PLC地下车库.docx

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PLC地下车库

地下停车场出入口管制

课程名称：

计算机控制技术与应用

专业名称：

自动化

学生姓名：

学号：

摘要

本设计针对目前停车场车位控制系统存在的集成自动化程度低、可靠性差和运行效率低下的不足，结合目前工业领域的应用技术，设计了一种技术较先进、性能可靠、自动化的程度较高的停车场车位控制系统。

本文针对停车场车位控制系统中存在的问题，把PLC可编程序控制器和变频器应用于停车场车位控制系统上，同时对问题进行了较深入的研究。

本文阐述了停车场车位控制系统的PLC控制、自动计数、数码显示的一些基本思路和方法，介绍了关于PLC工作特点及运行原理，以及介绍了三菱可编程控制器系列的FX2N系列PLC控制器主要功能模块及应用。

FX不仅编程简单，通用性强，抗干扰能力强，可靠性高，而且具有易于操作及维护，设计、施工、调试周期短等优点。

然后设计了停车场车位控制系统的基本模块及功能，并对系统的主回路和控制回路的硬件部分进行了详细介绍。

最后程序分析测试论证停车场车位控制的设计。

关键词：

PLC;停车场；车位控制；FX。

绪论

随着进口汽车大量涌入和国内汽车工业的不断发展，大中城市的汽车数量剧增，从而引发了停车管理问题。

近几年，我国的停车场管理技术不断完善，计算机技术、通信技术、网络技术的发展又促进了停车场管理系统功能的强大。

但是，现时某些小型停车场如要运用大量高新技术就会出现资金不足、维护管理不完善的问题，有时考虑也不够全面，所以目前就要解决车辆管理成本高、服务效率低等问题。

自动停车场管理系统重点要做到准确指示车辆进出，车辆进入时给与司机准确的车位数量与具体位置，车辆进入后，记录车辆总量，车辆离开时，减少车辆数量。

车辆进出指示可完全由PLC作为中央控制处理，停车场空位指示可利用价格较不高的数码显示。

停车场得规模各不相同，对其进行管理的模式也有不同之处，管理者需要根据自身的条件，选择应用经济、稳定的管理程序，以免选择了高成本的管理系统

本论文旨在设计一个简洁、稳定、实用的停车场管理信息系统，希望在容错性、实用性、易操作性等方面具有自己的特色，并且保持一定的可扩展性，以满足不同停车场的信息管理需求。

所以我们用成本低效率高的PLC来做自动停车场系统。

第1章．系统设计

1.1设计任务

1.设计方案如图1-1所示，假设有一停车场共有16个车位。

图1-1.设计方案图

2.在入口处装设一传感器，用来检测车辆进入的数目。

3.在出口处装设一传感器，用来检测车辆出去的数目。

4.有车位时，入口闸栏才将门开启让车辆进入，并有指示灯示表示尚有车位。

5.车位满时，则有一指示灯显示车位已满，且入口闸栏不能开启让车进入。

6.可以用七段数码显示管上显示目前停车场共有几部车。

1.2设计方案

本系统设计通过光电传感器进行信息采集之后，传到可编程控制器进行处理，然后经过一系列相关处理之后，在数码管显示相应的车辆数，以此来实现车辆输入库管理。

具体来说则是在停车场闸门口处装两个光电传感器BEN5M-MD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1-2所示：

图1-2:

方案原理框图

第2章．硬件配置

2.1硬件选型

1、PLC（三菱FX2N—32MR）：

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—32MR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（74ls47）：

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。

74LS47是BCD-7段数码管译码器/驱动器，74LS47的功能用于将BCD码转化成数码块中的数字,通过它解码，可以直接把数字转换为数码管的显示数字。

该硬件的原理如下图2-1所示。

图2-1：

七段数字译码显示器原理框图

2.2硬件电路

图2-2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2-2:

控制线路主电路图

图2-3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，BEN5M-DT传感器1接X3输入端，BEN5M-DT传感器2接X4输入端，X6、X7是行程开关，分别接X6、X7输入端。

L1是停车场车满指示灯，L2是车未满指示灯，QS是电机正转的总开关，KM1是电机正转的继电器线圈，KM2是电机反转的继电器线圈，Y5至Y12输出的是BCD码，直接接入七段数字译码显示器。

图2-3：

停车场控制系统接线图

第3章．软件配置

3.1软件选型

1．X：

X为输入继电器，它的作用是接受并存储外部输入的开关量信号，和对应的输入端子相连，同时提供无数的常开和常闭软触点用于编程。

2．Y：

Y为输出继电器，它的作用是具有一常开硬触点用于向外部负载发送信号，每一输出继电器的常开硬触点与可编程控制器的一个输出点相连直接驱动负载，它也提供了无数的常开和长闭软触点用于编程。

3.M：

M为辅助继电器，它是由软件来实现的，用于状态暂存，移位辅助运算及赋予特殊功能的一类编程元件，其作用类似于继电接触控制系统中的中间继电器，绝大多数的继电器线圈由用户程序驱动。

4．T：

T为定时器，作用相当于继电接触控制中的通电延时型时间继电器。

5．C：

C为计数器，主要用来记录脉冲的个数。

本设计采用的C250为一相双向的高数计数器，这种计数器固定可编程控制器的一个输入端X3用于上升沿加计数，固定可编程控制器的另一个输入端X4用于上升沿减计数。

6．D：

D为数据寄存器，可编程控制器在模拟量检测与控制以及位置控制等许多场合都需要数据寄存器来存储数据和参数。

3.2程序流程图

1.停车场控制系统的车进模块流程图设计如下图3-1：

图3-1：

车进模块流程图

2.停车场控制系统的车出模块流程图设计如下图3-2：

图3-2：

车出模块流程图

3.3I/0分配表

作出PLC输入/输出分配表，见表3-1

输入信号

输出信号

启动按钮

X1

车满信号灯L1

Y0

上升沿计数输入

X3

车未满信号灯L2

Y1

上升沿减计数输入

X4

闸门控制总开关

Y2

行程开关

X6

正转接触器KM2

Y3

行程开关

X7

反转接触器KM2

Y4

BCD码输出

Y5—Y12

表3-1PLC输入/输出分配表

3.4控制程序设计分析

根据设计要求，启动按钮开关X1，辅助继电器M1得电，M1常开触点闭合，自锁；M1闭合时，C250开始工作，当计数为16时，C250常开触点闭合，辅助继电器M0得电，M0常开触点闭合，输出继电器Y0得电，车满指示灯亮。

M0常闭触点断开，输出继电器Y1失电，车未满指示灯熄灭；M1常开触点闭合时，上升沿微分输出，M2继电器得电，M2常开触点闭合，将0赋值给计数器D0，将1赋值给计数器D1，完成了初始化阶段；当车辆通过停车场入口时，传感器1向计数器输入高电平，X3常开触点闭合，停车场门口处的闸门控制系统总开关Y2闭合，闸门控制系统开始工作，输出继电器Y3得电，常开触点Y3闭合，自锁，闸门打开，车辆通过，当碰到行程开关X6时，X6常闭触点断开，X6常开触点闭合，T0继电器得电，常开触点T0闭合，自锁，延时1分钟后，输出继电器Y4得电，电机反转关门；当进入一辆车时，X3闭合，D0中存储的数和D1中存储的数相加并赋值给计数器D0中；当出去一辆车时，方式也如上所示，X4闭合，D0中存储的数减去D1中的数赋值给D0，计数能够实时更新；M1闭合时，计数器D0中存储的数输入七段数字译码显示器实时显示。

程序指令表见附录一。

3.5部分功能语句解释

PLSM2：

当检测到输入信号是的上升沿时，M2产生一个脉宽为一个扫描周期的脉冲输出信号。

MOVK0D0：

将常数0传送到数据寄存器D0中，并自动转换成二进制数。

MOVK1D1：

将常数1传送到数据寄存器D1中，并自动转换成二进制数。

ADDD0D1D0：

将源元件D0中的数与源元件D1中的数相加，结果送到目标文件D0中。

SUBD0D1D0:

：

将源元件D0中的数与源元件D1中的数相减，结果送到目标文件D0中。

BCDD0K2Y5：

将源元件D0中的二进制数转换为BCD码并传送到指定元件中，即七段译码显示器中。

K2Y5是指以Y5为首地址的2个单元,共8位二进制数（一个单元是4位二进制数）.用于批量位操作,置位或复位,一般用于数值处理.

第4章.系统调试及结果分析

4.1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250V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。

4.2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，成功运行并符合要求

4.3性能分析

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C250双向计数器，C250进行加减计数存储，并以BCD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。

心得体会

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.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。

参考文献

[1]刘国荣梁景凯.计算机控制技术与应用[M].北京:

机械工业出版社,2008.1

[2]谢云敏郭贵中党保华.电气与可编程控制技术[M].上海:

上海交通大学出版社,2012.1

[3]范永胜．电气控制与PLC应用[M].北京：

电子工业出版社，2007.7

[4]胡学林.可编程控制器原理及应用[M].北京：

电子工业出版社，2005.8

[5]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

[6]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

附录一.梯形图

附录二.指令表