停车场车位的PLC控制《机电一体化系统设计课程设计》设计

1、课程（产品）设计任务书题目名称停车场车位的PLC控制设计目的1 方便、快捷、准确的满位显示服务功能；2 车辆保管的安全性功能；3 经济合理的运营成本。设计条件 PLC实验室设计内容及要求在出入口检测车辆进出的数量，根据停车场剩余车位数判断是否让车辆进入停车场，并在显示屏上显示相关信息。设计步骤1. 分析项目控制要求2. 输入/输出端口分配3. 系统程序编写4. 系统调试及运行成果形式设计说明书参考文献1、 吕爱华,张霞.电气控制与PLC应用技术（三菱系列）.北京：电子工业出版社,2011.82、 PLC编程与应用技术/魏小林，周建清主编.北京：电子工业出版社，指导教师2013年10月23日目

2、录1课题分析11.1设计目的11.2设计达到的功能和要求11.3 设计内容和主要步骤11.4 小组成员及其分工12机械结构设计22.1 设计参数计算22.2 机械部件的选择22.3 机械结构的设计22.4 机械结构装配图33控制电路设计33.1 电机的选择33.2 传感器的选择43.3 PLC的选择43.4 控制系统电路图44 控制系统设计74.1 控制系统工作原理74.2 控制系统框图74.3. 控制过程流程图。74.4 PLC控制程序95 结语106 附录115.1 机械结构装配图115.2 控制系统装配图115.3 PLC控制程序11参考文献12II1课题分析1.1设计目的1. 方便、快

3、捷、准确的满位显示服务功能；2. 车辆保管的安全性功能；3. 经济合理的运营成本。1.2设计达到的功能和要求 在出入口检测车辆进出的数量，根据停车场剩余车位数判断是否让车辆进入停车场，并在显示屏上显示相关信息。1.3 设计内容和主要步骤1、入库车辆前进时，经过入口传感器，此时，车位尚未满的话，栅栏门向上打开，当达到上限位置时，栅栏门打开停止，同时车辆进入，经过出口传感器，栅栏门向下关闭，达到下限位置时，栅栏门停止关闭，同时计数器A加1；2、车出库时，先经过出口传感器，栅栏门向上打开，当达到上限的时候停止打开，同时车辆出闸门再经过入口传感器，栅栏门向下关闭，当达到下限位时，栅栏门停止动作，计数器

4、B减1；（计数器B的初始值由计数器A送来）只经过一个传感器则计数器不动作。3、若设仓库容量为8辆车，则仓库满时应显示红灯。1.4 小组成员及其分工林 ：电路设计与绘制，设计报告的编写刘：机械结构的设计，装配图的绘制，程序的编写2机械结构设计2.1 设计参数计算上落杆的参数：长度：3m宽度：10cm材料：钢材减速箱的参数： 传动比：2.2 机械部件的选择热释红外传感器：LHI954二级蜗杆斜齿轮圆柱齿轮减速器2.3 机械结构的设计利用电机通过二级减速箱，利用减速箱的大传动比更好的控制上落杆的升降。2.4 机械结构装配图3控制电路设计3.1 电机的选择1. 电机功率的计算P=1.732UIcos=

5、1.732*电压*电流*功率因数2. 电机型号的选择选用三相异步电动机Y132M-4，其性能参数如下：l 型号：Y132M-4 7.5KWl 额定功率：7.5KWl 额定转速：1440（rpm）l 额定电压：380Vl 最大转矩：2.3n.ml 频率：50Hzl 极数：4极l 应用范围：机械设备3. 电机的控制方法本设计中电机采用PLC来控制，根据系统要求和需求，编写程序来控制电机实现目的。3.2 传感器的选择1. 传感器的工作原理 利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿，对于辐射至传感器的红外辐射，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至

6、两个探测元上，从而使传感器输出电压信号。2. 传感器的性能参数 工作电压：315V 工作波长：7.514m 源极电压：0.41.1V，R=47K 输出信号电压：大于2V 检测距离：610m 水平角度：120° 工作温度范围：-10+403. PLC对传感器的控制和检测方法 测量3.3 PLC的选择1. PLC的型号和参数 型号：FX1s。其特点；1、该类型PLC主要用在全部是数字量输入、数字量输出的控制点少的设备上。2、主机有10点(6I/4O)、14点(8I/6O)、20点(12I/8O)、30点(16I/14O) 4种类型。3、定位和脉冲输出功能： 一个PLC单元中每相能同时输出

7、2点100KHz脉冲。PLC配备有7条特殊的定位指令，包括零返回、绝对或相对地址表达方式及特殊脉冲输出控制。能通过FX1N-2AD-BD，FX1N-1DA-BD实现模拟量输入，输出。能安装显示模块FX1N-5DM，能监控和编辑定时器、计数器和数据寄存器。 控制单元的I/O地址分配：输入输出设备名称符号端口号设备名称符号端口号系统启动按钮SB1X000有剩余车位指示灯HL1Y000系统停止按钮SB2X001车位已满指示灯HL2Y001正转到位开关SQ1X002电机正转接触器KM1Y002反转到位开关SQ2X003电机反转接触器KM2Y003入口检测传感器B1X004显示已有车辆数个位LED1Y0

8、04Y010出口检测传感器B2X0052. PLC的工作原理 PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式 （1）每次扫描过程，集中采集输入信号，集中对输出信号进行刷新。 （2）输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 （3）一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 （4）元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。 （5）扫描周期的长短由三条决定。 a CPU执行指令的速度 b 指令本身占有的时间 c 指令条数，现在的PLC扫描速度都是非常快的。 （6）由于采用集中采样，集中输出的方式，存在输

9、入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。3. PLC的控制原理和方法 原理：（1)继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。 (2)PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。 为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在 100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PL

10、C采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式-扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。 方法：当 PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 3.4 控制系统电路图4 控制系统设计4.1 控制系统工作原理在这个项目中，当有车辆进出时通过传感器来检测，并将信息送给PLC处理，根据是否有剩余车位数来确定是否让车辆进入停车场，并在显示屏上显示相关信息。因此，我们就要用到算术运算指令来计算车位数，并

11、用比较指令进行比较，然后输出信号给变频器。驱动电机转动带动打开或关闭栏杆让车辆进出，并用7段数码管来显示已停车数量和剩余车位数。因此，整个系统工作情况如下：1、 在入口和出口出装设检测传感器，用来检测车辆进入和出去的数目（不考虑车辆同时进出的情况），并在数码管上显示目前停车场共有几辆车以及还剩余的停车位数目。2、 如果车位有剩余，入口处栏杆才可以打开，让车辆进入停放，并且有一指示灯表示尚剩余的车位数。3、 如果车位已满，入口处栏杆不能开启让车辆进入，并且有一指示灯表示车位已满。4、 栏杆的打开和关闭由电动机正反转来实现。开启到位时由正转停止传感器检测，关闭到位时由反转停止传感器检测。5、 系统

12、设有启动和停止工作按钮。4.2 控制系统框图1车位5车位 剩余车位 车位已满指示灯 指示灯 剩余车位数目 2车位6车位3车位7车位4车位8车位 入口检测传感器 出口检测传感器 栏杆4.3. 控制过程流程图4.4 PLC控制程序5 结语本次课程设计的体会和建议 我组本次课程设计的题目是停车场车位的PLC控制，经过两个多月的设计，机械结构已经完成，程序的编写和调试也已经成功，实现停车场车位的所要求的功能，通过红外线传感器控制电机的正反转，和通过plc程序内部的算法运算，对外显示车位剩余量并且通过显示灯提醒是否有剩余车位的功能。 在设计的过程中，我们遇到了很多问题，譬如电机的选择，功率的计算，红外传

13、感器的选择与其工作原理，还有机械结构设计如何才能实现所需功能的问题，经过不断的学习和翻阅资料，我们对各个问题一一突破，期间还有何老师的耐心指导，在传感器还有程序的编写等方面中给了非常宝贵的建议，这成为本次设计成功的关键。 同时，通过本次的课程设计，我们意识到了我们对专业知识的匮乏。在这过程中，深刻认识到了理论和实际结合的重要性，通过不断的摸索，去PLC实验室的不断修改的调试，终于完成了这次的课程设计。总之，这次的课程设计，我们学到了很多，也对机电一体化有了更深的认识，这对我们以后的工作和生活都有很大的帮助。6 附录5.1 机械结构装配图5.2 控制系统装配图5.3 PLC控制程序参考文献1 吕爱华,张霞.电气控制与PLC应用技术（三菱系列）.北京：电子