基于PLC停车场车位控制系统设计.docx

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基于PLC停车场车位控制系统设计

唐山学院

《可编程控制器》课程设计

题目停车场车位控制系统设计

系（部）信息工程系

班级11电本3班

姓名

学号

指导教师

201X年月日至

201X年月日共1周

201X年月日

课程设计成绩评定表

出勤

情况

出勤天数

缺勤天数

成

绩

评

定

出勤情况及设计过程表现（20分）

课设答辩（20分）

设计成果（60分）

总成绩（100分）

提问

（答辩）

问题

情况

综

合

评

定

指导教师签名：

年月日

1引言

1.1停车场的概述

近20年来，随着我国城市建设速度的加快，城市交通需求量也日益增大。

尽管私家车、出租车比重呈现逐年上升的趋势，因此车辆停放依旧是市民最为关注的问题。

为了使交通更加便捷畅通，智能交通系统（ITS）的理念越来越受到人们的关注，该系统将先进的计算机处理技术、信息技术、数据通信传输技术、自动控制技术、人工智能及电子技术等有效地综合运用于停车场智能管理体系中，建立一种在区域性全方位发挥作用的准时、快捷、高效的停车智能管理体系。

由于城市人口相对密集，无论是私家车辆还是公交车辆都不能真正满足正常的停放，公交需求更很大。

所以在停车场智能管理领域，相应的也出现了PLC停车场智能管理的概念，即含有高科技的智能系统，与普通的停车系统不同的是，它能以PLC技术为基础来解决停车难的问题，直接为目标安全、迅速地到达目的地。

因此，在大力加强车辆停放智能管理的建设方面，尤其在实现快捷、便利、安全这一点上拥有很大的发展空间和潜力。

为此，本文对停车场智能控制管理上引入了PLC技术，对停车场进行了一个关于PLC为主的系统设计。

1.2PLC简介

PLC是一种可编程的数字逻辑控制设备，早期用于开关量的逻辑控制，多用于控制电动机正反转和电磁阀的开关动作，从而控制机械设备的运转。

只要合理分配输入、输出点，根据控制要求设计梯形图，采用基本指令和步进指令就可达到控制目的。

随着控制要求的不断提高，许多PLC生产厂家进一步优化和改善PLC的功能，增加了功能指令，大大拓宽了PLC的应用围，使PLC在某种程序上可以代替控制器和计算机的协同工作系统，为工业生产和民用控制设计提供方便。

PLC具有可靠性高、功能性强和编程简单等有点，所以深受设计人员的喜爱。

PLC就如同一部计算机与蓄电器控制设备相结合的新型高性能控制装置。

PLC的基本单元包括中央控制器（CPU）、存储器、输入单元和输出单元。

除了基本单元，PLC还可以追加许多扩展模块，从而增强其功能和性能。

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：

a、电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。

如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。

一般交流电压波动在+10%（+15%）围，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去b.中央处理单元（CPU）。

中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。

它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。

当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器。

等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。

这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

c、存储器，存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

d、输入输出接口电路。

1．现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。

2．现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

e、功能模块，如计数、定位等功能模块。

f、通信模块，如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等。

下面是PLC的基本单元结构图如图1.1所示

图1.1PLC硬件组成框图

2硬件设计

2.1总体设计

控制面板的设计也相当重要，可以显示停车场的停车数量，当停车场有空位时未满灯亮，提示司机朋友可以把车停放在该停车场，当满灯亮起时，提示司机停车场已满，不能再在此提车场停放车辆，还有系统总的控制按钮，控制系统的启停，控制面板如图2.1。

图2.1控制面板

2.2设计思路

利用经验法法设计电路，运用了自加与自减模块控制车辆的进入与离开。

当车辆进入停车场时加1，当车辆离开停车场时减1。

两个输出对应车位满与未满。

7个输出对应数码管显示车辆数量。

16个输出分别显示各个车位的停车情况。

当车辆进入时触发一个传感器I0.0，程序中模拟上升沿，当上升沿到来时，VB10加1。

同样，当车辆离开时触发另一个传感器I0.1，程序中模拟上升沿，当上升沿到来时，VB10自减1.未满16时，Q0.0有输出，满16时，Q0.1输出，Q0.0停止输出。

Q1.0-Q1.6为数码管显示。

Q2.0-Q3，7为车位显示。

如表2.1：

表2.1I/O地址分配表：

控制信号

信号名称

元件名称

元件符号

地址编码

输

入

信

号

入口检测

红外感应器

SB1

I0.0

出口检测

红外感应器

SB2

I0.1

车位检测1

压力传感器

SQ0

I1.0

车位检测2

压力传感器

SQ1

I1.1

车位检测3

压力传感器

SQ2

I1.2

车位检测4

压力传感器

SQ3

I1.3

车位检测5

压力传感器

SQ4

I1.4

车位检测6

压力传感器

SQ5

I1.5

车位检测7

压力传感器

SQ6

I1.6

车位检测8

压力传感器

SQ7

I1.7

车位检测9

压力传感器

SQ8

I2.0

车位检测10

压力传感器

SQ9

I2.1

车位检测11

压力传感器

SQ10

I2.2

车位检测12

压力传感器

SQ11

I2.3

车位检测13

压力传感器

SQ12

I2.4

车位检测14

压力传感器

SQ13

I2.5

车位检测15

压力传感器

SQ14

I2.6

车位检测16

压力传感器

SQ15

I2.7

输

出

信

号

入口闸门开关

线圈

KM1

Q0.0

出口闸门开关

线圈

KM2

Q0.1

数码管a（个位）

数码管

a

Q3.0

数码管b

数码管

b

Q3.1

数码管c

数码管

c

Q3.2

数码管d

数码管

d

Q3.3

数码管e

数码管

e

Q3.4

数码管f

数码管

f

Q3.5

数码管g

数码管

g

Q3.6

数码管a（十位）

数码管

a

Q4.0

数码管b

数码管

b

Q4.1

数码管c

数码管

c

Q4.2

数码管d

数码管

d

Q4.3

数码管e

数码管

e

Q4.4

数码管f

数码管

f

Q4.5

数码管g

数码管

g

Q4.6

车位指示1

灯泡

SQ0

Q1.0

车位指示2

灯泡

SQ1

Q1.1

车位指示3

灯泡

SQ2

Q1.2

车位指示4

灯泡

SQ3

Q1.3

车位指示5

灯泡

SQ4

Q1.4

车位指示6

灯泡

SQ5

Q1.5

车位指示7

灯泡

SQ6

Q1.6

车位指示8

灯泡

SQ7

Q1.7

车位指示9

灯泡

SQ8

Q2.0

车位指示10

灯泡

SQ9

Q2.1

车位指示11

灯泡

SQ10

Q2.2

车位指示12

灯泡

SQ11

Q2.3

车位指示13

灯泡

SQ12

Q2.4

车位指示14

灯泡

SQ13

Q2.5

车位指示15

灯泡

SQ14

Q2.6

车位指示16

灯泡

SQ15

Q2.7

2.3CPU226的I/O接线图

图2.2CPU226的I/O接线图

3软件设计

3.1编程软件介绍

本次课设我们所使用的编程软件是V4.0STEP7MicroWINSP3。

V4.0STEP7MicroWINSP3提供软件工具帮助调试和测试程序。

软件编程特征包括：

监视S7-200正在执行的用户程序状态，为S7-200指定运行程序的扫描次数，强制变量值等。

其他功能有：

（1）运动控制

（2）创建调制解调模块程序（3）USS协议库（4）Modbus从站协议指令（5）使用配方（6）使用数据记录（7）PID自整定和PID整定控制面板等。

3.2总体设计

系统由入口闸栏检测、出口闸栏检测、空车位指示灯和满车位指示灯以及数码显示灯系统组成。

在设计中应用了常开触点、常闭触点、比较指令、置位和复位指令、计数器等指令来实现功能。

停车场车位控制系统能自动识别车辆进入，车辆出去，车库满或未满和引导车辆停放到当前最小车位处。

当车库未满的时候车库闸栏打开。

其梯形图如下：

网络1：

分析：

入口开闸控制，统计入口进入车辆的数量。

网络2：

分析：

出口开闸控制，统计停车场当前的车辆数。

网络3：

分析：

当停车场满时满标志置1，满指示灯亮。

当车库未满时，未满指示灯亮。

网络4：

分析：

调用显示车位空否的子程序。

网络：

5

分析：

计算空余车位的数量。

网络6：

分析：

将16位整型数转化为BCD码。

网络7：

分析：

用数码管的空余车位的个位。

网络8：

分析：

进行判断当空余车位数大于等于10时，数码管显示1，小于10显示0。

4程序调试

若用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若用手持编程，应先画出梯形图，然后编程，这样可少出错，速度也快，编程结束后先空调试程序，待各个动作正常后，再在设备上调试，为了准确发现系统存在的问题，需要进行系统调试，调试的顺序按照先硬件后软件，先局部后整体的顺序来完成，调试步骤如下：

（1）软件调试：

按要求输入梯形图，转换成指令表，并进行语法的检查，正确后设置正确的通信口，将指令读入到指定的可编程控制器ROM中，惊醒下一步的调试。

（2）运行调试：

在硬件调试和软件调试正确的基础上，打开可编程控制器的“RUN”开关进行调试，观察运行的情况，看是否随时按下停止按钮可以停止系统运行，或者等待100个脉冲后，系统是否停止\运行。

总结

本设计是基于PLC控制系统设计的自动化停车场，能自动显示停车数量，还能显示停车场的温度，是智能的现代化设备，主要用是提示司机朋友停车场是否有停车位，但本设计还不是很完美，还有很多需要完善的地方，还有很多有待提高的地方，停车场还可以设计成自动收费系统，或者是自动管理停车场的出入车辆的系统。

参考文献

[1]廖唱初，可编程控制器应用技术[M]。

大学，2007

[2]郭福雁，黄民德，哲，建筑电气控制技术[M]，天津大学，2009

[3]进秋，可编程控制器原理及应用实例[M]，机械工业，2008

[4]PLC入门学习基础教程[M]，机械工业[M]，2003-1-1

[5]传感器与检测技术，宋文绪，高等教育[M]，2008

[6]现代电气控制及PLC应用技术，王永华[M]，2008