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苏州市职业大学毕业设计（论文） 基于PLC停车场车位控制设计 姓 名： 王成 学 号： 1220310129 系 别： 电气工程系 专 业： 电气自动化 班 级： 12电气自动化1 指导老师： 黄文芳 2013年 5 月 6 日摘 要本设计针对目前停车场车位控制系统存在的集成自动化程度低、可靠性差和运行效率低下的不足，结合目前工业领域的应用技术，设计了一种技术较先进、性能可靠、自动化的程度较高的停车场车位控制系统。本文针对停车场车位控制系统中存在的问题，把PLC可编程序控制器和变频器应用于停车场车位控制系统上，同时对问题进行了较深入的研究。本文阐述了停车场车位控制系统的PLC控制、自动计数、数码显示的一些基本思路和方法，介绍了关于PLC工作特点及运行原理，以及介绍了三菱可编程控制器系列的FX2N系列 PLC控制器主要功能模块及应用。FX不仅编程简单，通用性强，抗干扰能力强，可靠性高，而且具有易于操作及维护，设计、施工、调试周期短等优点。然后设计了停车场车位控制系统的基本模块及功能，并对系统的主回路和控制回路的硬件部分进行了详细介绍。最后程序分析测试论证停车场车位控制的设计。关键词：PLC;停车场；C250计数器。目 录1 绪论11.1停车场研究内容11.2停车场设计要求22 方案论证与对比32.1方案一32.2方案二32.3 方案对比与选择43 控制系统设计53.1 控制程序流程图设计53.2 硬件配置63.3控制程序设计分析63.4接线图73.5部分功能语句解释84 控制系统程序设计的分析与实现104.1 I/0分配表104.2 编程元件的解析114.3 实现的效果115 系统调试及结果分析125.1 硬件调试125.2 软件调试125.3 性能分析12总 结13致 谢14参考文献15附录一: 梯形图16附录二: 指令表17基于PLC停车场车位控制设计1 绪论 随着我国经济社会的不断发展，城市化进程的推进，人名的生活水平也在日益提高，同时带动力汽车工业的迅速发展，近年来，随着汽车保有量不断曾加，这在方便人名生活的同时，也引发了停车难等问题。停车难主要体现在停车位短缺，停车位信息不足，现在停车设施利用率低下，管理手段落后以及停车秩序混乱，相应立法滞后等。1.1停车场研究内容 本文研究的是公共停车场所汽车停车位自动管理系统，停车场管理是利用高度自动化的机电设备对停车场进行安全，有效的管理，传统的停车场管理模式已经不能适应城市交通的大量需求和快速高效的停车需求，如果只是对传统停车场进行扩建，这只是造成空间和成本的浪费，而从智能化方向发展，尽可能充分利用城市里的每一个可以用于建设停车场的空间，例如地下，以及楼顶。当然重点还是在停车场的智能方向，将停车场的内部设施建设齐全，方便，快捷，才能最大化提高停车场车位的利用率1.2停车场设计要求图1.12 方案论证与对比2.1方案一本设计是基于PLC的停车场控制系统，在停车场进口处装一传感器1，出口处装一传感器2，传感器接受到高电平信号而控制电机的正反转，停车场处的闸门开合。传感器1、2所输出的脉冲分别输入给计数器1、2，计数器1、2将计的数据存储在存储器1、2中，进的车辆数与出的车辆数想减得到的数据再传输给存储器3，存储器3所存储的数据将会传输给数码显示管显示，如显示的数为16时，则门口处的闸门停止工作，如显示的数还没到16时，则闸门继续工作。其原理框图如下图2.1所示： 图2.1：方案一原理框图2.2方案二本设计在停车场闸门口处装两个光电传感器BEN5M-MDT，传感器所接受到的信号控制电机的正反转，停车场的闸门开合闸，另外，传感器所接受到的信号传输给plc控制系统的双向计数器C250，C250具有计数存储功能，并将计数结果实时传输给带译码器的七段数码显示器显示，如显示的数为16时，则门口处的闸门停止工作，如显示的数还没到16时，则闸门继续工作。其原理框图如下图2.2所示：图2.2:方案二原理框图2.3 方案对比与选择上述两个方案均是基于PLC来设计的，设计所需要的硬件部分PLC系统都可以提供，均可以达到设计的要求。方案一所用的程序指令简单易懂，可步骤繁，接线图较复杂；方案二所用的程序指令简单，步骤较少，利用了C250的双向计数原理，通过两个输出端口向显示器输送数据，简单且易于实现。通过以上权衡比较，显然方案二是实现本次设计任务较合理的方案。3 控制系统设计3.1 控制程序流程图设计停车场控制系统的车进模块流程图设计如下图3.1：图3.1：车进模块流程图 停车场控制系统的车出模块流程图设计如下图3.2：图3.2：车出模块流程图 3.2 硬件配置 1、PLC（三菱FX2N32MR）：根据控制要求统计系统所需的输入点数与输出点数，并考虑要有一定的余量，在本系统中我们采用了三菱FX2N32MR型PLC，该型号PLC是FX系列PLC家族中比较先进的系列。它具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为系统提供最大的灵活性和控制能力。 2、传感器（BEN5M-MDT）：它是一种测距的光电传感器，具有测距远（最远可达到5米），采用反射镜反射的检测方式，DC1224V供电，NPN/PNP同时输出，遮光ON/入光ON选择。 3、七段数字译码显示器：由于在PLC系统中工作的是二进制的数字信号，而人们习惯十进制的数字或运算结果，因此需要数字显示器，显示出便于人们观测、查看的十进制数字，因此本设计选择了七段数字译码显示器，译码显示器主要由译码器和驱动器两部分组成，通常二者都集成在一块芯片中。该硬件的原理如下图3.3：图3.3：七段数字译码显示器原理框图3.3控制程序设计分析根据设计要求，启动按钮开关X1，辅助继电器M1得电，M1常开触点闭合，自锁；M1闭合时，C250开始工作，当计数为16时，C250常开触点闭合，辅助继电器M0得电，M0常开触点闭合，输出继电器Y0得电，车满指示灯亮。M0常闭触点断开，输出继电器Y1失电，车未满指示灯熄灭；M1常开触点闭合时，上升沿微分输出，M2继电器得电，M2常开触点闭合，将0赋值给计数器D0，将1赋值给计数器D1，完成了初始化阶段；当车辆通过停车场入口或出口时，传感器1向计数器输入高电平，X3常开触点闭合，停车场门口处的闸门控制系统总开关Y2闭合，闸门控制系统开始工作，输出继电器Y3得电，常开触点Y3闭合，自锁，闸门打开，车辆通过，当碰到行程开关X6时，X6常闭触点断开，X6常开触点闭合，T0继电器得电， 常开触点T0闭合，自锁，延时1分钟后，输出继电器Y4得电，电机反转关门；当进入一辆车时，X3闭合，D0中存储的数和D1中存储的数相加并赋值给计数器D0中；当出去一辆车时，X4闭合，D0中存储的数减去D1中的数赋值给D0，计数能够实时更新；M1闭合时，计数器D0中存储的数输入七段数字译码显示器实时显示。程序指令表见附录一。3.4接线图图3.4为停车场控制系统的接线图，在该接线图中，X1是该系统的总开关，BEN5M-DT传感器1接X3输入端，BEN5M-DT传感器2接X4输入端，X6、X7是行程开关，分别接X6、X7输入端。L1是停车场车满指示灯，L2是车未满指示灯，QS是电机正转的总开关，KM1是电机正转的继电器线圈，KM2是电机反转的继电器线圈，Y5至Y12输出的是BCD码，直接接入七段数字译码显示器。图3.4：停车场控制系统接线图 图3.5为主电路控制图，当QS闭合时，KM1闭合KM2断开电机正转，闸门开启，车辆可通过，当KM2闭合KM1断开时电机反转，闸门闭合，车辆不可通过。图3.5: 控制线路主电路图3.5部分功能语句解释PLS M2：当检测到输入信号是的上升沿时，M2产生一个脉宽为一个扫描周期的脉冲输出信号。MOV K0 D0：将常数0传送到数据寄存器D0中，并自动转换成二进制数。MOV K1 D1：将常数1传送到数据寄存器D1中，并自动转换成二进制数。ADD D0 D1 D0：将源元件D0中的数与源元件D1中的数相加，结果送到目标文件D0中。SUB D0 D1 D0:：将源元件D0中的数与源元件D1中的数相减，结果送到目标文件D0中。BCD D0 K2Y5： 将源元件D0中的二进制数转换为BCD码并传送到指定元件中，即七段译码显示器中。4 控制系统程序设计的分析与实现4.1 I/0分配表输入信号输出信号启动按钮X1车满信号灯L1Y0上升沿加计数输入X3车未满信号灯L2Y2上升沿减计数输入X4正转接触器KM1Y3行程开关X6X6反转接触器KM2Y4行程开关X7X7BCD码输出Y5-Y14 表4.1：I/O分配表4.2 编程元件的解析 1 X： X为输入继电器，它的作用是接受并存储外部输入的开关量信号，和对应的输入端子相连，同时提供无数的常开和常闭软触点用于编程。 2 Y： Y为输出继电器，它的作用是具有一常开硬触点用于向外部负载发送信号，每一输出继电器的常开硬触点与可编程控制器的一个输出点相连直接驱动负载，它也提供了无数的常开和长闭软触点用于编程。 3. M： M为辅助继电器，它是由软件来实现的，用于状态暂存，移位辅助运算及赋予特殊功能的一类编程元件，其作用类似于继电接触控制系统中的中间继电器，绝大多数的继电器线圈由用户程序驱动。 4T： T为定时器，作用相当于继电接触控制中的通电延时型时间继电器。 5C： C为计数器，主要用来记录脉冲的个数。本设计采用的C250为一相双向的高数计数器，这种计数器固定可编程控制器的一个输入端X3用于上升沿加计数，固定可编程控制器的另一个输入端X4用于上升沿减计数。 6D： D为数据寄存器，可编程控制器在模拟量检测与控制以及位置控制等许多场合都需要数据寄存器来存储数据和参数。4.3 实现的效果入口处的传感器能检测所进车辆的数目，出口处的传感器能检测所出车辆的数目；当车辆在要进出门5米处，闸门会自动开启让车辆进入或出去；当停车场车满时，车满指示灯会亮，当停车场车位没停满时，车未满指示灯会亮，能够提醒人们是否还可以停车；显示器能都实时显示停车场所停车辆数，并且车辆已经停满时，闸门自动关闭，不会让车辆进入。该控制系统达到了设计要求。5 系统调试及结果分析5.1 硬件调试 PLC内部为输入电路所提供的电压是24V,BEN5M-DT光电传感器的驱动电压为24V，其输出电路能配置250V的交流电源，恰好可以直接驱动负载，满足其输出指标，按接线图接好线，七段数码显示器能实时显示数据，证明PLC选型正确，光电传感器的选择符合要求。5.2 软件调试 按接线图接好线后，将程序的指令用FX-GP编程软件输入到PLC系统中，编程器直接对PLC的用户程序储存器进行读写操作。采用脱机编程方式将所编制的用户程序存入编程器的ROM中后，经过多次调试。5.3 性能分析本设计是基于PLC的停车场车位控制系统，光电传感器能够迅速将采集到的信号传输给PLC中的C250双向计数器，C250进行加减计数存储，并以BCD码传输给七段译码显示器，显示器能够实时显示停车场的停车数目。PLC具有可靠性高、控制程序可变，具有良好的柔性、功能强，性能价格高等特点。该系统自动化程度高，可靠性高，用PLC可以使该设计的要求全能满足。总 结通过本次课程设计使我比较系统地掌握有关PLC控制系统的设计思想和设计方法，主要对PLC（三菱FX2N系列）的结构、功能、内部资源等了解并对其进行测试和加以应用的知识得到学习。经过多次的反复实验与分析,可以对电路的原理及功能更加熟悉,同时提高了设计能力与及对电路的分析能力.同时在软件的编程方面得到更到的提高,对编程能力得到加强.同时对所学的知识得到很大的提高与巩固.我所做的设计题目是基于PLC的停车场车位控制系统。由于是第一次做PLC的设计，设计起来有一定难度，但后来通过去图书馆找相关书籍，上网找资料，请教老师和同学等方法来获取相关知识，通过一步步解决疑惑来完成我的设计，同时也大大提升了自己知识水平和能力。通过这次课程设计让我们意识到书本上学到的知识一定要通过实践去巩固，而且这也是一种学习方法，只有这样才能真正轻松的掌握一门学问。同时此次课程设计也让我们对学习PLC更加热情，我们认识到PLC的强大的功能和广阔的应用领域。真正体会到了科技给我带来的振憾。让我对学习更有兴趣，同时也给我们在探索知识的路上的无限动力。在自己以后的学习中，我们一定要有刻苦努力及钻研精神，结合有创新，充分实现自己的价值，为国家的发展做出自己的贡献。致 谢本次毕业设计是在我们的指导老师-黄老师的亲切关怀和悉心指导下顺利完成的。她耐心的指导和认真的工作态度，是值得我们学习的，从接到毕业设计的课题一直到现在的论文写作，某老师都始终给予我们细心的指导和不懈的支持。二周以来，黄老师不仅在学业上给我们精心指导，同时还在思想、生活上给我们关怀，虽然我们和黄老师只有二周的相处，但我们都很开心，在此谨向黄老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在此，我还要感谢在一起愉快的度过毕业设计的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入设计到论文的顺利完成，有多少可敬的老师、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!参考文献1 范永胜电气控制与PLC应用M. 北京：电子工业出版社，2007.72 胡学林. 可编程控制器原理及应用M. 北京：电子工业出版社，2005.83 吴中俊. 可编程控制器原理及应用M. 北京：机械工业出版