后設(shè)計(jì)了停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)的基本模塊及功能，并對(duì)系統(tǒng)的主回路和控制回路的硬件部分進(jìn)行了詳細(xì)介紹。最后程序分析測(cè)試論證停車場(chǎng)車位控制的設(shè)計(jì)。 一、車位控制功能要求及設(shè)計(jì)方案 1.1 設(shè)計(jì)要求 1.如圖1-1所示，一停車場(chǎng)共有16個(gè)車位。 圖1-1 2.在入口處裝設(shè)一傳感器，用來(lái)檢測(cè)車輛進(jìn)入的數(shù)目。 3.在出口處裝設(shè)一傳感器，用來(lái)檢測(cè)車輛出去的數(shù)目。 4.有車位時(shí)，入口閘欄才將門開啟讓車輛進(jìn)入，并有指示燈示表示尚有車位。 5.車位滿時(shí)，則有一指示燈顯示車位已滿，且入口閘欄不能開啟讓車進(jìn)入。 6.可以用七段數(shù)碼顯示管上顯示目前停車場(chǎng)共有幾部車。 1.2設(shè)計(jì)工作原理說(shuō)明 此設(shè)計(jì)是在停車場(chǎng)入口處有兩個(gè)行程開關(guān)（傳感器SQ1、SQ2），當(dāng)有車經(jīng)過(guò)入口的時(shí)候，接近開關(guān)時(shí)，SQ1輸出脈沖，經(jīng)PLC輸出控制電機(jī)的線圈，使電機(jī)正轉(zhuǎn)，閘欄開啟，當(dāng)車接觸到開關(guān)SQ2時(shí)，表示車是入庫(kù)的，車的數(shù)量加一，同理，當(dāng)車先經(jīng)過(guò)SQ2后經(jīng)過(guò)SQ1時(shí)，表示車是出庫(kù)的，車的數(shù)量減一。庫(kù)里車的數(shù)量經(jīng)過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。 二、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.1 車輛入庫(kù)與出庫(kù)流程圖設(shè)計(jì) 2.1.1 車輛入庫(kù)流程圖 車 進(jìn) 接近開關(guān)閉合 D0清零 D0+1到D0 數(shù)碼顯示 D0大于16 結(jié)束 電機(jī)正轉(zhuǎn) 電機(jī)反轉(zhuǎn) N Y 圖2 -1車進(jìn)模塊流程圖 2.1.2 車輛出庫(kù)流程圖 車 出 接近開關(guān)閉合 D0—1到D0 數(shù)碼顯示 電機(jī)正轉(zhuǎn) 電機(jī)反轉(zhuǎn) 圖2-2 車出模塊流程圖 2.2 硬件配置 1、本系統(tǒng)采用的是日本三菱PLC，選用的是FX2n-48MR，它屬于繼電器輸出，有觸電，可帶交直流負(fù)載，輸入點(diǎn)數(shù)24，輸出點(diǎn)數(shù)24，總共48個(gè)輸入輸出點(diǎn)。PLC（三菱FX2N—48MR）：根據(jù)控制要求統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)，并考慮要有一定的余量，在本系統(tǒng)中我們采用了三菱FX2N—48MR型PLC，該型號(hào)PLC是FX系列PLC家族中比較先進(jìn)的系列。它具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為系統(tǒng)提供最大的靈活性和控制能力。 2、紅外線車輛檢測(cè)傳感器。在停車場(chǎng)的進(jìn)出口各安裝一個(gè)車輛檢測(cè)傳感器。紅外線檢測(cè)傳感器是波束檢測(cè)裝置的一種，有主動(dòng)式和被動(dòng)式，都可以用于交通管理。主動(dòng)式紅外檢測(cè)器利用在紅外線波長(zhǎng)范圍附近工作的激光二極管，發(fā)射低能紅外線照射檢測(cè)區(qū)域，并經(jīng)過(guò)車輛的反射或散射返回傳感器;若使用可調(diào)發(fā)光二極管的主動(dòng)式紅外線檢測(cè)器可測(cè)量車速和進(jìn)入高速公路曲線形交叉的高大貨車的高度，主要是因?yàn)榘l(fā)光二極管在880nm的紅外線波長(zhǎng)范圍附近工作,其信號(hào)調(diào)節(jié)裝置可防止其他紅外線的干擾,這樣通過(guò)兩個(gè)發(fā)射—接受系統(tǒng)就可用來(lái)檢測(cè)是否有車輛出入停車場(chǎng)。 3、七段數(shù)字譯碼顯示器：由于在PLC系統(tǒng)中工作的是二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，而人們習(xí)慣十進(jìn)制的數(shù)字或運(yùn)算結(jié)果，因此需要數(shù)字顯示器，顯示出便于人們觀測(cè)、查看的十進(jìn)制數(shù)字，因此本設(shè)計(jì)選擇了七段數(shù)字譯碼顯示器，譯碼顯示器主要由譯碼器和驅(qū)動(dòng)器兩部分組成，通常二者都集成在一塊芯片中。該硬件的原理如下圖2-3。 圖2-3 七段數(shù)字譯碼顯示器原理框圖 2.3PLC的I/O分配表 PLC輸入/輸出分配表，見表1。 表1 2.4 控制程序設(shè)計(jì)分析 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，啟動(dòng)按鈕開關(guān)X0，輔助繼電器M0得電，M0常開觸點(diǎn)閉合，自鎖；M0閉合一個(gè)掃描周期，將數(shù)據(jù)寄存器D0到D2清0。當(dāng)有車輛靠近入口的接近傳感器（X002）時(shí)，接觸器線圈得電，電機(jī)正轉(zhuǎn)，同時(shí)行成自鎖。門開啟，車輛可入口，M9是當(dāng)D0的數(shù)值為16的時(shí)候，表示閘門不能開啟，見圖2-4。 圖2-4 當(dāng)車到SQ2位置時(shí)，數(shù)碼管顯示加一，同時(shí)延時(shí)3秒，完成關(guān)閘欄，從而完成了一次車入庫(kù)的動(dòng)作，見圖2-5。 圖2-5 當(dāng)有車出庫(kù)的時(shí)候，其原理與出庫(kù)的時(shí)候一致，不同之處是D0的內(nèi)容減1見圖2-6 圖2-6 在數(shù)碼管顯示的時(shí)候，我設(shè)計(jì)了兩組數(shù)據(jù)的比較指令CMP，其一是D0與10的比較，當(dāng)D0小于10 的時(shí)，只顯示個(gè)位數(shù)碼管的數(shù)值，當(dāng)?shù)扔?0 的時(shí)候，各位顯示0，十位顯 示1，見圖2-7。 圖2-7 當(dāng)D0的數(shù)值大于10 的時(shí)候，M6狀態(tài)為1，從而D0與16比較，當(dāng)D0小于16時(shí)，D0減去10，余數(shù)在D2中，讓個(gè)位顯示D2中的數(shù)，十位顯示1，同時(shí)，當(dāng)D0中的數(shù)小于16的時(shí)候，有車位指示燈HL1亮，當(dāng)D0等于16的時(shí)候，HL2 指示燈亮，見圖2-8。 圖2-8 2.5 仿真結(jié)果 1、車輛進(jìn)入，電機(jī)正轉(zhuǎn)，閘欄開啟 9 2、 車輛進(jìn)入，計(jì)數(shù)器加一，定時(shí)器完成計(jì)時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，閘欄關(guān)閉 3、出庫(kù)時(shí)與進(jìn)庫(kù)過(guò)程相似 2.6 接線圖 下圖為停車場(chǎng)控制系統(tǒng)的接線圖，在該接線圖中，X1是該系統(tǒng)的總開關(guān)，BEN5M-DT傳感器1接X3輸入端，BEN5M-DT傳感器2接X4輸入端，X6、X7是行程開關(guān)，分別接X6、X7輸入端。L1是停車場(chǎng)車滿指示燈，L2是車未滿指示燈，QS是電機(jī)正轉(zhuǎn)的總開關(guān)，KM1是電機(jī)正轉(zhuǎn)的繼電器線圈，KM2是電機(jī)反轉(zhuǎn)的繼電器線圈，Y5至Y12輸出的是BCD碼，直接接入七段數(shù)字譯碼顯示器。 圖2-9 停車場(chǎng)控制系統(tǒng)接線圖 下圖為主電路控制圖，當(dāng)QS閉合時(shí)，KM1閉合KM2斷開電機(jī)正轉(zhuǎn)，閘門開啟，車輛可通過(guò)，當(dāng)KM2閉合KM1斷開時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，閘門閉合，車輛不可通過(guò)。 圖2-10 控制線路主電路圖 2.7 編程元件的解析 1． X： X為輸入繼電器，它的作用是接受并存儲(chǔ)外部輸入的開關(guān)量信號(hào)，和對(duì)應(yīng)的輸入端子相連，同時(shí)提供無(wú)數(shù)的常開和常閉軟觸點(diǎn)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(diǎn)用于向外部負(fù)載發(fā)送信號(hào)，每一輸出繼電器的常開硬觸點(diǎn)與可編程控制器的一個(gè)輸出點(diǎn)相連直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，它也提供了無(wú)數(shù)的常開和長(zhǎng)閉軟觸點(diǎn)用于編程。 3. M： M為輔助繼電器，它是由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，用于狀態(tài)暫存，移位輔助運(yùn)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(tǒng)中的中間繼電器，絕大多數(shù)的繼電器線圈由用戶程序驅(qū)動(dòng)。 4．T： T為定時(shí)器，作用相當(dāng)于繼電接觸控制中的通電延時(shí)型時(shí)間繼電器。 5．D： D為數(shù)據(jù)寄存器，可編程控制器在模擬量檢測(cè)與控制以及位置控制等許多場(chǎng)合都需要數(shù)據(jù)寄存器來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和參數(shù)。 三、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 3.1 硬件調(diào)試 PLC內(nèi)部為輸入電路所提供的電壓是24V,BEN5M-DT光電傳感器的驅(qū)動(dòng)電壓為24V，其輸出電路能配置220V的交流電源，恰好可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，滿足其輸出指標(biāo)，按接線圖接好線，七段數(shù)碼顯示器能實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，證明PLC選型正確，光電傳感器的選擇符合要求。 3.2 軟件調(diào)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(tǒng)中，編程器直接對(duì)PLC的用戶程序儲(chǔ)存器進(jìn)行讀寫操作。采用脫機(jī)編程方式將所編制的用戶程序存入編程器的ROM中后，經(jīng)過(guò)多次調(diào)試。 3.3 性能分析 本設(shè)計(jì)是基于PLC的停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)，光電傳感器能夠迅速將采集到的信號(hào)傳輸給PLC中的計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器進(jìn)行加減計(jì)數(shù)存儲(chǔ)，并以SEGD碼傳輸給七段譯碼顯示器，顯示器能夠?qū)崟r(shí)顯示停車場(chǎng)的停車數(shù)目。PLC具有可靠性高、控制程序可變，具有良好的柔性、功能強(qiáng)，性能價(jià)格高等特點(diǎn)。該系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，可靠性高，用PLC可以使該設(shè)計(jì)的要求全能滿足。 總 結(jié) 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)使我比較系統(tǒng)地掌握有關(guān)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，主要對(duì)PLC（三菱FX2N系列）的結(jié)構(gòu)、功能、內(nèi)部資源等了解并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試和加以應(yīng)用的知識(shí)得到學(xué)習(xí)。經(jīng)過(guò)多次的反復(fù)實(shí)驗(yàn)與分析,可以對(duì)電路的原理及功能更加熟悉,同時(shí)提高了設(shè)計(jì)能力與及對(duì)電路的分析能力.同時(shí)在軟件的編程方面得到了提高,編程能力得到加強(qiáng).對(duì)所學(xué)的知識(shí)得到很大的提高與鞏固.我所做的設(shè)計(jì)題目是基于PLC的停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)。第一次做PLC的設(shè)計(jì)，剛開始有一定難度，后來(lái)通過(guò)查看找相關(guān)書籍，上網(wǎng)找資料，請(qǐng)教老師和同學(xué)等方法來(lái)獲取相關(guān)知識(shí)，通過(guò)一步步解決疑惑來(lái)完成我的設(shè)計(jì)，同時(shí)也大大提升了自己知識(shí)水平和能力。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)讓我們意識(shí)到書本上學(xué)到的知識(shí)一定要通過(guò)實(shí)踐去鞏固，而且這也是一種學(xué)習(xí)方法，只有這樣才能真正輕松的掌握一門學(xué)問(wèn)。同時(shí)此次課程設(shè)計(jì)也讓我們對(duì)學(xué)習(xí)PLC更加熱情，我們認(rèn)識(shí)到PLC的強(qiáng)大的功能和廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。真正體會(huì)到了科技給我?guī)?lái)的振憾。讓我對(duì)學(xué)習(xí)更有興趣，同時(shí)也給我們?cè)谔剿髦R(shí)的路上的無(wú)限動(dòng)力。在自己以后的學(xué)習(xí)中，我們一定要有刻苦努力及鉆研精神，結(jié)合有創(chuàng)新，充分實(shí)現(xiàn)自己的價(jià)值，為國(guó)家的發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。 11 - 附錄一 梯形圖 指令表 0 LD X000 //啟動(dòng) 1 OR M0 2 ANI X001 3 OUT M0 4 LDP M0 6 ZRST D0 D2 //D0-D2區(qū)間復(fù)位 11 LDP X002 //車進(jìn)庫(kù)，車到達(dá)傳感器1 13 OR M1 14 AND M0 15 ANI T1 16 ANI M2 17 OUT M1 18 LD M1 19 ANI M9 20 ANI Y003 21 OUT M10 //電機(jī)正轉(zhuǎn)，柵欄開啟 22 LD M1 23 ANDP X003 //車到達(dá)傳感器2 25 INC D0 //數(shù)碼管顯示加1 28 SET M14 29 LD M14 30 OUT M12 //電機(jī)反轉(zhuǎn)，柵欄關(guān)閉 31 OUT T1 K30 //定時(shí)器控制柵欄關(guān)閉 34 LDP X003 //車出庫(kù)，車到達(dá)傳感器2 36 OR M2 37 AND M0 38 ANI T3 39 ANI M1 40 OUT M2 41 LD M2 42 ANI Y003 43 OUT M11 //電機(jī)正轉(zhuǎn)，柵欄開啟 44 LDP X002 //車到達(dá)傳感器1 46 AND M2 47 DEC D0 //數(shù)碼管顯示減1 50 SET M15 51 LD M15 52 OUT M13 //電機(jī)反轉(zhuǎn)，柵欄關(guān)閉 53 OUT T3 K30 //定時(shí)器控制柵欄關(guān)閉 56 LD M0 57 CMP K10 D0 M4 //D0與10比較 64 LD M4 //D0<10 65 SEGD D0 K2Y010 //D0=10 70 LD M5 71 SEGD K1 K2Y020 76 SEGD K0 K2Y010 81 LD M6 //D0>10,DO與16比較 82 CMP K16 D0 M8 89 LD M8 90 SUB D0 K10 D2 97 SEGD K1 K2Y020 102 SEGD D2 K2Y010 107 LD M4 108 OR M5 109 OR M8 110 OUT Y000 //車位未滿 111 LD M9 112 OUT Y001 //車位已滿 113 LD M10 114 OR M11 115 OUT Y002 //電機(jī)正轉(zhuǎn) 116 LD M12 117 OR M13 118 OUT Y003 //電機(jī)反轉(zhuǎn) 119 LD T1 120 RST M14 121 LD T3 122 RST M15 123 END 附錄二 接線圖 10