車輛出入庫管理PLC課程設(shè)計系統(tǒng)設(shè)有一個顯示車庫內(nèi)車輛數(shù)量的兩位數(shù)碼管顯示器PLC通過一組8位

1、信電學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計說明書（2011/2012學(xué)年第 二學(xué)期）課程名稱 ： PLC應(yīng)用設(shè)計 題 目 ： 車輛出入庫管理 專業(yè)班級 ： 學(xué)生姓名 ： 陳浪 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師 ： 設(shè)計周數(shù) ： 兩周 設(shè)計成績 ： 2012年 月 日目錄目錄1第一章 引 言2 1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)3 1.2 PLC的工作原理41.2.1輸入刷新階段41.2.2程序執(zhí)行階段41.2.3輸出刷新階段4第二章 車輛出入庫管理系統(tǒng)的構(gòu)成5 2.1 整體框架5 2.2 傳感器的布置5 2.3 顯示電路6第三章 PLC的I/O端口接線7第四章 I/O 口地址分配8第五章 程序設(shè)計95.1課題內(nèi)容95.2 計數(shù)邏輯105.

2、3 程序流程圖115.4 梯形圖12第六章 總結(jié)16第七章 元器件清單17參考文獻(xiàn)18第一章 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(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)簡單、價格低廉、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

3、），其特點(diǎn)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(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，引進(jìn)先進(jìn)的控制技術(shù)和管理方式

4、，實(shí)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(jìn)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(shí)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。在設(shè)計車輛出入庫管理系統(tǒng)前，將車道設(shè)計為單道，實(shí)現(xiàn)車輛出入庫管理。在車輛出入庫時，設(shè)置傳感器檢測車輛到位， 在車輛出入的同時，通過光電傳感器的檢測，并且光電傳感器與PLC的實(shí)時通信，以此來統(tǒng)計車庫現(xiàn)有車輛的數(shù)目，實(shí)現(xiàn)車輛計數(shù)的自動

5、化。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

6、，在我們實(shí)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

7、供給現(xiàn)場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。一個掃描周期主要可分為3個階段。1.2.1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。1.2.2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。1.2.

8、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(shí)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)，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(jìn)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(jìn)行刷新，這對一般

9、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(jìn)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，這個一般PLC都會采取高速模塊?？傊琍LC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，我們在學(xué)習(xí)和使用PLC當(dāng)中都應(yīng)注意。1.3 PLC特點(diǎn)：可靠性高(在軟硬件上采取措施，平均無故障時間3-5萬小時）功能強(qiáng)大 （A/D,D/A,PID,聯(lián)網(wǎng)等）通用性強(qiáng) （標(biāo)準(zhǔn)I/O接口）編程簡單，使用方便體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維護(hù)方便第二章

10、車輛出入庫管理系統(tǒng)的構(gòu)成2.1 整體框架2.2 傳感器的布置2.3 顯示電路第3章 PLC的I/O端口接線第4章 I/O 口地址分配設(shè)計中采用內(nèi)存為4K，最大I0點(diǎn)數(shù)24點(diǎn)的微處理器(S-200CPU224，西門子公司產(chǎn)品)。根據(jù)系統(tǒng)控制要求，本系統(tǒng)需計數(shù)器3個，3個輸入點(diǎn)和15個輸出點(diǎn)，所選PLC類型滿足系統(tǒng)要求。輸入信號輸出信號傳感器1#I0.1發(fā)光二極管Q0.2傳感器2#I0.2接LED腳bQ1.0報警清零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

11、.2接LED腳dQ2.3接LED腳eQ2.4接LED腳fQ2.5接LED腳gQ2.6第五章 程序設(shè)計5.1課題內(nèi)容系統(tǒng)設(shè)有一個顯示車庫內(nèi)車輛數(shù)量的兩位數(shù)碼管顯示器。PLC通過一組8位的開關(guān)量輸出口以BCD碼形式輸出車庫內(nèi)現(xiàn)存車輛的數(shù)量，由顯示器中的電路實(shí)現(xiàn)譯碼顯示。（本項目不考慮顯示器的設(shè)計制作）（1）入庫車輛前進(jìn)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(jìn)時經(jīng)過2#1#傳感器后計數(shù)器減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)器不動作變量約定：I0.1-1#傳感器 I0.2-2#傳感器 I0.

12、3-清零 課題要求：（1）了解某車庫的環(huán)境、檢測方法和控制要求。（2）繪制PLC系統(tǒng)的電路原理圖，并說明I/O編址（3）編制PLC的程序，并利用實(shí)驗室設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，要求能在現(xiàn)有設(shè)備上演示控制過程（4）撰寫課程設(shè)計說明書.說明書要求闡明各路輸入輸出信號的名稱、作用、信號處理電路或驅(qū)動電路的設(shè)計，寫明設(shè)計過程中的分析、計算、比較和選擇，畫出程序流程圖，并附上源程序（5）完成課程設(shè)計說明書。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#完成脈沖同時2#有信號，則啟動增計數(shù)邏輯；3.傳感器2#完成脈沖同時1#有信號，則啟動減計數(shù)邏輯；4.計數(shù)值超過+99后從零開始計數(shù)并報

13、警（發(fā)光二極管）5.4 梯形圖第六章 元器件清單元器件(型號)數(shù)量備注SIMATIC S7-2001套（配專用電源）共陰極LED2個2K電阻14個導(dǎo)線1.5mm2（根據(jù)現(xiàn)場情況決定）參考文獻(xiàn)1 李建興.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.2 陳宇，段鑫.可編程序控制器基礎(chǔ)及編程技巧.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2002.3 王永華.現(xiàn)代電器控制及PLC應(yīng)用技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.4 高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計實(shí)例.北京：人民郵電出版社，2004.5 廖常初.PLC編程及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20056 郁漢琪.電氣控制與可編程序控制器, 東

14、南大學(xué)出版社,2003.7 易傳祿主編.可編程序控制器應(yīng)用指南 , 上?？破粘霭嫔?2004.8 張進(jìn)秋可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20039 湯以范主編電氣與可編程序控制器技術(shù) . 機(jī)械工業(yè)出版社,2005.第七章 個人心得 隨著汽車特別是私有汽車的普及使用，對大型停車廠系統(tǒng)的集中化和智能化的安全性管理已經(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(jìn)的、科學(xué)的、合理的設(shè)計方法，建立一套基于PLC車輛出入庫管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) 車輛出入庫，數(shù)量統(tǒng)計、信息查詢過程的自動化，就顯得

15、十分必要。 建立提高停車場利用率和方便駕車者的信息系統(tǒng)，通過信息顯示牌向?qū)ふ彝＼噲龅鸟{車者提供空閑停車場的位置和停車位的滿空狀況，以及誘導(dǎo)路線指南等信息，最大限度地提高了停車場的使用率。顯示車庫內(nèi)車輛的實(shí)際數(shù)量外，同時還實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的計算機(jī)化的科學(xué)管理。本設(shè)計中實(shí)現(xiàn)的雙道閘自動抬、落(出口、人口均安裝道閘)控制車輛自動進(jìn)出；將交通系統(tǒng)中的車輛監(jiān)測器、信號燈和智能門禁安全系統(tǒng)中的紅外對射探測器引人系統(tǒng)；加人非接觸式讀卡器，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了智能化控制等屬于具創(chuàng)新性的技術(shù)。本設(shè)計采用光傳感器采集信號，使用完全PLC控制，完成了車輛出入庫時的統(tǒng)計和顯示工作，能夠可靠的準(zhǔn)確的無誤的進(jìn)行計數(shù)，無論單個車輛怎樣的往返運(yùn)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)。最后采用兩個LED做顯示，能夠顯示車庫內(nèi)車輛的實(shí)際數(shù)量。優(yōu)點(diǎn)：本系統(tǒng)采用反復(fù)邏輯判定，計數(shù)動作準(zhǔn)確可靠；設(shè)備簡單安裝方便；自動化程度高便于實(shí)現(xiàn)無人值守；抗干擾能力強(qiáng)，環(huán)保無污染；便于需要時進(jìn)行擴(kuò)展。缺點(diǎn)：PLC的輸出口資源有點(diǎn)過于浪費(fèi)。在這次PLC課程設(shè)計制作中，指導(dǎo)老師以及同學(xué)們都給了我很多的幫助。在這里