車輛出入庫管理PLC系統(tǒng)設(shè)計

1、泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目：車輛出入庫管理系統(tǒng)設(shè)計系 部： 機電工程系 專 業(yè)： 機電一體化 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 二O一六年 六 月 二十六 日泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 課題名稱：車輛出入庫管理系統(tǒng)設(shè)計 系 部：_ 機電工程系 專 業(yè)： 機電一體化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 二O一六 年 六 月 二十六 日一、畢業(yè)論文（設(shè)計）的目的與要求：目的：通過實習(xí)期間的鍛煉，把理論與實踐結(jié)合起來。要求：1、在教師的指導(dǎo)下根據(jù)選定的課題，在頂崗實習(xí)階段，結(jié)合實際，上網(wǎng)查找資料，向企業(yè)同事請教，初步確定論文的大體結(jié)構(gòu)。2、初步寫出論文原稿。3、與指導(dǎo)教師進行溝

2、通，完善論文結(jié)構(gòu)，確定論文格式和內(nèi)容。4、打印論文，進行畢業(yè)答辯。二、畢業(yè)論文（設(shè)計）的內(nèi)容： 本設(shè)計采用光傳感器采集信號，使用完全控制，完成了車輛出入庫時的統(tǒng)計和顯示工作。能夠準(zhǔn)確無誤的進行計數(shù)，無論單個車輛怎樣的往返運動，都不會出現(xiàn)誤計數(shù)和漏計數(shù)，而且在人通過光傳感器時不會誤計數(shù)。三、畢業(yè)論文（設(shè)計）進程的安排序 號論文（設(shè)計）各階段名稱日 期備 注1、選擇畢業(yè)論文提名2016.2.262、查找材料2.263.203、實際調(diào)研3.214.184、初寫論文4.195.165、指導(dǎo)教師審稿5.176.106、確定論文2016.6.23四、任務(wù)執(zhí)行日期：自_2016_年_2_月_26_日起，至_

3、2016_年_6_月_26_日止。學(xué) 生（簽字）_指導(dǎo)教師（簽字）_系 主 任（簽字）_畢業(yè)設(shè)計（論文）成績評定表系部： 專業(yè)： 班級： 姓 名設(shè)計（論文）總成績：設(shè)計（論文）題目指導(dǎo)教師評語評定成績： 簽名： 年 月 日評 閱 人 評 語評定成績： 簽名： 年 月 日答 辯 小 組 評 語答辯成績： 組長簽名： 年 月 日注：設(shè)計（論文）總成績=指導(dǎo)教師評定成績（40%）評閱人評定成績（30%）答辯成績（30%）。目 錄1引言 。3 1.1PLC的特點。31.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)。41.3 PLC的工作原理。52 車輛出入庫管理系統(tǒng)的構(gòu)成2.1整體框架。72.2傳感器的布置。72.3顯示電路

4、。83 PLC的I/O端口接線。94 I/O口地址分配。105 程序設(shè)計5.1 課題內(nèi)容。115.2 計數(shù)邏輯。125.3 程序流程圖。136元器件清單。147 總結(jié)。158 致謝。159 參考文獻。15摘 要 本設(shè)計采用光傳感器采集信號，使用完全控制，完成了車輛出入庫時的統(tǒng)計和顯示工作。能夠準(zhǔn)確無誤的進行計數(shù)，無論單個車輛怎樣的往返運動，都不會出現(xiàn)誤計數(shù)和漏計數(shù)，而且在人通過光傳感器時不會誤計數(shù)。為了節(jié)省單片機口數(shù)以及數(shù)碼管驅(qū)動，采用了鍵盤顯示芯片。采用了循環(huán)掃描的工作方式。最后采用兩個做顯示，能夠顯示車庫內(nèi)車輛的實際數(shù)量。為了防止意外計數(shù)錯誤，本系統(tǒng)采用反復(fù)程序校驗，來提高系統(tǒng)的可靠性。首

5、先，注意控制兩個傳感器之間的距離，用程序驗證進出車庫的是否是車輛，當(dāng)人通過傳感器時不計數(shù)；其次，采用邏輯互鎖方式，啟動加計數(shù)則要鎖定減計數(shù)，產(chǎn)生加計數(shù)脈沖時則要鎖定減計數(shù)脈沖，如此以保證可靠性；最后，及時的進行復(fù)位處理，以免車輛在傳感器附近作往返運動錯誤計數(shù)。關(guān)鍵詞：；讀卡器；光傳感器；智能控制；車輛出入庫管理Design of PLC system for vehicle out of storage managementabstractThe vehicle out of storage management system design Abstract：This design uses

6、the light sensor signal acquisition, use PLC control, complete vehicle storage and display of statistical work. To be able to accurately count, whether a single vehicle to move back and forth, there are no error count and counting loss, but also in people through the optical sensor without error cou

7、nt. In order to save chip I / O port number and the digital tube driver, using HD7279keyboard display chip. PLC uses a circular scanning mode. Finally, using two LED display, can display the actual number of the vehicles in the garage. In order to prevent accidents counting error, the system used re

8、peatedly checking procedures, to enhance the reliability of the system. First of all, pay attention to control the distance between the two sensor, program verification of whether a vehicle into the garage, when through the sensor does not count; secondly, the logical interlock manner, starting with

9、 counting is to lock the minus count, and count pulse when the lock by counting pulses, so as to ensure the reliability of the final;, timely reset treatment, so as to avoid the vehicle in the vicinity of the sensor makes reciprocating motion error count.Key word：PLC; card reader; optical sensor; in

10、telligent control; vehicle out of storage management 1 引言 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)活動大量的使用自動化控制，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，又進一步的促進了生產(chǎn)力快速發(fā)展，并不斷的豐富著人們的生活。 早期的自動控制系統(tǒng)是依靠繼電-接觸器來實現(xiàn)的，其特點是：結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、抗干擾能力強，可以實現(xiàn)集中控制和遠距離控制，但是其采用固定接線，通用性和靈活性差；又采用觸點的開關(guān)動作，工作頻率低，觸點易損壞，可靠性差。 1969年，出現(xiàn)了可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic

11、Controller），其特點是：具備邏輯控制、定時、計數(shù)等功能，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，與計算機技術(shù)相結(jié)合，形成工業(yè)控制機系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)DCS(Distributed Control System)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS(Field bus Control System)，這將使PLC的功能更強，可靠性更高，使用更方便，適用范圍更廣。 隨著汽車特別是私有汽車的普及使用，公共場所和社區(qū)汽車流轉(zhuǎn)數(shù)量激增，這對車輛的安全停放和管理提出了更高的要求，引

12、進先進的控制技術(shù)和管理方式，實現(xiàn)對大型停車場系統(tǒng)的集中化和智能化的安全性管理控制已經(jīng)成為大規(guī)模停車服務(wù)管理的必然趨勢。針對現(xiàn)有的停車系統(tǒng)管理中存在的缺陷及PLC技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展所帶來的新控制方式和管理方式的變革，采用先進的、科學(xué)的、合理的設(shè)計方法，建立一套基于PLC的車輛出入庫管理系統(tǒng)最大限度地提高了停車場的使用率，實現(xiàn)車輛出入庫控制、數(shù)量統(tǒng)計、信息查詢過程的自動化，就顯得十分必要。 1.1 PLC的特點 PLC之所以能夠發(fā)展，除了它順應(yīng)了工業(yè)自動化的客觀要求之外，更重要的一方面是由于它具備許多適合工業(yè)控制的優(yōu)點，較好地解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟等問題

13、。它具有以下幾個顯著特點： 1.1.1可靠性高，抗干擾性強 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/10-1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。 PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被廣大用戶公認為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一 1.1.2功能強大，性價比高 一臺小型PLC內(nèi)有成百上千種可供用戶使用的編程軟件，有很強的功能，可以實

14、現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能，與相同的繼電控制系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格比。 1.1.3編程簡易，現(xiàn)場可維修 梯形圖是使用最多的PLC的編程語言，其圖形符號和表達方式與繼電控制電路圖相似。梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電控制電路圖的電氣人員，只需要花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制程序，而且可以根據(jù)現(xiàn)場的情況，在生產(chǎn)現(xiàn)場一邊調(diào)試邊修改程序，以適應(yīng)生產(chǎn)需要。 1.1.4壽命長，體積小，能耗低 PLC平均無故障時間可達到數(shù)萬小時以上，使用壽命可達幾十年。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，因此，控制柜的體積可以縮小到原來的一半到10分之1。特別是小型PL

15、C的體積僅相當(dāng)于兩個繼電器的大小，且能耗僅為數(shù)瓦，所以它是機電一體化設(shè)備的理想控制裝置。 1.1.5功能強，性能價格比高 一臺小型PLC內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性能價格比?？善绦蚩刂破骺梢酝ㄟ^通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制，集中管理。1.2 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. 接收并存儲從用戶程序和數(shù)據(jù)；b.檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。 2、存儲器:可編程序控制器的存儲器分

16、為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。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）的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器；存放用戶程序（用戶程序存和數(shù)據(jù)）的存儲器稱為用戶程序存儲器，所以又分為用戶存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩部分。 3輸入接口電路:輸入輸出信號有開關(guān)量、模擬量、數(shù)字量三種，在我們實際涉及到的信號當(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的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源

17、的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+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)場傳感器等的工作電源。 1.3PLC的工作原理 PLC是采用循環(huán)掃描的工作方式。一個掃描周期主要可分為3個階段。 1.3.1 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

18、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。 1.3.2 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)的邏輯運算結(jié)果存入對應(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。 1.3.3 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)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實際輸出。 由此可見，輸入刷新、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段構(gòu)成PLC一個工作周期，由此循環(huán)往復(fù)

19、，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。由于每個掃描周期只進行一次I/O刷新，即每一個掃描周期PLC只對輸入、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I/O的變化每個周期只輸出刷新一次，并且只對有變化的進行刷新，這對一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許的，不但不會造成影響，還會提高抗干擾能力。這是因為輸入采樣階段僅在輸入刷新階段進行，PLC在一個工作周期的大部分時間是與外設(shè)隔離的，而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖、短時間的，誤動作將大大減小。但是在快速響應(yīng)系統(tǒng)中就會造成響應(yīng)滯后現(xiàn)象，

20、這個一般PLC都會采取高速模塊。 總之，PLC采用掃描的工作方式，是區(qū)別于其他設(shè)備的最大特點之一。 2 車輛出入庫管理系統(tǒng)的構(gòu)成 2.1 整體框架顯示可編程控制器光傳感器 圖 2.1整體框架2.2 傳感器的布置 入口 1# 2# 車庫 圖2.2 傳感器布置2.3 顯示電路 圖2.3顯示電路 3 PLC的I/O端口接線 在本設(shè)計中，總共需要8位LED數(shù)碼管和l6個按鍵，為了節(jié)省單片機IO口數(shù)以及數(shù)碼管驅(qū)動問題，在此采用HD7279鍵盤顯示芯片。7279鍵盤顯示芯片為SPI接口，具有連線簡單、無需另加數(shù)碼管驅(qū)動、自身電路簡單等優(yōu)點。顯示部分采用1組4位一體共陰數(shù)碼管，共設(shè)置l6個功能鍵。 PLC的

21、I/O端口接線 圖3.1 I/O端口接線 4 I/O 口地址分配 設(shè)計中采用內(nèi)存為32K，最大I0點數(shù)640點的微處理器(c200HECPU11-E，歐姆龍公司產(chǎn)品)，電源使用帶有24V DC和AC1 10120220240V的使用電源(PA204S)。 根據(jù)系統(tǒng)控制要求，本系統(tǒng)需計數(shù)器1個，定時器2個，16個輸入點和16個輸出點，所選PLC類型滿足系統(tǒng)要求。 圖4.1 I/O 口地址分配 5程序設(shè)計 5.1 課題內(nèi)容 1. 入庫車輛前進時，經(jīng)過1# 2#傳感器后計數(shù)器加1，后退時經(jīng)過2# 1#傳感器后計數(shù)器減1，單經(jīng)過一個傳感器則計數(shù)器不動作。 2出庫車輛前進時經(jīng)過2# 1#傳感器后計數(shù)器減

22、1，后退時經(jīng)過1# 2#傳感器后計數(shù)器加1，單經(jīng)過一個傳感器則計數(shù)器不動作。 3設(shè)計一個由兩位數(shù)碼管及相應(yīng)的輔助元件組成的顯示電路，顯示車庫內(nèi)車輛的實際數(shù)量。 變量約定：10001-啟動 10006-1#傳感器 10002-停止 10007-2#傳感器 10003-清零 00001-倉庫空顯示 10004- =“1”入庫操作 10004- =“0”出庫操作 10005- =“1”前進操作 10005- =“0”后退操作5.2 計數(shù)邏輯 1. 光傳感器的接收光被遮斷時定義為“有信號”； 2.傳感器1#有信號時啟動增計數(shù)邏輯； 3.傳感器2#有信號時啟動減計數(shù)邏輯； 4.傳感器1#完成脈沖同時2#

23、有信號，則啟動增計數(shù)邏輯；5.傳感器2#完成脈沖同時1#有信號，則啟動減計數(shù)邏輯； 6.傳感器1#和傳感器2#都完成脈沖后進行相應(yīng)計數(shù)動作； 7.傳感器1#和傳感器2#都沒有信號時進行小復(fù)位動作； 8.增計數(shù)與減計數(shù)的啟動邏輯互鎖； 9.增計數(shù)和減計數(shù)的進行邏輯互鎖。 10.計數(shù)值超過+99后從零開始計數(shù)并報警（發(fā)光二極管） 其中： 條件2和條件3為“方向判定條件1”； 條件4和條件5為“方向判定條件2”； 開始入庫關(guān)閉允許車輛入庫在讀卡區(qū)域內(nèi)讀卡別卡是否有控制器自動判效觸發(fā)管理系統(tǒng)進入工作狀態(tài)車輛感應(yīng)器檢測是否有車輛 N N Y報警系統(tǒng)不允許進場 等待處理 N Y控制器記錄進場信息 并上傳過服務(wù)器 結(jié)束 地感線圈檢測車輛是否入庫 N Y 6 元器件清單 表7.1中列出了各元器件元器件（型號）數(shù)量