PLC课程设计停车场车位控制样本.doc

目录
1 引言 2
2 概述 3
3 系统总体方案设计 4
3.1 主电路设计 4
3.2 控制电路设计 4
3.2.1 PLC概述 4
3.2.2 PLC选型 6
3.2.3系统变量定义及分派表 8
3.2.4系统接线图设计 9
4 控制系统设计 12
4.1控制程序流程图设计 12
4.2控制程序设计思路 12
5 系统调试及成果分析 15
5.1 系统调试及解决问题 15
5.2 成果分析 15
结束语 16
参照文献 17
附录一：梯形图 18
附录一：程序指令 19

1 引言
随着进口汽车大量涌入和国内汽车工业不断发展，大中都市汽车数量剧增，从而引起了停车管理问题。近几年，国内停车场管理技术不断完善，计算机技术、通信技术、网络技术发展又使停车场管理系统功能得以提高。
当前社区停车场管理系统重点要做到精确批示车辆进出，车辆进入时给与司机精确车位数量与详细位置，车辆进入后，记录车辆数量，车辆离开时，减少车辆数量。车辆进出批示可完全由PLC作为中央控制来解决，停车场空位批示可运用价格较不高数码管显示。
停车场车位管理系统，它由固定在停车场中管理控制器、埋设在车位处电动车位锁及移动控制器互相连接构成；管理控制器涉及传感器接受模块、逻辑控制电路及驱动控制电路；电动车位锁电源端与驱动控制电路电源输出端连接；移动控制器中设有数据读写控制电路、无线遥控发射模块及电池，该无线遥控发射模块通过移动控制器外部设立遥控天线与管理控制器接受天线进行无线信号连接，具备极大实用价值。

2 概述
本文提出一种运用可编程控制器（PLC）对停车场进出及停放批示进行管理方案。本停车场由16位停车位、入口检测器、出口检测器、道闸管理系统、七段数码管用来显示车库内车辆数、尚有车位批示灯、车位已满批示灯等某些构成。采用PLC自动控制系统，由于PLC具备可靠性、易操作性、灵活性等长处，因而，本控制系统与老式停车场相比，大大提高了设计效率，维护周期短、调试以便、成本较低、易操作、可靠性高，有很强实用价值。

3 系统总体方案设计
3.1 主电路设计
本设计是基于PLC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正反转，停车场处闸门开合。传感器1、2所输出脉冲分别输入给计数器1、2，计数器1、2将计数据存储在存储器1、2中，进车辆数与出车辆数想减得到数据再传播给存储器3，存储器3所存储数据将会传播给数码显示管显示，如显示数为16时，则门口处闸门停止工作，如显示数还没到16时，则闸门继续工作。其原理框图如下图1所示：

图1 原理框图
3.2 控制电路设计
3.2.1 PLC概述
许近年前开始，就有人预言，PLC将要被PC-BASED控制系统取代。但是，PLC销售每年都在以一种十分稳定增长率在上升，当前PLC已经与十年前PLC有着很大区别，十年后PLC与当前PLC也将有着很大不同。但是，有两个方面是不变：一方面，PLC会提供稳定控制响应，另一方面，高度可靠性。PLC有着其他控制产品，如工控机，DCS，单片机等控制产品，所无法代替特性。
1．可靠性
可靠性涉及产品有效性和可维修性。可编程控制器可靠性高，体当前下列几种方面：
a)可编程控制器不需要大量活动部件和电子元件，接线大大减少，与此同步，系统维修简朴，维修时间缩短，因而可靠性得到提高。
b)可编程控制器采用一系列可靠性设计办法进行设计，例如冗余设计，掉电保护，故障诊断，报警和运营信息显示和信息保护及恢复。
c)可编程控制器有较强易操作性，它具备编程简朴，操作以便，编程出错率大大减少，而为工业恶劣操作环境设计硬件使可靠性大大提高。
d)可编程控制器硬件设计方面，采用了一系列提高可靠性办法。例如，采用可靠性高工业级元件，采用先进电子加工工艺（SMT）制造，对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等；存储器内容保护，采用看门狗和自诊断办法，便于维修设计等。
2．易操作性
a)操作以便：对PLC操作涉及程序输入和程序更改操作，大多数PLC采用编程器进行程序输入和更改操作。当前PLC编程器大某些可以用电脑直接进行，更改程序也可依照所需地址编号、继电器编号或接点号等直接进行搜索或按顺序寻找，然后可以在线或离线更改。
b)编程方面：PLC有各种程序设计语言可以使用，梯形图与电气原理图相似；编程语句是功能缩写，便于记忆；功能图表语言以过程流程进展为主线，十分适合设计人员与工艺专业人员设计思想沟通。功能模块图和构造化文本语言，功能清晰，易于理解等长处。
c)维修以便：PLC所具备自诊断功能对维修人员技术规定较低，当系统发生故障时，通过硬件和软件自诊断，维修人员可以依照关于故障代码显示和故障信号灯提示等信息，或通过编程器和HMI屏幕设定，直接找到故障所在部位，为迅速排除故障和修复节约了时间。
3．灵活性
a)编程灵活性：PLC采用原则编程语言有梯形图、指令表、功能图表、功能模块图和构造化文本编程语言等。使用者只要掌握其中一种编程语言就可进行编程，编程办法多样性使编程以便。
b)扩展灵活性：PLC扩展灵活性是它一种重要特点。它可以依照应用规模不断扩展，即进行容量扩展、功能扩展、应用和控制范畴扩展。它不但可以通过增长输入输出卡件数来增长点数，通过扩展单元扩大容量和功能，也可以通过多台PLC通信来扩大容量和功能。
c)操作灵活性：操作灵活性指设计工作量、编程工作量、和安装施工工作量减少。操作变得十分以便和灵活，监视和控制变得很容易。在继电器顺序控制系统中所需某些操作得到简化，不同生产过程可采用相似控制台和控制屏等。
4．机电一体化
为了使工业生产过程控制更平稳，更可靠，向优质、高产、低耗要效益，对过程控制设备和装置提出了机电一体化，即仪表、电子、计算机综合规定，而PLC正是这一规定产物，它是专门为工业过程而设计控制设备，具备体积小、功能强，抗干扰性好等长处，它将机械与电气部件有机地结合在一种设备内，把仪表、电子和计算机功能综合集成在一起，因而，它已经成为当今数控技术、工业机器人、离散制造和过程流程等领域重要控制设备，成为工业自动化三大支柱（PLC，机器人，CAD/CAM）之一。
可编程控制器当前已经成为了一种不可代替控制系统，它们可以与其他系统通讯，提供产品报表，生产调度，诊断自身和设备故障，这些技术上改进，让PLC成为今天各行各业高质量和产量重要贡献者。
由以上特点不难看出，PLC在工业控制领域，不但不会逐渐推出，并且会不断扩大她市场份额。表面上看工控机浮现给PLC带来了一定限度冲击，但如果咱们仔细分析一下可以看到，工控机在某种限度上其实协助了PLC发展，由于PLC可靠性高，易操作，但对与操作员站某些功能，如曲线解决，数据记录等功能，远不及工控机，而工控机致命缺陷是可靠性差。因此当前来看工控机与PLC结合控制系统更为完美。工控机浮现推动了PLC发展。

3.2.2 PLC选型
1．选取原则
选取PLC是首待解决事情。一方面要选取多大容量PLC ,另一方面选取什么公司PLC及外设。
对第一种问题，一方面要对控制任务进行详细分析，把所有I/O点找出来，涉及开关量I/O和模仿量I/O以及输出是用继电器还是晶体管或是可控硅型。控制系统输出点类型非常核心，如果她们之中既有交流220V接触器、电磁阀，又有24V批示灯，则最后选用PLC输出点数有也许不不大于实际电数。由于PLC输出点普通是几种一组共用一种公共端，这一组输出只能有一种电源种类和级别。因此一旦它们是交流220V负载负载使用。则直流24V负载只能使用其她输出端了。这样有也许导致输出点挥霍，增长成本。因此要尽量选取相似级别和种类负载，例如使用交流220V批示灯等。普通状况下继电器输出PLC使用最多，对第二个问题，则有如下几种方面要考虑：
（1） 功能方面
所有PLC普通都具备常规功能，但对某些特殊规定，就要懂得所选用PLC与否有能力控制任务。如对PLC与PLC、PLC与智能仪表及上位机之间有灵活以便通信规定；或对PLC计算速度、顾客程序容量等有特殊规定；或对PLC位置控制有特殊规定等。
（2） 价格方面
不同厂家PLC产品价格相差很大，有些功能类似、质量相称、I/O点数相称PLC价格能相差40%以上。在使用PLC较多状况下，这样差价固然是必要考虑因数。
由于本次课程设计是在学校完毕。考虑到实验室中应用是三菱FX2N型PLC，对此种型号PLC指令以及用法都比较熟悉。因此本次设计采用就近取材原则选三菱FX2N型PLC。
2．FX2N型PLC简介
20世纪90年代，三菱公司在FX系列PLC基本上又推出了FX2N系列产品。该机型在运算速度，指令数量及通讯能力方面有了较大进步，是一种小型化、高速、高性能、各方面都相称于FX系列中最高档次超小型PLC。
FX2NPLC基本单元可以依照控制规模大小外加扩展单元、扩展模块及特殊功能单元构成叠装式PLC控制系统。下图是FX2N可编程控制器基本单元实物图。

图2 FX2N可编程控制器实物图

3.2.3系统变量定义及分派表
在车库入口处应当安装批示板，告知车辆司机整个车库停放状况，涉及数量和停放位置。车库和批示板示意图如图所示：

9
1
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3
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16
8

停车场车位批示板
当某一位置没有停放车辆时，相应编号批示灯亮，司机看见使就可以按照批示进入车库按位停车。这个某些同样可以用梯形编程图来实现。
车位线使程序，相对比较简朴，所用到得软元件X10－X17，X20-X27，输出端原件Y20-Y27，Y30-Y37，输出输入原件共计16对。只要在车尾顶部安装红外检测装置，就可以对车位有无车辆进行检测。当车位无车辆时相应输入继电器不通电，常闭节点合上，输出端所连接批示灯亮，如图中8号和9号灯亮，证明这两个车位为空。而别的位置有车，因此相应批示灯熄灭。

表一 PLC外部输入/输出点（I/O）
输入点
输出点
系统动作 X1——00000
闸栏开门 Y1——01000
系统解除 X2——00001
闸栏关门 Y2——01001
入口检测器 X3——00002
尚有车位批示灯 Y3——01002
出口检测器 X4——00003
车位已满批示灯 Y4——01003
正传停止传感器 X5——00004
显示车辆数七段灯 Y10-Y17——01004-01010
反转停止传感器 X6——00005

编程元件解析
1． X： X为输入继电器，它作用是接受并存储外部输入开关量信号，和相应输入端子相连，同步提供无数常开和常闭软触点用于编程。
2． Y： Y为输出继电器，它作用是具备一常开硬触点用于向外部负载发送信号，每一输出继电器常开硬触点与可编程控制器一种输出点相连直接驱动负载，它也提供了无数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，用于状态暂存，移位辅助运算及赋予特殊功能一类编程元件，其作用类似于继电接触控制系统中中间继电器，绝大多数继电器线圈由顾客程序驱动。
4. T： T为定期器，作用相称于继电接触控制中通电延时型时间继电器。
5. C： C为计数器，重要用来记录脉冲个数。本设计采用C250为一相双向高数计数器，这种计数器固定可编程控制器一种输入端X3用于上升沿加计数，固定可编程控制器另一种输入端X4用于上升沿减计数。
6． D： D为数据寄存器，可编程控制器在模仿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。

3.2.4系统接线图设计
下图为停车场控制系统接线图，在该接线图中，X1是该系统启动开关，X2是该系统停止开关，入口检测器接X3输入端，出口检测器接X4输入端，正传停止传感器、反转停止传感器分别接X5、X6输入端。闸栏开门接Y1输出端，闸栏关门接Y2输出端，尚有车位批示灯接Y3输出端，车位已满批示灯接Y4输COM COM
01000 00000
01001 00001
01002 00002
01003 P 00003
01004 00004 01005 00005
01006 L 00006
01007 00007
01008 00008
01009 C 00009
01010 00010
01011 00011
01012 00012
01013 00013
01014 00014
01015 00015
01016 00016
01017 00017
G
G
N
DISPLAY
X1
X2
X3
X4
X5
X6

Y 1
Y 2
Y 3
Y 4

Y 10-Y17
出端，显示车辆数数码管接Y10-Y17。

图3 停车场控制系统接线图
下图为主电路控制图，当QS闭合时，KM1闭合KM2断开电机正转，闸门启动，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4 控制线路主电路图

4 控制系统设计
4.1控制程序流程图设计
停车场控制系统车进出模块流程图设计如下图5：

图5 车辆进出控制程序流程图
4.2控制程序设计思路
1)车辆进库
编程图上，在支路2中，X0表达车辆检测装置开关，只要车辆驶到道闸前，车辆检测器发出信号使X0关闭，辅助继电器M1进入准备通电状态；只要X1闭合，支路1通电，驱动辅助继电器M0，其节点M0闭合，M1立即通电，M1节点动作，使输出线圈Y0置位，其相应输出端Y0发出信号控制道闸升降电动机正转，同步复位Y1线圈，保证道闸没有反转信号。这时道闸就打开，车辆通过。
车辆通过后来，通过道闸后车辆检测器，这时有几道控制目的，因此运用主控制器指令MC对所有工作一并控制。检测器发出信号使开关X2闭合，PLC就执行MC和MCR之间程序，一方面把Y0输出线圈复位，即道闸电动机正转信号复位，同步置位Y1输出线圈，是电动机反转，道闸关闭。同步设定一种数据寄存器D0中二进制数转换成十进制数输出到以10为首八个输出端，驱动车库大门批示板上显示管，最后，在道闸关闭终点安装一种限位开关X3，当道闸恢复原位时，X3节点接通，使电动机反转信号复位。

图6 车辆进库梯形图
2)车辆出库
车辆出库时，要减少车辆数量记录，并且在车库出口也要安装出口道闸，下面是车辆出库梯形图。
由图中可以看出，车辆出库与入库基本原理相似，只是输入原件与输出原件不同，出库与入库所用到元件必要分开。并且，要使车辆数量减少，用DEC功能指令使记录车辆数数据寄存器D0减一，最后道闸关闭。

图7 车辆出库梯形图

5 系统调试及成果分析
5.1 系统调试及解决问题
1) 硬件调试
按接线图接好线，七段数码显示屏能实时显示数据，证明PLC选型对的，传感器选取符合规定。
2)软件调试
按接线图接好线后，将程序指令用FX-GP编程软件输入到PLC系统中，编程器直接对PLC顾客程序储存器进行读写操作。采用脱机编程方式将所编制顾客程序存入编程器ROM中后，通过多次调试。
3) 解决问题
本文研究重要内容是基于PLC停车场车位控制系统，在前人基本上做了进一步研究，吸取了前人研究精华，补充了前人研究局限性。本系统是基于PLC自动控制系统，由于PLC自身特点使自动控制系统更加稳定，提高了系统可靠性。在本课题研究过程中重要进行了如下工作：
（1）详细分析了国内外当前基于PLC停车场，比较之后，硬件某些，设计了七段码显示屏以及车辆进出库传感器。软件某些，选取了以PLC为核心自动控制系统，因而，通过研究最后决定将硬件和软件某些结合起来，形成了本控制系统整个某些
（2）在比较了各种型号PLC功能之后，选取了三菱公司FX2N系列PLC，
（3）建立了车辆进出库数学模型，为其编写了程序语言。

5.2 成果分析
七段译码显示屏可以实时显示停车场停车数目。PLC具备可靠性高、控制程序可变，具备良好柔性、功能强，性能价格高等特点。该系统自动化限度高，可靠性高，用PLC可以使该设计规定全能满足。

结束语
通过本次课程设计使我比较系统地掌握关于PLC控制系统设计思想和设计办法，重要对PLC（三菱FX2N系列）构造、功能、内部资源等理解并对其进行测试和加以应用知识得到学习。通过多次重复实验与分析,可以对电路原理及功能更加熟悉,同步提高了设计能力与及对电路分析能力.同步在软件编程方面得到更到提高,对编程能力得到加强.同步对所学知识得到很大提高与巩固.我所做设计题目是基于PLC停车场车位控制系统。由于是第一次做PLC设计，设计起来有一定难度，但日后通过去图书馆找有关书籍，上网找资料，请教教师和同窗等办法来获取有关知识，通过一步步解决疑惑来完毕我设计，同步也大大提高了自己知识水平和能力。通过这次课程设计让咱们意识到课本上学到知识一定要通过实践去巩固，并且这也是一种学习办法，只有这样才干真正轻松掌握一门学问。同步本次课程设计也让咱们对学习PLC更加热情，咱们结识到PLC强大功能和辽阔应用领域。真正体会到了科技给我带来振憾。让我对学习更有兴趣，同步也给咱们在摸索知识路上无限动力。在自己后来学习中，咱们一定要有刻苦努力及钻研精神，结合有创新，充分实现自己价值，为国家发展做出自己贡献。
在设计期间，我要感陈艳教师对我悉心指引及协助和同窗对我无私协助，使得我可以顺利完毕本次课程设计。

参照文献
[1]史国生编著，电气控制与可编程控制器技术.化学工业出版社，.2
[2]王永安编著，当代电气与可编程控制技术. 北京航空航天大学出版社，；
[3]王仁祥编著，惯用低压电器原理及其控制技术.机械工业出版社，

附录一：梯形图

附录一：程序指令