基于PLC停车场车位控制系统设计

1、唐 山 学 院 可编程控制器 课 程 设 计 题 目 停车场车位控制系统设计 系 (部) 信息工程系 班 级 11电本3班 姓 名 学 号 指导教师 201X 年 月 日至201X年 月 日 共 1 周201X年 月 日课程设计成绩评定表出勤情况出勤天数 缺勤天数成绩评定出勤情况及设计过程表现（20分）课设答辩（20分）设计成果（60分）总成绩（100分）提问（答辩）问题情况综合评定 指导教师签名： 年 月 日目 录1 引言11.1 停车场概述11.2 PLC的简介12 硬件设计32.1总体设计32.2设计思路32.3 CPU226的I/O接线图63 软件设计73.1编程软件介绍73.2总体设

2、计74 程序调试10总结11参考文献12课程设计说明书1引言1.1停车场的概述近20年来，随着我国城市建设速度的加快，城市交通需求量也日益增大。尽管私家车、出租车比重呈现逐年上升的趋势，因此车辆停放依旧是市民最为关注的问题。为了使交通更加便捷畅通，智能交通系统（ITS）的理念越来越受到人们的关注，该系统将先进的计算机处理技术、信息技术、数据通信传输技术、自动控制技术、人工智能及电子技术等有效地综合运用于停车场智能管理体系中，建立一种在区域性内全方位发挥作用的准时、快捷、高效的停车智能管理体系。由于城市人口相对密集，无论是私家车辆还是公交车辆都不能真正满足正常的停放，公交需求更很大。所以在停车场

3、智能管理领域，相应的也出现了PLC停车场智能管理的概念，即含有高科技的智能系统，与普通的停车系统不同的是，它能以PLC技术为基础来解决停车难的问题，直接为目标安全、迅速地到达目的地。因此，在大力加强车辆停放智能管理的建设方面，尤其在实现快捷、便利、安全这一点上拥有很大的发展空间和潜力。为此，本文对停车场智能控制管理上引入了PLC技术，对停车场进行了一个关于PLC为主的系统设计。1.2 PLC简介PLC是一种可编程的数字逻辑控制设备，早期用于开关量的逻辑控制，多用于控制电动机正反转和电磁阀的开关动作，从而控制机械设备的运转。只要合理分配输入、输出点，根据控制要求设计梯形图，采用基本指令和步进指令

4、就可达到控制目的。随着控制要求的不断提高，许多PLC生产厂家进一步优化和改善PLC的功能，增加了功能指令，大大拓宽了PLC的应用范围，使PLC在某种程序上可以代替控制器和计算机的协同工作系统，为工业生产和民用控制设计提供方便。PLC具有可靠性高、功能性强和编程简单等有点，所以深受设计人员的喜爱。PLC就如同一部计算机与蓄电器控制设备相结合的新型高性能控制装置。PLC的基本单元包括中央控制器（CPU）、存储器、输入单元和输出单元。除了基本单元，PLC还可以追加许多扩展模块，从而增强其功能和性能。PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：a、电源 PLC

5、的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去b. 中央处理单元(CPU)。中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后

6、按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 c、存储器，存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。d、输入输出接口电路。1现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。2现场输出接口电路由输出数据寄存器

7、、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。e、功能模块，如计数、定位等功能模块。f、通信模块，如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等。下面是PLC的基本单元结构图如图1.1所示外部输入内部设备外部输出输入接口电源CPU存储器通讯接口输出接口图1.1 PLC硬件组成框图2硬件设计2.1总体设计控制面板的设计也相当重要，可以显示停车场内的停车数量，当停车场内有空位时未满灯亮，提示司机朋友可以把车停放在该停车场内，当满灯亮起时，提示司机停车场已满，不能再在此提车场内停放车辆，还有系统总的控制按钮，控制系统的启停，控制面板如图2.1

8、。图2.1 控制面板2.2设计思路利用经验法法设计电路，运用了自加与自减模块控制车辆的进入与离开。当车辆进入停车场时加1，当车辆离开停车场时减1。两个输出对应车位满与未满。7个输出对应数码管显示车辆数量。16个输出分别显示各个车位的停车情况。当车辆进入时触发一个传感器I0.0，程序中模拟上升沿，当上升沿到来时，VB10加1。同样，当车辆离开时触发另一个传感器I0.1，程序中模拟上升沿，当上升沿到来时，VB10自减1.未满16时，Q0.0有输出，满16时，Q0.1输出，Q0.0停止输出。Q1.0-Q1.6为数码管显示。Q2.0-Q3，7为车位显示。如表2.1：表2.1 I/O地址分配表：控制信号

9、信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号入口检测红外感应器SB1I0.0出口检测红外感应器SB2I0.1车位检测1压力传感器SQ0I1.0车位检测2压力传感器SQ1I1.1车位检测3压力传感器SQ2I1.2车位检测4压力传感器SQ3I1.3车位检测5压力传感器SQ4I1.4车位检测6压力传感器SQ5I1.5车位检测7压力传感器SQ6I1.6车位检测8压力传感器SQ7I1.7车位检测9压力传感器SQ8I2.0车位检测10压力传感器SQ9I2.1车位检测11压力传感器SQ10I2.2车位检测12压力传感器SQ11I2.3车位检测13压力传感器SQ12I2.4车位检测14压力传感器SQ13I2.5车

10、位检测15压力传感器SQ14I2.6车位检测16压力传感器SQ15I2.7 输 出 信 号入口闸门开关线圈KM1Q0.0出口闸门开关线圈KM2Q0.1数码管a（个位）数码管aQ3.0数码管b数码管bQ3.1数码管c数码管cQ3.2数码管d数码管dQ3.3数码管e数码管eQ3.4数码管f数码管fQ3.5数码管g数码管gQ3.6数码管a（十位）数码管aQ4.0数码管b数码管bQ4.1数码管c数码管cQ4.2数码管d数码管dQ4.3数码管e数码管eQ4.4数码管f数码管fQ4.5数码管g数码管gQ4.6车位指示1灯泡SQ0Q1.0车位指示2灯泡SQ1Q1.1车位指示3灯泡SQ2Q1.2车位指示4灯泡

11、SQ3Q1.3车位指示5灯泡SQ4Q1.4车位指示6灯泡SQ5Q1.5车位指示7灯泡SQ6Q1.6车位指示8灯泡SQ7Q1.7车位指示9灯泡SQ8Q2.0车位指示10灯泡SQ9Q2.1车位指示11灯泡SQ10Q2.2车位指示12灯泡SQ11Q2.3车位指示13灯泡SQ12Q2.4车位指示14灯泡SQ13Q2.5车位指示15灯泡SQ14Q2.6车位指示16灯泡SQ15Q2.72.3 CPU226的I/O接线图图2.2 CPU226的I/O接线图3软件设计3.1编程软件介绍本次课设我们所使用的编程软件是V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3。V4.0 STEP 7 MicroWIN SP

12、3提供软件工具帮助调试和测试程序。软件编程特征包括：监视S7-200正在执行的用户程序状态，为S7-200指定运行程序的扫描次数，强制变量值等。其他功能有：（1）运动控制 （2）创建调制解调模块程序 （3）USS协议库 （4）Modbus从站协议指令 （5）使用配方 （6）使用数据记录 （7）PID自整定和PID整定控制面板等。3.2总体设计 系统由入口闸栏检测、出口闸栏检测、空车位指示灯和满车位指示灯以及数码显示灯系统组成。在设计中应用了常开触点、常闭触点、比较指令、置位和复位指令、计数器等指令来实现功能。停车场车位控制系统能自动识别车辆进入，车辆出去，车库满或未满和引导车辆停放到当前最小车

13、位处。当车库未满的时候车库闸栏打开。其梯形图如下：网络1：分析：入口开闸控制，统计入口进入车辆的数量。网络2：分析：出口开闸控制，统计停车场当前的车辆数。网络3：分析：当停车场满时满标志置1，满指示灯亮。当车库未满时，未满指示灯亮。网络4：分析：调用显示车位空否的子程序。网络：5分析：计算空余车位的数量。网络6：分析：将16位整型数转化为BCD码。网络7：分析：用数码管的空余车位的个位。网络8：分析：进行判断当空余车位数大于等于10时，数码管显示1，小于10显示0。4程序调试若用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若用手持编程，应先画出梯形图，然后编程，这样可少出错，速度也快，编程结束后先空

14、调试程序，待各个动作正常后，再在设备上调试，为了准确发现系统存在的问题，需要进行系统调试，调试的顺序按照先硬件后软件，先局部后整体的顺序来完成，调试步骤如下：（1）软件调试：按要求输入梯形图，转换成指令表，并进行语法的检查，正确后设置正确的通信口，将指令读入到指定的可编程控制器ROM中，惊醒下一步的调试。（2）运行调试：在硬件调试和软件调试正确的基础上，打开可编程控制器的“RUN”开关进行调试，观察运行的情况，看是否随时按下停止按钮可以停止系统运行，或者等待100个脉冲后，系统是否停止运行。总结本设计是基于PLC控制系统设计的自动化停车场，能自动显示停车数量，还能显示停车场内的温度，是智能的现代化设备，主要用是提示司机朋友停车场内是否有停车位，但本设计还不是很完美，还有很多需要完善的地方，还有很多有待提高的地方，停