电气控制与PLC专业课程设计方案报告.doc

电气控制与PLC课程设计

课题： 停车场车位控制

系 别： 电气与信息工程学院
专 业： 自动化
姓 名： 李红颖
学 号：
指引教师： 孙炳海 董燕飞 王整风 任琦梅

河南城建学院
6月 13日

成绩评估·

一、指引教师评语（依照学生设计报告质量、答辩状况及其平时体现综合评估）。

二、评分

课程设计成绩评估

成绩： （五级制）

指引教师签字 年 月 日

目录
引言……………………………………………………………………………1
1、总体概述…………………………………………………………………2
1.1设计目………………………………………………………………2
1.2设计规定………………………………………………………………2
1.3设计目的………………………………………………………………2
2、总体设计思路…………………………………………………………2
2.1车辆入库流程图………………………………………………………3
2.2车辆出库流程图………………………………………………………3
3、系统硬件设计…………………………………………………………4
3.1 PLCI/O分派表……………………………………………………4
3.2 系统接线图……………………………………………………………4
3.3主电路控制图…………………………………………………………4
3.4 编程元件解析…………………………………………………………4
3.5 系统硬件配备…………………………………………………………6
4、软系统件设计…………………………………………………………7
4.1设计分析………………………………………………………………7
4.2仿真成果………………………………………………………………10
结束语………………………………………………………………………11
参照文献……………………………………………………………………12
附录…………………………………………………………………………13

引言
随着人民生活水平不断提高和汽车工业不断发展，大中都市汽车数量剧增，从而引起了停车管理问题。近几年，国内停车场管理技术不断完善，计算机技术、通信技术、网络技术发展又使停车场管理系统功能得以提高。
当前社区停车场管理系统重点要做到精确批示车辆进出，车辆进入时给与司机精确车位数量与详细位置，车辆进入后，记录车辆数量，车辆离开时，减少车辆数量。车辆进出批示可完全由PLC作为中央控制来解决，停车场空位批示可运用数码管显示。
本设计针对当前停车场车位控制系统存在集成自动化限度低、可靠性差和运营效率低等局限性，结合当前工业领域应用技术，设计了一种技术较先进、性能可靠、自动化限度较高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问题，把PLC可编程序控制器应用于停车场车位控制系统上，同步对问题进行了较进一步研究。

一、总体概述
1.1设计目
综合运用本课程及前期课程有关知识和技能，相对独立地设计和调试一种小型PLC应用系统，获得控制技术工程基本训练，提高工程意识和实践技能。同步提高对文献资料检索和信息解决能力，以及编写和整顿设计文档能力。
1.2设计规定
假设有一停车场共有16个车位。在入口处装设一传感器，用来检测车辆进入数目，在出口处装设一传感器，用来检测车辆出去数目。尚有车位时，入口闸栏才可以将门启动让车辆进入停放，并有一批示灯表达尚有车位。车位已满时，则有一批示灯显示车位已满，且入口闸栏不能启动让车辆进入。可从七段数码管上显示当前停车场共有几部车。
1.3设计目的
熟悉工艺流程及生产设备工作原理；依照控制规定，画出硬件电路图、PLC接线图及控制梯形图；运用编程软件编制程序，在计算机上进行仿真，然后在实验室完毕调试；完毕课程设计阐明书。
二、总体设计思路
依照设计规定，车辆记录某些可以采用两个计数器来实现，即一种增计数器和一种减计数器；闸栏启动与闭合可以由电动机正反转来实现，并用批示灯显示停车场与否已经停满，车位满时应设计使闸栏不能启动，禁止汽车进入停车场；用七段数码管来显示当前停车场中停车数目。
主电路实现比较容易，属于电动机正反转。控制电路中，车库启用由启动开关控制，先对所有用到存储单元清零。当汽车先通过传感器一时，此时车位尚未满话，由传感器一以控制实现开闸门，闸栏向上打开，汽车驶入，当汽车通过传感器二时，由传感器二实现关门，闸栏门向下关闭，并且数码管实现加一显示；当汽车先通过传感器二时，由传感器二以控制实现开闸门，闸栏门向上打开，汽车驶出，当汽车通过传感器一时，由传感器一实现关门，栅栏门向下关闭，并且数码管实现减一显示。
2.1车辆入库流程图
D0清零

车进库

电机正转

电机反转

DO+1到D0

数码显示

N
D0不不大于16？

Y

结束

图2.1 车辆入库流程图
2.2车辆出库流程图
车出库

电机正转

电机反转

D0-1到D0

数码显示
图2.2 车辆出库流程图
三、系统硬件设计
3.1 PLCI/O分派表
输入
输出
X0
启动按钮
Y0
尚有车位批示灯
X1
停止按钮
Y1
车位已满批示灯
X2
入传感器
Y2
正转启动闸栏
X3
出传感器
Y3
反转关闭闸栏

Y10-Y16
个位数码管显示

Y20-Y26
十位数码管显示

表3-1 PLC输入/输出分派表
3.2 系统接线图
停车场控制系统接线图如图3.1所示，在该接线图中，X0、X1是系统总开关，传感器1接X2输入端，传感器2接X3输入端。L1是停车场车未满批示灯，L2是车满批示灯，KM1是电机正转继电器线圈，KM2是电机反转继电器线圈，Y10至Y16接个位七段数字译码显示屏，Y20至Y26接十位七段数字译码显示屏。
3.3 主电路控制图
停车场控制系统主电路图如图3.2所示，当QS闭合时，KM1闭合KM2断开电机正转，闸门启动，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。
3.4编程元件解析
1． X： X为输入继电器，它作用是接受并存储外部输入开关量信号，和相应输入端子相连，同步提供无数常开和常闭软触点用于编程。
2． Y： Y为输出继电器，它作用是具备一常开硬触点用于向外部负载发送信号，每一输出继电器常开硬触点与可编程控制器一种输出点相连，直接驱动负载，它也提供了无数常开和常闭软触点用于编程。
3. M： M为辅助继电器，它是由软件来实现，用于状态暂存、移位辅助运算及赋予特殊功能一类编程元件，其作用类似于继电接触控制系统中中间
继电器，绝大多数继电器线圈由顾客程序驱动。
4．T： T为定期器，作用相称于继电接触控制中通电延时型时间继电器。
5．D： D为数据寄存器，可编程控制器在模仿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。

图3.1 停车场控制系统接线图

图3.2 控制系统主电路图
3.5 系统硬件配备
1、本系统采用是日本三菱PLC，选用是FX2N-32MR，它属于继电器输出，输入点数16，输出点数16，总共32个输入输出点。依照控制规定记录系统所需输入点数与输出点数，并考虑要有一定余量，在本系统中咱们采用了三菱FX2N—32MR型PLC，该型号PLC有各种特殊功能扩展，实现各种特殊控制功能（PID、高速计数、A/D、D/A、等），有功能很强数学指令集。通过通信扩展板或特殊适配器可实现各种通信和数据链接。它具备如下特点：系统配备既固定又灵活；编程简朴；备有丰富、可自由选取品种；令人放心高性能；高速运算；合用于各种特殊用途；外部机器通讯简朴化；共同外部设备。
2、红外线车辆检测传感器。在停车场进出口各安装一种车辆检测传感器。红外线检测传感器是波束检测装置一种，有积极式和被动式，都可以用于交通管理。积极式红外检测器运用在红外线波长范畴附近工作激光二极管，发射低能红外线照射检测区域，并通过车辆反射或散射返回传感器;若使用可调发光二极管积极式红外线检测器可测量车速和进入高速公路曲线形交叉高大货车高度，重要是由于发光二极管在880nm红外线波长范畴附近工作,其信号调节装置可防止其她红外线干扰,这样通过两个发射—接受系统就可用来检测与否有车辆出入停车场。
3、七段数字译码显示屏：由于在PLC系统中工作是二进制数字信号，而人们习惯于十进制数字或运算成果，因而需要数字显示屏显示出便于人们观测、查看十进制数字，因而本设计选取了七段数字译码显示屏，译码显示屏重要由译码器和驱动器两某些构成，普通两者都集成在一块芯片中。该硬件原理如图3.3所示。
图3.3 七段数字译码显示屏原理框图
四、 系统软件设计
4.1设计分析
1、依照设计规定，启动按钮开关X0，辅助继电器M0得电，M0常开触点闭合并自锁；M0闭合一种扫描周期，将数据寄存器D0到D2清0，如图4.1所示

图4.1

2、当有车辆接近入口传感器（X002）时，接触器线圈得电，电机正转，门启动，车辆可进入，M9是当D0数值为16时候，表达闸门不能启动，当车到SQ2位置时，数码管显示加一，同步延时3秒，完毕关闸栏，从而完毕了一次车入库动作。如图4.2所示

图4.2

3、当有车出库时候，其原理与出库时候一致，不同之处是D0内容减1，如图4.3所示

图4.3
4、 在数码管显示时候，设计了两组数据比较指令CMP，其一是D0与10比较，当D0不大于10 时候，只显示个位数码管数值，当D0等于10 时
候，个位显示0，十位显示1，如图4.4所示
5、
图4.4
5、当D0数值不不大于10 时候，M6状态为1，从而D0与16比较，当D0不大于16时，D0减去10，余数在D2中，让个位显示D2中数，十位显示1，如图4.5所示

图4.5
6、当D0中数不大于16时候，有车位批示灯HL1亮，当D0等于16时候，车满批示灯HL2亮，如图4.6所示

图4.6

4.2 仿真成果
1、车辆进入，电机正转，闸栏启动，如图4.7所示

图4.7

2、 车辆进入，计数器加一，定期器完毕计时，电机反转，闸栏关闭，如图4.8所示

图4.8
结束语
我所做设计题目是基于PLC停车场车位控制系统。入口处传感器能检测所进车辆数目，出口处传感器能检测所出车辆数目；当传感器检测到车辆要进出门时，闸门会自动启动让车辆进入或出去；当停车场车满时，车满批示灯会亮，当停车场车位未停满时，车未满批示灯会亮，可以提示人们与否还可以停车；显示屏能实时显示停车场合停车辆数，并且车辆已经停满时，闸门关闭，不会让车辆进入。该控制系统达到了设计规定。
通过本次课程设计，我可以系统地掌握关于PLC控制系统设计思想和设计办法，重要理解了PLC（三菱FX2N系列）构造、功能、内部资源等，并对其进行测试和加以应用。通过多次重复实验与分析,对电路原理及功能更加熟悉,同步提高了设计能力和对电路分析能力.在软件编程方面也得到了提高,同步对所学知识有了系统结识.由于是第一次做PLC设计，设计起来有一定难度，但日后通过去图书馆查找有关书籍，上网找资料，请教教师和同窗等办法来获取有关知识，通过一步步解决疑惑来完毕设计。通过这次课程设计让咱们意识到课本上学到知识一定要通过实践去巩固，并且这也是一种学习办法，只有这样才干真正轻松掌握一门学问。同步本次课程设计也让咱们对学习PLC更加热情，咱们结识到PLC强大功能和辽阔应用领域，真正体会到了科技带给咱们振憾，让我对学习更有兴趣，也给咱们在摸索知识道路上增添了无限动力。在后来学习中，咱们一定要有刻苦努力，敢于钻研探究，要有创新，真正实现自己价值，为国家发展做出自己贡献。
参照文献
[1]史国生. 电气控制与可编程控制器技术. 北京：化学工业出版社，.10
[2]范永胜．电气控制与PLC应用[M]. 北京：电子工业出版社，.7
[3]胡学林. 可编程控制器原理及应用[M]. 北京：电子工业出版社，.8
[4]吴中俊. 可编程控制器原理及应用[M]. 北京：机械工业出版社，.1
[5]范永胜．电气控制与PLC应用[M]. 北京：电子工业出版社，.7
[6]肖峰、贺哲荣编著. PLC编程100例. 北京：中华人民共和国电力出版社，  
[7]吴中俊、黄永红编著. 可编程序控制器原理及应用.第2版. 北京：机械工业出版社, 
[8]谢克明，夏路易编著. 可编程序控制器原理与程序设计. 北京：电子工业出版社， 
[9]何献忠、李卫平等编著. 可编程序控制器应用技术. 北京：清华大学出版社， 

附录：
梯形图：

指令表：
0 LD X000 //启动
1 OR M0
2 ANI X001
3 OUT M0
4 LDP M0
6 ZRST D0 D2 //D0-D2区间复位
11 LDP X002 //车进库，车到达传感器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 //电机正转，栅栏启动
22 LD M1
23 ANDP X003 //车到达传感器2
25 INC D0 //数码管显示加1
28 SET M14
29 LD M14
30 OUT M12 //电机反转，栅栏关闭
31 OUT T1 K30 //定期器控制栅栏关闭
34 LDP X003 //车出库，车到达传感器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 //电机正转，栅栏启动
44 LDP X002 //车到达传感器1
46 AND M2
47 DEC D0 //数码管显示减1
50 SET M15
51 LD M15
52 OUT M13 //电机反转，栅栏关闭
53 OUT T3 K30 //定期器控制栅栏关闭
56 LD M0
57 CMP K10 D0 M4 //D0与10比较
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与16比较
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 //车位未满
111 LD M9
112 OUT Y001 //车位已满
113 LD M10
114 OR M11
115 OUT Y002 //电机正转
116 LD M12
117 OR M13
118 OUT Y003 //电机反转
119 LD T1
120 RST M14
121 LD T3
122 RST M15
123 END