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標題: 自動停車場PLC控制系統設計文檔+GXW工程程序 [打印本頁]

作者: 蘇嘻嘻 時間: 2019-1-8 17:07
標題: 自動停車場PLC控制系統設計文檔+GXW工程程序

摘要

近20年來，隨著我國城市建設速度的加快，改革的不斷深入，經濟蓬勃發展，市交通需求量也日益增大。因此車輛停放依舊是市民最為關注的問題。簡單的基礎設施建設和停車管理技術已經不能滿足社會日益增長車輛的對停車服務的需求。作為現代大型智能停車場的靈魂---停車場智能管理系統也是日新月異，尤其是近幾年隨著電子產品及系統軟件越來越快的更新周期。

可編程控制器（programmable logic controller, PLC ）是一種以微型計算機為核心的通用工業控制器。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業自動化控制特別是順序控制中的地位，可以預料： PLC控制技術的應用必將形成世界潮流。

本文闡述了學院地下停車場車位控制系統的PLC控制、自動計數、數碼顯示的一些基本思路和方法，介紹了關于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，設計、施工、調試周期短等優點。然后設計了學院地下停車場車位控制系統的基本模塊及功能，并對系統的主回路和控制回路的硬件部分進行了詳細介紹。最后程序分析測試論證學院地下停車場車位控制的設計。

第一章學院地下停車場車位控制功能要求及設計方案介紹

1.1 設計要求

1.2 設計工作原理說明

第二章控制系統的設計

2.1 車輛入庫與出庫流程圖設計

2.1.1 車輛入庫流程圖

2.1.2 車輛出庫流程圖

2.2 硬件配置

2.3 PLC的I/O分配及接線圖：

2.4 接線圖

2.5 控制程序設計分析

2.6 編程元件的解析

第三章設計的結果

第四章系統調試及結果分析

4.1 硬件調試

4.1硬件調試

4.2 軟件調試

4.3 性能分析

第五章總結

參考文獻

附錄一梯形圖

附錄二異步電動機正反轉控制電路圖

附錄三接線圖

附錄四控制流程圖

附錄五指令表

機電一體化系統設計

第一章學院地下停車場車位控制功能要求及設計方案介紹
1.1 設計要求

1.如圖1-1所示，假設學院地下停車場共有80個車庫位。

圖1-1 地下停車場示意圖

2.入口處裝一傳感器，用來檢測車輛進入的數目。

3.在出入口處分別安裝身份驗證系統，用來驗證是否為本車場車輛或是否已交費。

4.在出入口處還分別安裝車離開欄桿的檢測系統，檢測是否車輛已離開欄桿。

5.在入口處裝一顯示屏，顯示屏由兩個7段數碼管、尚有車位指示燈、車位已滿指示燈構成。

6.在出口處裝一傳感器，用來檢測車輛出去的數目。并且進行身份驗證。

7.尚有車位時，入口欄桿才可以將門開啟讓車輛進入停放，并由兩個7段數碼管顯示尚有幾個車位。

8.車位已滿時，則紅色指示燈亮起，且入口欄桿不能開啟阻止車輛進入。

9.由于停電等異常原因，造成顯示的剩余車庫位數目是不準確的，此時可以手動增加、減少或復位（即車庫沒有停車時的車位數）剩余車庫位數目以便調整到準確數據。

10.可以手動抬起放下欄桿。

1.2 設計工作原理說明

本設計是在停車場入口處有一個接近開關（傳感器SQ1），當有車經過入口的時候，接近開關輸出脈沖，經由驗證系統檢驗是否為本停車場所供應停車的車輛（或是否已交費）再經PLC輸出控制電機的線圈，使電機正轉，欄桿抬起，車入庫后，車位的剩余數量減一，車離開的檢測系統檢測到車離開且此時接近開關沒有再次閉合（即沒有車輛將要進入欄桿），欄桿放下，車庫里車的剩余數量經過數碼管顯示出來。當車經過停車場出口處的接近開關（傳感器SQ2），接近開關輸出脈沖，經由驗證系統檢驗是否為本停車場所供應停車的車輛（或是否已交費）再經PLC輸出控制電機的線圈，使電機正轉，欄桿抬起，車出庫后，車的剩余數量加一，車離開的檢測系統檢測到車離開且此時接近開關沒有再次閉合（即沒有車輛將要出欄桿），欄桿放下，車庫里車的剩余數量經過數碼管顯示出來。

第二章控制系統的設計
2.1 車輛入庫與出庫流程圖設計2.1.1 車輛入庫流程圖

圖2.1進車模塊流程圖

2.1.2 車輛出庫流程圖

圖2-2 車出模塊流程圖

2.2 硬件配置

1、本系統采用的是日本三菱PLC，選用的是FX2n-48MR，它屬于繼電器輸出，有觸電，可帶交直流負載，輸入點數24，輸出點數24，總共48個輸入輸出點。PLC（三菱FX2N—48MR）：根據控制要求統計系統所需的輸入點數與輸出點數，并考慮要有一定的余量，在本系統中我們采用了三菱FX2N—48MR型PLC，該型號PLC是FX系列PLC家族中比較先進的系列。它具備如下特點：最大范圍的包容了標準特點、程式執行更快、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，它可以為系統提供最大的靈活性和控制能力。

2、傳感器（BEN5M-MDT）：它是一種測距的光電傳感器，具有測距遠（最遠可達到5米），采用反射鏡反射的檢測方式，DC12－24V供電，NPN/PNP同時輸出，遮光ON/入光ON選擇。

3、七段數字譯碼顯示器：由于在PLC系統中工作的是二進制的數字信號，而人們習慣十進制的數字或運算結果，因此需要數字顯示器，顯示出便于人們觀測、查看的十進制數字，因此本設計選擇了七段數字譯碼顯示器，譯碼顯示器主要由譯碼器和驅動器兩部分組成，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 七段數字譯碼顯示器原理框圖

2.3 PLC的I/O分配及接線圖：

表2.1 PLC的I/O分配表

X0:系統啟動按鈕	X1:系統停止按鈕
X2:進口檢測按鈕	X3:進口身份識別
X4:車離開欄桿檢測	X5:出口檢測
X6:出口身份識別	X7:車離開欄桿檢測
X10:數碼顯示管手動加1	X11:數碼顯示管手動減1
X12:數碼管顯示數手動復位	Y1:進口欄桿放下
Y2:出口欄桿抬起	Y3:出口欄桿放下
Y4:無車位時紅燈亮	Y5:有車位時綠燈亮
Y6:外力檢測	M10:系統斷電
Y0：出口欄桿抬起

2.4 接線圖

下圖為學院地下停車場控制系統的接線圖，在該接線圖中，X0、X1是該系統的總開關，BEN5M-DT傳感器SQ1接X2輸入端，BEN5M-DT傳感器SQ2接X3輸入端，按鈕SB2、SB3分別接X4、X5輸入端。HL1是尚有車位指示燈，HL2是車位已滿指示燈， KM1是入庫欄桿，KM2是出庫欄桿，Y10至Y16是接十位的LED1七段數字譯碼顯示器，Y20至Y26是接個位的LED2七段數字譯碼顯示器。

圖2-4 PLC輸入\輸出接線圖

2.5 控制程序設計分析

根據設計要求，啟動按鈕開關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。當車開到接近開關處，X2閉合輔助繼電器M1得電，M1常開觸點閉合，自鎖；M1閉合5秒，車經過身份驗證X3閉合且此時還有車位，欄桿抬起五秒。見圖2-5。

2-5

當啟動按X0下時候，把10傳送給位元件D2,并且把D0的內容除以D2，將得到的商和余數分別送給D4的高8位和低8位。當身份驗證通過時候，判斷此時的D0是否在1-80之間，若是則將D0減1。同時還設置了一個手動的減1按鈕X11,也有將D0數值減1的功能。如圖2-6

2-6

如果這時候D0的內容小于1則說明沒有停車位了，提示紅燈Y4亮起，且此時欄桿不再抬起也不進行身份驗證。若D0內容是大于等于1的，則提示綠燈亮起，欄桿抬起。如圖2-7

2-7

把D0的內容除以10后的商和余數D4傳送到Y10-Y17,Y20-Y27兩組輸出口，數碼管顯示出剩余車位數量。車進入欄桿，當車開離欄桿且其后沒有車輛進入則欄桿放下。見圖2-8。

2-8

同理，當車出庫時候除D0數值為加1且無需判斷是否還有車位，其他都相同。見圖2-9。

2-9

下圖為主電路控制圖，當KM1閉合電機正轉，欄桿抬起，車輛可通過，當KM2閉合時，欄桿放下，車輛不可通過。。

2.6 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量信號，和對應的輸入端子相連，同時提供無數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載發送信號，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動負載，它也提供了無數的常開和長閉軟觸點用于編程。

3. M： M為輔助繼電器，它是由軟件來實現的，用于狀態暫存，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中的中間繼電器，絕大多數的繼電器線圈由用戶程序驅動。

4．T： T為定時器，作用相當于繼電接觸控制中的通電延時型時間繼電器。

5．D： D為數據寄存器，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據寄存器來存儲數據和參數。

第三章設計的結果

入口處的傳感器能檢測所進車輛，出口處的傳感器能檢測所出車輛的；當車輛在要進出門5米處且經過驗證時欄桿會自動抬起讓車輛進入或出去；當停車場車滿時，車滿紅色指示燈會亮，當停車場車位沒停滿時，車未滿綠色指示燈會亮，能夠提醒人們是否還可以停車；顯示器能都實時顯示停車場能停的剩余車輛數，并且車輛已經停滿時，入口欄桿放下，不會讓車輛進入。該控制系統達到了設計要求。

第四章系統調試及結果分析
4.1 硬件調試

PLC內部為輸入電路所提供的電壓是24V,BEN5M-DT光電傳感器的驅動電壓為24V，其輸出電路能配置220V的交流電源，恰好可以直接驅動負載，滿足其輸出指標，

4.1硬件調試

PLC內部為輸入電路所提供的電壓是24V,BEN5M-DT光電傳感器的驅動電壓為24V，其輸出電路能配置220V的交流電源，恰好可以直接驅動負載，滿足其輸出指標，按接線圖接好線，七段數碼顯示器能實時顯示數據，證明PLC選型正確，光電傳感器的選擇符合要求。

4.2 軟件調試

按接線圖接好線后，將程序的指令用GX Developer編程軟件輸入到PLC系統中，編程器直接對PLC的用戶程序儲存器進行讀寫操作。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，經過多次調試。

4.3 性能分析

本設計是基于PLC的學院地下停車場車位控制系統，光電傳感器能夠迅速將采集到的信號傳輸給PLC中的計數器，計數器進行加減計數存儲，并以SEGD碼傳輸給七段譯碼顯示器，顯示器能夠實時顯示學院地下停車場的剩余停車數目。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。該系統自動化程度高，可靠性高，用PLC可以使該設計的要求全能滿足

第五章總結

通過本次課程設計使我比較系統地掌握有關PLC控制系統的設計思想和設計方法，主要對PLC（三菱FX2N系列）的結構、功能、內部資源等了解并對其進行測試和加以應用的知識得到學習。經過多次的反復實驗與分析,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更到的提高,對編程能力得到加強.同時對所學的知識得到很大的提高與鞏固.我所做的設計題目是基于PLC的學院地下停車場車位控制系統。由于是第一次做PLC的設計，設計起來有一定難度，但后來通過去圖書館找相關書籍，上網找資料，請教老師和同學等方法來獲取相關知識，通過一步步解決疑惑來完成我的設計，同時也大大提升了自己知識水平和能力。通過這次課程設計讓我們意識到書本上學到的知識一定要通過實踐去鞏固，而且這也是一種學習方法，只有這樣才能真正輕松的掌握一門學問。同時此次課程設計也讓我們對學習PLC更加熱情，我們認識到PLC的強大的功能和廣闊的應用領域。真正體會到了科技給我帶來的振憾。讓我對學習更有興趣，同時也給我們在探索知識的路上的無限動力。在自己以后的學習中，我們一定要有刻苦努力及鉆研精神，結合有創新，充分實現自己的價值，為國家的發展做出自己的貢獻。

在設計期間，我要感謝同學對我的無私幫助，使得我能夠順利完成本次課程設計。

參考文獻

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[4] 吳中俊. 可編程控制器原理及應用[M]. 北京：機械工業出版社，2007.1

[5] 廖常初. PLC編程及應用[M] .北京：機械工業出版社，2002.8

[6] 陳立定. 電器控制與可編程控制器[M]. 廣州：華南理工大學出版社，2001.3

機電一體化系統設計

附錄一梯形圖