基于PLC车辆出入库管理

1电气控制与 PLC课程设计说明书题 目： 车辆出入库电气控制系统设计 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 评语：成绩：指导老师签名：日期： 2目录一 系统背景描述及设计要求 .31.1 系统背景描述 .31.2 设计要求 .4二 方案论证 .42.1 硬件结构 .42.2 设计方案 .52.3 方案比较及方案具体确定 .6三车辆出去库管理的构成 .63.1 车辆出去库管理系统的构想 .63.3 系统的主电路原理图 .83.3 显示电路 .83.4 I/O 口分配表 .93.5 I/O 接线图 .103.5 元器件的选型 .10四软件设计 .114.1 主流程图 .114.2 梯形图 .13五系统调试 .14设计心得 .15参考文献 .16附录一：元件清单 .17附录二:主电路原理图 .18附录三：PLC 控制原理图 .19附录四：PLC 控制接线图 .203一 系统背景描述及设计要求1.1 系统背景描述可编程逻辑控制器是一种以微处理器为核心的计算机系统，它是在继电器控制和计算机控制的基础上发展而来的一种新型工业自动控制装置。早期的PLC 在功能上只能实现逻辑控制，因而被称为可编程逻辑控制器，其主要特点是用简单的程序完成复杂的逻辑控制，同继电器控制系统相比具有可靠性高、控制逻辑容易改变、外接线简单等特点。随着微电子技术和微计算机技术的发展,PLC 不仅可以实现逻辑控制,还能实现模拟量、运动和过程控制以及数据处理及通信。因此,美国电气制造商协会于 1980 年将它正式命名为可编程控制器,为避免与个人计算机的简称混淆,习惯上仍称为 PLC。早期的自动控制系统是依靠继电-接触器来实现的，其特点是：结构简单、价格低廉、抗干扰能力强，可以实现集中控制和远距离控制，但是其采用固定接线，通用性和灵活性差；又采用触点的开关动作，工作频率低，触点易损坏，可靠性差。 1969 年，出现了可编程逻辑控制器PLC（Programmble Logic Controller） ，其特点是：具备逻辑控制、定时、计数等功能，编程语言采用直观的梯形图语言，软件更改方便，通用性和灵活性好。 目前，可编程控制器 PLC 主要是朝着小型化、廉价化、标准化、高速化、智能化、大容量化、网络化的方向发展，与计算机技术相结合，形成工业控制机系统、分布式控制系统 DCS（Distributed Control System） 、现场总线控制系统 FCS（Fieldbus Control System） ，这将使 PLC 得功能更强，可靠性更高，使用更方便，适用范围更广。 近几年，随着停车需求的不断增长，车辆出入库的规模也越来越趋于大型化。因此车辆出入库管理系统也向大型化、复杂化和高科技化方向发展。自动化的车辆出入库已经成为智能交通和智能建筑的重要组成部分。随着经济的发展和停车需求的增长，车辆出入库管理系统的下一个技术发展方向将是智能化、网络化、集成化、人性化。提高车辆出入库的运行效率、加强安全性以及与智4能交通系统的信息互动，把相关科学技术发展领域的最新成果合理有效的应用到智能车辆出入库的完善和发展中是当前车辆出入库研究领域的首要任务停车场管理系统重点要做到准确指示车辆进出，车辆进入时给予司机准确的车位数量，车辆进入后，记录车辆总量，车辆离开时，减少车辆数量。车辆进出指示可完全由 PLC 作为中央控制处理。对现有的停车系统管理实现以下要求：车辆出入库自动化、数量统计自动化、信息查询自动化1.2 设计要求车辆出入库控制系统由入出库读卡器，入库车辆存在检测器，入库栏杆机（当有车辆压住检测线圈时，控制器可以输出一个开关信号，当车辆离开时，控制器的输出开关信号打开） 、出库车辆存在检测器、出库栏杆机、库里车辆数显示器（2 位 7 段数码管，车库共有 50 个车位）组成。栏杆机有单相异步电机拖动 250W，AC220V。1、车辆入库时，车辆检测器检测到车辆，并且司机取出入库卡刷卡后，栏杆机电机正转，栏杆机抬起，车位显示器的车位数减 1。2、当入库车辆驶离入库自动栏杆机后，栏杆机电机反转，栏杆机自动下落。3、车辆出库时，车辆检测器检测到车辆，并且司机取取出入库卡刷后，栏杆机电机正转，栏杆机抬起，车位显示器的车位数加 1。4、当入库车辆驶离出库自动栏杆机后，栏杆机电机反转，栏杆机自动下落。5、控制器采用 PLC 控制。二 方案论证2.1 硬件结构由系统的设计要求首先设计出系统的基本硬件组成：（1）控制器（2）出入库栏杆机5（3）出入库车辆存在检测器（4）出入库刷卡器（5）显示器控制器出入库刷卡器出入库车辆存在检测器显示器 出入库栏杆机图 2-1 硬件结构图2.2 设计方案1. 方案 1系统总体设计为单车道，既入库车道与出库车道为同一车道（1）车辆入库入库车辆前进时，经过 1#2#称重传感器后计数器加 1，后退时经过 2# 1#称重传感器后计数器减 1，单经过一个称重传感器则计数器不动作。（2）车辆出库出库车辆前进时经过 2* 1*称重传感器后计数器减 1，后退时经过 1# 2#称重传感器后计数器加 1，单经过一个称重传感器则计数器不动作。2. 方案 2系统总体设计为双车道，即入库车道与出库车道分开。（1）车辆入库车辆经入库车道入库时，当车辆压线时，采用地感线圈 1 检测到车辆，司机取出入库卡刷卡后，使控制器 PLC 发出开信号，栏杆机电机正转，栏杆机抬起。当栏杆机抬起时，PLC 得到计数信号，数码管显示器显示数减 1。6当车辆将离开检测区域，地感线圈 2 检测到车辆后触发 PLC，PLC 向自动栏杆机发出关信号，关闭电动机得到信号，栏杆机自动下落。（2）车辆出库车辆经出库车道出库时，当车辆压线时，采用地感线圈 3 检测到车辆后，司机收回卡后，使控制器 PLC 发出开信号，栏杆机电机正转，栏杆机抬起。当栏杆抬起时，PLC 得到计数信号，数码管显示器显示数加 1。当车辆将离开检测区域，地感线圈 4 检测到车辆后触发 PLC，PLC 向自动栏杆机发出关信号，栏杆机关闭电机动作，栏杆机自动下落。2.3 方案比较及方案具体确定当车流量比较大的时候，使用单车道因为出库车辆和入库车辆要经过同一个车道，而且出入库通道是斜坡，更易造成事故发生。造成车辆的出入拥挤，使用不便。但如果是双车道，可又有效解决这个问题，出库车辆在一边，入库车辆在另一边，使停车也更加方便。采用两个称重传感器发出的信号同时控制栏杆的开闭，还要负责计数功能。容易产生失误。而且采用称重计传感器计数没有使用地感线圈准确。比如当时差比较小时两边各有十个人站在线上，则也会造成计数，产生错误。而地感线圈则不会产生这样的失误经过上述方案比较，选择方案 2。三车辆出去库管理的构成3.1 车辆出去库管理系统的构想车辆入库时，地感线圈 1 检测到车辆，司机刷入库卡后，栏杆机电机正转，栏杆机抬起，车位显示器的车位数减 1。当入库车辆驶离入库自动栏杆机后，进入入库的地感线圈 2，栏杆机电机反转，栏杆机自动下落。车辆出库时，地感线圈 3 检测到车辆，司机刷库卡后，栏杆机电机正转，栏杆机抬起，车位显示器的车位数加 1。当入库车辆驶离出库自动栏杆机后，进入地感线圈 4，栏杆机电机反转，栏杆机自动下落。传感器布置图和总体框7架见图。地感线圈4地感线圈3地感线圈 1 地感线圈 2刷卡器 1刷卡器 2栏杆入库出库图 3.1 传感器布置图PLC显示器地感线圈刷卡器栏杆图 3.2 总体框架图83.3 系统的主电路原理图MN1电 源1入 口 电 动 机2 3 4 5 7出 口 电 动 机 说 明L1L11图 号 001注：主电路采用2.5mm2黑色铜线图 名 主 电 路 原 理 图ML21FX2N-32MRL NKM1KM2KM3KM4FU1 FU2L12 L13L15 L14L22 L23L25 L24L31 N16PLCQF1FR1 FR2图 3.3 系统的主电路原理图3.3 显示电路显示电路为了节省 I/O 口资源，采用两个四脚七段 LED 显示器，其电路图如图 3.4 所示。Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7图 3.4 显示电路93.4 I/O 口分配表输入 注释 输出 注释X0 总启动 Y0 LED 个位输入X1 总停止 Y1 LED 个位输入X2 入口地感线圈 1 Y2 LED 个位输入X3 入库开启上限位 Y3 LED 个位输入X4 入口地感线圈 2 Y4 LED 十位输入X5 入库关闭下限位 Y5 LED 十位输入X6 出口地感线圈 3 Y6 LED 十位输入X7 出口开启上限位 Y7 LED 十位输入X10 出口地感线圈 4 Y10 入口门开启X11 出口关闭下限位 Y11 入口门关闭X12 刷卡器 1 Y12 出口门开启X13 刷卡器 2 Y13 出口门关闭图 3.5 I/O 分配表103.5 I/O 接线图FX2N-32MRCOM0 Y0 Y1 Y2 Y3 COM1 Y4 Y5 Y6 Y7 COM2Y10 Y11 Y12 Y13L N COM X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11DC 5V个 位 十 位KM1 KM2 KM3 KM4车 位 显 示 器 入口开启入口关闭出口开启出口关闭总启动总停止传感器1入口上限位传感器2入口下限位传感器3出口上限位传感器4出口下限位刷卡器1刷卡器2X12 X13L31 N1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1321 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32L1N2VN3图 号 002 图 名 PLC控 制 原 理 图注 ： 控 制 电 路 采 用 1mm2红 色 铜 线图 3.6 I/O 接线图3.5 元器件的选型PLC 的选择：因为本次设计输入口共用了 11 个，输出口用了 12 个。根据PLC 的选取规则要保留 15%左右的备用