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,建立一种在区域性内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的应用范围,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法正常工作的，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％）范围内，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内。

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内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，可以显示停车场内的停车数量，当停车场内有空位时未满灯亮，提示司机朋友可以把车停放在该停车场内,当满灯亮起时，提示司机停车场已满,不能再在此提车场内停放车辆，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,还能显示停车场内的温度,是智能的现代化设备，主要用是提示司机朋友停车场内是否有停车位，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］。

重庆大学出版社，2007

［2］郭福雁,黄民德，张哲，建筑电气控制技术[M］，天津大学出版社,2009

[3］张进秋，可编程控制器原理及应用实例［M］,机械工业出版社，2008

［4］PLC入门学习基础教程［M］，机械工业出版社[M］，2003—1—1

[5]传感器与检测技术，宋文绪，高等教育出版社［M］，2008

［6]现代电气控制及PLC应用技术,王永华[M],2008