停车场车位电气控制设计--电气控制与PLC课程设计.docx

电气控制与PLC课程设计题 目: 停车场车位电气控制设计 院系名称： 电气工程学院 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 成绩：指导老师签名： 日期： 目录1. 系统概述21.1 停车场车位控制系统设计内容简介31.2停车场车位控制系统设计要求32. 方案论证52.1停车场车位控制系统设计思想52.2 方案设计53. 硬件设计73.1系统的原理方框图73.2 主电路73.3 I/O分配83.4 I/O接线图93.5 元器件选型104.软件设计114.1主流程114.2 梯形图134.3指令表175 组态软件在系统中的应用196 系统调试19(1)梯形图编译19(2)仿真19(3)操作说明19设计心得20参考文献211. 系统概述可编程控制器（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平。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，停车场管理控制系统则是现代建筑中不可或缺的一部分。随着计算机控制技术的发展，停车场管理控制系统的功能及软硬件设施也伴随其发展而不断改进。运用可编程控制器(PLC )对停车场车辆进出及停放指示进行管理的方案，实现自动化停车场控制，降低运营成本，适合中小型停车场使用。由于PLC 具有可靠性、易操作性、灵活性等优点，因此，本控制系统与传统停车场相比，大大提高了设计效率，维护周期短、调试方便、成本低、易操作、可靠性高，有很强的实用价值。利用PLC控制停车的停车场管理系统是一种高效快捷、公正准确、科学经济的停车场管理手段，是停车场对于车辆实行动态和静态管理的综合。从用户的角度看，其服务高效、准确无误；从管理者的角度看，其易于操作维护、动化程度高、大大减轻管理者的劳动强度；从投资者角度看，彻底杜绝失误及任何形式的作弊，防止停车费用流失，使投资者的回报有了可靠的保证。系统以PLC为信息载体，通过智能传感器记录车辆进出信息，结合工业自动化控制技术控制机电一体化外围设备，从而控制进出停车场的各种车辆。本停车场由16个停车位、入口检测器、道闸管理系统、七段数码管用来显示车停车场内车辆数、尚有车位指示灯、车位已满指示灯等部分组成，通过PLC 建立自动化控制系统，实现停车场的自动化控制。该系统可以实现车辆进入的自动控制和车位情况的自动显示。关键词: 停车场管理; 车位控制; 西门子增减计数器CTUD; PLC; 传感器。1.1 停车场车位控制系统设计内容简介停车场车位控制工艺要求如下：1. 假设停车场共有16个空位。2. 在入口处装设有一传感器，用来检测车辆进入的数目。3. 在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，并有一指示灯表示尚有车位。5. 车位已经满时，有一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。1.2停车场车位控制系统设计要求本次的设计要求如下：1.采用PLC控制，列出输入输出点分配表；2.画出PLC的输入输出设备的接线图；3.利用STEP7-Micro/WIN32软件完成梯形图、指令表的程序设计与调试；4.完成课程设计说明书4272. 方案论证2.1停车场车位控制系统设计思想本次的设计思想如下：1进入停车场的车辆前进时，经过入口传感器1，此时车位尚未满的话，栅栏向上打开，当达到定时器所设定的时间时，栅栏打开停止，同时车辆进入，经过入口传感器2，栅栏门向下关闭，达到定时器所设定的时间时，栅栏门停止关闭，同时计数器A加1；2当车辆出停车场时，先经过出口传感器3，栅栏门向上打开，当达到定时器所设定的时间停止打开，同时车出栅栏再经过出口传感器4，栅栏门向下关闭，当达到定时器所设定的时间时，栅栏门停止动作，计数器B减1；（计数器B的初始值由计数器A送来）3停车场启用时，先对所有存储单元清零，停车场显示有车位指示灯；4设停车场容量为16辆车，则停车场满时显示车位已满指示灯。 2.2 方案设计在停车场进口的栅栏前装一传感器1，然后在栅栏后装一传感器2，出口的栅栏前装一传感器3，出口的栅栏后装一传感器4，电机的正反转通过两个入口传感器和两个出口传感器接收到的高电平信号来触发定时器控制，同时栅栏的开关由电机控制着。计数器A、B接收传感器2、4输出的脉冲信号，同时将接受到的数据存储到存储器1、2中，存储器3的数据等于存储器1减去存储器2的数据，存储器3存储的数据再传输给数码管显示，如显示的数为18时，则门口处的栅栏停止工作，若显示的数还没到18时，则栅栏继续工作。其原理框图如下图3-2所示：图2-1 方案流程图3. 硬件设计3.1系统的原理方框图图 3.1系统的原理方框图3.2 主电路停车场控制系统的主电路图如图3.2所示，当QS闭合时，KM1闭合KM2断开电机一转，栅栏开启，车辆可通过，当KM2闭合KMT断开时电机反转，栅栏闭合，车辆不可通过。图 3.2主电路控制图3.3 I/O分配CPU224及EM223的的I/O接线图如表3-1所示。控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号启动信号常用开关SB1I0.0停止信号常用开关SB2I0.2入口传感器1输入信号接近开关SQ1I0.3入口传感器2输入信号接近开关SQ2I0.4出口传感器3输入信号接近开关SQ3I0.5出口传感器4输入信号接近开关SQ4I0.6 输 出 信 号车位满信号指示灯L1Q0.0有车位信号指示灯L2Q0.1入口电机正转信号电动机KM1Q0.2入口电机反转信号电动机KM2Q0.3出口电机正转信号电动机KM1Q0.4出口电机反转信号电动机KM2Q0.5七段显示屏1信号七段显示屏SEG1Q2.0-Q2.6七段显示屏2信号七段显示屏SEG2Q3.0-Q3.6表3-1 I/O地址分配表3.4 I/O接线图图3-4 I/O 接线图3.5 元器件选型传感器（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，DC1224V供电，NPN/PNP同时输出，遮光ON/入光ON选择。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2-3。 图2-3 七段数字译码显示器原理框图表 3-5 元器件清单仪器名称数量元器件型号生产厂家传感器4BN5M-MD深圳市神武传感器有限公司PLC模块1西门子PLC S7-200 CPU226山东凯美电气有限公司接近开关4GPS-23东莞圆锋电子有限公司按钮开关2LC2107KDET2B-AK东莞惠群电子有限公司七段译码管2ULF-5163AS漳州市晶艺佳电子制造有限公司指示灯2XL1-25(PL指示灯）乐清市裕林电子有限公司导线若干4.软件设计4.1主流程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4-1：图4-1车进模块流程图停车场控制系统的车出模块流程图如下图图4-2：图4-2 车进模块流程图4.2 梯形图4.3指令表Network 1 / Network Title/ 程序启动与停止LD I0.0O M0.0AN I0.1= M0.0Network 2 / 置两个数码管的初值LD M0.0O SM0.1MOVB 0, QB2MOVB 0, QB3Network 3 LD M0.0O SM0.1MOVW 0, VW0Network 4 / 输出七段显示屏LD M0.0LPSMOVW VW0, AC1AENODIV 10, AC1AENOSEG AC1, QB2LPPMOVW AC1, AC2AENOMUL 10, AC2AENOMOVW VW0, AC3AENO-I AC2, AC3AENOSEG AC3, QB3Network 5 / 控制车满灯和有位灯的亮灭LD M0.0LPSAW VW0, 15S Q0.0, 1R Q0.1, 1LPPAW= VW0, 16S Q0.0, 1R Q0.1, 1Network 6 / 车进控制闸栏的启动LD I0.2O Q0.2AN T37= Q0.2TON T37, 35Network 7 / 车进控制闸栏停止LD I0.3O Q0.3AN T38= Q0.3TON T38, 35Network 8 / 车进计数器加1LD T38AW= VW0, 15INCW VW0AENOLPSAW= VW0, 15S Q0.1, 1R Q0.0, 1LPPAW= VW0, 16S Q0.0, 1R Q0.1, 1Network 9 / 车出控制闸栏的启动LD I0.4O Q0.4AN T39= Q0.4TON T39, 35Network 10 / 车出控制闸栏的停止LD I0.5O Q0.5AN T40= Q0.5TON T40, 35Network 11 / 车出计数器减1LD T40AW= VW0, 16DECW VW0AENOAW= VW0, 15S Q0.1, 1R Q0.0, 1Network 12 / 停止，满车位和有位指示灯灭LD I0.1R Q0.0, 1R Q0.1, 15 组态软件在系统中的应用6 系统调试将上述电路设计好之后按照设计图用软件STEP7 Micro/WNN画出来,在进行实际连线操作之前先进行梯形图仿真检测,以下即为检测的具体步骤: (1)梯形图编译 点击菜单栏的编译按钮,在软件下方会显示此次编译成功与否。如果有错,会显示错误项目数目和错误原因,可以根据提示,依次排查梯形图结构,反复编译直到没有错误为止 (2)仿真 将正确的梯形图导出,导入到S7200模拟器中,选定所用的CPU。点击梯形图运行按钮,这个时候可以根据颜色与数据的变化来观察整个系统是不是按照要求运行。如果运行的结果与设计的不一致,应返川重新检查梯形图,改正后再进行仿真调试 (3)操作说明 点击启动仿真调试按钮后,可以按照以下方法进行仿真调试(1)开关一次I0.0,启动PLC2)开关设计心得我所做的设计题目是基于PLC的停车场车位控制系统。由于是第一次做PLC的设计，设计起来有一定难度，但后来通过去图书馆找相关书籍，上网找资料，请教老师和同学等方法来获取相关知识，通过一步步解决疑惑来完成我的设计，同时也大大提升了自己知识水平和能力。通过这次课程设计让我们意识到书本上学到的知识一定要通过实践去巩固，而且这也是一种学习方法，只有这样才能真正轻松的掌握一门学问。同时此次课程设计也让我们对学习PLC更加热情，我们认识到PLC的强大的功能和广阔的应用领域,也让我了解了PLC梯形图、指令表、外部接线图和关于PLC设计原理。真正体会到了科技给我带来的振憾。让我对学习更有兴趣，同时也给我们在探索知识的路上的无限动力。我想对自己以后的学习和工作都有很大的帮助。在课程设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，只有理论与实际相结合，才能更加深入的了解问题。只有了解了实际与理论知识并把它们相结合，才能解决问题。一切问题必须靠自己一点一滴的解决，而且要不断的更正以前的错误。设计是比较简单的，主要是解决程序设计中的问题，而程序设计是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力，它才是一个设计的灵魂所在。因此大部分时间是用在程序设计上面的。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。在自己以后的学习中，我们一定要有刻苦努力及钻研精神，结合有创新，充分实现自己的价值，为国家的发展做出自己的贡献。参考文献1史国生. 电气控制与可编程控制器技术. 北京：化学工业出版社，2