停车场PLC车位控制.doc

2008级课程设计 PLC停车场车位控制 系 、 部： 电气与信息工程系 学生姓名： 周东平 指导教师： 陆秀令 职称 教授 专 业： 自动化 班 级： 自本0801班 完成时间： 2011.10.30 电气控制技术课程设计任务书系：电气与信息工程系 年级：2008级 专业：自动化 指导教师姓名陆秀令学生姓名周东平课题名称停车场车位PLC控制内容及任务一、 设计任务和要求1.在入口处装设一传感器，用来检测车辆进入的数目。2.在出口处装设一传感器，用来检测车辆出去的数目。3.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。4.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。5.可以用七段数码显示管上显示目前停车场共有几部车。二、设计内容1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 进行系统调试，实现停车场车位的控制要求。三、技术指标传感器检测，七段数码管显示进度安排起止日期设计内容2011.10.30至2011.11.1确定设计方向，找资料2011.11.2至2011.11.3设计流程图，选器件2011.11.4至2011.11.5画主电路图，设计接线图，编写程序2011.11.6至2011.11.7进行系统调试程序2011.11.8至2011.11.9编写文档，完成课程设计主要参考资料史国生，王念春，赵阳.电气控制与可编程控制器技术.北京：化学工业出版社答辩成绩指导教师评阅意见引 言可编程控制器（programmable logic controller, PLC ）是一种以微型计算机为核心的通用工业控制器。它是继承了继电器控制器装置的部分突出性能，并与现代的计算机技术和通行技术结合为一体，代表了当前电器控制技术的世界先进水平。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FX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；三菱FX-2n目 录第1章 停车场车位控制的功能要求及设计方案介绍11.1 设计要求11.2设计方案介绍及其工作原理说明2第2章 控制系统的设计2第2章 控制系统的设计32.1 车辆入库与出库流程图设计32.2 硬件配置42.4 接线图82.5 编程元件的解析9第3章 设计的结果11第4章 系统调试及结果分析124.1 硬件调试124.2 软件调试124.3 性能分析12总 结13参考文献14附录一 梯形图15附录二 主电路图17附录三 接线图18第1章 停车场车位控制的功能要求及设计方案介绍1.1 设计要求1.如图1-1所示，假设有一停车场共有16个车位。图1-12.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 设计工作原理说明本设计是在停车场入口处有一个接近开关（传感器SQ1），当有车经过入口的时候，接近开关输出脉冲，经PLC输出控制电机的线圈，使电机正转，闸栏开启，当车接触到出传感器（SQ2）时，表示车是入库的，车的数量加一，车库里车得数量经过数码管显示出来。同理，当车先经过SQ2后经过SQ1时，表示车是出库的。车的数量减一。第2章 控制系统的设计2.1 车辆入库与出库流程图设计2.1.1 车辆入库流程图车 进接近开关闭合D0清0D0+1到D0数码显示D0大于16？结束电机正转电机反转NY图2 -1车进模块流程图2.1.2 车辆出库流程图车出库接近开关闭合D01到D0数码显示电机正转电机反转图2-2 车出模块流程图2.2 硬件配置 1、本系统采用的是日本三菱PLC，选用的是FX2n-48MR，它属于继电器输出，有触电，可带交直流负载，输入点数24，输出点数24，总共48个输入输出点。PLC（三菱FX2N48MR）：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FX2N48MR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，DC1224V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：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。该硬件的原理如下图2-3。 图2-3 七段数字译码显示器原理框图2.3 PLC的I/O分配表 作出PLC输入/输出分配表，见表1表2-1 PLC输入/输出分配表2.4 控制程序设计分析根据设计要求，启动按钮开关X0，辅助继电器M0得电，M0常开触点闭合，自锁；M0闭合一个扫描周期，将数据寄存器D0到D2清0。当有车辆靠近入口的接近传感器（X002）时，接触器线圈得电，电机正转，同时行成自锁。门开启，车辆可入口，M9是当D0的数值为16的时候，表示闸门不能开启，见图2-4。图2-4当车到SQ2位置时，数码管显示加一，同时延时3秒，完成关闸栏，从而完成了一次车入库的动作，见图5。图2-5当有车出库的时候，其原理与出库的时候一致，不同之处是D0的内容减1，见图6。图2-6在数码管显示的时候，我设计了两组数据的比较指令CMP，其一是D0与10的比较，当D0小于10 的时，只显示个位数码管的数值，当等于10 的时候，各位显示0，十位显示1，见图2-7。图2-7 当D0的数值大于10 的时候，M6状态为1，从而D0与16比较，当D0小于16时，D0减去10，余数在D2中，让个位显示D2中的数，十位显示1，同时，当D0中的数小于16的时候，有车位指示灯HL1亮，当D0等于16的时候，HL2指示灯亮，见图2-8。图2-82.4 接线图下图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2-9 停车场控制系统接线图 下图为主电路控制图，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2-10 控制线路主电路图2.5 编程元件的解析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。 4T： 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。 5D： 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。第3章 设计的结果入口处的传感器能检测所进车辆的数目，出口处的传感器能检测所出车辆的数目；当车辆在要进出门5米处，闸门会自动开启让车辆进入或出去；当停车场车满时，车满指示灯会亮，当停车场车位没停满时，车未满指示灯会亮，能够提醒人们是否还可以停车；显示器能都实时显示停车场所停车辆数，并且车辆已经停满时，闸门自闭，不会让车辆进入。该控制系统达到了设计要求。 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220V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。4.3 性能分析本设计是基于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中的计数器，计数器进行加减计数存储，并以SEGD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。 总 结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.我所做的设计题目是基于PLC的停车场车位控制系统。由于是第一次做PLC的设计，设计起来有一定难度，但后来通过去图书馆找相关书籍，上网找资料，请教老师和同学等方法来获取相关知识，通过一步步解决疑惑来完成我的设计，同时也大大提升了自己知识水平和能力。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。在设计期间，我要感陆秀令指导老师对我的悉心指导及帮助和同学对我们的无私帮助，使得我们能够顺利完成本次课程设计。参考文献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，2010.10 2 范永胜电气控制与PLC应用M. 北京：电子工业出版社，2007.73 胡学林. 可编程控制器原理及应用M. 北京：电子工业出版社，2005.84 吴中俊. 可编程控制器原理及应用M. 北京：机械工业出版社，2007.15 范永胜电气控制与PLC应用M. 北京：电子工业出版社，2007.714附录一 梯形图附录二 主电路图附录三 接线图18