車輛出入庫plc控制系統(tǒng)課程設計

1、<p><b>　　電氣控制與PLC</b></p><p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　題 目： 車輛出入庫PLC自動控制系統(tǒng)設計 </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　

2、　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p><b>　　目 錄</b></p><

3、p>　　1 系統(tǒng)背景描述及設計要求1</p><p>　　1.1系統(tǒng)背景描述1</p><p><b>　　1.2設計要求2</b></p><p><b>　　2 方案論證2</b></p><p><b>　　2.1硬件結構2</b></p>

4、<p><b>　　2.2設計方案3</b></p><p>　　2.3方案比較及方案具體確定4</p><p><b>　　3 硬件設計10</b></p><p>　　3.1系統(tǒng)的原理方框圖10</p><p>　　3.2主電路圖11</p><p>

5、　　3.3 I/O點分配12</p><p>　　3.4 I/O接線圖13</p><p>　　3.4元器件選擇13</p><p><b>　　4軟件設計14</b></p><p>　　4.1 主程序流程圖14</p><p><b>　　4.2梯形圖17</b&g

6、t;</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調(diào)試17</b></p><p><b>　　設計心得17</b></p><p><b>　　參考文獻18</b></p><p>　　1 系統(tǒng)背景描述及設計要求</p><p><b>　　1

7、.1系統(tǒng)背景描述</b></p><p>　　隨著生產(chǎn)力和科學技術的不斷發(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。</p><p>　　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：結構簡單、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

8、采用固定接線，通用性和靈活性差；又采用觸點的開關動作，工作頻率低，觸點易損壞，可靠性差。</p><p>　　1969年，出現(xiàn)了可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic 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。</p><p>　　目前，可編程控制器PLC主要是朝著小型化、廉價化、標

9、準化、高速化、智能化、大容量化、網(wǎng)絡化的方向發(fā)展，與計算機技術相結合，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</p><p>　　隨著汽車特別是私有汽車的普及使用，公共場所和社區(qū)汽車流轉數(shù)量激增，這對車輛的安全停放和管理

10、提出了更高的要求，引進先進的控制技術和管理方式，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技術和傳感器技術的迅猛發(fā)展所帶來的新控制方式和管理方式的變革，采用先進的、科學的、合理的設計方法，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。</p>

11、<p>　　停車場管理系統(tǒng)重點要做到準確指示車輛進出，車輛進入時給予司機準確的車位數(shù)量，車輛進入后，記錄車輛總量，車輛離開時，減少車輛數(shù)量。車輛進出指示可完全由PLC作為中央控制處理。對現(xiàn)有的停車系統(tǒng)管理實現(xiàn)以下要求：車輛出入庫自動化、數(shù)量統(tǒng)計自動化、信息查詢自動化</p><p><b>　　圖1-1系統(tǒng)概述圖</b></p><p><b>　

12、　1.2設計要求</b></p><p>　　車輛出入庫控制系統(tǒng)由入出庫讀卡器，入庫車輛存在檢測器，入庫欄桿機（當有車輛壓住檢測線圈時，控制器可以輸出一個開關信號，當車輛離開時，控制器的輸出開關信號打開）、出庫車輛存在檢測器、出庫欄桿機、庫里車輛數(shù)顯示器（2位7段數(shù)碼管，車庫共有50個車位）組成。欄桿機有單相異步電機拖動250W，AC220V。</p><p>　　1、車輛入庫

13、時，車輛檢測器檢測到車輛，并且司機取出入庫卡刷卡后，欄桿機電機正轉，欄桿機抬起，車位顯示器的車位數(shù)減1。</p><p>　　2、當入庫車輛駛離入庫自動欄桿機后，欄桿機電機反轉，欄桿機自動下落。</p><p>　　3、車輛出庫時，車輛檢測器檢測到車輛，并且司機取取出入庫卡刷后，欄桿機電機正轉，欄桿機抬起，車位顯示器的車位數(shù)加1。</p><p>　　4、當入庫車輛

14、駛離出庫自動欄桿機后，欄桿機電機反轉，欄桿機自動下落。</p><p>　　5、控制器采用PLC控制。</p><p><b>　　2 方案論證</b></p><p><b>　　2.1硬件結構</b></p><p>　　由系統(tǒng)的設計要求首先設計出系統(tǒng)的基本硬件組成：</p>&l

15、t;p><b>　?。?）控制器</b></p><p><b>　?。?）出入庫欄桿機</b></p><p>　?。?）出入庫車輛存在檢測器</p><p><b>　?。?）出入庫刷卡器</b></p><p><b>　?。?）顯示器</b>

16、</p><p><b>　　圖2-1硬件結構圖</b></p><p><b>　　2.2設計方案</b></p><p><b>　　1. 方案1</b></p><p>　　系統(tǒng)總體設計為單車道，既入庫車道與出庫車道為同一車道</p><p>&l

17、t;b>　?。?）車輛入庫</b></p><p>　　入庫車輛前進時，經(jīng)過1*→ 2*稱重傳感器后計數(shù)器加1，后退時經(jīng)過2# → 1#稱重傳感器后計數(shù)器減1，單經(jīng)過一個稱重傳感器則計數(shù)器不動作。</p><p><b>　?。?）車輛出庫</b></p><p>　　出庫車輛前進時經(jīng)過2*→ 1*稱重傳感器后計數(shù)器減1，后退

18、時經(jīng)過1# → 2#稱重傳感器后計數(shù)器加1，單經(jīng)過一個稱重傳感器則計數(shù)器不動作。</p><p><b>　　2. 方案2</b></p><p>　　系統(tǒng)總體設計為雙車道，即入庫車道與出庫車道分開。</p><p><b>　　（1）車輛入庫</b></p><p>　　車輛經(jīng)入庫車道入庫時，當車

19、輛壓線時，采用稱重傳感器1#檢測到車輛后，司機取出入庫卡刷卡后，使控制器PLC發(fā)出開信號，欄桿機電機正轉，欄桿機抬起。當光電傳感器1#與光電傳感器2#先后被觸發(fā)后，PLC得到計數(shù)信號，數(shù)碼管顯示器顯示數(shù)減1。</p><p>　　當車輛將離開檢測區(qū)域，稱重傳感器2#檢測到車輛后觸發(fā)PLC，PLC向自動欄桿機發(fā)出關信號，欄桿機電機反轉，欄桿機自動下落。</p><p><b>　　

20、（2）車輛出庫</b></p><p>　　車輛經(jīng)出庫車道出庫時，當車輛壓線時，采用稱重傳感器3#檢測到車輛后，司機取出入庫卡刷卡后，使控制器PLC發(fā)出開信號，欄桿機電機正轉，欄桿機抬起。當光電傳感器3#與光電傳感器4#先后被觸發(fā)后，PLC得到計數(shù)信號，數(shù)碼管顯示器顯示數(shù)加1。</p><p>　　當車輛將離開檢測區(qū)域，稱重傳感器4#檢測到車輛后觸發(fā)PLC，PLC向自動欄桿機發(fā)

21、出關信號，欄桿機電機反轉，欄桿機自動下落。</p><p>　　2.3方案比較及方案具體確定</p><p>　　當車流量比較大的時候，使用單車道因為出庫車輛和入庫車輛要經(jīng)過同一個車道，而且出入庫通道是斜坡，更易造成事故發(fā)生。造成車輛的出入擁擠，使用不便。但如果是雙車道，可又有效解決這個問題，出庫車輛在一邊，入庫車輛在另一邊，使停車也更加方便。</p><p>　　

22、采用兩個稱重傳感器發(fā)出的信號同時控制欄桿的開閉，還要負責計數(shù)功能。容易產(chǎn)生失誤。而且采用稱重計傳感器計數(shù)沒有使用光電傳感器準確。比如當時差比較小時兩邊各有十個人站在線上，則也會造成計數(shù)，產(chǎn)生錯誤。而光電傳感器則不會產(chǎn)生這樣的失誤</p><p>　　經(jīng)過上述方案比較，選擇方案2。</p><p>　　2、系統(tǒng)總體具體方案確定：</p><p><b>　　

23、（1）控制器</b></p><p>　　本次設計選用三菱FX2N-48MR-001。</p><p>　　FX2N系列PLC的小型化、高速度、高性能都是相當于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入輸出16-25點的獨立用途外，還可以適用于在多個基本組件間的連接、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。在基本單元上連接擴展單元或擴展模塊，可進行1

24、6-256點的靈活輸入輸出組合。可選用16/32/48/64/80/128點的主機，采用最小8點的擴展模塊進行擴展?？筛鶕?jù)電源及輸出形式，自由選擇。豐富的軟元件應用指令中有多個可使用的簡單指令、高速處理指令、輸入過濾常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸出等。便利指令數(shù)字開關的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的讀取，矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函數(shù)運算、平方根、浮點小數(shù)運算等。特殊用途、脈沖輸出（20KHZ/DC5V

25、，10KHZ/DC12V-24V），脈寬調(diào)制，PID控制指令等。外部設備相互通信，串行數(shù)據(jù)傳送，ASCII code印刷，HEX<-->ASCII變換，校驗碼等。時計控制內(nèi)置時鐘的數(shù)據(jù)比較、加法、減法、讀出、寫入等。</p><p>　　FX2N系列PLC的特點</p><p>　　1、集成型高性能，CPU、電源、輸入輸出三為一體。</p><p>　　

26、對6種基本單元，可以以最小8點為單元連接輸入輸出擴展設備，最大可以擴展輸入輸出256點。</p><p><b>　　2、高速運算</b></p><p>　　基本指令：0.08μs/指令</p><p>　　應用指令:1.52～數(shù)100μs/指令</p><p>　　3、安心、寬裕的存儲器規(guī)格</p>&

27、lt;p>　　內(nèi)置8000步RAM存貯器</p><p>　　安裝存儲盒后，最大可以擴展到16000步。</p><p>　　4、豐富的軟元件范圍</p><p>　　輔助繼電器：3072點，</p><p><b>　　定時器：256點</b></p><p><b>　　計數(shù)：

28、235點</b></p><p>　　數(shù)據(jù)寄存器；8000點   </p><p>　　5、除了具有輸入輸出16～256點的一般速途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。</p><p>　　6、面向海外的產(chǎn)品適合各種安全規(guī)</p><p>　　3.1.3 FX2N系列PLC編程語言 </p&g

29、t;<p>　　● 指令表編程指令表是以LD、AND 、OUT 等順序控制指令輸入方式，這種方式寫順序程序是基本輸入方式，但控制內(nèi)容難于看懂，建議不用。 </p><p>　　● 梯形圖編程梯形圖程序采用順序控制信號及軟元件號，在圖形的畫面上作出序控制的電路圖的方法，這種方法是用觸點符號與線圈符號表示順序控制回路，因而容易理解程序的內(nèi)容，但最終還生成指令表。</p><p>

30、　　3.1.4 FX2N系列PLC各種軟元件 </p><p>　　●輸入(X) 各基本單元中，按X000-X007……等按8 進制的方式分配輸入繼電器下載程序的時候，可以通過選擇輸入濾波器的濾波值更改輸入濾波時間，也時可以用指令更改濾波值，同時也可以通過刷新指令即時更新輸入端口的物理狀態(tài)達到高速輸入。</p><p>　　●輸出(Y) 各基本單元中，輸出Y0-Y7……等按8 進制的方式分

31、配輸出繼電器可以通過快速指令，立即刷新輸出。</p><p>　　●輔助繼電器(M) 可編程控制器內(nèi)部具有的繼電器，這種繼電器有別于輸入輸出繼電器，它不能獲取外部的輸入，也不能直接驅動外部負載，只能在程序中無限使用。 </p><p>　　●定時器(T) 對于可編程控制器內(nèi)的時鐘脈沖進行減法計算，當減到0 的的時候，輸出觸點動作，利用基于時鐘脈沖的定時器，可以檢測到0-32768 個時基脈

32、沖。 </p><p>　　●計數(shù)器(C) 供可編程控制器的內(nèi)部信號使用，16 位計數(shù)范圍1-32767，計數(shù)速度與掃描速度有關。如果是外部高速計數(shù)，與掃描無關。對于沒有使用到的到計數(shù)器，相應的寄存器可以做普通數(shù)據(jù)存器用，但在執(zhí)行批復位的時候，會把數(shù)據(jù)清零。 </p><p>　　● 數(shù)據(jù)寄存器是存儲數(shù)據(jù)用的軟元件，在FXPLC 中可編程控制器的數(shù)據(jù)寄存器都 16位的，F(xiàn)XPLC 中D0-

33、D64分配給定時器、計數(shù)器用，如果沒有使用到，可以當做普通的數(shù)據(jù)寄存器用。 </p><p>　　輸入/輸出信號在PLC接線端子上的地址分配是進行PLC控制系統(tǒng)設計的基礎。對軟件設計來說，I/O地址分配以后才可進行編程；對控制柜及PLC的外圍接線來說，只有I/O地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線路圖和安裝控制柜。</p><p><b>　　（2）出入庫

34、欄桿機</b></p><p>　　圖2-2，入庫欄桿圖</p><p>　?。?）出入庫車輛存在檢測器</p><p>　　出入庫車輛存在檢測器由光電傳感器與稱重傳感器共同總成</p><p>　　1.光電傳感器的選擇</p><p>　　光電開關有光導通，當車輛通過時，光電開關信號通過導線床送給PLC，

35、如下圖所示：</p><p>　　圖2-3光電開關無光導通示意圖</p><p>　　2.稱重傳感器的選擇 </p><p>　　對稱重傳感器設定車輛檢測范圍，當稱重傳感器檢測車輛到位，信號傳到PLC，進行相應的程序運行，橋式測力稱重傳感器CYB-605S受力方式和外形尺寸如下圖所示：</p><p>　　圖2-4 稱重傳感器受力方式與外形參

36、照圖</p><p><b>　　3.傳感器型號參數(shù)</b></p><p>　　所選用的各種傳感器型號及其參數(shù)如下表所示：</p><p>　　表2-1所選傳感器型號、參數(shù)一覽表</p><p><b>　　（4）出入庫刷卡器</b></p><p>　　IC卡刷卡器是用于

37、識別身份的裝置，當車主無接觸刷卡時，信號傳到PLC，通過程序的運行使道閘打開，車輛駛入。</p><p>　　圖2-5 IC卡刷卡器示意圖</p><p><b>　?。?）顯示器</b></p><p><b>　　兩位七段數(shù)碼管</b></p><p>　　圖2-6車輛入庫車道傳感器位置示意圖&

38、lt;/p><p><b>　　3 硬件設計</b></p><p>　　3.1系統(tǒng)的原理方框圖</p><p><b>　　系統(tǒng)基本原理：</b></p><p>　　車輛入庫時，壓住檢測線，稱重傳感器1#檢測到車輛，并且當司機刷卡后，欄桿上升接觸器1#線圈接通，欄桿上升，當上升到一定位置時，碰到行程

39、開關1#，接觸器1#線圈斷電，電機停止，欄桿依靠慣性繼續(xù)減速上升，直到最后上升到位。欄桿打開后，車輛開始進入，光電傳感器1#與2#先后檢測到車輛通過后，向PLC發(fā)出信號，LED顯示器顯示數(shù)減1.當車輛開出檢測區(qū)域時，將經(jīng)過稱重傳感器2#，傳感器檢測到車輛通過后（并且是在已刷卡的前提下），向PLC發(fā)出信號，PLC控制欄桿下降接觸器2#線圈接通，欄桿下降，當下降到一定位置時，碰到行程開關2#，接觸器2#線圈斷電。電機停止，欄桿依靠慣性繼續(xù)減

40、速下降，直到最后下降到位。</p><p>　　車輛出庫時，壓住檢測線，稱重傳感器3#檢測到車輛，并且當司機刷卡后，欄桿上升接觸器3#線圈接通，欄桿上升，當上升到一定位置時，碰到行程開關3#，接觸器3#線圈斷電，電機停止，欄桿依靠慣性繼續(xù)減速上升，直到最后上升到位。欄桿打開后，車輛開始進入，光電傳感器3#與4#先后檢測到車輛通過后，向PLC發(fā)出信號，LED顯示器顯示數(shù)加1.當車輛開出檢測區(qū)域時，將經(jīng)過稱重傳感器4

41、#，傳感器檢測到車輛通過后（并且是在已刷卡的前提下），向PLC發(fā)出信號，PLC控制欄桿下降接觸器4#線圈接通，欄桿下降，當下降到一定位置時，碰到行程開關4#，接觸器4#線圈斷電。電機停止，欄桿依靠慣性繼續(xù)減速下降，直到最后下降到位。</p><p>　　經(jīng)上述方案原理說明，得出系統(tǒng)的原理方框圖MM2</p><p>　　圖3-1系統(tǒng)的原理框圖</p><p><

42、;b>　　3.2 主電路圖</b></p><p><b>　　圖3-2主電路圖</b></p><p>　　3.3 I/O點分配</p><p>　　表3.1 PLC輸入輸出端口、外圍設備及文字符號</p><p>　　3.4 I/O接線圖</p><p>　　圖3-3 I

43、/O接線圖</p><p><b>　　3.5 元器件選擇</b></p><p>　　表3-2電氣元件一覽表</p><p><b>　　4 軟件設計</b></p><p>　　4.1 主程序流程圖</p><p>　?。?）車輛入庫流程圖</p><

44、p>　　圖4-1 車輛入庫程序流程圖</p><p><b>　　車輛出庫流程</b></p><p>　　圖4-2車輛出庫程序流程圖</p><p><b>　　4.2 梯形圖</b></p><p>　　圖4-3 程序梯形圖</p><p><b>　　5

45、 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　程序調(diào)試：將將編寫好的程序輸入三菱PLC中，通過對三菱PLC的各個輸入點X0;X1;X2;X3;X4;X5;X6;X7;X8;X9;X10;X11;X12;X13;點控制命令的輸入，進而觀察到Y0;Y1;Y2;Y3;Y4;Y5;的動作，從而對程序進行調(diào)試。</p><p><b>　　設計心得</b></p&g

46、t;<p><b>　　評價</b></p><p>　　本設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，能夠可靠的準確的無誤的進行計數(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)。最后采用兩個LED做顯示，能夠顯示車庫內(nèi)車輛的實際數(shù)量。</p><p><b>　

47、　優(yōu)點</b></p><p>　　本系統(tǒng)采用反復邏輯判定，計數(shù)動作準確可靠；設備簡單安裝方便；自動化程度高便于實現(xiàn)無人值守；抗干擾能力強，環(huán)保無污染；便于需要時進行擴展。</p><p>　　雙車道對于小型停車庫實用，小型車庫車輛出入不擁堵，雙車道車輛出入庫管理系統(tǒng)的自動化與信息自動化完全能夠服務于各種社區(qū)小型車庫。信息自動化程度高，外來車輛無法進入車庫。管理方便，車輛出入自

48、動化。</p><p><b>　　缺點</b></p><p>　　表現(xiàn)在具有一定的局限性，不適用于大型車庫的廣泛應用，對于車輛也有限制，不能過長過重。在出入口處，設置電子狗，提高安全性；車輛信息的檢測裝置在車輛上，當車輛經(jīng)過出入口時就實現(xiàn)車輛的身份識別，方便車主。PLC的輸出口資源有點過于浪費。</p><p><b>　　參考文

49、獻</b></p><p>　　[1] 李建興.可編程序控制器應用技術.北京：機械工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　[2] 陳宇，段鑫.可編程序控制器基礎及編程技巧.廣州：華南理工大學出版社，2002.</p><p>　　[3] 王永華.現(xiàn)代電器控制及PLC應用技術.北京：北京航空航天大學出版社，2003.</p><p&

50、gt;　　[4] 高欽和.可編程控制器應用技術與設計實例.北京：人民郵電出版社，2004.</p><p>　　[5] 廖常初.PLC編程及應用.北京：機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[6] 郁漢琪.《電氣控制與可編程序控制器》, 東南大學出版社,2003.</p><p>　　[7] 易傳祿主編.《可編程序控制器應用指南》 , 上?？破粘霭嫔?200