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目 錄 引言………………………………………………...........................................…….....… 2 一、車位控制功能要求及設(shè)計方案………………………….........................…….....… 2 1.1設(shè)計要求………………………………………………...........................................2 1.2設(shè)計工作原理說明……………………………………………..............................3 二、控制系統(tǒng)的設(shè)計……………………………………………………………….4 2.1 車輛入庫流程圖……………………………………………….................4 2.2 硬件配置……………………………………………….............................5 2.3 PLC的I\O分配表………………………………………………..............6 2.4 控制程序設(shè)計分析……………………………………………….............7 2.5 仿真結(jié)果…………………………………………….................................9 2.6 接線圖……………......................................................................................10 2.7 編程元件解析……………………………………………….....................12 三、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析.....................................................................................................13 3.1 硬件調(diào)試………………………………………………......................................... 13 3.2 軟件調(diào)試………………………………………………..........................................13 3.3 性能分析………………………………………………..........................................13 總 結(jié)………………………………………………....................................................................13 附錄一 梯形圖………………………………………………...............................................15 附錄二 接線圖………………………………………………...............................................20 引 言 隨著進(jìn)口汽車大量涌入和國內(nèi)汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，大中城市的汽車數(shù)量劇增，從而引發(fā)了停車管理問題。由于小區(qū)停車場供住戶使用，小區(qū)停車場管理系統(tǒng)重點要做到準(zhǔn)確指示車輛進(jìn)出，車輛進(jìn)入時給與司機準(zhǔn)確的車位數(shù)量與具體位置，車輛進(jìn)入后，記錄車輛總量，車輛離開時，減少車輛數(shù)量。車輛進(jìn)出指示可完全由PLC作為中央控制處理，停車場空位指示可利用價格較不高的數(shù)碼管顯示。 本文闡述了停車場車位控制系統(tǒng)的PLC控制、自動計數(shù)、數(shù)碼顯示的一些基本思路和方法，介紹了關(guān)于PLC工作特點及運行原理，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不僅編程簡單，通用性強，抗干擾能力強，可靠性高，而且具有易于操作及維護(hù)，設(shè)計、施工、調(diào)試周期短等優(yōu)點。然后設(shè)計了停車場車位控制系統(tǒng)的基本模塊及功能，并對系統(tǒng)的主回路和控制回路的硬件部分進(jìn)行了詳細(xì)介紹。最后程序分析測試論證停車場車位控制的設(shè)計。 一、車位控制功能要求及設(shè)計方案 1.1 設(shè)計要求 1.如圖1-1所示，一停車場共有16個車位。 圖1-1 2.在入口處裝設(shè)一傳感器，用來檢測車輛進(jìn)入的數(shù)目。 3.在出口處裝設(shè)一傳感器，用來檢測車輛出去的數(shù)目。 4.有車位時，入口閘欄才將門開啟讓車輛進(jìn)入，并有指示燈示表示尚有車位。 5.車位滿時，則有一指示燈顯示車位已滿，且入口閘欄不能開啟讓車進(jìn)入。 6.可以用七段數(shù)碼顯示管上顯示目前停車場共有幾部車。 1.2設(shè)計工作原理說明 此設(shè)計是在停車場入口處有兩個行程開關(guān)（傳感器SQ1、SQ2），當(dāng)有車經(jīng)過入口的時候，接近開關(guān)時，SQ1輸出脈沖，經(jīng)PLC輸出控制電機的線圈，使電機正轉(zhuǎn)，閘欄開啟，當(dāng)車接觸到開關(guān)SQ2時，表示車是入庫的，車的數(shù)量加一，同理，當(dāng)車先經(jīng)過SQ2后經(jīng)過SQ1時，表示車是出庫的，車的數(shù)量減一。庫里車的數(shù)量經(jīng)過數(shù)碼管顯示出來。 二、控制系統(tǒng)的設(shè)計 2.1 車輛入庫與出庫流程圖設(shè)計 2.1.1 車輛入庫流程圖 車 進(jìn) 接近開關(guān)閉合 D0清零 D0+1到D0 數(shù)碼顯示 D0大于16 結(jié)束 電機正轉(zhuǎn) 電機反轉(zhuǎn) N Y 圖2 -1車進(jìn)模塊流程圖 2.1.2 車輛出庫流程圖 車 出 接近開關(guān)閉合 D0—1到D0 數(shù)碼顯示 電機正轉(zhuǎn) 電機反轉(zhuǎn) 圖2-2 車出模塊流程圖 2.2 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，輸入點數(shù)24，輸出點數(shù)24，總共48個輸入輸出點。PLC（三菱FX2N—48MR）：根據(jù)控制要求統(tǒng)計系統(tǒng)所需的輸入點數(shù)與輸出點數(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PLC是FX系列PLC家族中比較先進(jìn)的系列。它具備如下特點：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為系統(tǒng)提供最大的靈活性和控制能力。 2、紅外線車輛檢測傳感器。在停車場的進(jìn)出口各安裝一個車輛檢測傳感器。紅外線檢測傳感器是波束檢測裝置的一種，有主動式和被動式，都可以用于交通管理。主動式紅外檢測器利用在紅外線波長范圍附近工作的激光二極管，發(fā)射低能紅外線照射檢測區(qū)域，并經(jīng)過車輛的反射或散射返回傳感器;若使用可調(diào)發(fā)光二極管的主動式紅外線檢測器可測量車速和進(jìn)入高速公路曲線形交叉的高大貨車的高度，主要是因為發(fā)光二極管在880nm的紅外線波長范圍附近工作,其信號調(diào)節(jié)裝置可防止其他紅外線的干擾,這樣通過兩個發(fā)射—接受系統(tǒng)就可用來檢測是否有車輛出入停車場。 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，而人們習(xí)慣十進(jìn)制的數(shù)字或運算結(jié)果，因此需要數(shù)字顯示器，顯示出便于人們觀測、查看的十進(jìn)制數(shù)字，因此本設(shè)計選擇了七段數(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)字譯碼顯示器原理框圖 2.3PLC的I/O分配表 PLC輸入/輸出分配表，見表1。 表1 2.4 控制程序設(shè)計分析 根據(jù)設(shè)計要求，啟動按鈕開關(guān)X0，輔助繼電器M0得電，M0常開觸點閉合，自鎖；M0閉合一個掃描周期，將數(shù)據(jù)寄存器D0到D2清0。當(dāng)有車輛靠近入口的接近傳感器（X002）時，接觸器線圈得電，電機正轉(zhuǎn)，同時行成自鎖。門開啟，車輛可入口，M9是當(dāng)D0的數(shù)值為16的時候，表示閘門不能開啟，見圖2-4。 圖2-4 當(dāng)車到SQ2位置時，數(shù)碼管顯示加一，同時延時3秒，完成關(guān)閘欄，從而完成了一次車入庫的動作，見圖2-5。 圖2-5 當(dāng)有車出庫的時候，其原理與出庫的時候一致，不同之處是D0的內(nèi)容減1見圖2-6 圖2-6 在數(shù)碼管顯示的時候，我設(shè)計了兩組數(shù)據(jù)的比較指令CMP，其一是D0與10的比較，當(dāng)D0小于10 的時，只顯示個位數(shù)碼管的數(shù)值，當(dāng)?shù)扔?0 的時候，各位顯示0，十位顯 示1，見圖2-7。 圖2-7 當(dāng)D0的數(shù)值大于10 的時候，M6狀態(tài)為1，從而D0與16比較，當(dāng)D0小于16時，D0減去10，余數(shù)在D2中，讓個位顯示D2中的數(shù)，十位顯示1，同時，當(dāng)D0中的數(shù)小于16的時候，有車位指示燈HL1亮，當(dāng)D0等于16的時候，HL2 指示燈亮，見圖2-8。 圖2-8 2.5 仿真結(jié)果 1、車輛進(jìn)入，電機正轉(zhuǎn)，閘欄開啟 9 2、 車輛進(jìn)入，計數(shù)器加一，定時器完成計時，電機反轉(zhuǎn)，閘欄關(guān)閉 3、出庫時與進(jìn)庫過程相似 2.6 接線圖 下圖為停車場控制系統(tǒng)的接線圖，在該接線圖中，X1是該系統(tǒng)的總開關(guān)，BEN5M-DT傳感器1接X3輸入端，BEN5M-DT傳感器2接X4輸入端，X6、X7是行程開關(guān)，分別接X6、X7輸入端。L1是停車場車滿指示燈，L2是車未滿指示燈，QS是電機正轉(zhuǎn)的總開關(guān)，KM1是電機正轉(zhuǎn)的繼電器線圈，KM2是電機反轉(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2-9 停車場控制系統(tǒng)接線圖 下圖為主電路控制圖，當(dāng)QS閉合時，KM1閉合KM2斷開電機正轉(zhuǎn)，閘門開啟，車輛可通過，當(dāng)KM2閉合KM1斷開時電機反轉(zhuǎn)，閘門閉合，車輛不可通過。 圖2-10 控制線路主電路圖 2.7 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外部輸入的開關(guān)量信號，和對應(yīng)的輸入端子相連，同時提供無數(shù)的常開和常閉軟觸點用于編程。 2． Y： Y為輸出繼電器，它的作用是具有一常開硬觸點用于向外部負(fù)載發(fā)送信號，每一輸出繼電器的常開硬觸點與可編程控制器的一個輸出點相連直接驅(qū)動負(fù)載，它也提供了無數(shù)的常開和長閉軟觸點用于編程。 3. M： M為輔助繼電器，它是由軟件來實現(xiàn)的，用于狀態(tài)暫存，移位輔助運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。 4．T： T為定時器，作用相當(dāng)于繼電接觸控制中的通電延時型時間繼電器。 5．D： D為數(shù)據(jù)寄存器，可編程控制器在模擬量檢測與控制以及位置控制等許多場合都需要數(shù)據(jù)寄存器來存儲數(shù)據(jù)和參數(shù)。 三、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 3.1 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)動電壓為24V，其輸出電路能配置220V的交流電源，恰好可以直接驅(qū)動負(fù)載，滿足其輸出指標(biāo)，按接線圖接好線，七段數(shù)碼顯示器能實時顯示數(shù)據(jù)，證明PLC選型正確，光電傳感器的選擇符合要求。 3.2 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PLC的用戶程序儲存器進(jìn)行讀寫操作。采用脫機編程方式將所編制的用戶程序存入編程器的ROM中后，經(jīng)過多次調(diào)試。 3.3 性能分析 本設(shè)計是基于PLC的停車場車位控制系統(tǒng)，光電傳感器能夠迅速將采集到的信號傳輸給PLC中的計數(shù)器，計數(shù)器進(jìn)行加減計數(shù)存儲，并以SEGD碼傳輸給七段譯碼顯示器，顯示器能夠?qū)崟r顯示停車場的停車數(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，性能價格高等特點。該系統(tǒng)自動化程度高，可靠性高，用PLC可以使該設(shè)計的要求全能滿足。 總 結(jié) 通過本次課程設(shè)計使我比較系統(tǒng)地掌握有關(guān)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計思想和設(shè)計方法，主要對PLC（三菱FX2N系列）的結(jié)構(gòu)、功能、內(nèi)部資源等了解并對其進(jìn)行測試和加以應(yīng)用的知識得到學(xué)習(xí)。經(jīng)過多次的反復(fù)實驗與分析,可以對電路的原理及功能更加熟悉,同時提高了設(shè)計能力與及對電路的分析能力.同時在軟件的編程方面得到了提高,編程能力得到加強.對所學(xué)的知識得到很大的提高與鞏固.我所做的設(shè)計題目是基于PLC的停車場車位控制系統(tǒng)。第一次做PLC的設(shè)計，剛開始有一定難度，后來通過查看找相關(guān)書籍，上網(wǎng)找資料，請教老師和同學(xué)等方法來獲取相關(guān)知識，通過一步步解決疑惑來完成我的設(shè)計，同時也大大提升了自己知識水平和能力。通過這次課程設(shè)計讓我們意識到書本上學(xué)到的知識一定要通過實踐去鞏固，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。同時此次課程設(shè)計也讓我們對學(xué)習(xí)PLC更加熱情，我們認(rèn)識到PLC的強大的功能和廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。真正體會到了科技給我?guī)淼恼窈?。讓我對學(xué)習(xí)更有興趣，同時也給我們在探索知識的路上的無限動力。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，充分實現(xiàn)自己的價值，為國家的發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。 11 - 附錄一 梯形圖 指令表 0 LD X000 //啟動 1 OR M0 2 ANI X001 3 OUT M0 4 LDP M0 6 ZRST D0 D2 //D0-D2區(qū)間復(fù)位 11 LDP X002 //車進(jìn)庫，車到達(dá)傳感器1 13 OR M1 14 AND M0 15 ANI T1 16 ANI M2 17 OUT M1 18 LD M1 19 ANI M9 20 ANI Y003 21 OUT M10 //電機正轉(zhuǎn)，柵欄開啟 22 LD M1 23 ANDP X003 //車到達(dá)傳感器2 25 INC D0 //數(shù)碼管顯示加1 28 SET M14 29 LD M14 30 OUT M12 //電機反轉(zhuǎn)，柵欄關(guān)閉 31 OUT T1 K30 //定時器控制柵欄關(guān)閉 34 LDP X003 //車出庫，車到達(dá)傳感器2 36 OR M2 37 AND M0 38 ANI T3 39 ANI M1 40 OUT M2 41 LD M2 42 ANI Y003 43 OUT M11 //電機正轉(zhuǎn)，柵欄開啟 44 LDP X002 //車到達(dá)傳感器1 46 AND M2 47 DEC D0 //數(shù)碼管顯示減1 50 SET M15 51 LD M15 52 OUT M13 //電機反轉(zhuǎn)，柵欄關(guān)閉 53 OUT T3 K30 //定時器控制柵欄關(guān)閉 56 LD M0 57 CMP K10 D0 M4 //D0與10比較 64 LD M4 //D0<10 65 SEGD D0 K2Y010 //D0=10 70 LD M5 71 SEGD K1 K2Y020 76 SEGD K0 K2Y010 81 LD M6 //D0>10,DO與16比較 82 CMP K16 D0 M8 89 LD M8 90 SUB D0 K10 D2 97 SEGD K1 K2Y020 102 SEGD D2 K2Y010 107 LD M4 108 OR M5 109 OR M8 110 OUT Y000 //車位未滿 111 LD M9 112 OUT Y001 //車位已滿 113 LD M10 114 OR M11 115 OUT Y002 //電機正轉(zhuǎn) 116 LD M12 117 OR M13 118 OUT Y003 //電機反轉(zhuǎn) 119 LD T1 120 RST M14 121 LD T3 122 RST M15 123 END 附錄二 接線圖 10