基于PLC的車輛出入庫管理系統(tǒng)(共18頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘 要隨著生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的日常生活和生產(chǎn)活動(dòng)大量的使用自動(dòng)化控制，不僅節(jié)約了人力資源，而且很大程度的提高了生產(chǎn)效率，又進(jìn)一步的促進(jìn)了生產(chǎn)力快速發(fā)展，并不斷的豐富著人們的生活。早期的自動(dòng)控制系統(tǒng)是依靠繼電-接觸器來實(shí)現(xiàn)的，其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)距離控制，但是其采用固定接線，通用性和靈活性差；又采用觸點(diǎn)的開關(guān)動(dòng)作，工作頻率低，觸點(diǎn)易損壞，可靠性差。1969年，出現(xiàn)了可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller），其特點(diǎn)是：具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，編程語言采用直觀的梯形

2、圖語言，軟件更改方便，通用性和靈活性好。目前，可編程控制器PLC主要是朝著小型化、廉價(jià)化、標(biāo)準(zhǔn)化、高速化、智能化、大容量化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，形成工業(yè)控制機(jī)系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)DCS(Distributed Control System)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS(Field bus Control System)，這將使PLC的功能更強(qiáng)，可靠性更高，使用更方便，適用范圍更廣。本設(shè)計(jì)是基于PLC的車輛出入庫管理系統(tǒng)，采用兩位LED來顯示車庫內(nèi)車輛的實(shí)際數(shù)量。使用兩個(gè)光傳感器來監(jiān)控車輛的進(jìn)出并完成計(jì)數(shù)工作，車輛進(jìn)入時(shí)經(jīng)過兩個(gè)傳感器使顯示數(shù)字加一，車輛外出時(shí)經(jīng)過兩個(gè)傳感器使顯示數(shù)

3、字減一，但當(dāng)車輛只經(jīng)過一個(gè)傳感器時(shí)不計(jì)數(shù)。為了防止意外計(jì)數(shù)錯(cuò)誤，本系統(tǒng)采用反復(fù)程序校驗(yàn)，來提高系統(tǒng)的可靠性。首先，注意控制兩個(gè)傳感器之間的距離，用程序驗(yàn)證進(jìn)出車庫的是否是車輛，當(dāng)人通過傳感器時(shí)不計(jì)數(shù)；其次，采用邏輯互鎖方式，啟動(dòng)加計(jì)數(shù)則要鎖定減計(jì)數(shù)，產(chǎn)生加計(jì)數(shù)脈沖時(shí)則要鎖定減計(jì)數(shù)脈沖，如此以保證可靠性；最后，及時(shí)的進(jìn)行復(fù)位處理，以免車輛在傳感器附近作往返運(yùn)動(dòng)時(shí)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)。關(guān)鍵詞： PLC 傳感器 車輛 可靠性 AbstractWith productivity and the continuous development of science and technology, people'

4、;s daily lives and production activities of a large number of the use of automated control, not only saving human resources, but a large degree of improved production efficiency, further promote the rapid development of productive forces, and constant enrich people's lives. Early automatic contr

5、ol system relies on the relay - Contactor to achieve, and its features are: simple structure, low cost, anti-interference capability, can achieve centralized control and remote control, but the introduction of fixed wiring, versatile and flexible of the poor and by the switch contacts, the low frequ

6、ency contacts easily damaged, poor reliability.1969, a programmable logic controller PLC (Programmable Logic Controller), its features are: a logic control, timing, counting, and other functions, intuitive programming language used ladder diagram language, software changes convenience, versatility a

7、nd flexibility good.At present, the major PLC programmable controller is a small, low-cost, standardized, high-speed, intelligent, high-capacity, in the direction of the network, and computer technology, formation of industrial control systems, distributed Control Systems DCS (Distributed Control Sy

8、stem), fieldbus control system FCS (Field bus Control System), the PLC will enable more powerful, more reliable, more convenient to use, a wider scope. The design is based on the storage of vehicles PLC management systems, LED used two vehicles in the garage to show that the actual number. The use o

9、f two light sensor to monitor vehicle access and complete count, the two vehicles entered the house through the sensor and a digital display, two vehicles going through the sensor by a digital display, but only after a sensor vehicles will not count. In order to prevent accidents counting error, the

10、 system used repeatedly checking procedures to enhance the reliability of the system. First of all, pay attention to control the distance between the two sensors, access to the garage with the certification procedures for the vehicles, through the sensor when people do not count; Secondly, the intro

11、duction of the logical interlocked, and counting would start by counting lock, a Canadian Counting will have to lock pulse by pulse count, so in order to ensure reliability; Finally, a reduction of the processing time to avoid vehicles in the vicinity of sensors for counting from the wrong campaign.

12、 Key words: PLC Sensor Vehicles Reliability目 錄專心-專注-專業(yè)1 引 言隨著國民生活水平的不斷提高，私人用車的數(shù)量劇增，小區(qū)的車庫管理系統(tǒng)已成為研究的一項(xiàng)重要課題。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制主要經(jīng)過幾個(gè)階段。隨動(dòng)控制系統(tǒng)是依靠繼電-接觸器來實(shí)現(xiàn)的，其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)距離控制，但是其采用固定接線，通用性和靈活性差；又采用觸點(diǎn)的開關(guān)動(dòng)作，工作頻率低，觸點(diǎn)易損壞，可靠性差。1969年，出現(xiàn)了可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller），其特點(diǎn)是：具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能

13、，編程語言采用直觀的梯形圖語言，軟件更改方便，通用性和靈活性好。目前，可編程控制器PLC主要是朝著小型化、廉價(jià)化、標(biāo)準(zhǔn)化、高速化、智能化、大容量化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，形成工業(yè)控制機(jī)系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)DCS(Distributed Control System)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS(Field bus Control System)，這將使PLC的功能更強(qiáng)，可靠性更高，使用更方便，適用范圍更廣。1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu) 1、中央處理單元(CPU) 中央處理單元 (CPU)是PLC的控制核心。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能：a. 接收并存儲(chǔ)從用戶程序和數(shù)據(jù)；b.檢查電源、

14、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。 2、存儲(chǔ)器 可編程序控制器的存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。存放系統(tǒng)軟件（包括監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令解釋程序、故障診斷程序及其各種管理程序）的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器；存放用戶程序（用戶程序存和數(shù)據(jù)）的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器，所以又分為用戶存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩部分。 3輸入接口電路 輸入輸出信號(hào)有開關(guān)量、模擬量、數(shù)字量三種，在我們實(shí)際涉及到的信號(hào)當(dāng)中，開關(guān)量最普遍。4輸出接口電路：可編程序控制器的輸出有：繼電器輸出(M)、晶體管輸出(T)、晶閘管輸出(SSR)三種輸出形式。5電源 PLC的電源在整個(gè)系

15、統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個(gè)良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。如FX1S額定電壓AC100V240V，而電壓允許范圍在AC85V264V之間。允許瞬時(shí)停電在10ms以下，能繼續(xù)工作。一般小型PLC的電源輸出分為兩部分：一部分供PLC內(nèi)部電路工作；一部分向外提供給現(xiàn)場(chǎng)傳感器等的工作電源。 1.2 PLC的工作原理PLC則是采用循環(huán)掃描的工作方式。一個(gè)掃描周期主要可分為3個(gè)階段。1輸入刷新階段在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀

16、態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成輸入端刷新工作后，將關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變，而這些變化必須等到下一工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。2程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉(zhuǎn)入輸入刷新階段。3輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路（輸出映像寄存器），并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)際輸出。由此可見，輸入刷新、程序執(zhí)

17、行和輸出刷新三個(gè)階段構(gòu)成PLC一個(gè)工作周期，由此循環(huán)往復(fù)，因此稱為循環(huán)掃描工作方式。 顯然掃描周期的長短主要取決于程序的長短。掃描周期越長，響應(yīng)速度越慢。由于每個(gè)掃描周期只進(jìn)行一次I/O刷新，即每一個(gè)掃描周期PLC只對(duì)輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，所以系統(tǒng)存在輸入輸出滯后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。但是由于其對(duì)I/O的變化每個(gè)周期只輸出刷新一次，并且只對(duì)有變化的進(jìn)行刷新，這對(duì)一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許的，不但不會(huì)造成影響，還會(huì)提高抗干擾能力。這是因?yàn)檩斎氩蓸与A段僅在輸入刷新階段進(jìn)行，PLC在一個(gè)工作周期的大部分時(shí)間是與外設(shè)隔離的，而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的干擾常常是脈沖、短時(shí)間的，誤動(dòng)

18、作將大大減小。但是在快速響應(yīng)系統(tǒng)中就會(huì)造成響應(yīng)滯后現(xiàn)象，這個(gè)一般PLC都會(huì)采取高速模塊?？傊?，PLC采用掃描的工作方式，是區(qū)別于其他設(shè)備的最大特點(diǎn)之一，我們?cè)趯W(xué)習(xí)和使用PLC當(dāng)中都應(yīng)注意。2 主要器件及編程軟件的選擇2.1，PLC的選擇：德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型

19、PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。1SIMATIC S7-200 PLCS7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)與8種CPU可供選擇使用。2SIMATIC S7-300 PLCS7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用

20、模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.60.1s）的指令運(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算；一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值；方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動(dòng)地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時(shí)，模塊更換，等等）；多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改；S7-300 PLC設(shè)有操作方

21、式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強(qiáng)大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡(jiǎn)單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)；多點(diǎn)接口（MPI）集成在CPU中，用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。綜合考慮設(shè)計(jì)要求及安全穩(wěn)定，價(jià)格等最終選擇了擴(kuò)展空間大的西門子ST-300。2.2，

22、光電傳感器的選擇;本設(shè)計(jì)選用施奈德電氣元件公司的XU2M18MB230WKR其主要性能指標(biāo)如下：1.供電電壓：AC/DC24-2402.檢測(cè)方式：對(duì)射式3.檢測(cè)距離：15000mm(完全勝任車庫出入口的寬度)4.接線長度:2M5.連接方式: 成型電纜6.輸出形式: 交流/直流二線式因?yàn)殚_關(guān)的種類太多，且替代類型很多，這里就采用性能最穩(wěn)定的XU2M18MB230WKR2.3 選用SIMATIC S7工業(yè)軟件作為此設(shè)計(jì)編程軟件：西門子的SIMATIC S7工業(yè)軟件有以下特點(diǎn)：編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護(hù)等控制所需的工具。STEP 7標(biāo)準(zhǔn)軟件包SIMATIC S7

23、是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護(hù)的項(xiàng)目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺(tái)上運(yùn)行的S7-200系列PLC的編程、在線仿真軟件。 3 車輛出入庫管理系統(tǒng)的構(gòu)成3.1 整體框架3.2 傳感器的布置3.3 顯示電路4 PLC的I/O端口接線5 I/O 口地址分配輸入信號(hào)輸出信號(hào)傳感器1#I0.1發(fā)光二極管Q0.2傳感器2#I0.2接LED腳bQ1.0懸空I0.3接LED腳aQ1.1接LED腳cQ1.2接LED腳dQ1.3接LED腳eQ1.4接LED腳fQ1.5接LED腳gQ1.6接LED腳bQ2.0接LED腳aQ2.1接LED腳cQ2.2接LED腳dQ2.3接LED腳eQ2.4接LED腳fQ2.5接LED腳gQ2.66程序設(shè)計(jì)6.1 控制要求（1）. 入庫車輛前進(jìn)時(shí)，分別順次經(jīng)過1# 和2#傳感器后計(jì)數(shù)器加1，后退時(shí)經(jīng)過2# 和1#傳感器后計(jì)數(shù)器減1.（2）. 出庫車輛前進(jìn)時(shí)，分別順次經(jīng)過2# 和1#傳感器后計(jì)數(shù)器減1，后退時(shí)經(jīng)過1# 和2#傳感器后計(jì)數(shù)器加1.（3）為了防止人經(jīng)過引起誤判，可將1#和2#的位置