jjy停车场PLC车位控制.doc

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1、 课程设计 PLC停车场车位控制 系 、 部： 电气与信息工程系 学生姓名： 指导教师： 陈 艳 职称 副教授 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气本1104班 完成时间： 2015.01.04 PLC课程设计任务书停车场车位控制1.如图1-1所示，假设有一停车场共有16个车位。图1-12.在入口处装设一传感器，用来检测车辆进入的数目。3.在出口处装设一传感器，用来检测车辆出去的数目。4.有车位时，入口闸栏才将门开启让车辆进入，并有指示灯示表示尚有车位。5.车位满时，则有一指示灯显示车位已满，且入口闸栏不能开启让车进入。6.可以用七段数码显示管上显示目前停车场共有几部车。二、设计任务学

2、生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行停车场车位运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1根据控制要求设计程序及必要的硬件系统。2PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配。3选择电器元件，编制元件目录表。 4绘制梯形图。5. 进行系统调试，实现停车场车位的控制要求。6编写设计说明书及设计小结。7用计算机绘制主电路图、PLC控制电路图、电器元件布置图。目 录1 引言12 总体方案的选择22.1 控制方案的选择22.2 方案的比较32.3 方案确定33 主电路设计44

3、 控制系统硬件的设计54.1 I/O点的统计及PLC的选型5 4.1.1 I/O点的统计5 4.1.2 PLC的选型54.2 PLC的I/O口分配64.3 PLC的I/O接线图75 系统软件的设计85.1 程序流程图85.2 程序说明85.3 程序的调试10设计总结11参考资料12致谢13附录一 PLC控制系统电路接线图14附录二 梯形图151 引 言可编程控制器（programmable logic controller, PLC ）是一种以微型计算机为核心的通用工业控制器。它是继承了继电器控制器装置的部分突出性能，并与现代的计算机技术和通行技术结合为一体，代表了当前电器控制技术的世界先进水

4、平。 本设计的内容是在停车场入口处装有一个传感器SQ1，当有车经过入口的时候，接近开关输出脉冲，经PLC输出控制电机的线圈，使电机正转，闸栏开启，当车接触到出传感器SQ2时，表示车是入库的，车的数量加一，车库里车数量经过数码管显示出来。 通过对停车场车子的入库和出库以及在数码管上显示车辆的数目，阐述了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FX-2N系列 PLC控制器主要功能模块及应用。FX-2N系列的PLC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。 关键

5、词：PLC；车位控制；三菱FX-2N2 总体方案的选择2.1 总体控制方案的选择 本次设计从控制角度来说可采用单片机控制和可编程控制器控制。它们的构成框图和计算机是一样的，都由中央处理器（CPU）、存贮器和输入/输出接口等构成，都满足本次设计的控制要求。方案一 单片机控制它的控制系统是基于芯片级的系统，设计开发一个单片机系统，需要先设计硬件系统，画硬件电路图，制作印刷电路板，购置各种所需的电子元器件，焊接电路板，进行硬件调试，进行抗干扰设计和测试的大量工作；需要使用专门的开发装置和低级编程语言编制控制程序，进行系统联调。方案二 可编程控制器控制它的控制思想是采用可编程的存储器，用来在其内部存储

6、逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。PLC是一种工业控制计算机，故它的工作原理是建立在计算机工作原理基础之上，即通过执行反映控制要求的用户程序来实现的。方案三 继电器控制 继电器控制采用硬件接线其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难。继电器触点数目有限灵活性和扩展性很差。继电器控制系统虽有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触点，使设备连线复杂，且触点在开闭时易受电弧的损害，寿命短，系统可靠性差。 2.2 方案的比较 PLC控制系统与其它方面有较大区别，是两个完全不同的

7、概念，PLC控制系统与单片机控制系统和继电器控制相比较有许多优点。（1）可靠性 单片机控制抗干扰能力较低，从理论所要求的I/O总数来看，不论是MCS516系列还是MCS96系列单片机，都必须进行大规模的扩展，这样系统电路更加复杂，进一步降低了系统的可靠性。而PLC应用于工业理论控制，PLC的可靠性得到了工控业界的认可。（2）开发成本单片机本身售价虽不高，但要购入单片机开发装置（如仿真器、烧录器、电源）和还要模拟制板等，都要不少的费用。加上开发周期中所投入的人力物力，其价钱就远远地超过用PLC开发的费用。另外，由于设备是专用特殊设备，其控制系统专用性强，通用性较差，为其投入过多的开发费用不划算。

8、而用PLC进行的设备开发和控制费用都远远低于采用单片机的费用，其系统可大可小，小到几点，大到数千点，甚至上万点，很好解决工业控制过程。（3）开发周期从电路设计、模拟制板、编程、仿真、调试等经历非常长的周期，设计中往往要花大部分的时间在硬件设计和编程调试处理上，而对最为重要的工艺工程往往没有更多的时间考虑。而用PLC进行设备控制，不会花太多精力在硬件处理上，采用积木式结构很快可以形成系统电路。大部分精力集中在工艺的了解和程序编写上，有利于设备的快速开发，程序的编辑修改、调试都可随时进行，缩短了开发时间。（4）修改和维护利用单片机开发的设备往往是专用的特殊设备，在市场往往不能找到替代的配件，所以不

9、便于维护。而随微电子控制技术，PLC的处理能力也越来越强，其通信能力，运算处理、容量（I/O容量和程序容量）等都有充足的发展。2.3 方案确定 根据以上比较可知，PLC在性能上比继电器控制和单片机控制逻辑优异，特别是可靠性高、通用性强、设计施工周期短、调试修改方便，而且体积小、功耗低、使用维护方便等优点，我们决定选择方案二以PLC为控制核心设计了自动售货机装置PLC控制系统。3 PLC主电路设计本设计是在停车场入口处和出口处各安装一个传感器SQ1，当有车经过入口的时候，接近开关输出脉冲，经PLC输出控制电机的线圈，使电机正转，闸栏开启，经过5s车辆通过车库的入口处后使电机反转，闸栏关闭。 PL

10、C主电路图4 控制系统硬件设计4.1 IO点的统计及PLC 选型 4.1.1 I/O点的统计在本次设计的PLC控制系统中，我们总共用到了4个输入点和18个输出点。 输入信号：程序开始按钮以及关闭开关，车入库传感器和车出库传感器。 输出信号：停车场有车位的指示灯和无车位的指示灯以及停车场开门和关门的控制，还有用来显示车库中车数目的两个数码管各用了7个输出。 4.1.2 PLC的选型三菱FXPLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当FX系列中最高档次的超小程序装置，还可以适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。满足实验的要求特点 -系统

11、配置即固定又灵活；-编程简单；备有可自由选择，丰富的品种；令人放心的高性能；高速运算；使用于多种特殊用途；外部机器通讯简单化；共同的外部设备。三菱plc-FX2N-128MR-001 基本单元带64点输入/64点继电器输出FX2N-80MR-001 基本单元 带 40点输入/40点继电器输出z 基本单元 带 32点输入/32点继电器输出FX2N-48MR-001 基本单元 带 24点输入/24点继电器输出。所有的系列都满足实验所需，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FX2N48MR型PLC，该型号PLC是FX系列PLC家族中比较先进的系

12、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。4.2 PLC的I/O口分配表 PLC 输入接口分配表 输入点 输入所接设备 X000 启动按钮 X001 停止按钮 X002 入传感器 X003 出传感器 PLC 输出接口分配表 输出点 输出所接设备 Y000 尚有车位指示灯 Y001 车位已满指示灯 Y004 正转开启闸门 Y005 反转关闭闸门 Y010至Y016 个位数码显示管 Y020至Y026 十位数码显示管 4.3 PLC的I/O接线图 PLC的I/O接

13、线图可按照PLC的I/O分配表，将输入和输出所接的设备连接到PLC上即可 PLC I/O接线图LED数码管PLC I/O接线原理图如下图所示：5 控制系统软件设计5.1 程序流程图 程序开始运行时，PLC通过循环扫描来判断是否有车辆通过传感器（即有无车辆出入车库），有车入库时要需要判断车库中是否有车位，车库中有车位时才会开门让车入库，然后显示车库中车的数量。有车出库的时候则无需比较，打开车库门让车出库即可，出库后还要显示车库中车的数量。 程序流程图5.2 程序说明根据设计要求，启动按钮开关X000，辅助继电器M0得电，M0常开触点闭合，自锁；M0闭合一个扫描周期，将数据寄存器D0清0。当有车辆

14、靠近入口的接近传感器（X002）时，继电器M2得电同时产生一个上升沿使继电器M1得电，M1得电时将车的数量加1，M2得电时开始下面的程序 当D1的值加1后要与16相比较，看车库中是否有空车位，有车位时车位指示灯亮并开车门让车入库，然后关门，无车位时无车位指示灯亮，程序结束 在数码管显示的时候，设计了两组数据的比较指令CMP，其一是D0与10的比较，当D0小于10 的时，只显示个位数码管的数值 当D0的数值大于10或等于10 的时候，高位输出1，低位输出D0，其中D0为16减去10的结果再放入D0中5.3 程序的调试 程序执行没有错误，X2接通时,D0的值会相应的加1，然后与16相比较，大于16

15、时显示无车位，程序结束。小于等于16时，显示有车位，程序继续往下执行，打开车库的门让车入库，后关车库的门，然后显示车库中车的数量。X3接通时，D0的值会相应的减1，打开车库的门让车出库，后关车库的门，再显示车库中车的数量。 设计总结通过本次课程设计使我比较系统地掌握有关PLC控制系统的设计思想和设计方法，主要对PLC（三菱FX2N系列）的结构、功能、内部资源等了解并对其进行测试和加以应用的知识得到学习。同时也了解了许多以前不了解或者忘记了的知识，例如SEGD的使用方法，同时通过自己在实验室里调程序，也找到了自己设计程序时不容易，例如当车的数量加1或减1的时候要用上升沿或者下降沿来表示，否则就会

16、出错，SEGD语句只能用在FX2N系列的PLC上等等。在对PLC编程方面，我们熟悉了梯形图，指令表等，又掌握了一些新的编程思想，使得程序更为简练、易懂，而且更为严谨，程序执行的稳定性得到了提高。更让我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计期间，要感谢老师对我的悉心指导及帮助和同学对我们的无私帮助，使得我们能够顺利完成本次课程设计。 参考文献1钟肇新、范建东、冯太合编.可编程控制器原理及应用（第四版）M.华南理工大学出版社.2008.22史国生. 电

17、气控制与可编程控制器技术. 北京：化学工业出版社，2010.10 3 范永胜电气控制与PLC应用M. 北京：电子工业出版社，2007.74 胡学林. 可编程控制器原理及应用M. 北京：电子工业出版社，2005.85 吴中俊. 可编程控制器原理及应用M. 北京：机械工业出版社，2007.16 范永胜电气控制与PLC应用M. 北京：电子工业出版社，2007.7 致谢 本次设计能够成功的完成，首先我要衷心感谢我的导师陈艳老师，感谢他两年多来对我的悉心教导和帮助。在大学期间，陈老师传授给我的学习方法和研究思路都让我终身受益。也必将对我以后的人生道路产生重大影响。在此谨向陈老师表示深深的谢意，还要感谢我

18、所有授课老师们。我在班上的点滴进步，都归功于老师们的教诲与帮助。还要感谢他们在本论文的前期准备以及写作过程中给予我的种种指导。如果没有诸位师长的帮助，本篇论文的写作将会更加艰苦和难以完成感谢我所有的同学，他们都给我提供了很大的帮助和支持，使我的学习生活充满了乐趣。他们同我一起度过了一段难忘的求学时光。衷心感谢我的父母、家人在我漫长的求学生涯中所给予的物质及精神上的爱护、支持和鼓励，他们的爱将是我不断前进的最大动力。惟有今后努力学习和工作，把获得的成绩献给我的家人，才能表达我的感激之情。最后，在此再次感谢所有关心、支持和帮助我的老师、亲人和朋友们！ 附录一 PLC控制系统电路接线图 附录二 梯形图