机电一体化毕业设计（论文）-基于plc的车辆出入库控制管理系统设计.doc

毕业设计论文作者 学号 20913h09 系部 机电学院 专业 机电一体化技术 题目 基于plc的车辆出入库管理控制系统设计 指导教师 评阅教师 完成时间： 年 月 日 毕业设计(论文)中文摘要题目：基于plc的车辆出入库管理控制系统设计摘要： 本设计是基于plc的车辆出入库管理系统，采用两位led来显示车库内车辆的实际数量。根基车辆出入库管理控制系统的工艺要求，此控制系统采用plc作为主体控制器，两个光电传感器来监控车辆的进出并完成计数工作，同时用到两个行程开关，来对档杆位置起到限制作用。本论文对出入库管理控制系统的工作原理、功能、硬件和软件都做了说明，运行结果表明优点明显、效果良好。关键词：plc；车库；led；档杆；控制毕业设计(论文)外文摘要title：design of vehicles in and out carbarn manage system based on plcabstract: this design is leaves the warehousing management system management system based on the plc vehicles, uses two led to demonstrate in the garage vehicles actual quantity. the foundation vehicles leave the warehousing management control systems technological requirement, this control system uses plc to take the main body controller, two photoelectric sensors monitor vehicles turnover and complete the counting work, simultaneously uses to two limit switches, comes to play the limit role to the catch rod position. the present paper to left the warehousing management control systems principle of work, the function, the hardware and the software gives the explanation, the movement result had indicated that the merit was obvious, the effect was good.keywords: plc；garage；led；catch rod；control目录引言51.1概述51.2plc的工作原理61.2.1.plc的定义61.2.2.plc的特点61.2.3.plc的工作过程61.2.4、plc的工作原理7硬件设计72.1控制要求分析72.2主要外部输入输出设备的确定82.3plc的选型92.4元件选择分细表及电器功能说明92.5io地址分配102.6用数码管显示序号的接线图12程序设计123.1电气控制线路图的绘制123.2梯形图的绘制13结论14致谢15参考文献16引言1.1概述 随着汽车特别是私有汽车的普及使用，公共场所和社区汽车流转数量激增，这对车辆的安全停放和管理提出了更高的要求，引进先进的控制技术和管理方式，实现对大型停车场系统的集中化和智能化的安全性管理控制已经成为大规模停车服务管理的必然趋势。针对现有的停车系统管理中存在的缺陷及plc技术和传感器技术的迅猛发展所带来的新控制方式和管理方式的变革，采用先进的、科学的、合理的设计方法，建立一套基于plc的车辆出入库管理系统，实现车辆出入库控制、数量统计、信息查询过程的自动化，就显得十分必要。目前，我国主要城市停车设施的建设远远落后于道路建设和汽车工业的发展，由此所带来的一系列问题令人担忧。在停车设施上，我们国家是起步比较晚的国家，我国的机械式车库的早期开发工作是从80年代中期开始的，90年代开始引进和生产停车设备，最先在北京、上海、广州、深圳等地开始使用。现在大多数车库还只是半自动化的机械车库，很少部分的自动化车库，各种立体车库更是少之又少。而一水之隔的日本，无疑要比我们先进的多，撇开个人的感情因素，日本无疑是很值得我们国家学习的，日本是最早应用机械式车库的国家之一，其在上个世纪60年代初期就开发并使用最大限度的利用空间的机械式停车设备。从80年代开始，日本开始向亚洲地区的韩国、中国以及中国台湾地区出口产品及技术。也就是说那时日本的技术已经开始成熟，而我国才刚刚开始。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(field bus control system)，这将使plc的功能更强，可靠性更高，使用更方便，适用范围更广，用plc实现的车库管理体系是由半自动化的朝智能立体式转变的一个过程，也是我国需要努力实现的。本设计是一个简单的基于plc的车辆出入库管理系统设计，可以在原有的车库管理体系加以优化改善，节约劳动力，方便更好的监控以及停车。1.2plc的工作原理1.2.1.plc的定义plc是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。plc及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。1.2.2.plc的特点（1）可靠性高，抗干扰能力强。（2）编程直观、简单，易于掌握。（3）控制系统结构简单，适用性好。（4）功能完善，丰富的io模块。（5）体积小，操作维护方便。（6）设计、施工、调试周期短。1.2.3.plc的工作过程（1）输出处理阶段在输入采样阶段，plc以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采样，并存入输入映象寄存器中，此时输入映象寄存器被刷新。接着进入程序处理阶段，在程序执行阶段或其它阶段，即使输入状态发生变化，输入映象寄存器的内容也不会改变，输入状态的变化只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被采样到。（2）程序执行阶段在程序执行阶段，plc对程序按顺序进行扫描执行。若程序用梯形图来表示，则总是按先上后下，先左后右的顺序进行。当遇到程序跳转指令时，则根据跳转条件是否满足来决定程序是否跳转。当指令中涉及到输入、输出状态时，plc从输入映像寄存器和元件映象寄存器中读出，根据用户程序进行运算，运算的结果再存入元件映象寄存器中。对于元件映象寄存器来说，其内容会随程序执行的过程而变化。（3）输出刷新处理阶段程序执行完毕后，将输出映象寄存器，即器件映象寄存器中的y寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。1.2.4、plc的工作原理plc具有微机的许多特点，但它的工作方式却和微机有很大的不同。微机一般采用等待命令的工作方式。plc则采用循环扫描的工作方式。在plc中，用户程序先后顺序存放，cpu从第一条指令开始执行程序，知道遇到结束符后又返回第一条。如此周而不断的循环。每一个循环称为一个扫描周期，一个扫描周期大致可分为io刷新和执行指令两个阶段。硬件设计2.1控制要求分析 本设计是基于plc的车辆出入库管理系统，采用两位led来显示车库内的实际数量。使用两个传感器来监控车辆的进出并完成计数工作，车辆进入时经过两个传感器使计数加一，车辆外出时经过两个传感器使显示数字减一，但经过一个传感器时不计数。要求：1，实现车辆进入的检测、计数加一的功能。2、实现车辆外出的检测、计数减一得功能3、通过plc实现对led显示灯的的数码显示功能、实时显示车库空出车位。 对车辆的出入监控的话要用到两个传感器，当车进入时通过门外传感器的时候，档杆升起，档杆碰到上限行程开关的时候停止动作，车辆经过门内传感器的时候，led的显示加一，同时档杆下降，档杆碰到下限行程开关的时候停止动作；车辆外出的时候，经过门内传感器时候，档杆升起，档杆碰到上限行程开关的时候停止动作，车辆经过门外传感器的时候，led的显示减一，同时档杆下降，档杆碰到下限行程开关的时候停止动作。2.2主要外部输入输出设备的确定（1）按钮 按钮是一种手动的主令电器，常用来发布各种命令，如启动，停止等。用于工业控制的按钮常是自动复位的，即按钮按下时，与其相连的触点产生转换；待松开后，动作自动复位，触点恢复原状。（2）传感器 国家标准gb7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。(3)接触器接触器(km ka)是一种能频繁地接通和断开远距离用电设备主回路及其他大容量用电回路的自动控制电器。接触器最主要的用途是控制电动机的启动、反转、制动等，因此它是电力拖动控制系统中最重要也是最常用的控制电器之一。(4)继电器继电器，本设计采用热继电器（fr）。热继电器是一种保护电器，专门用来对过载及电源断相进行保护，以防止电动机出现故障导致过热损坏。(5)低压断路器低压断路器又称空气开关（qf），用于不频繁地接通、分断线路的正常工作电流，也能在电路中流过故障电流时（短路、过载、欠电压），在一定时间内断开故障电路的开关电器。（6）行程开关 行程开关时一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制命令，从而控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种主令电器。行程开关主要用于机床、自动生产线和其他生产机械的限位及流程控制。当生产机械运动到某一预定位置时，行程卡管通过机械可动部分的动作，将机械信号转化为电信号，以实现生产机械的控制，限制他们的动作和位置，借以对生产机械给以必要的保护。2.3plc的选型plc的选择除了要满足技术指标的要求之外，还应该着重考虑产品的技术支持与售后服务等情况。最大限度的满足被控对象或生产过程的控制要求，对于一些原来用继电接触器电路不易实现的要求，使用plc后将很容易实现。在满足控制要求的前提下，力求使控制简单、经济、操作维护方便。对于一些过去比较繁琐的控制可以利用plc的特点加以简化，通过内部程序化外部接线及操作方式。考虑到生产的发展和工艺的改进，选择plc的容量和io点数时，应适当留有余量。一个系统完成后，往往会发现一些原来没有考虑到的问题，或者新提出的问题，如果事先留有余量，则plc极易修改。同时对日后系统工艺的变更提供方便。当然对于不通的用户，要求的侧重点不同，设计的原则也有所区别，如果以提高产品和安全为目标，则应该将系统的可靠性放在设计重点；如果要求体统改善信息管理，则应将系统通信能力与总线网络设计加以强化；如果系统工艺经常变更，则事先要充分考虑。目前，市场上可供选择的可编程控制器的种类很多、性能各异，按照本例实际需要，我们可选择小型可编程控制器。计中采用内存为32k，最大i0点数640点的微处理器，电源使用带有24v dc和ac1 10120220240v的使用电源(pa204s)。2.4元件选择分细表及电器功能说明元器件明细表序号代号名称型号、规格数量备注1sb1按钮pbc-a1杭州三利2b1、b2光电传感器ben10m-tfr2autonics3plc可编程控制器c200he1欧姆龙4sq1、sq2直动式行程开关tz91082天得5m1三相异步电动机yej90l-41皖南电机6km1、km2交流接触器3tb4022 2202苏州西门子7fr1热继电器jr36-20 3.5a1正泰8qf1、qf2低压断路器gv2-m21c2正泰元器件功能说明表序号名称内容1sb1控制电路启动停止2b1检测是否有车辆通过3b2检测是否有这辆经过4sq1对电机动作控制5sq2对电机动作控制6km1on时电机正转7km2on时电机反转8fr1on时电路断开，过载保护2.5io地址分配利用两个七位数码管可以把剩余车位显示出来，如图日字形状显示“00”则a0a1b0b1c0c1d0d1e0e1f0f1亮；显示“01”则a0b0b1c0c1d0e0f0亮；显示“02”则a0a1b0b1c0d0d1e0e1f1g1亮；显示“03”则a0a1b0b1c0c1d0d1e0f0g1亮；显示“04”则a0b0b1c0c1d0e0f0f1g1亮；等等。plc的i/o地址分配如下：输入信号输出信号传感器b1x1km1y0传感器b2x2km2y1行程开关sq1x3接led脚a0y2行程开关sq2x4接led脚b0y3按钮sb1x5接led脚c0y4接led脚d0y5接led脚e0y6接led脚f0y7接led脚g0y8接led脚a1y9接led脚b1y10接led脚c1y11接led脚d1y12接led脚e1y13接led脚f1y14接led脚g1y152.6用数码管显示序号的接线图程序设计3.1电气控制线路图的绘制电气控制线路是把各种电器元件按一定的逻辑要求用导线连接起来所组成的电气系统。（1） 电气控制原理图的内容电气控制原理图是用电器元件的图形符号经线条连接而形成的一种电路图样。它仅描述电气控制系统中各个电器元件的逻辑关系和电路的工作原理，并不表示各元器件的物理结构、安装位置和实际接线。（2） 电气控制原理图的绘制规则绘制电气控制原理图须遵守以下规则： 电气控制电路分主电路和控制电路。 在电气控制电路中，同一电器元件的线圈和触电通常分布在不同的回路，但要同一文字予以表示。 电气控制电路的全部触电都按非工作状态绘出。 无论主电路还是控制电路，各电器元件一般应按受激得电顺序从上到下、从左到右依次排列。 在电气原理图中，表示导线交叉的连接的点用实心圆表示；可拆连接或者测试点用空心圆表示；无导线连接的交叉点不加任何符号。 在电气控制系统中，用到与电气控制有关的机、液、气等信号转换电器时，如果没有相应的电器元件标准图形符号，其电气原理图中应画出能反映控制特征的非标准图形符号。电气控制原理图如下：3.2梯形图的绘制plc编程注意事项（1） 水平不垂直梯形图的触点应该画在水平线上，不能画在垂直分支上。（2） 多上串右有串联电路相并联时，应将触点最多的那个串联回路放在梯形图的最上面。有并联电路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左边。这样安排程序简洁，语句也少。（3） 线圈右边无触点不能将触点画在线圈的右边，只能按顺序在触点的右边接线圈。（4） 不能用重复线圈输出如果同一程序中同一编程元件的线圈使用两次或者多次，则成为重复线圈输出。由于plc是按顺序循环扫描方式执行程序的，这是前面的输出无效，只有最后一个的线圈输出才有效。plc梯形图如下：结论随着汽车特别是私有汽车的普及使用，公工场所和社区流转数量激增，着对车辆的安全停放和管理提出了跟高的要求，引进先进的控制技术和管理方式，实现对大型停车厂系统的集中化和智能化的安全性管理已经成为大规模停车服务管理的必然趋势。针对现有的停车系统管理中存在的缺陷及plc技术和传感器技术的迅猛发展所带来的新控制方式和管理方式的变革，采用先进的、科学的、合理的设计方法，建立一套基于plc车辆出入库管理系统，实现车辆出入库，数量统计、信息查询过程的自动化，就显得十分必要。本设计虽然是最简单的自动化控制，但却是意义深刻的，标志着车库管理系统朝着智能化、立体化发展，相信不久的将来我国也会有一个完善的智能的停车体系，方便人们的出行，减少交通的压力。设计中只是一个设计的雏形，还有许多东西需要去完善，在设计的基础上可以加上很多东西来实现很人性化的程序操作。毕业设计只是书本知识与实践结合的第一步，通过本课题，我掌握了电子产品生产线中多用的提升机的控制工艺和电气控制设计的基本方