车辆出入库管理系统PLC设计.doc

现代控制技术及PLC控制课程设计

姓 名
班 级
专 业 机械电子工程
院 别 机械工程院
指导教师

2013年7月5日

目 录
引言 ………………………………………………………………………… 2
车辆出入库控制程序控制要求……………………………………………… 2
方案论证……………………………………………………………………… 2
2.系统硬件设计……………………………………………………………………3
2.1．1光电传感器的设计方案……………………………………………… 3
2.1. 2 光电传感器原理图……………………………………………………4
2.1．3 光电传感器型号参数…………………………………………………4
2.2. 1系统的原理方框图…………………………………………………… 5
2.2. 2 主电路………………………………………………………………… 5
2.3. 1 LED数码管的选择…………………………………………………… 6
2.3. 2 I/O分配……………………………………………………………… 7
2.3. 3元器件选型…………………………………………………………… 8
3控制系统设置…………………………………………………………………… 9
3.1 主流程图………………………………………………………………… 9
3.2控制程序设计………………………………………………………………10
3.3控制程序语句表……………………………………………………………10
附录
结束语……………………………………………………………………………… 11
参考文献…………………………………………………………………………… 12

引言
随着汽车的普及使用，公共场所和社区流转数量激增，这对车辆的安全停放和管理提出了更高的要求，引进先进的控制技术和管理方式，实现对大型停车库系统的集中化和智能化的安全性管理已经成为大规模停车服务管理的必然趋势。停车场管理系统重点要做到准确指示车辆进出，车辆进入时给司机准确的车位数量，车辆进入后，记录车辆数量，车辆离开后，减少车辆数量。车辆进出提示完全由PLC作为中央控制处理。
本设计是基于PLC的车辆出入库管理系统，采用两位LED来显示车库内车辆的实际数量。使用两个光传感器来监控车辆的进出并完成计数工作，车辆进入时经过两个传感器使显示数字加一，车辆外出时经过两个传感器使显示数字减一，但当车辆只经过一个传感器时不计数。进出的同时，道闸开关启停，控制门的开闭。
车辆出入库控制程序控制要求：
1、入库车辆前进时，经过1#传感器→2#传感器后，计数器A加1，后退时经过2#传感器→1#传感器后，计数器B减1；（计数器B的初始值由计数器A送来）只经过一个传感器则计数器不动作
2、出库车辆前进时，经过2#传感器→1#传感器后，计数器B减1，后退时经过1#传感器→2#传感器后，计数器A加1；只经过一个传感器则计数器不动作
3、车辆入库或出库时，均应有警铃报警（可分别设置），定时3秒钟
4、仓库启用时，先对所有用到的存储单元清零，并应有仓库空显示
5、若设仓库容量为50辆车，则仓库满时应报警并显示。
6、若同时有车辆相对入库和出库（即入库车辆经过1#传感器，出库车辆经过2#传感器），应避免误计数。
方案论证
1.为了防止意外技术错误，本系统采用反复程序校验，来提高系统的可靠性。
2.注意控制两个传感器之间的距离，用程序验证进出车库的是否是车辆，当人通过传感器时不计数。
3.采用逻辑互锁方式，启动加计数则要锁定减计数，产生加计数脉冲时则要锁定减计数脉冲。如此以保证可靠性。
4.及时的进行复位处理，以免车辆在传感器附近作往返运动时错误计数。

2.系统硬件设计
2.1．1光电传感器的设计方案
光传感器的布置安装需要考虑误计数和漏计数问题，注意控制两个传感器之间的距离，用程序验证进出车库的是否是车辆，当人通过传感器时不可以计数；其次，采用逻辑互锁方式，启动加计数则要锁定减计数，产生加计数脉冲时则要锁定减计数脉冲。如此以保证可靠性；最后，及时的进行复位处理，以免车辆在传感器附近作往返运动时错误计数。
车辆

光电传感器1#

光电传感器2#

2.1.2 光电传感器原理图
光电开关有光导通，当车辆通过时，光电开关信号通过导线传送给PLC，如图所示：

光电开关

S

R

光电开关导通示意图

2.13 光电传感器型号参数
传感器名称
传感器参数

光电传感器：Q23系列偏振反射板式
Q23系列对射板式发射器（E） 型号：Q236E
Q23系列对射板式接受器（R） 型号：Q23SN6R
检测距离：8 m
供电电压：24V dc
输出形式：互补型固态 NPN
特点：聚焦式焦距为50mm
• 短距离和长距离直接反射式以及光纤式
• 可见红色光源易于安装及对准
• 带自诊断功能，有LED状态指示灯
• 10～30V dc 供电电压
• 互补型输出
• 树脂密封电路及坚固的ABS外壳
• 防护等级IP67和NEMA6
• 可选电缆式或接插件式接线方式
• 产品附带安装支架

2.2.1系统的原理方框图
电动机
显示屏
光电传感器2#
光电传感器1#

P L C 处理器

整个系统有一个启停开关，控制PLC工作。通过在停车场进出口的传感器感应车辆的出入，从而输出信号。入口有两个灯，分别是红灯和绿灯作为输出，电路中还有两个计数器，增计数器A和减计数器B各一个。增计数器A的设定值是50。计数器A、B随着车辆的进出而进行加减。一旦增计数器A达到50，入口处的红灯就亮，提醒司机此时停车场的停车位已满。而其他时候都绿灯，表示此停车场还有停车位。
有车辆进入时，经光电传感器1#时，门打开，经2#后门关闭。车辆外出时，经光电传感器2#，门打开，经1#后，门关闭。
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，以此来实现车辆出入库管理。

2.2.2 主电路
传感器1#接I0.1，传感器2#接I0.2，复位信号接I0.3，以此来输入信号至主控制器PLC，当PLC采集到信号，并经过相关分析处理后，通过输出端口将信号送至LED显示出来，相应的LED灯和警铃动作。同时中间继电器线圈KM1、KM2分别对应开关K1、K2，控制电动机正反转。总系统原理图、主电路和控制电路原理图和电路系统接线图如附录1和附录2所示。
PLC 输入输出地址分配如下表：
输入信号
输出信号
设备
元件名称
元件符号
地址
设备
元件名称
元件符号
地址
传感器1#
光电开关
KF1
I0.1
电机正转信号
继电器线圈
KM1
Q0.2
传感器2#
光电开关
KF2
I0.2
电机反转信号
继电器线圈
KM2
Q0.3
上限行程开关
行程开关
SQ1
I0.4
有车位指示灯
指示灯
HL1
Q0.1
下限行程开关
行程开关
SQ2
I0.5
无车位指示灯
指示灯
HL2
Q0.0

报警铃声
警铃
BZ2
Q0.0

铃声
蜂鸣器
BZ1
Q0.1

数码管
显示屏
LED
Q1.0~
Q2.6

2.3 所选用的其它传感器型号及其参数表：
2.3.1 LED数码管的选择
在电路的选择中，我们选择共阴极七段LED数码管，首先COM脚接-VCC,然后将每一只阳极引脚各接一个限流电阻，限流电阻的大小一般选择200~300Ω，电阻值越大，电流越小，亮度也越小，电阻值越小，电流越大，亮度也越大。综合考虑，选择的限流电阻大小为220Ω。通过对Q1.0~Q1.6,Q2.0~Q2.6的输出控制，来显示数码管的亮暗，以此显示数字。

对应的驱动信号如下表所示：
数字
（dp）gfedcba
16进位
显示
0
00111111
0x3f
0
1
00000110
0x06
1
2
01011011
0x5d
2
3
01001111
0x4f
3
4
01100110
0x66
4
5
01101101
0x6d
5
6
00111100
0x3c
6
7
00000111
0x07
7
8
01111111
0x7f
8
9
01100111
0x37
9

2.3.2　I/O分配

输入信号
输出信号
传感器1#
I0.1
接LED脚b
Q1.0
传感器2#
I0.2
接LED脚a
Q1.1
清零
I0.3
接LED脚c
Q1.2
上限行程开关
I0.4
接LED脚d
Q1.3
下限行程开关
I0.5
接LED脚e
Q1.4

接LED脚f
Q1.5

接LED脚g
Q1.6

接LED脚b
Q2.0

接LED脚a
Q2.1

接LED脚c
Q2.2

接LED脚d
Q2.3

接LED脚e
Q2.4

接LED脚f
Q2.5

接LED脚g
Q2.6

出入库警示
Q0.1

满库警示
Q0.0

开门
Q0.2

关门
Q0.3

2.3.3　元器件选型

元器件
数量
应用
220Ω电阻
14个
上拉电阻
LED显示屏
2个
显示
Q23系列光电传感器
2套
用于计数
SIMATICS7-200
1套
主控制器
LED灯（红·绿）
2个
出入库显示
电铃
2个
示警
行程开关
2个
控制电路
电动机
一台
开关门
熔断器
1套
保护电路
接触器
2个
接通、断开电路
热继电器
1个
保护电路
空气开关
2个
接通、断开电路
中间继电器
2个
辅助控制

3控制系统设置
3.1 主流程图
结束
开始

动
存储器初始化
有车要出车库
触发传感器2发出信号

计数器减1
绿灯亮
传感器1发出信号
关门
开门
红灯亮
不开门
有车要进入车库
触发传感器1发出信号

车辆数量=50？
计数器加1
绿灯亮
传感器2发出信号
关门
开门

3.3控制程序语句表

TITLE=程序注释
Network 1
LD I0.3
= M0.0
Network 2
// 入库
LD I0.1
AN I0.2
S M0.1, 1
Network 3
LD M0.1
A I0.2
= M0.2
R M0.1, 1
Network 4
// 出库
LD I0.2
AN I0.1
S M0.3, 1
Network 5
LD M0.3
A I0.1
= M0.4
R M0.3, 1
Network 6
// 警鸣
LD M0.2
O M0.4
O Q0.1
AN T37
= Q0.1
TON T37, 300
Network 7
// 计数器
LD M0.2
LD M0.0
CTU C20, 50
Network 8
LD M0.4
LD M0.0
CTD C40, 50
Network 9
// 车库满警报
LD C20
= Q0.0
Network 10
LD M0.3
O M0.1
O Q0.2
AN I0.4
AN Q0.3
= Q0.2
Network 11
LD M0.1
O M0.3
O Q0.3
AN I0.5
AN Q0.2
= Q0.3
Network 12
// 数码管显示
LDN M0.0
MOVD &C20, AC1
Network 13
LDN M0.0
MOVW AC1, AC2
IBCD AC2
Network 14
LDN M0.0
SEG AC2, QB2
Network 15
LDN M0.0
MOVB AC2, AC3
RLB AC3, 4
Network 16
LDN M0.0
SEG AC3, QB1

参考文献
《Protel99入门与提高》（修订版） 老虎工作室 著 人民邮电出版社
《单片机原理与应用》 国兵 著 天津大学出版社
《电子技术基础 模拟部分》（第四版） 康华光 著 高等教育出版社
《电子技术基础 数字部分》（第四版） 康华光 著 高等教育出版社
《电力拖动自动控制系统》（第三版） 陈伯时 著 机械工业出版社
《电气控制与PLC原理及应用》 熊琦 著 中国电力

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