《可编程控制器》课程设计-停车场车位控制.doc

设 计 任 务 书可编程控制器课程设计全套设计加扣 3012250582设 计 题 目： 停车场车位控制 学 院： 机电工程学院 学 号： 专业（方向）年级： 14电气工程及其自动化 学 生 姓 名： 福建农林大学机电工程学院2017年 2 月 20日可编程控制器课程设计任务书（一） 设计题目停车场车位控制（二） 情况简介 随着社会经济的发展，各城市的汽车数量也在与日剧增，从而应发了停车管理问题。停车场作为解决城市静态交通的有效措施之一，越来越受到社会大众的重视青睐。停车场车位控制系统多安装在进出口处，能准确记录车辆的进出情况，为需要进入停车场的车辆提供车位信息，极大方便了车辆的停车与管理，具有非常大的实用价值。（三） 设计要求如图所示，假设有一停车场共有16个车位。2.在入口处装设一传感器，用来检测车辆进入的数目。3.在出口处装设一传感器，用来检测车辆出去的数目。4.有车位时，入口闸栏才将门开启让车辆进入，并有指示灯示表示尚有车位。5.车位满时，则有一指示灯显示车位已满，且入口闸栏不能开启让车进入。6.可以用七段数码显示管上显示目前停车场共有几部车。（四） 设计步骤. 查找资料，了解和分析题目所要求具体工程项目控制的过程。. 确定I/O点数，选择PLC 的型号，并根据需要进行硬件系统配置。. 绘制外部I/O接线图及相关的电气原理图。. 编程。. 调试。. 编写设计说明书。（五） 设计说明书要求.完整的设计任务书。. 确定I/O点数，选择PLC 的型号，完成系统组态或硬件配置。.正确合理地进行编程元件的地址分配。.画出输入/输出接线图及相关电气原理图。.设计梯形图控制程序。.编制系统的操作说明。.编制系统的调试说明及注意事项。.设计体会（可选）.参考文献.（六） 列出设计参考资料目录设计时间 2017 年 2 月 20 日至 2017 年 3 月 6 日（2周）指导教师 设 计 说 明 书可编程控制器课程设计设 计 题 目： 停车场车位控制 学 院： 机电工程学院 学 号： 专业（方向）年级： 14电气工程及其自动化 学 生 姓 名： 福建农林大学金山学院信息与机电工程系2017年 3月 1日1、引言11.1背景11.2设计内容及目的12、系统总体方案设计22.1 系统硬件配置及组成原理22.1.1系统硬件配置22.1.2 PLC系统的结构组成22.1.3停车场车位控制组成原理22.2 系统变量定义及分配表32.3 系统接线图设计33、控制系统程序设计53.1 控制程序流程图设计53.2 控制系统的设计思路及设计程序63.3创新设计内容84、控制系统的上位机设计94.1 人机界面选择94.2 人机界面设计94.2.1通讯连接94.2.2变量设置104.2.3画面组态115、系统调试及结果分析125.1 PLC程序调试及解决的问题125.2 PLC与上位机联调125.3 结果分析13结束语14参考文献14附录141、引言1.1背景随着社会经济的发展，各城市的汽车数量也在与日剧增，从而应发了停车管理问题。停车场作为解决城市静态交通的有效措施之一，越来越受到社会大众的重视青睐。停车场车位控制系统多安装在进出口处，能准确记录车辆的进出情况，为需要进入停车场的车辆提供车位信息，做到高效地停车和方便管理停车场车位，尽可能缓解停车压力。1.2设计内容及目的本次的课程设计的主题就是：停车场车位控制。停车场有16个车位，采用加减计数器记录停车场内的车辆数，用七段数码显示管上显示目前停车场共有几部车。在停车场入口处装设一传感器，用来检测车辆进入的数目。当入口的传感器检测到有车进入时，计数器加一，同时打开闸栏让车进入，车进入停车场后，闸栏关闭。在出口处装设一传感器，用来检测车辆出去的数目。当出口的传感器检测到有车离开时，计数器减一。停车场有车位时，入口闸栏才将门开启让车辆进入，并有指示灯示表示尚有车位。停车场车位满时，则有一指示灯显示车位已满，且入口闸栏不能开启让车进入。2、系统总体方案设计2.1 系统硬件配置及组成原理2.1.1系统硬件配置系统有4个输入，13个输出，从PLC的机型容量I/O模块等方面加以考虑，选用S7-200 CPU226（24DI/16DO）组成程序。输入单元：启动按钮、停止按钮、出入口出传感器输出单元：七段数字译码显示器、闸栏、指示灯。2.1.2 PLC系统的结构组成PLC系统的结构组成由图2-1所示图2-1 PLC系统的结构框图2.1.3停车场车位控制组成原理在入口处装设一传感器，用来检测车辆进入的数目。在出口处装设一传感器，用来检测车辆出去的数目。有车位时，入口闸栏才将门开启让车辆进入，并有指示灯示表示尚有车位。车位满时，则有一指示灯显示车位已满，且入口闸栏不能开启让车进入。可以用七段数码显示管上显示目前停车场共有几部车。原理图如图2-2所示。图2-2 停车场车位控制原理图2.2 系统变量定义及分配表根据不同控制要求，可以定义不同的变量名来代替外界发来的开关信号，并且合理的分配对应的变量，从而针对性的进行开关信号的转变，使程序的可读性增强，使程序在扩展方面更加方便。在我的设计方案中，I/O分配如表2-1所示。表2-1 输入、输出信号的定义及地址分配表输入信号名称地址编码输出信号名称地址编码启动I0.0个位数数码管Q0.0Q0.6停止I0.1十位数数码管Q1.0、Q1.1入口传感器I0.2闸栏开启Q1.2出口传感器I0.3闸栏关闭Q1.3尚有车位指示灯Q1.4车位已满指示灯Q1.52.3 系统接线图设计接线图，是根据电气设备和电器元件的实际位置和安装情况绘制的，只用来表示电气设备和电器元件的位置、配线方式和接线方式，而不明显表示电气动作原理。主要用于安装接线、线路的检查维修和故障处理。此停车场车位控制的接线图如图2-3所示：图2-3 系统接线图3、控制系统程序设计3.1 控制程序流程图设计我设计的停车场车位控制系统分为两个主要部分：车辆进入和车辆离开；具体的程序流程图如图3-1、图3-2所示。图3-1 车辆进入的程序流程图图3-2 车辆离开的程序流程图3.2 控制系统的设计思路及设计程序设计思路：我将停车场车位控制的功能分为两个部分车辆进入与车辆离开，设置了车辆进入I0.2和车辆离开I0.3两个开关。当有车辆进入时，开关I0.2闭合，计数器C1加一。当有车辆离开时，开关I0.3闭合，计数器C1减一。七段数码管显示C1当前值。当C1值达到16时，C1的常闭触点断开，无法再往上增加车辆数。程序如图3-3所示：图3-3 车辆计数梯形图在有车辆进入停车场的同时，入口处闸栏将会开启让车进入。车辆进入停车场后，闸栏关闭。车辆数到达16时，闸栏将不会开启让车进入。停车场还有空余车位时，“尚有车位”指示灯亮。无车位时，“车位已满”指示灯亮。程序如图3-4所示图3-4指示灯及闸栏控制梯形图当停车场内车辆数为个位数时，由右边的七段数码管显示。当停车场内车辆数为两位数时，有左边的七段数码管显示1，右边的七段数码管显示C1减10后的数值。程序如图3-5、图3-6所示图3-5车辆数为个位数时的显示图3-6 车辆数为两位数时的显示3.3创新设计内容在我的程序中，主要的创新点是将入口传感器同时用于闸栏开启控制和增加车辆数，减少系统输入。将显示十位数的七段数码管只接2个输出，使数码管能够显示数字1就好了，节省输出口，避免不必要的接线。4、控制系统的上位机设计4.1 人机界面选择人机界面（Human Machine Interaction，简称HMI），又称用户界面或使用者界面，是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。停车场车位控制系统的人机界面，我选择用LeviStudio软件来制作。4.2 人机界面设计4.2.1通讯连接图4-1 通讯连接相关图4.2.2变量设置表4-1 输入、输出信号的定义及地址分配表输入信号名称地址编码输出信号名称地址编码启动M1.0个位数数码管Q0.0Q0.6停止M1.1十位数数码管Q1.0、Q1.1入口传感器M1.2闸栏开启Q1.2出口传感器M1.3闸栏关闭Q1.3尚有车位指示灯Q1.4车位已满指示灯Q1.54.2.3画面组态 图4-2 控制系统界面图5、系统调试及结果分析5.1 PLC程序调试及解决的问题根据设计思路利用V4.0 STEP7 Micro WIN SP9软件编写程序，经过编译确认无误后，导出程序，接着打开S7-200仿真软件，选择CPU型号为226，在工具栏程序中装载之前导出程序块和数据块，点击监视器和运行按钮，就可进行仿真模拟。（也可以在实体机上进行通信-下载-运行，利用监控与状态表来判断正误。）PLC程序的调试是我们写程序中相当关键的一步，调试不仅可以帮我们检查程序的正误及如何改进，而且还能提前让我们了解我们所编程序的最终效果。利用S7-200仿真软件调试如图5-1所示图5-1 车辆数为5时的仿真图5.2 PLC与上位机联调上位机我是采用LeviStudio来编写，人机界面中根据下位机PLC的程序新建一些I/O变量，这些变量需要添加进PLC程序中，才能进行PLC与上位机的联调。（添加后的程序见附录）PLC与上位机的联调：首先在实验室将线路接通后，打开LeviStudio软件将画面装载如触控屏中。紧接着，在V4.0 STEP7 Micro WIN SP9中打开程序，进行程序的通信，并下载程序。随后在触控屏中操作界面进行联调。调试结果如图5-2所示图5-2 触控屏调试结果5.3 结果分析调试结果基本能符合题目要求，完成停车场车位控制。结束语经两个星期的课程设计在老师的耐心指导下，顺利地完成了停车场车位控制的课程设计，在此向老师表示由衷的感谢。通过此次的课程设计，将之前所学的PLC知识运用到实际当中，设计出停车场车位控制系统，充分巩固了课程知识，能够较为熟练地运用各种指令来进行设计，锻炼了我解决问题的逻辑思维和创新能