停车场车位控制系统设计Word文档格式.docx
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在停车场入口处有一个接近开关(传感器1),当有车接近入口的时候,接近开关输出脉冲,经过判断是否还有剩余车位,若无,则入口闸栏不开启;
若有,则经PLC输出控制电机的线圈,使电机正转,闸栏开启,当车辆进入后闸栏关闭。
在停车场出口处也有一个接近开关(传感器2),当车接近出口时,出口闸栏直接开启,车辆通过后闸栏关闭。
同时,当车接触到出传感器1时,表示车是入库的,车的数量加一,车库里车的数量经过数码管显示出来。
同理,当车接触到传感器2时,表示车是出库的。
车的数量减一,并据此完成以下几点:
1.设计出硬件系统的结构图、接线图等;
2.系统有启动、停止功能;
3.运用功能指令进行PLC控制程序设计,并做出梯形图;
4梯形图结构与控制功能自行创新设计;
5.进行系统调试,实现停车场车位的控制要求。
1.3设计思想
本次的设计思想如下:
1.入库车辆前进时,经过传感器1,此时车位尚未满的话,栅栏向上打开,当达到上限位置时,栅栏打开停止,同时车辆进入,经过传感器2,栅栏门向下关闭,达到下限位置时,栅栏门停止关闭,同时计数器A加1;
2.出库时,先经过传感器2,栅栏门向上打开,当达到上限的时候停止打开,同时车出闸门再经过传感器1,栅栏门向下关闭,当达到下限位时,栅栏门停止动作,计数器B减1;
(计数器B的初始值由计数器A送来)只经过一个传感器则计数器不动作;
3.仓库启用时,先对所有用到的存储单元清零,并应有仓库空显示;
4.设仓库容量为16辆车,则仓库满时应显示车位已满指示灯;
5.若同时有车辆相对入库和出库(即入库车辆经过传感器1,出库车辆经过传感器2),应避免误计数。
2方案论证
2.1设计方案
方案一:
本设计是基于PLC的停车场控制系统,在停车场进口处装一传感器1,出口处装一传感器2,传感器接受到高电平信号而控制电机的正反转,停车场处的闸门开合。
传感器1、2所输出的脉冲分别输入给计数器1、2,计数器1、2将计的数据存储在存储器1、2中,进的车辆数与出的车辆数想减得到的数据再传输给存储器3,存储器3所存储的数据将会传输给数码显示管显示,如显示的数为16时,则门口处的闸门停止工作,如显示的数还没到16时,则闸门继续工作。
其原理框图如下图2-1所示:
图2-1方案一原理框图
方案二:
本设计在停车场闸门口处装两个光电传感器BEN5M-MDT,传感器所接受到的信号控制电机的正反转,停车场的闸门开合闸,另外,传感器所接受到的信号传输给plc控制系统的双向计数器C250,C250具有计数存储功能,并将计数结果实时传输给带译码器的七段数码显示器显示,如显示的数为16时,则门口处的闸门停止工作,如显示的数还没到16时,则闸门继续工作。
其原理框图如下图2-2所示:
图2-2方案二原理框图
2.2方案对比与选择
上述两个方案均是基于PLC来设计的,设计所需要的硬件部分PLC系统都可以提供,均可以达到设计的要求。
方案一所用的程序指令简单易懂,可步骤繁,接线图较复杂;
方案二所用的程序指令简单,步骤较少,利用了计数器C250的双向计数原理,通过两个输出端口向显示器输送数据,简单且易于实现。
通过以上权衡比较,显然方案二是实现本次设计任务较合理的方案。
3系统硬件设计
3.1系统的原理方框图
根据系统工艺流程,系统原理方框图如图3-1所示:
图3-1系统原理方框图
3.2主电路
图3-2为主电路控制图,当QS闭合时,KM1闭合KM2断开电机正转,闸门开启,车辆可通过,当KM2闭合KM1断开时电机反转,闸门闭合,车辆不可通过。
图3-2主电路
3.3I/0分配表
作出停车场车位控制系统的输入/输出分配表,见下表3-3:
表3-3I/0分配表
输入点
输出点
启动按钮
X0
有位指示灯
Y0
停止按钮
X1
位满指示灯
Y1
传感器1
X2
正转开启闸栏
Y2
传感器2
X3
反转关闭闸栏
Y3
闸栏上限位
X4
个位数码管显示
Y10-Y16
闸栏下限位
X5
十位数码管显示
Y20-Y26
3.4I/O接线图
下图为停车场控制系统的接线图,在该接线图中,X1是该系统的总开关,传感器1接X2输入端,传感器2接X3输入端,L1是停车场车未满指示灯,L2是车满指示灯,KM1是电机正转的继电器线圈,KM2是电机反转的继电器线圈,停车场车位控制系统接线图如下图3-4所示:
图3-4I/O接线图
3.5元器件选型
停车场车位控制系统设计中,用到的元器件有plc模块、传感器、数码管等,还有各个器件的型号以及产地;
我们在选择这些器件时,需要综合各方面额因素,比如器件性能,经济因素,然后选择出最优的器件这些具体情况见表3-4所示:
表3-5元器件清单
仪器名称
数量
元器件型号
厂家
PLC模块
1块
FX2N-48MR
上海控菱自动化科技有限公司
传感器
2个
BEN5M-MDT
乐清市山电电器有限公司
按钮开关
6个
PB1~PB6
上海静洋自动化科技有限公司
编程器
1个
GXDeveloper
导线
若干
七段数码管
CL2821AH
深圳市彩丽电子有限公司
(1)本系统采用的是日本三菱PLC,选用的是FX2n-48MR,它属于继电器输出,有触电,可带交直流负载,输入点数24,输出点数24,总共48个输入输出点。
PLC(三菱FX2N—48MR):
根据控制要求统计系统所需的输入点数与输出点数,并考虑要有一定的余量,在本系统中我们采用了三菱FX2N—48MR型PLC,该型号PLC是FX系列PLC家族中比较先进的系列。
它具备如下特点:
最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块,它可以为系统提供最大的灵活性和控制能力。
(2)传感器(BEN5M-MDT):
它是一种测距的光电传感器,具有测距远(最远可达到5米),采用反射镜反射的检测方式,DC12-24V供电,NPN/PNP同时输出,遮光ON/入光ON选择。
(3)七段数字译码显示器:
由于在PLC系统中工作的是二进制的数字信号,而人们习惯十进制的数字或运算结果,因此需要数字显示器,显示出便于人们观测、查看的十进制数字,因此本设计选择了七段数字译码显示器,译码显示器主要由译码器和驱动器两部分组成,通常二者都集成在一块芯片中。
该硬件的原理如下图3-5所示:
图3-6:
数码管原理图
4.软件设计
4.1主流程
停车场控制系统的车进出模块流程图设计如下图4-1所示:
图4-1停车场车位控制系统流程图
4.2梯形图
车辆出库与入库的基本原理相同,只是输入原件与输出原件不同,根据所选的器件,利用编程软件绘制出图4-2所示的梯形图,以实现对出入库车辆的控制。
图4-2停车场车位控制系统梯形图
5系统调试
5.1硬件调试
PLC内部为输入电路所提供的电压是24V,BEN5M-DT光电传感器的驱动电压为24V,其输出电路能配置220V的交流电源,恰好可以直接驱动负载,满足其输出指标,按接线图接好线,七段数码显示器能实时显示数据,证明PLC选型正确,光电传感器的选择符合要求。
5.2软件调试
按接线图接好线后,将程序的指令用FX-GP编程软件输入到PLC系统中,编程器直接对PLC的用户程序储存器进行读写操作。
采用脱机编程方式将所编制的用户程序存入编程器的ROM中后,经过多次调试。
5.3性能分析
本设计是基于PLC的停车场车位控制系统,光电传感器能够迅速将采集到的信号传输给PLC中的计数器,计数器进行加减计数存储,并以SEGD码传输给七段译码显示器,显示器能够实时显示停车场的停车数目。
PLC具有可靠性高、控制程序可变,具有良好的柔性、功能强,性能价格高等特点。
该系统自动化程度高,可靠性高,用PLC可以使该设计的要求全能满足。
设计心得:
通过本次课程设计使我比较系统地掌握有关PLC控制系统的设计思想和设计方法,主要对PLC(三菱FX2N系列)的结构、功能、内部资源等了解并对其进行测试和加以应用的知识得到学习。
经过多次的反复实验与分析,可以对电路的原理及功能更加熟悉,同时提高了设计能力与及对电路的分析能力.同时在软件的编程方面得到更到的提高,对编程能力得到加强.同时对所学的知识得到很大的提高与巩固.我所做的设计题目是基于PLC的停车场车位控制系统。
由于是第一次做PLC的设计,设计起来有一定难度,但后来通过去图书馆找相关书籍,上网找资料,请教老师和同学等方法来获取相关知识,通过一步步解决疑惑来完成我的设计,同时也大大提升了自己知识水平和能力。
通过这次课程设计让我们意识到书本上学到的知识一定要通过实践去巩固,而且这也是一种学习方法,只有这样才能真正轻松的掌握一门学问。
同时此次课程设计也让我们对学习PLC更加热情,我们认识到PLC的强大的功能和广阔的应用领域。
真正体会到了科技给我带来的振憾。
让我对学习更有兴趣,同时也给我们在探索知识的路上的无限动力。
在自己以后的学习中,我们一定要有刻苦努力及钻研精神,结合有创新,充分实现自己的价值,为国家的发展做出自己的贡献。
总之,本次毕业设计能够能顺利完成,老师们倾注了大量的心血和汗水,在此,我向老师致以最诚挚的谢意。
同时感谢我的是我的室友们,是他们在我课程设计期间和我一起探讨,一起钻研,使我在设计中的很多的问题都能够轻松解决。
正是他们的帮助才使我的设计能够顺利完成。
参考文献:
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化学工业出版社,2010.10
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电子工业出版社,2007.7
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电子工业出版社,2005.8
[4]吴中俊.可编程控制器原理及应用[M].北京:
机械工业出版社,2007.1
[5]廖常初.PLC编程及应用[M].北京:
机械工业出版社,2002.8
[6]陈立定.电器控制与可编程控制器[M].广州:
华南理工大学出版社,2001.3
[7]陈金华.可编程控制器应用技术[M].北京:
电子工业出版社,1995.3
附录:
指令表
0LDX000
1ORM0
2ANIX001
3OUTM0
4LDPM0
6ZRSTD0D2
7LDPX002
9ORM1
10ANDM0
11ANIT1
12OUTM1
13LDM1
14ANIM9
15ANIY001
16OUTY0
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