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1武夷学院成人高等教育毕业论文（设计）题目立体停车场自动控制系统的设计姓名徐楠学号1120814011系（教学点）电子工程系年级、专业11机电一体化层次、形式高起专、脱产指导教师、职称2武夷学院成人高等教育毕业论文（设计）任务书电子工程系（教学点）：学生姓名徐楠学号1120814011年级专业11机电一体化指导教师职称联系电话（E-mail）论文（设计）题目立体停车场自动控制系统的设计任务、目的与要求升降横移类机械停车库利用托盘移位产生垂直通道，实现高层车位升降存取车辆。其车位结构为2维矩阵形式，可设计为多层和多列。由于受收链装置及进出车时间的限制，一般为2～4层(国家规定最高为4层),2层、3层者居多。立体停车库结构特点是:底层只能平移，顶层只能升降，中间层既可平移又可升降。除顶层外，中间层和底层都必须预留一个空车位，供进出车升降之用。当底层车位进出车时，无需移动其他托盘就可直接进出车；中间层、顶层进出车时，先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时要进行相应的平移处理，直到下方为空才可进行下降动作，进出车完成后再上升回到原位置。其运动的总原则是：升降复位，平移不复位。升降横移立体停车库以停放轿车为主，其代价较昂贵，而且立体停车库使用时涉及到人身和车辆的安全，所以对设备的安全性和可靠性要求非常高。PLC采用了以计算机为核心的通用自动控制装置，集微机技术、自动化技术、通讯技术为一体，可靠性强、性价比高、设计紧凑、扩展性好、操作方便，适用于频繁启动和恶劣的环境，因此在立体停车库控制系统中通常采用PLC作为电控系统的核心。并运用了传感器控制停车场闸门开合，并将数据同步到七段数码管进行同步显示。可真正实现无人现场值守与引导工作。同时，本系统以上位机作为监控机，利用上位机的数据通信手段，数据处理能力和图形显示、多媒体技术，通过现场总结，实时接收和处理下位机PLC从现场采集的各种状态、控制、报警信号，并利用这些信号驱动PC控制界面中的各种图形，实时显示现场的各种状况，在设备监控室构造出形象、明显的界面，对操作运行和故障给出提示、报警等。本系统中还应用了AT89C55WD单片机作为收费子系统控制器，一方面提高了整体系统的安全性和可靠性；另一方面进一步提高了整体设备的人性化、自动化、无人值守等方面的优点。参考资料：（见第26页）进度安排2011年9月5日起到11月25日止，共计12周。具体安排如下：1、搜集资料及论文提纲或设计方案确定9月5至9月19日2、完成论文初稿或初步设计9月20至10月20日3、撰写论文正稿或设计报告及全部设计10月20至11月10日4、预答辩并提交论文（设计）资料11月15至11月25日5、其他：答辩时间：11月28日、11月29日、11月30日3立体停车场自动控制系统的设计徐楠（武夷学院电子工程系，福建武夷山354300）摘要：随着城市建设的高速发展，停车用地紧张显得尤为突出。停车难是一个亟待解决的问题。立体停车场空间利用率高，大大节省了土地资源和土建开发成本，是停车场未来发展的主流趋势。本设计采用垂直循环式立体停车场，其结构简单、成本低、建筑方式灵活、应用范围广泛。根据停车场机械结构的特点，选用PLC作为车位存取子系统的主控器，控制电机完成存取车的机械操作。同时，本文以单片机为控制器，设计了计时收费子系统，完成停车费用收取工作。两部分组成了停车场的自动控制系统。在软件方面，本文设计了控制系统的程序流程图。自动控制的立体停车场可以实现无人值守、自助操作、自动运行，同时计时收费又可有效地限制车主存车时间，提高停车场的循环利用率，具有一定的社会意义。关键词：自动控制立体停车场垂直循环式PLC单片机MCGS组态4立体停车场自动控制系统的设计1方案论证与对比1.1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1所示：车进开/合闸车出计数器1存储器1计数器2存储器2存储器3数码显示图1方案一原理框图1.2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所示：车进/出C250双向计数器数码显示合/开闸传感器Y/N16图2方案二原理框图1.3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。2系统整体设计立体停车场由机械系统和自动控制系统两大系统组成[2]。机械系统负责完成机械操作，而自动控制系统负责对机械系统进行控制。5立体停车场结构组成如图3所示。图3立体停车场组成结构图立体停车场自动控制系统主要由自动存取车子系统和自动计时收费子系统两部分组成。自动存取车子系统负责指挥、控制机械系统装置，使其准确完成存取车动作。自动计时收费子系统负责完成记录车主存车时间、收取存车费用的功能。动控制系统的组成结构如图4所示。图4自动控制系统组成结构图车位存取子系统由车位显示、车位选择、车位存取三部分组成。系统设置控制面板，在面板上有对应于每个车位的运行指示灯，显示车位有无车辆停放的信息；与车位指示灯对应的还有车位选择按钮，车主可以通过按钮来选择车位进行存车或取车。车位选择与车位显示作为车位存取控制器的输入与输出。车位存取控6制器控制电机正转或反转，从而使轿厢顺时针或逆时针转动。计时收费子系统由自动计时和刷卡收费两个模块组成。计时模块记录车主存车时刻和取车时刻，并计算存车总共时长。收费模块采用非接触式IC卡式设计[3]，车主通过刷卡完成缴费。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5所示。车进BEN5M-MDT传感器计数存储在D0中C250加1计数数码显示16电机正转开门电机反转关门停止NY图5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6所示。车出BEN5M-MDT传感器计数存储在D1中C250减1计数数码显示电机正转开门电机反转关门图6车出模块流程图73.2硬件配置1、PLC（三菱FX2N-64MR-DS；FX2N-232-BD）：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FX2N-64MR-DS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，DC12－24V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7：BCD码显示译码器，驱动器七段数字显示器，显示十进制数图7七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接线图下图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。停车场控制系统接线图如图8所示。见下页8图8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。控制线路主电路图如图9所示。图9控制线路主电路图3.5部分功能语句解释PLSM2：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。MOVK0D0：将常数0传送到数据寄存器D0中，并自动转换成二进制数。MOVK1D1：将常数1传送到数据寄存器D1中，并自动转换成二进制数。ADDD0D1D0：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。9SUBD0D1D0:：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。BCDD0K2Y5：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车位存取子系统硬件设计4.1车位显示车位显示为该子系统的输出，采用指示灯，分别为系统运行指示灯、停车场满载指示灯及1～10号车位载车指示灯。系统运行时，运行指示灯亮；若停车场的10个车位都有存车，则满载指示灯亮；1～10号车位有存车的相应指示灯亮。4.2车位选择对应于每个车位，在控制面板上都设有对应的选择按钮。车位选择按钮为该子系同控制器的输入。按动某一号按钮，可使相应车位轿厢转至停车场最低位。此外，还分别设置系统的启动、停止、复位、正点动、反点动等五个按钮。4.3车位限位为了能使停车场在将指定轿厢转至最低位后停止转动，需要设置位置检测设备。本设计采用限位开关来进行轿厢运动限位。对每一个轿厢都设置有一个限位开关，共十个。在停车场整体框架边轨的最低位处两侧附近分别设置两个碰撞触发凸起，这样当指定轿厢顺时针或逆时针转动至接近最低位时，可触发限位开关动作，控制器使电机断电，同时机械制动器进行制动，使轿厢停止在最低位。控制器对于非指定轿厢触发限位开关进行屏蔽。4.4PLC控制器本设计选用三菱PLC作为车位存取子系统的控制器。其输入点数需要用到25个，输出点数需要14个，考虑到扩展需要，故选择32输入32输出的三菱FX2