31基于PLC控制的停车场车位控制系统

湖南人文科技学院课程设计报告课程名称:电气控制与PLC应用课程设计设计题目：基于PLC的停车场车位控制系统系别：通信与控制工程系专业：自动化班级:07级自动化本（2）班学生姓名申磊向谭伟兰晓斌罗浪学号:064212050642120606421227起止日期:2009年12月21日~2009年12月31日指导教师:刘伟元曹锋李新君教研室主任：方智文指导教师评语：指导教师签名：年月日成绩评定项目权重成绩1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总成绩教研室审核意见：教研室主任签字：年月日教学系审核意见：主任签字：年月日摘要本设计针对目前停车场车位控制系统存在的集成自动化程度低、可靠性差和运行效率低下的不足，结合目前工业领域的应用技术，设计了一种技术较先进、性能可靠、自动化的程度较高的停车场车位控制系统。本文针对停车场车位控制系统中存在的问题，把PLC可编程序控制器和变频器应用于停车场车位控制系统上，同时对问题进行了较深入的研究。本文阐述了停车场车位控制系统的PLC控制、自动计数、数码显示的一些基本思路和方法，介绍了关于PLC工作特点及运行原理，以及介绍了三菱可编程控制器系列的FX2N系列PLC控制器主要功能模块及应用。FX不仅编程简单，通用性强，抗干扰能力强，可靠性高，而且具有易于操作及维护，设计、施工、调试周期短等优点。然后设计了停车场车位控制系统的基本模块及功能，并对系统的主回路和控制回路的硬件部分进行了详细介绍。最后程序分析测试论证停车场车位控制的设计。关键词：PLC;停车场；车位控制；FX；C250计数器。目录设计要求.................................................................11方案论证与对比.........................................................11.1方案一............................................................11.2方案二............................................................21.3方案对比与选择....................................................22控制系统设计...........................................................32.1控制程序流程图设计................................................32.2硬件配置..........................................................42.3控制程序设计思路..................................................42.4接线图............................................................52.5部分功能语句解释..................................................63控制系统程序设计的分析与实现...........................................73.1I/0分配表........................................................73.2编程元件的解析....................................................74系统调试及结果分析.....................................................84.1硬件调试..........................................................84.2软件调试..........................................................84.4性能分析..........................................................85总结与思考及致谢........................................................9参考文献................................................................10附录一:梯形图..........................................................11附录二:指令表..........................................................121基于PLC的停车场车位控制系统设计要求图1：设计任务示意图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32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2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2：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3所示：车进/出C250双向计数器数码显示合/开闸传感器Y/N16图3: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。32控制系统设计2.1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4：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4：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5：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5：车出模块流程图42.2硬件配置1、PLC（三菱FX2N—32MR）：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—32MR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6：BCD码显示译码器，驱动器七段数字显示器，显示十进制数图6：七段数字译码显示器原理框图2.3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，5X4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。2.4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。图7：停车场控制系统接线图6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。图8:控制线路主电路图2.5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。7SUBD0D1D0:：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。3控制系统程序设计的分析与实现3.1I/0分配表输入信号输出信号启动按钮X1车满信号灯L1Y0上升沿加计数输入X3车未满信号灯L2Y2上升沿减计数输入X4正转接触器KM1Y3行程开关X6X6反转接触器KM2Y4行程开关X7X7BCD码输出Y5---Y14表一：I/O分配表3.2编程元件的解析1．X：X为输入继电器，它的作用是接受并存储外部输入的开关量信号，和对应的输入端子相连，同时提供无数的常开和常闭软触点用于编程。2．Y：Y为输出继电器，它的作用是具有一常开硬触点用于向外部负载发送信号，每一输出继电器的常开硬触点与可编程控制器的一个输出点相连直接驱动负载，它也提供了无数的常开和长闭软触点用于编程。3.M：M为辅助继电器，它是由软件来实现的，用于状态暂存，移位辅助运算及赋予特殊功能的一类编程元件，其作用类似于继电接触控制系统中的中间继电器，绝大多数的继电器线圈由用户程序驱动。4．T：T为定时器，作用相当于继电接触控制中的通电延时