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1、电气控制课程设计 评语：考勤 10 分 守纪 10 分 过程 30 分 设计报告 30 分 答辩 20 分 总成绩（100 分）专 业：自动化 班 级：动201501 姓 名：石宇 _ 学 号：_ 指导教师：姜香菊 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2018年7月6日停车场车位 PLC 控制 1.问题分析及解决方案 1.1 问题描述 1）假设某停车场共有 16 个车位。2）在停车场入口处装设有一传感器，用来检测车辆进入的数目。3）在停车场出口处装设有一传感器，用来检测车辆出去的数目。4）尚有车位时，入口闸栏才可以将门开启让车辆进入停放，并有一绿色指示 灯表示尚有车位。5）车位已经满时，则有一红
2、色指示灯显示车位已满，且入口闸栏不能开启让 车辆进入停放。6）可以从 7 段数码管上显示目前停车场共有几部车。图 1 停车场车位控制示意图 1.2 解决方案 控制系统运行过程中，入口处传感器检测到有车辆准备驶入时，首先判断库 内车位是否有空位且闸栏是否处于下限位置，即闸栏是否处于关闭状态，若满足 以上条件，则打开入口闸栏，允许车辆驶入，否则车辆需在入口处等待。库内车辆数目寄存在寄存器中，根据入口、出口传感器的检测结果对寄存器 内容进行修改，即入口处传感器检测到有车辆入库则寄存器内容加 1，出口处传感 器检测到有车辆离开则寄存器内容减 1，以此实时更新停车场内车辆数目。同时，寄存器中的内容通过两
3、个 7 段数码管进行显示。为实现以上功能，系统的启动、停止信号、传感器检测信号以及闸栏限位开 关信号需要输入给 PLC，而控制闸栏开启/关闭的电机、指示灯以及数码管作为负 载需要由 PLC 驱动。以上输入量需 24V 直流供电，而输出量需 220V 交流电源来 驱动。2.PLC 选型及硬件配置 在该控制系统设计中，选择的硬件为 S7-300 系列 PLC，中央机架的电源模块占 用1 号槽，选用“PS 307 10A的电源模块。CPU 模块占用 2 号槽，选择 CPU 314 模块。3号槽用于机架的扩展，由于本系统中机架无需扩展，故 3 号槽控制。4 号槽配置 32 点DC 24V 数字量输入模
4、块，5 号槽配置 32 点数字量输出模块。图 2 PLC 硬件配置表 3.分配I/O地址表 该停车场车位 PLC 控制系统共有 6 个输入信号，分别为：控制系统启动信号、控制系统关闭信号、入口处传感器输入信号、出口处传感器输入信号、闸栏上限 位置开关、姜香菊兰州交通大学自动化与电气工程学院年月日停车场车位控制问题分析及解决方案问题描述假设某停车场共有个车位在停车场入口处装设有一传感器用来检测车辆进入的数目在停车场出口处装设有一传感器用来检测车辆出去的色指示灯显示车位已满且入口闸栏不能开启让车辆进入停放可以从段数码管上显示目前停车场共有几部车图停车场车位控制示意图解决方案控制系统运行过程中入口处
5、传感器检测到有车辆准备驶入时首先判断库内车位是否有空位且处等待库内车辆数目寄存在寄存器中根入口出口传感器的检测结果对寄存器内容进行修改即入口处传感器检测到有车辆入库则寄存器内容加出口处传感器检测到有车辆离开则寄存器内容减以此实时更新停车场内车辆数目同时寄存器闸栏下限位置开关；共有 18 个输入信号，分别为：入口闸栏开启（电 机正转）、入口闸栏关闭（电机反转）、车位已满信号灯指示信号、有空车位信 号灯指示信号、数码管1 引脚信号、数码管 2 引脚信号。I/O 地址分配见表 1。表 1 I/O 地址分配表 输入信号 输出信号 名称 功能 输入端口地址 名称 功能 输出端口地址 SB1 系统开启 1
6、0.0 KM1 入口闸门开启 Q6.0 SB2 系统关闭 I0.1 KM2 入口闸门关闭 Q6.1 SB3 入口传感器 I0.2 HL1 车位满指示灯 Q6.2 SB4 出口传感器 I0.3 HL2 车位空指示灯 Q6.3 SQ1 上限位置开关 I0.4 SEG1 数码管 1 Q4.0-Q4.6 SQ2 下限位置开关 I0.5 SEG2 数码管 2 Q5.0-Q5.6 4.主电路图及PLC#部接线图 主电路图如图 3 所示。图 3 系统主电路图 PLC 外部接线图如图 4 所示。图 4 PLC 外部接线图 5.控制流程图及梯形图程序 流程图见附录 1。梯形图见附录 2。6.程序调试 程序调试过
7、程见附录 3。7.心得体会 通过本次课程设计，我对 PLC 控制系统的设计思想和设计方法有了较为系统 地掌握，充分认识到自己的薄弱环节，通过理论分析与实践的反复论证，许多问 题都有了较好的解决方案。同时，在此次课程设计中，我发现我的理论知识掌握 的不够全面，设计中需要用到许多课程中未学到的知识，于是图书馆和网络成了 我很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不 觉中，查阅资料的能力也得到了姜香菊兰州交通大学自动化与电气工程学院年月日停车场车位控制问题分析及解决方案问题描述假设某停车场共有个车位在停车场入口处装设有一传感器用来检测车辆进入的数目在停车场出口处装设有一传感
8、器用来检测车辆出去的色指示灯显示车位已满且入口闸栏不能开启让车辆进入停放可以从段数码管上显示目前停车场共有几部车图停车场车位控制示意图解决方案控制系统运行过程中入口处传感器检测到有车辆准备驶入时首先判断库内车位是否有空位且处等待库内车辆数目寄存在寄存器中根入口出口传感器的检测结果对寄存器内容进行修改即入口处传感器检测到有车辆入库则寄存器内容加出口处传感器检测到有车辆离开则寄存器内容减以此实时更新停车场内车辆数目同时寄存器很好的锻炼。这次课程设计使我们有机会把课堂的理论知识运用到实际应用中，并且通过 对知识的综合运用，加入个人的分析和比较，加深了对理论知识的理解与应用，也让我更加理解了 PLC
9、的设计理念。虽然本次课程设计每位同学需完成的控制系 统均不相同，但在遇到问题时，大家都一起讨论解决，体现了集体的力量，大家 也在讨论中掌握了更为丰富的知识、更为活跃的思维。附录 1：附录 2：附录 3：1.系统启动，数码管显示为 0，有空车位 2.有车辆准备驶入，闸栏开启，数码管显示数量加 1 3.车辆已驶入，闸栏关闭 4.有车辆驶出，数码管显示数量减 1 5.停车场车位已满，禁止车辆驶入 姜香菊兰州交通大学自动化与电气工程学院年月日停车场车位控制问题分析及解决方案问题描述假设某停车场共有个车位在停车场入口处装设有一传感器用来检测车辆进入的数目在停车场出口处装设有一传感器用来检测车辆出去的色指示灯显示车位已满且入口闸栏不能开启让车辆进入停放可以从段数码管上显示目前停车场共有几部车图停车场车位控制示意图解决方案控制系统运行过程中入口处传感器检测到有车辆准备驶入时首先判断库内车位是否有空位且处等待库内车辆数目寄存在寄存器中根入口出口传感器的检测结果对寄存器内容进行修改即入口处传感器检测到有车辆入库则寄存器内容加出口处传感器检测到有车辆离开则寄存器内容减以此实时更新停车场内车辆数目同时寄存器