jjy停車場(chǎng)PLC車位控制

1、 課程設(shè)計(jì) PLC停車場(chǎng)車位控制 系 、 部： 電氣與信息工程系 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 陳 艷 職稱 副教授 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 電氣本1104班 完成時(shí)間： 2015.01.04 PLC課程設(shè)計(jì)任務(wù)書停車場(chǎng)車位控制1.如圖1-1所示，假設(shè)有一停車場(chǎng)共有16個(gè)車位。圖1-12.在入口處裝設(shè)一傳感器，用來檢測(cè)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(cè)車輛出去的數(shù)目。4.有車位時(shí)，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(shí)，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(chǎng)共有幾部車。二、設(shè)計(jì)任務(wù)學(xué)

2、生根據(jù)控制要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)行停車場(chǎng)車位運(yùn)行原理設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高理論知識(shí)工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內(nèi)容包括：1根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)程序及必要的硬件系統(tǒng)。2PLC選擇及I/O及其它PLC元器件分配。3選擇電器元件，編制元件目錄表。 4繪制梯形圖。5. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)車位的控制要求。6編寫設(shè)計(jì)說明書及設(shè)計(jì)小結(jié)。7用計(jì)算機(jī)繪制主電路圖、PLC控制電路圖、電器元件布置圖。目 錄1 引言12 總體方案的選擇22.1 控制方案的選擇22.2 方案的比較32.3 方案確定33 主電路設(shè)計(jì)44

3、 控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)54.1 I/O點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)及PLC的選型5 4.1.1 I/O點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)5 4.1.2 PLC的選型54.2 PLC的I/O口分配64.3 PLC的I/O接線圖75 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)85.1 程序流程圖85.2 程序說明85.3 程序的調(diào)試10設(shè)計(jì)總結(jié)11參考資料12致謝13附錄一 PLC控制系統(tǒng)電路接線圖14附錄二 梯形圖151 引 言可編程控制器（programmable logic controller, PLC ）是一種以微型計(jì)算機(jī)為核心的通用工業(yè)控制器。它是繼承了繼電器控制器裝置的部分突出性能，并與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通行技術(shù)結(jié)合為一體，代表了當(dāng)前電器控制技術(shù)的世界先進(jìn)水

4、平。 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是在停車場(chǎng)入口處裝有一個(gè)傳感器SQ1，當(dāng)有車經(jīng)過入口的時(shí)候，接近開關(guān)輸出脈沖，經(jīng)PLC輸出控制電機(jī)的線圈，使電機(jī)正轉(zhuǎn)，閘欄開啟，當(dāng)車接觸到出傳感器SQ2時(shí)，表示車是入庫(kù)的，車的數(shù)量加一，車庫(kù)里車數(shù)量經(jīng)過數(shù)碼管顯示出來。 通過對(duì)停車場(chǎng)車子的入庫(kù)和出庫(kù)以及在數(shù)碼管上顯示車輛的數(shù)目，闡述了PLC控制、自動(dòng)計(jì)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(diǎn)及運(yùn)行原理，以及介紹了三菱可編程控制器系列的FX-2N系列 PLC控制器主要功能模塊及應(yīng)用。FX-2N系列的PLC不僅編程簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，而且具有易于操作及維護(hù)，設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵

5、詞：PLC；車位控制；三菱FX-2N2 總體方案的選擇2.1 總體控制方案的選擇 本次設(shè)計(jì)從控制角度來說可采用單片機(jī)控制和可編程控制器控制。它們的構(gòu)成框圖和計(jì)算機(jī)是一樣的，都由中央處理器（CPU）、存貯器和輸入/輸出接口等構(gòu)成，都滿足本次設(shè)計(jì)的控制要求。方案一 單片機(jī)控制它的控制系統(tǒng)是基于芯片級(jí)的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)開發(fā)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，需要先設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)，畫硬件電路圖，制作印刷電路板，購(gòu)置各種所需的電子元器件，焊接電路板，進(jìn)行硬件調(diào)試，進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)和測(cè)試的大量工作；需要使用專門的開發(fā)裝置和低級(jí)編程語言編制控制程序，進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。方案二 可編程控制器控制它的控制思想是采用可編程的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)

6、邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程。PLC是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，故它的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理基礎(chǔ)之上，即通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)的。方案三 繼電器控制 繼電器控制采用硬件接線其接線多而復(fù)雜、體積大、功耗大、故障率高，一旦系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能都很困難。繼電器觸點(diǎn)數(shù)目有限靈活性和擴(kuò)展性很差。繼電器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，使設(shè)備連線復(fù)雜，且觸點(diǎn)在開閉時(shí)易受電弧的損害，壽命短，系統(tǒng)可靠性差。 2.2 方案的比較 PLC控制系統(tǒng)與其它方面有較大區(qū)別，是兩個(gè)完全不同的

7、概念，PLC控制系統(tǒng)與單片機(jī)控制系統(tǒng)和繼電器控制相比較有許多優(yōu)點(diǎn)。（1）可靠性 單片機(jī)控制抗干擾能力較低，從理論所要求的I/O總數(shù)來看，不論是MCS516系列還是MCS96系列單片機(jī)，都必須進(jìn)行大規(guī)模的擴(kuò)展，這樣系統(tǒng)電路更加復(fù)雜，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的可靠性。而PLC應(yīng)用于工業(yè)理論控制，PLC的可靠性得到了工控業(yè)界的認(rèn)可。（2）開發(fā)成本單片機(jī)本身售價(jià)雖不高，但要購(gòu)入單片機(jī)開發(fā)裝置（如仿真器、燒錄器、電源）和還要模擬制板等，都要不少的費(fèi)用。加上開發(fā)周期中所投入的人力物力，其價(jià)錢就遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過用PLC開發(fā)的費(fèi)用。另外，由于設(shè)備是專用特殊設(shè)備，其控制系統(tǒng)專用性強(qiáng)，通用性較差，為其投入過多的開發(fā)費(fèi)用不劃算。

8、而用PLC進(jìn)行的設(shè)備開發(fā)和控制費(fèi)用都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于采用單片機(jī)的費(fèi)用，其系統(tǒng)可大可小，小到幾點(diǎn)，大到數(shù)千點(diǎn)，甚至上萬點(diǎn)，很好解決工業(yè)控制過程。（3）開發(fā)周期從電路設(shè)計(jì)、模擬制板、編程、仿真、調(diào)試等經(jīng)歷非常長(zhǎng)的周期，設(shè)計(jì)中往往要花大部分的時(shí)間在硬件設(shè)計(jì)和編程調(diào)試處理上，而對(duì)最為重要的工藝工程往往沒有更多的時(shí)間考慮。而用PLC進(jìn)行設(shè)備控制，不會(huì)花太多精力在硬件處理上，采用積木式結(jié)構(gòu)很快可以形成系統(tǒng)電路。大部分精力集中在工藝的了解和程序編寫上，有利于設(shè)備的快速開發(fā)，程序的編輯修改、調(diào)試都可隨時(shí)進(jìn)行，縮短了開發(fā)時(shí)間。（4）修改和維護(hù)利用單片機(jī)開發(fā)的設(shè)備往往是專用的特殊設(shè)備，在市場(chǎng)往往不能找到替代的配件，所以不

9、便于維護(hù)。而隨微電子控制技術(shù)，PLC的處理能力也越來越強(qiáng)，其通信能力，運(yùn)算處理、容量（I/O容量和程序容量）等都有充足的發(fā)展。2.3 方案確定 根據(jù)以上比較可知，PLC在性能上比繼電器控制和單片機(jī)控制邏輯優(yōu)異，特別是可靠性高、通用性強(qiáng)、設(shè)計(jì)施工周期短、調(diào)試修改方便，而且體積小、功耗低、使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，我們決定選擇方案二以PLC為控制核心設(shè)計(jì)了自動(dòng)售貨機(jī)裝置PLC控制系統(tǒng)。3 PLC主電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是在停車場(chǎng)入口處和出口處各安裝一個(gè)傳感器SQ1，當(dāng)有車經(jīng)過入口的時(shí)候，接近開關(guān)輸出脈沖，經(jīng)PLC輸出控制電機(jī)的線圈，使電機(jī)正轉(zhuǎn)，閘欄開啟，經(jīng)過5s車輛通過車庫(kù)的入口處后使電機(jī)反轉(zhuǎn)，閘欄關(guān)閉。 PL

10、C主電路圖4 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 IO點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)及PLC 選型 4.1.1 I/O點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)在本次設(shè)計(jì)的PLC控制系統(tǒng)中，我們總共用到了4個(gè)輸入點(diǎn)和18個(gè)輸出點(diǎn)。 輸入信號(hào)：程序開始按鈕以及關(guān)閉開關(guān)，車入庫(kù)傳感器和車出庫(kù)傳感器。 輸出信號(hào)：停車場(chǎng)有車位的指示燈和無車位的指示燈以及停車場(chǎng)開門和關(guān)門的控制，還有用來顯示車庫(kù)中車數(shù)目的兩個(gè)數(shù)碼管各用了7個(gè)輸出。 4.1.2 PLC的選型三菱FXPLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相當(dāng)FX系列中最高檔次的超小程序裝置，還可以適用于多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。滿足實(shí)驗(yàn)的要求特點(diǎn) -系統(tǒng)

11、配置即固定又靈活；-編程簡(jiǎn)單；備有可自由選擇，豐富的品種；令人放心的高性能；高速運(yùn)算；使用于多種特殊用途；外部機(jī)器通訊簡(jiǎn)單化；共同的外部設(shè)備。三菱plc-FX2N-128MR-001 基本單元帶64點(diǎn)輸入/64點(diǎn)繼電器輸出FX2N-80MR-001 基本單元 帶 40點(diǎn)輸入/40點(diǎn)繼電器輸出z 基本單元 帶 32點(diǎn)輸入/32點(diǎn)繼電器輸出FX2N-48MR-001 基本單元 帶 24點(diǎn)輸入/24點(diǎn)繼電器輸出。所有的系列都滿足實(shí)驗(yàn)所需，根據(jù)控制要求統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)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FX2N48MR型PLC，該型號(hào)PLC是FX系列PLC家族中比較先進(jìn)的系

12、列。它具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)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。4.2 PLC的I/O口分配表 PLC 輸入接口分配表 輸入點(diǎn) 輸入所接設(shè)備 X000 啟動(dòng)按鈕 X001 停止按鈕 X002 入傳感器 X003 出傳感器 PLC 輸出接口分配表 輸出點(diǎn) 輸出所接設(shè)備 Y000 尚有車位指示燈 Y001 車位已滿指示燈 Y004 正轉(zhuǎn)開啟閘門 Y005 反轉(zhuǎn)關(guān)閉閘門 Y010至Y016 個(gè)位數(shù)碼顯示管 Y020至Y026 十位數(shù)碼顯示管 4.3 PLC的I/O接線圖 PLC的I/O接

13、線圖可按照PLC的I/O分配表，將輸入和輸出所接的設(shè)備連接到PLC上即可 PLC I/O接線圖LED數(shù)碼管PLC I/O接線原理圖如下圖所示：5 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 程序流程圖 程序開始運(yùn)行時(shí)，PLC通過循環(huán)掃描來判斷是否有車輛通過傳感器（即有無車輛出入車庫(kù)），有車入庫(kù)時(shí)要需要判斷車庫(kù)中是否有車位，車庫(kù)中有車位時(shí)才會(huì)開門讓車入庫(kù)，然后顯示車庫(kù)中車的數(shù)量。有車出庫(kù)的時(shí)候則無需比較，打開車庫(kù)門讓車出庫(kù)即可，出庫(kù)后還要顯示車庫(kù)中車的數(shù)量。 程序流程圖5.2 程序說明根據(jù)設(shè)計(jì)要求，啟動(dòng)按鈕開關(guān)X000，輔助繼電器M0得電，M0常開觸點(diǎn)閉合，自鎖；M0閉合一個(gè)掃描周期，將數(shù)據(jù)寄存器D0清0。當(dāng)有車輛

14、靠近入口的接近傳感器（X002）時(shí)，繼電器M2得電同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)上升沿使繼電器M1得電，M1得電時(shí)將車的數(shù)量加1，M2得電時(shí)開始下面的程序 當(dāng)D1的值加1后要與16相比較，看車庫(kù)中是否有空車位，有車位時(shí)車位指示燈亮并開車門讓車入庫(kù)，然后關(guān)門，無車位時(shí)無車位指示燈亮，程序結(jié)束 在數(shù)碼管顯示的時(shí)候，設(shè)計(jì)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(shí)，只顯示個(gè)位數(shù)碼管的數(shù)值 當(dāng)D0的數(shù)值大于10或等于10 的時(shí)候，高位輸出1，低位輸出D0，其中D0為16減去10的結(jié)果再放入D0中5.3 程序的調(diào)試 程序執(zhí)行沒有錯(cuò)誤，X2接通時(shí),D0的值會(huì)相應(yīng)的加1，然后與16相比較，大于16

15、時(shí)顯示無車位，程序結(jié)束。小于等于16時(shí)，顯示有車位，程序繼續(xù)往下執(zhí)行，打開車庫(kù)的門讓車入庫(kù)，后關(guān)車庫(kù)的門，然后顯示車庫(kù)中車的數(shù)量。X3接通時(shí)，D0的值會(huì)相應(yīng)的減1，打開車庫(kù)的門讓車出庫(kù)，后關(guān)車庫(kù)的門，再顯示車庫(kù)中車的數(shù)量。 設(shè)計(jì)總結(jié)通過本次課程設(shè)計(jì)使我比較系統(tǒng)地掌握有關(guān)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，主要對(duì)PLC（三菱FX2N系列）的結(jié)構(gòu)、功能、內(nèi)部資源等了解并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試和加以應(yīng)用的知識(shí)得到學(xué)習(xí)。同時(shí)也了解了許多以前不了解或者忘記了的知識(shí)，例如SEGD的使用方法，同時(shí)通過自己在實(shí)驗(yàn)室里調(diào)程序，也找到了自己設(shè)計(jì)程序時(shí)不容易，例如當(dāng)車的數(shù)量加1或減1的時(shí)候要用上升沿或者下降沿來表示，否則就會(huì)

16、出錯(cuò)，SEGD語句只能用在FX2N系列的PLC上等等。在對(duì)PLC編程方面，我們熟悉了梯形圖，指令表等，又掌握了一些新的編程思想，使得程序更為簡(jiǎn)練、易懂，而且更為嚴(yán)謹(jǐn)，程序執(zhí)行的穩(wěn)定性得到了提高。更讓我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)期間，要感謝老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)及幫助和同學(xué)對(duì)我們的無私幫助，使得我們能夠順利完成本次課程設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn)1鐘肇新、范建東、馮太合編.可編程控制器原理及應(yīng)用（第四版）M.華南理工大學(xué)出版社.2008.22史國(guó)生. 電

17、氣控制與可編程控制器技術(shù). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.10 3 范永勝電氣控制與PLC應(yīng)用M. 北京：電子工業(yè)出版社，2007.74 胡學(xué)林. 可編程控制器原理及應(yīng)用M. 北京：電子工業(yè)出版社，2005.85 吳中俊. 可編程控制器原理及應(yīng)用M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.16 范永勝電氣控制與PLC應(yīng)用M. 北京：電子工業(yè)出版社，2007.7 致謝 本次設(shè)計(jì)能夠成功的完成，首先我要衷心感謝我的導(dǎo)師陳艷老師，感謝他兩年多來對(duì)我的悉心教導(dǎo)和幫助。在大學(xué)期間，陳老師傳授給我的學(xué)習(xí)方法和研究思路都讓我終身受益。也必將對(duì)我以后的人生道路產(chǎn)生重大影響。在此謹(jǐn)向陳老師表示深深的謝意，還要感謝我所有授課老師們。我在班上的點(diǎn)滴進(jìn)步，都?xì)w功于老師們的教誨與幫助