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1、 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 PLC停車場(chǎng)車位控制 系 、 部： 電氣與信息工程 學(xué)生姓名： 肖玲 指導(dǎo)教師： 陸秀令 專 業(yè)： 自動(dòng)化 班 級(jí)： 自本0901班 引言 可編程控制器（programmable logic controller, PLC ）是一種以微型計(jì)算機(jī)為核心的通用工業(yè)控制器。它是繼承了繼電器控制器裝置的部分突出性能，并與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通行技術(shù)結(jié)合為一體，代表了當(dāng)前電器控制技術(shù)的世界先進(jìn)水平。 本文闡述了停車場(chǎng)車

2、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)。 關(guān)鍵詞：PLC;停車場(chǎng)；車位控制；三菱FX-2n 目錄 1控制要

3、求、設(shè)計(jì)任務(wù)及工作原理說(shuō)明 4 1.1設(shè)計(jì)課題任務(wù) 4 1.2設(shè)計(jì)要求 4 1.3設(shè)計(jì)工作原理說(shuō)明 5 2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 2.1車輛入庫(kù)流程圖 6 2.2 車輛出庫(kù)流程圖 7 2.3硬件配置 7 2.4 控制程序設(shè)計(jì)分析 8 2.5接線圖 9 2.6部分功能語(yǔ)句解釋 11 3控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的分析與實(shí)現(xiàn) 13 3.1PLC的I/O分配表 13 作出PLC輸入/輸出分配表，見(jiàn)表1 13 3.2編程元件的解析 13 3.3 實(shí)現(xiàn)的效果 14 4 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 15 4.1 硬件調(diào)試 15 4.2 軟件調(diào)試 15 總結(jié) 16 參考文獻(xiàn) 17 附錄1:

4、 梯形圖 18 1控制要求、設(shè)計(jì)任務(wù)及工作原理說(shuō)明 1.1設(shè)計(jì)課題任務(wù) 學(xué)生根據(jù)控制要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)行停車場(chǎng)車位運(yùn)行原理設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高理論知識(shí)工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。主要內(nèi)容包括： (1) 設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時(shí)序圖等； (2)系統(tǒng)有啟動(dòng)、停止功能； (3)運(yùn)用功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)，并有主程序、子程序和中斷程序； (4)程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)； (5)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)車位的控制要求。 1.2設(shè)計(jì)要求

5、 1如圖1-1所示，假設(shè)有一停車場(chǎng)共有16個(gè)車位。 圖1-1 停車場(chǎng)車位 2在入口處裝一傳感器，用來(lái)檢測(cè)車輛進(jìn)入的數(shù)目。 3在出口處裝一傳感器，用來(lái)檢測(cè)車輛出去的數(shù)目。 4尚有車位時(shí)，入口閘欄才可以將門開(kāi)啟讓車輛進(jìn)入停放，并有一指示燈表示尚 有車位。 5車位已滿時(shí)，則有一指示燈顯示車位已滿，且入口閘欄不能開(kāi)啟讓車輛進(jìn)入。 6可從7段數(shù)碼管顯示目前停車場(chǎng)共有幾部車。 1.3設(shè)計(jì)工作原理說(shuō)明 本設(shè)計(jì)在停車場(chǎng)閘門口處裝兩個(gè)光電傳感器BEN5M-MDT，傳感器所接受到的信號(hào)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，停車場(chǎng)的閘門開(kāi)合閘，另外，傳感器所接受到的信號(hào)傳輸給plc控制系統(tǒng)的雙向計(jì)數(shù)

6、器C250，C250具有計(jì)數(shù)存儲(chǔ)功能，并將計(jì)數(shù)結(jié)果實(shí)時(shí)傳輸給帶譯碼器的七段數(shù)碼顯示器顯示，如顯示的數(shù)為16時(shí)，則門口處的閘門停止工作，如顯示的數(shù)還沒(méi)到16時(shí)，則閘門繼續(xù)工作。 2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1車輛入庫(kù)流程圖 車 進(jìn) 接近開(kāi)關(guān)閉合 D0清0 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 2.2 車輛出庫(kù)流程圖 車出庫(kù) 接近開(kāi)關(guān)閉合 D0-1到D0 數(shù)碼顯

7、示 電機(jī)正轉(zhuǎn) 電機(jī)反轉(zhuǎn) 圖2-2 車出模塊流程圖 2.3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

8、靈活性和控制能力。 2、傳感器（BEN5M-MDT）：它是一種測(cè)距的光電傳感器，具有測(cè)距遠(yuǎn)（最遠(yuǎn)可達(dá)到5米），采用反射鏡反射的檢測(cè)方式，DC12－24V供電，NPN/PNP同時(shí)輸出，遮光ON/入光ON選擇。 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

9、框圖 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(kāi)關(guān)X1，輔助繼電器M1得電，M1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，自鎖；M1閉合時(shí)，C250開(kāi)始工作，當(dāng)計(jì)數(shù)為16時(shí)，C250常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輔助繼電器M0得電，M0常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y0得電，車滿指示燈亮。M0常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，輸出繼電器Y1失電，車未滿指示燈熄滅；M1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合時(shí)，上升沿微分輸出，M2繼電器得電，M2常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，將0賦值給計(jì)數(shù)器D0，將1賦值給計(jì)數(shù)器D1，完成了初始化階段；當(dāng)車輛通過(guò)停車場(chǎng)入口或出口時(shí)，傳感器1向計(jì)數(shù)器輸入高電平，X3常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，停車場(chǎng)門口處的閘門控制系統(tǒng)總開(kāi)關(guān)Y2閉合，閘門控制系統(tǒng)開(kāi)始工作，輸出繼電器Y3得

10、電，常開(kāi)觸點(diǎn)Y3閉合，自鎖，閘門打開(kāi)，車輛通過(guò)，當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)X6時(shí)，X6常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，X6常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，T0繼電器得電， 常開(kāi)觸點(diǎn)T0閉合，自鎖，延時(shí)1分鐘后，輸出繼電器Y4得電，電機(jī)反轉(zhuǎn)關(guān)門；當(dāng)進(jìn)入一輛車時(shí)，X3閉合，D0中存儲(chǔ)的數(shù)和D1中存儲(chǔ)的數(shù)相加并賦值給計(jì)數(shù)器D0中；當(dāng)出去一輛車時(shí)， 5 X4閉合，D0中存儲(chǔ)的數(shù)減去D1中的數(shù)賦值給D0，計(jì)數(shù)能夠?qū)崟r(shí)更新；M1閉合時(shí)，計(jì)數(shù)器D0中存儲(chǔ)的數(shù)輸入七段數(shù)字譯碼顯示器實(shí)時(shí)顯示。 2.5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(kāi)關(guān)， BEN5M-DT傳感器1接X(jué)3輸入端

11、，BEN5M-DT傳感器2接X(jué)4輸入端，X6、X7是行程開(kāi)關(guān)，分別接X(jué)6、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(kāi)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2-4為停車場(chǎng)控制系統(tǒng)接線圖 。 圖2-4為停車場(chǎng)控制系統(tǒng)接線圖 圖2-5為主電路控制圖，當(dāng)QS閉合時(shí)，KM1閉合KM2斷開(kāi)電機(jī)正轉(zhuǎn)，閘門開(kāi)啟，車輛可通過(guò)，當(dāng)KM2閉合KM1斷開(kāi)時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，閘門閉合，車輛不可通過(guò)。

12、 圖2-5 控制線路主電路圖 2.6部分功能語(yǔ)句解釋 PLS M2：當(dāng)檢測(cè)到輸入信號(hào)是的上升沿時(shí)，M2產(chǎn)生一個(gè)脈寬為一個(gè)掃描周期的脈沖輸出信號(hào)。 MOV K0 D0：將常數(shù)0傳送到數(shù)據(jù)寄存器D0中，并自動(dòng)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。 MOV K1 D1：將常數(shù)1傳送到數(shù)據(jù)寄存器D1中，并自動(dòng)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。 ADD D0 D1 D0：將源元件D0中的數(shù)與源元件D1中的數(shù)相加，結(jié)果送到目標(biāo)文件D0中。 SUB D0 D1 D0:：將源元件D0中的數(shù)與源元件D1中的數(shù)相減，結(jié)果

13、送到目標(biāo)文件D0中。 BCD D0 K2Y5： 將源元件D0中的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼并傳送到指定元件中，即七段譯碼顯示器中。 3控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的分析與實(shí)現(xiàn) 3.1PLC的I/O分配表 作出PLC輸入/輸出分配表，見(jiàn)表1 表3-1 PLC輸入/輸出分配表 3.2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(kāi)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(kāi)和常閉軟觸點(diǎn)用于編程。 2． Y： Y為輸出繼電器，

14、它的作用是具有一常開(kāi)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(kāi)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(kāi)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．C： C為計(jì)數(shù)器，主要用來(lái)記錄脈沖的個(gè)數(shù)。本設(shè)計(jì)采用的C250為一相雙向的高數(shù)計(jì)數(shù)器，這種計(jì)數(shù)器固定可編程控制器的一個(gè)輸入端X3用于上升沿加計(jì)

15、數(shù)，固定可編程控制器的另一個(gè)輸入端X4用于上升沿減計(jì)數(shù)。 6． 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)。 3.3 實(shí)現(xiàn)的效果 入口處的傳感器能檢測(cè)所進(jìn)車輛的數(shù)目，出口處的傳感器能檢測(cè)所出車輛的數(shù)目；當(dāng)車輛在要進(jìn)出門5米處，閘門會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟讓車輛進(jìn)入或出去；當(dāng)停車場(chǎng)車滿時(shí)，車滿指示燈會(huì)亮，當(dāng)停車場(chǎng)車位沒(méi)停滿時(shí)，車未滿指示燈會(huì)亮，能夠提醒人們是否還可以停車；顯示器能都實(shí)時(shí)顯示停車場(chǎng)所停車輛數(shù)，并且車輛已經(jīng)停滿時(shí)，閘門自動(dòng)關(guān)閉，不會(huì)讓車輛進(jìn)入。該控制系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

16、 4 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 4.1 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250V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。 4.2 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

17、次調(diào)試。 4.3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C250雙向計(jì)數(shù)器，C250進(jìn)行加減計(jì)數(shù)存儲(chǔ)，并以BCD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

18、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更到的提高,對(duì)編程能力得到加強(qiáng).同時(shí)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)。由于是第一次做PLC的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)起來(lái)有一定難度，但后來(lái)通過(guò)去圖書館找相關(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)

19、。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)。 參考文獻(xiàn) [1] 范永勝．電氣控制與PLC應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2007.7 [2] 胡學(xué)林. 可編程控制器原理及應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2005.8 [3]

20、吳中俊. 可編程控制器原理及應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.1 [4] 陳金華. 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，1995.3 [5] 廖常初. PLC編程及應(yīng)用[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.8 [6] 陳立定. 電器控制與可編程控制器[M]. 廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001.3 附錄1: 梯形圖 17