基于PLC停车场车位控制系统设计

唐唐 山山 学学 院院 可编程控制器可编程控制器 课课 程程 设设 计计 题题 目目 停车场车位控制系统设计停车场车位控制系统设计 系系 部部 信息工程系信息工程系 班班 级级 1111 电本电本 3 3 班班 姓姓 名名 学学 号号 指导教师指导教师 201X201X 年年 月月 日至日至 201X201X 年年 月月 日日 共共 1 1 周周 201X201X 年年 月月 日日 课程设计成绩评定表课程设计成绩评定表 出勤天数 出勤 情况 缺勤天数 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 成 绩 评 定 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 目目 录录 1 引言 1 1 1 停车场概述 1 1 2 PLC 的简介 1 2 硬件设计 3 2 1 总体设计 3 2 2 设计思路 3 2 3 CPU226 的 I O 接线图 6 3 软件设计 7 3 1 编程软件介绍 7 3 2 总体设计 7 4 程序调试 10 总结 11 参考文献 12 课程设计说明书课程设计说明书 0 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 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 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 课程设计说明书课程设计说明书 1 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 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 课程设计说明书课程设计说明书 2 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 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 课程设计说明书课程设计说明书 3 表 2 1 I O 地址分配表 控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码 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 车位检测 15压力传感器 SQ14I2 6 输 入 信 号 车位检测 16压力传感器 SQ15I2 7 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 SQ3Q1 3 输 出 信 号 车位指示 5灯泡 SQ4Q1 4 课程设计说明书课程设计说明书 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 7 课程设计说明书课程设计说明书 5 2 3 CPU226 的 I O 接线图 图 2 2 CPU226 的 I O 接线图 课程设计说明书课程设计说明书 6 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 SP3 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 课程设计说明书课程设计说明书 7 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 课程设计说明书课程设计说明书 8 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 课程设计说明书课程设计说明书 9 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 课程设计说明书课程设计说明书 10 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