课程设计：车辆出入库管理PLC系统设计(1)

1、目录目录2论文41.1可编程控制器的特点61.2可编程控制器的基本结构71.3可编程控制器软件系统81.4可编程控制器的工作原理814.1输入采样阶段81.4.2程序执行阶段9输出刷新阶段9车辆仓储管理系统的组成112.1总体框架112.2传感器11的布置2.3显示电路12可编程控制器13的输入输出端口接线输入输出端口地址分配15硬件选择175.1可控可编程控制器的选择175.2压力传感器的选择195.3按钮开关20的选择5.4信号灯20的选择5.5电线选择205.6选择发光二极管显示屏21编程226.1主题内容226.2计数逻辑236.3程序流程图246.4梯形图26总结31组件列表33介绍

2、随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和生产活动在很大程度上被自动化所控制，这不仅节约了人力资源，而且大大提高了生产效率，进一步促进了生产力的快速发展，不断丰富了人们的生活。早期自动控制系统采用继电器-接触器实现，具有结构简单、价格低廉、抗干扰能力强的特点，可实现集中控制和远程控制，但采用固定接线，通用性和灵活性较差；采用触点开关动作，工作频率低，触点容易损坏，可靠性差。1969年，以逻辑控制、定时、计数等功能为特征的可编程控制器出现了。编程语言采用直观的梯形图语言，软件易于修改，具有良好的通用性和灵活性。目前，可编程控制器主要朝着小型化、廉价化、标准化、高速化、智能化、大容量化和网络

3、化的方向发展。它与计算机技术相结合，形成了工业控制机系统、分布式控制系统和现场总线控制系统，使可编程控制器功能更强、更可靠、使用更方便、更适用。随着汽车特别是私家车的普及和使用，在公共场所和社区流通的汽车数量急剧增加，这对车辆的安全停放和管理提出了更高的要求。引入先进的控制技术和管理方法，实现大型停车系统的集中智能安全管理和控制，已成为大型停车服务管理的必然趋势。针对现有停车系统管理中存在的缺陷，以及可编程控制器技术和传感器技术的快速发展给新的控制模式和管理模式带来的变化，有必要建立一个基于可编程控制器的车辆仓储管理系统，最大限度地提高停车场的利用率，实现车辆仓储控制、数量统计和信息查询过程的

4、自动化。1.1可编程控制器的特点可靠性高，抗干扰能力强。可编程控制器是专为工业控制平面设计的。在设计制造过程中，采用了屏蔽、滤波、光电隔离等有效措施，采用模块化结构，故障时可快速更换，可编程控制器平均无故障时间超过2万小时。此外，可编程控制器还具有很强的自诊断功能，可以快速方便地检查和判断故障，缩短维护时间。编程简单，使用方便。简单编程是可编程控制器优于微型计算机的主要特点。目前，大多数可编程逻辑控制器都采用梯形图编程，这种编程非常接近实际的电路布线图，直观且易于掌握。功能强、速度快、精度高。可编程控制器具有逻辑运算、定时、计数等多种功能。还可以进行d/a、a/d转换、数据处理和通信组网；运行

5、速度快，精度高。普遍性好。可编程逻辑控制器有许多种类和等级，许多可编程逻辑控制器被制成模块化，并且可以灵活组合。小尺寸。重量轻、功能强、能耗低、环境适应性强，不需要特殊的机房或空调。从可编程控制器的上述功能特点可以看出，可编程控制器控制系统具有许多优点，可以在许多方面替代继电器触点控制。但是，目前可编程控制器的价格仍然相对较高，使用中高档可编程控制器需要相当的计算机知识，可编程控制器制造商和可编程控制器的品种和类型很多，但指令系统和使用方法不一样，给用户带来不便。1.2可编程控制器的基本结构1.中央处理器中央处理器是可编程控制器的控制核心。根据可编程控制器系统程序给出的功能：a .接收和存储从

6、用户程序和数据；检查电源、内存、输入/输出和报警计时器的状态，并诊断用户程序中的语法错误。2.存储器可编程控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。用于存储系统软件(包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释器、故障诊断程序和各种管理程序)的存储器称为系统程序存储器。用于存储用户程序(用户程序存储器和数据)的存储器称为用户程序存储器，因此分为用户存储器和数据存储器。3.输入接口电路有三种输入和输出信号：开关、模拟和数字，其中开关是最常见的。4.输出接口电路：可编程控制器的输出包括继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。5.电源可编程控制器的电源在整个系统中起着重要的作用。没有一个好的、可

7、靠的电源系统，它就不能正常工作，所以可编程控制器制造商非常重视电源的设计和制造。交流电压波动一般在10%(15%)以内，因此可编程控制器可以直接接入交流电网，无需采取其他措施。FX1S的额定电压为100伏240伏，允许电压范围为85伏264伏。允许瞬时断电低于10ms，并继续工作。一般来说，小型可编程控制器的功率输出分为两部分：一部分是可编程控制器内部电路工作；它的一部分被提供给现场传感器的工作电源。1.3可编程控制器软件系统软件系统就像人类的灵魂。软件系统是可编程控制器使用的程序的集合，由系统程序和用户程序组成。系统程序由可编程控制器制造商设计和编写，存储在可编程控制器的系统程序存储器中，用

8、户不能直接读取、写入和更改，包括监控程序、编译程序和系统诊断程序。监控程序，也称为管理程序，用于管理整个机器；编译器用于将程序语言翻译成机器语言。诊断用于诊断机器故障。用户程序是用户根据现场控制要求，使用可编程逻辑控制器编程语言编写的应用程序。可编程控制器是专为工业自动控制而开发的装置，主要供电气技术人员和操作维护人员使用。1.4可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作原理与计算机基本相同，可编程控制器采用循环扫描和周期性的工作方式。可编程控制器的工作过程一般可分为三个主要阶段：输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。1.4.1输入采样阶段在输入采样阶段，中央处理器扫描所有输入端口，读取它们

9、的状态，并将它们写入输入状态寄存器。输入采样完成后，输入端口将关闭，程序将执行。即使在程序执行过程中输入状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会发生变化，这些变化必须等到下一个工作周期的输入刷新阶段才能被读入。1.4.2程序执行阶段在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一个程序开始逐步执行，相应的逻辑运算结果存储在相应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器中。当最后一个控制程序被执行时，它将被转移到输入刷新阶段。1.4.3输出刷新阶段所有指令执行完毕后，输出状态寄存器中的内容依次发送到输出锁存电路(输出映射寄存器)，并以一定的输出方式输出，驱动相应的外部执行元件工作，从而形成可编程控制器的实际

10、输出。可以看出，输入刷新、程序执行和输出刷新三个阶段构成了可编程逻辑控制器的一个工作循环，循环往复，因此称为循环扫描工作模式。显然，扫描周期的长度主要取决于程序的长度。扫描周期越长，速度越慢。由于输入输出刷新在每个扫描周期只进行一次，即PLC在每个扫描周期只更新一次输入输出状态寄存器，系统存在输入输出滞后现象，在一定程度上降低了系统的响应速度。但是，由于对于输入/输出的变化，它每周期只刷新输出一次，并且只刷新变化，这对于一般的开关控制系统来说是完全允许的，这不仅没有影响，而且提高了抗干扰能力。这是因为输入采样阶段只在输入刷新阶段进行，在大部分工作周期内，可编程控制器与外围设备是隔离的，而工业现

11、场的干扰往往是脉冲的、短暂的，误操作会大大减少。然而，在快速响应系统中，会造成响应滞后，而这种通用的可编程控制器将采用高速模块。总之，可编程控制器采用扫描方式，这是它区别于其他设备的最大特点之一，在学习和使用可编程控制器时应该注意。车辆进出及仓储管理系统的组成2.1总体框架2.2传感器的布置宝马入口 s1#2#车库2.3显示电路可编程控制器的输入输出端口接线在这种设计中，总共需要8位的发光二极管数码管和16个按键。为了节省单片机的输入输出端口数量和数码管的驱动问题，这里采用了HD7279键盘显示芯片。7279键盘显示芯片为SPI接口，具有连接简单、不需要额外的数码管驱动、电路简单等优点。显示部

12、分采用一组4合1普通阴极数码管，共有16个功能键。可编程控制器的输入输出端口接线输入输出端口地址分配在设计中，采用了一个具有3.2K内存和640点最大输入输出点的微处理器(c200he-cpu11-e，欧姆龙产品)，电源采用24V DC和ac1 10-120/220-240v (PA204S)。根据系统控制要求，本系统需要一个计数器、两个定时器、16个输入点和16个输出点，所选的可编程控制器类型满足系统要求。输入信号输出信号传感器1#I0.1发光二极管Q0.2传感器2#I0.2连接发光二极管引脚bQ1.0空虚的I0.3连接发光二极管引脚aQ1.1连接发光二极管引脚cQ1.2连接发光二极管针脚d

13、Q1.3连接发光二极管引脚eQ1.4连接发光二极管引脚fQ1.5连接发光二极管引脚gQ1.6连接发光二极管引脚bQ2.0连接发光二极管引脚aQ2.1连接发光二极管引脚cQ2.2连接发光二极管针脚dQ2.3连接发光二极管引脚eQ2.4连接发光二极管引脚fQ2.5连接发光二极管引脚gQ2.6硬件选择5.1可控可编程控制器的选择1.可编程控制器物理结构的选择根据物理结构，可编程控制器可分为整体型和结构型。积分型的每个输入输出点的平均价格比模块型的便宜。小型控制系统通常使用整体式可编程控制器。模块化可编程控制器的功能扩展比整体式可编程控制器更方便、更灵活，输入输出点数、输入输出点数之比、输入输出模块的

14、选择也比整体式可编程控制器灵活得多。模块化还配有各种特殊的输入输出模块供用户选择，可以完成各种特殊的控制任务，也便于判断故障范围和更换模块进行维护。因此，模块化可编程逻辑控制器通常用于复杂和高要求的系统。如果系统对模拟闭环控制、快速响应、高速计数、通信联网和运动控制有特殊要求，可选择具有相应特殊输入输出模块的可编程控制器或内置相应功能的集成可编程控制器。2.2的指令功能选择。可编程控制器指令表现代可编程控制器的指令功能越来越强，内部编程元件(如辅助继电器、定时器和定时器)的数量越来越多，因此任何一种可编程控制器都可以满足开关控制系统的要求。如果系统要求模拟量和数字量的转换，PID闭环控制，运动

15、控制等。可编程控制器应该具有算术运算、数据传输的功能，有时甚至具有平方根、对数运算和浮点运算的功能。FX系列可编程控制器的改进提供了几个不同等级的子系列，可根据系统的具体情况进行选择。例如，如果你不需要一个小的开关控制系统进行网络通讯，你可以选择FX0s系列，交货更便宜；FX2N系列适用于输入输出点多、控制复杂、需要联网通信的系统。FX2N是FX系列中功能最强大、速度最快的微型可编程逻辑控制器，内置8K级用户存储器，最多可扩展至16K级和256个输入/输出点。它可以有多种特殊功能来扩展和实现多种特殊控制功能(PID、高速计数、A/D、D/A)3.输入输出点的确定为3。可编程逻辑控制器在确定输入

16、输出点时，应准确计算受控设备对可编程控制器输入或输出点的总需求。在此基础上，应为未来的系统改进和扩展留出10%-20%的余地。整体式可编程控制器的基本单元和扩展单元的输入输出点的比例是固定的。如果比值大于系统所需的输入或输出点，可以选择仅具有输入点的扩展单元或扩展模块。因此，在本设计中，需要6个输入点和4个输出点，最少点数为FX2N-16MR-001可编程控制器，余量为10%-20%。FX2N-16MR-001是日本三菱公司的可编程控制器，有8个输入点和8个输出点。5.2压力传感器的选择MSP300系列(MSP300-010-B-5-W-1)压力传感器为质量、低成本、民用和工业产品建立了新的性

17、能价格比模型。本产品广泛用于检测物料压力、空气压力和液压，甚至在恶劣的介质环境中，如污水、蒸汽、微腐蚀性液体和气体。MSP300压力传感器(MSP300-010-B-5-W-1)的压力室由17-4PH不锈钢制成。其标准压力接口采用1/4NPT外螺纹接头，可确保更好的密封性能。本产品的特点是无O型圈，无焊缝，无硅油或其他有机物，经久耐用。膜电极组件采用独特的微熔技术，引进航空应用技术，利用高温玻璃熔化不锈钢隔离膜片上的微加工硅压敏电阻应变片。玻璃键合工艺避免了温度、湿度、机械疲劳和介质对胶和材料的影响，从而提高了传感器在工业环境中的长期稳定性，避免了传统微加工工艺中传感器的pn结效应。MSP300压力传感器为(MSP300-010-B-5-W-1)不锈钢一体式集成结构，压力范围高达10K Psi或700巴毫伏或放大输出，工