课程设计-基于PLC的停车场车位控制系统

本文主要运用可编程控制器(PLC)对停车场进出及停放指示进行管理的方案。本停车场由20位停车位、入口检测器、出口检测器、道闸管理系统、尚有车位指示灯、车位已满指示灯等部分组成。在设计硬件的基础上，对软件进行设计，采用组态软件建并给出相关的参考程序，使自动按序停放过程得以实现，并 2、系统工作原理 13、皮带输送机的硬件配置 2 2 33.3停车场车位的I/0分配 43.4停车场车位的外部接线 44、停车场车位控制系统软件设计 54.1编程软件介绍 54.2停车场车位控制系统程序设计及分析 54.2.1停车场车位控制系统模块的设计 54.2.2车库满检测模块的设计 95、停车场车位控制系统监控界面的设计 5.1组态软件的概述 5.2定义数据词典 5.3用户界面的制作 5.4命令语言的编写 6、程序调试 7、实验体会 参考文献 近20年来，随着我国城市建设速度的加快，改革的不断深入，经济蓬勃发展，物质日益丰富，机动车辆的数量也是飞速上升。城市交通需求量也日益增大。由于私家车、出租车比重呈现逐年上升的趋势，车辆停放成了市民最为关注的问题。也许还有不少人对上世纪八、九十年代的“挤车难”记忆犹新，但现在“停车难”的问题更让不少人头疼。近年来各地政府部门投入了大量的人力、物力用以改善城市停车设施，提高了许多和停车管理技术已经不能满足社会日益增长的车辆对停车服务的需求。据有关部门的不完全统计，全国城市每4.84辆机动车才有一个合法车位，有的城市每31辆才有一个停车停车场管理系统重点要做到标准指示车辆进出，车辆进入时给予司机准确的车位数量与具体位置，车辆进入后，记录车辆总量；车辆离开时，减少车辆的数量。车辆进出指示可完全由PLC作为中央控制处理，大大减轻了现代社会人“停车难”的问题。停车场车位控制系统是一项集传感技术、自动控制、数据传输、局部网络连接等多种技术为一体的综合系统。其工作原理是停车场车位显示屏模拟实际布局状况，放置于相应区域位置，用LED显示车位状态。当车位有空位置时，对应LED灯亮：当有车辆停泊时，对应车数LED灯发亮，对行驶车位进行相应的引导。用户进入后，观察车位显示屏，根据分区指示的路标，寻找最小号空置车位，并指导车辆驶往该处停泊。系统构成简图如图1所示：监控监控PC机入场控制PLC出场控制PLC3、皮带输送机的硬件配置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日的。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展模块，从而增强其功能和性能。下面是PLC的基本单元结构图如图2所示：图2PLC基本结构图和执行，完成用户程序中规定的各种操作；将用户程序的执行结果送至输出端。现代PLC使用的CPI主要有一下几种：1.通用微处理器，如8080,6800,Z80A,8086等，通用微处理器的价格便宜，通用性强。2.单片机，如8051等。单片机由于集成度高，体积小，价格低和可扩充性好，很适合在小型PLC上使用，也广泛的用于PLC的智能I/O模块。位片式微处理器，如AMD2900系列等。3.位片式微处理器是独立于微型机的另一分支。它主要追求运算速度快，它为4位为一片。用几个位片级联，可以组成任意字长的微处本文所用的是CPU224,其集成了14点输入/10点输出，共有24个数字量I/0。它可连续7个扩展模块，最大扩张至168点数字量I/0点或35路模拟量I/0点。CPU224有13K字节程序和数据存储空间，6个独立的30KHz高速计数器，2路独立的20KHz高速脉冲输出，具有PID控制器。CPU224配有一个RS-485通讯/编程口，具有本系统需要24个输入点和2输出点。根据PLC的特点和系统设计的需要，输入信号包括启动、停止、进车按钮、出车按钮等。输出信号包括有空车位检测、满车位检测可进车辆指示、车位已满指示等等。其I/O分配如表1所示：输入输出启动红灯入口绿灯车辆数(个位)停止车辆数(十位)20个车位传感器车位号(个位)车位号(十位)表1元件地址1/0分配3.4停车场车位的外部接线PLC输入点与系统分为二部分相连接，系统的传感器进车信号、传感器出车信号检PLC输出点与车位检测器、空车位检测器、满车位检测器、可进车指示、车位已满指示等相连接。外部接线如图4所示：料1的名多:的名多30229Q7·68S86…6…61388…21Q·”2068t4、停车场车位控制系统软件设计4.1编程软件介绍本次课设我们所使用的编程软件是V4.0STEP7MicroWINSP3。V4.0STEP7MicroWINSP3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。4.2停车场车位控制系统程序设计及分析4.2.1停车场车位控制系统模块的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、定时器、置位和复位指不不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。其网络1:))/网络2:ENENO→网络3: ①③①③91X→示20辆车情况.网络6:引22PP?/H)/)的1"网络7:网络8:打开“启动”开关，红灯Q2.0灭，绿灯Q2.1亮，表明停车场中还有空车位以及允若红灯Q2.0亮，绿灯Q2.1灭，此时显示车位已满，且入口栅栏不能开启让车辆进4.2.2车库满检测模块的设计当数码管显示20盏灯全亮，灯Q2.0亮，绿灯Q2.1灭时表示车库中车辆已满。同时入网络7:5、停车场车位控制系统监控界面的设计5.1组态软件的概述组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。5.2定义数据词典在系统中要先对不同类型的数据进行定义才能进行系统的设计。本系统实时数据的定义如表2所示：数据对象类型解释说明t/0离散车库未满检测I/0离散车库已满检测I/D离散车库未满门打开(红灯)1/0离散车库已满门打开(绿灯)I/0离散启动I/0离散入口(进车)I/0离散出口(出车)I/0离散停止内存整数车位1内存整数车位2内存整数车位3内存整数车位4内存整数车位5内存整数车位6内存整数车位7内存整数车位8内存整数车位9内存整数车位10内存整数车位11内存整数车位12内存整数车位13内存整数车位14内存整数车位15内存整数车位16内存整数车位17内存整数车位18内存整数车位19内存整数车位20内存整数车辆数(个位)内存整数车辆数(十位)内存整数车位号(个位)内存整数车位号(十位)表2数据词典的定义5.3用户界面的制作停车场车位控制系统的欢迎界面如图5所示，监控系统界面如图6、7、8所示：查刘姓名：王馨②」整工称测X将一停车场时等开发练图5停车场车位控制系统的欢迎界面车库中有几辆车文本关图6停车场车位控制监控系统界面1停车场文本文本文本出一辆角文本停车场车库未满nm#团血田测图7停车场车位控制监控系统界面2差班时工难的#发维汇停车场图8停车场车位控制监控系统界面35.4命令语言的编写使得用户界面与下位机PLC实现通讯，使用户界面可以控制系统的运行。另一方面程序建立了画面中动画和系统状态的联系，使用户画面中可以实时的反应系统的运行情况。if(V本站点\车库中几辆车=20)if(N本站点\车库中几辆车=20)if(N本站点\车库满=1)\本站点\门关上=1;if(\本站点\车库为未满=1)N本站点门打开=1;if(\本站点\车库为未满=1)if(N本站点\车库满=1)if(N本站点\车库满=1N本站点\车库为未满=1)V本站点\车位2=1;N本站点\车位2=1本站点\车位2;N本站点\车位3=1本站点\车位3;N本站点车位4-0;U本站点\车位4=\本站点\车位4;if(\本站点\车库中几辆车>=5)N本站点\车位6=1;V本站点\车位8=1;N本站点\车位9=1本站点\车位9;))W本站点车位11=1本站点\车位11;)N本站点\车位12=N本站点车位12;V本站点\车位13=1;N本站点\车位15=1;N本站点\车位15=1;N本站点\车位15=1本站点\车位15;N本站点\车位16=1本站点\车位16;N本站点\车位17=1;N本站点\车位18=1;N本站点\车位18=1;N本站点\车位18=1本站点\车位18;V本站点\车位19=1本站点\车位19;N本站点\车位20=1;V本站点\车位20=1本站点\车位20;if(V本站点\进车=1)if(N本站点\出车=1)若用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若用手持编程器编程，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(1)硬件调试：接通电源，检查西门子S7-200可编程控制器是否可以正常工作，接头是否接触良好，(2)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，(3)运行调试：在硬件调试和软件调试正确的基础上，打开西门子S7-200可编程控制器的“RUN”开关进行调试；在打开组态王观察运行的情况，看是否是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。过两周的努力，终于完成了本次课程设计。本来以为自己对可编程控制器原理的知识掌握还比较不好，但是到做课程设计的时候才发现自己存在着诸多的不足，其中就有很一直的积极地寻找各种解决问题的方法。我很兴奋，因为整个过程都是通过自己的努力了解，也让我了解了PLC设计原理。有许多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设虽然这次课程设计是要求自己独立完成的，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相交流讨论。在讨论的过程中使我明白：我们在做课程设计的时候要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想。讨论不仪是一些思想的题，还可以深刻的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题更快一些，少走一些弯路。设计过程中，通过针对性的查找资料，了解有关电子方面的资料，即增长了自己的知知识起到了很好的温习作用。停车场车位控制系统采用PLC为控制核心结构，合理测试、方便可靠，它具有较强的灵活性，提高了设备运行的可靠性。通过对PLC停车场车制系统的设计，让我很好的运用了PLC的知识，对课本的知