基于PLC车库管理出入系统

基于PLC车库管理出入系统第22页共24页摘要由于我国汽车工业快速发展，机动车已经成为重要的交通工具，随着人民生活水平的提高，很多人都有了自己的私家车。但是现在城市人口众多，在寸土寸金的都市里，停车难已经成为大中城市遇到的困难问题。政府和社会各界对汽车停放问题给予了极大的关注。自动化技术在地下车库管理控制系统的应用，成了很具有前景的一项技术。这项技术对于我国城市管理现代化具有重要的意义。对于解决城市停车问题也具有重要意义。本项目同时具有非常广阔的推广前景，具有广泛的社会效益和直接的经济效益本系统设计的是基于PLC的自动车库管理系统，通过PLC等自动控制领域的知识应用与自动车库的管理与运行,实行了无人管理，自动记录停车时间及自动收费方便了顾客也降低了运行的成本，成为今后车库的发展趋势。本设计是基于PLC的车辆出入库管理系统，采用LED显示屏幕来显示车库里面车辆的实际数量。使用两个管传感器来监控车辆的进出并完成计数的工作，车辆进入时在原有的数字上加一，车辆出去时则减一。本文介绍了系统的设计原理，包括硬件的设计、软件设计和一些参数的计算。关键字：自动车库管理系统PLC车位检测传感器目录第一章车库的概述1.1车库简介…………41.2车库的管理………4第二章PLC的概述于传感器的定义2.1PLC的概述于基本结构……………52.1.1中央处理器CPU…………………52.1.2存储器……………52.1.3输出接口电路……………………52.1.4输出信号电路……………………52.1.5电源………………62.2PLC的特点…………62.3PLC的工作原理……………………72.4传感器的定义………8第三章系统的硬件设计及端口分布3.1系统整体框图………93.2光传感器的布置方案………………103.3显示电路……………113.4PLC的I/O的端口接线……………123.5I/O口地址分配……………………12第四章程序设计4.1控制要求……………134.2程序流程图…………134.3计数逻辑……………154.4梯形图如下所示……………………16第五章结论……………18第六章致谢……………18第七章车库文献………18附录1系统设计总图…………192元器件清单……………20第一章车库的概述1.1车库简介人类在高速的发展的同时重工业也在快速的发展，交通业的发展尤为显著。随着经济的发展车辆也随之多了起来，车库也开始被人重视了起来。车库的形式有很多种立体式车库、地下车库、移动门车库、回旋通道式楼顶车库等等，花样繁多但是在于它的利用价值上却没有离开一个主题停车。最普通的车库无非就是公寓楼下的车库一家一间式，车库的结构则为承重墙所分割。如今公寓楼下的车库已经不能满足大型车辆的停放问题，我国的经济在高速的发展民众的生活水平已经有了很高的提高汽车已经逐步的成为大家出门的代步工具。汽车多了停车也已经成了一种问题。车库给大家带来了便利也成了一样必不可少的一样事物。在这寸土寸金的城市中车库既要能满足人们的出行停车的方便也要竟可能的去缩小。以减小用地面积。1.2车库的管理随着车辆快速大量的增多车库的管理也是一个很大的问题既要让车辆能按停车位停放也要控制车辆的进出，车辆有时很少有时很多，在多的时候给人造成很大的压力所以如今已经采用无人控制的车库管理系统，通过传感器传送入电脑内部在经过PLC进行车辆的管理，以实行无人化管理的目标。第二章PLC的概述及传感器的定义PLC是一种将计算机技术与继电器控制概念结合起来、装有程序、以中央微处理器〔CPU〕为核心并与输入／输出〔I／O〕设备相连接而作为工业控制特殊用途的计算机，因此它的基本组成部分与通用的微机类似，如图1-1所示。PLC主要由中央微处理器、存储器、输入∕输出接口电路、电源等组成。2.1.1中央处理器CPU中央处理器CPU是PLC的控制核心。它按照PLC系统程序赋予的功能。A.接收并储存从用户程序和数据；B.检测电源，存储器，I／O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。2.1.2存储器可编程控制器的存储器分别为系统程序存储器.存放系统软件的存储器称为系统程序存储器；存放用户程序的存储器称为用户程序存储器，所以又分为用户存储器和数据存储器两部分。2.1.3输出接口电路输入输出信号有开关量﹑模拟量﹑数字量三种，开关量最普遍。2.1.4输出信号电路可编程控制器的输出有；继电器输出(M)﹑晶体管输出〔T〕﹑晶闸管输出﹝SSR﹞三种输出形式。2.1.5电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。一般小型PLC的电源输出为两部分；一部分供PLC内部电路工作；一部分向外部提供给现场传感器的工作电源。———→输入单元←———电源———→输出单元∶↓———―∶存储器∶↑↑∶↓↓———―———→←——→CPU←——→↑↓编程设备1—12.2PLC的特点：（1）可靠性高。抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。（2）配套齐全，功能完善适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。（5）体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。2.3PLC的工作原理PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。2.4传感器的定义传感器的作用将被测量量转变成于其有一定关系的易于处理的电量，它获得的信息正确与否，直接关系到整个系统的精度。依照中华人民共和国国家标准(GB∕T7665—1987传感器通用术语)的规定，传感器的定义：“能感受(或响应)规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出型号的器件或装置”。这已定义包含了几个方面的含义；①传感器是测量装置，能完成测量任务；②它的输入量是某一被测量，可能是物理量，化学量，生物量等；③它的输出量是某一物理量，这种量要便于传输转换处理和显示等，这就是所谓的“可用信号”的含义；④输出与输入有一定的对应关系，这种关系要有一定的规律。根据字义可用理解传感器为一感二传，既感受信息并传递出去。第三章系统的硬件设计及端口分布3.1系统整体框图该系统设计是通过光感器进行信息采集之后，传到可编程控制器进行处理，然后经过一系列相关处理之后，在LED显示器上显示车辆数，以此来实现车辆输入库管理。光传感器1——→可编程控制器——→LED显示器光传感器2——→——→3.2光传感器的布置方案光传感器的布置安装需要考虑误计数和漏计数问题，注意控制两个光传感器之间的距离，用程序验证进出车库的是否是车辆，当人通过传感器时不可以计数，其次采用逻辑互锁方式，启动加计数则要锁定减计数，产生加计数脉冲时则要锁定减计数脉冲。如此以保证可靠性，最后及时进行复位处理，以免车辆在传感器附近往返运动时错误的计数。3.3显示电路在显示电路的选择中，我们选择共阴极七段LED数码管，首先COM脚接VCC，然后将每一只阳极引脚各接一个限流电阻，限流电阻的大小一般选择200—300Ω，电阻值越大，电流越小，亮度也越小，电阻值越小，电流越大，亮度也越大。综合考虑，选着的限流电阻大小为220Ω.通过对Q1.0—Q1.6，Q2.0—Q2.6的输出控制，来显示数码管的亮暗，以此来显示数字。对应的驱动型号如下表所示：数字2进位16进位显示0001111110x3f01000001100x0612010110110x5d23010011110x4f34011001100x6645011011010x6d56001111000x3c67000001110x0778011111110x7f89011001110x379各个管脚接引如下表所示：Q1.0接LED脚bQ1.1接LED脚aQ1.2接LED脚cQ1.3接LED脚dQ1.4接LED脚eQ1.5接LED脚fQ1.6接LED脚gQ2.0接LED脚bQ2.1接LED脚aQ2.2接LED脚cQ2.3接LED脚dQ2.4接LED脚eQ2.5接LED脚fQ2.6接LED脚g3.4PLC的I／O的端口接线传感器1号接IO.1，传感器2号接IO.2，以此来输入信号到主控制器PLC，当PLC采集到信号，并经过相关处理后，通过输出端口将信号送至LED显示出来，管脚接线图如上所示。3.5I／O口地址分配输入信号输出信号传感器1IO.1发光二极管Q0.2传感器2IO.2接LED脚bQ1.0手动清零IO.3接LED脚aQ1.1接LED脚cQ1.2接LED脚dQ1.3接LED脚eQ1.4接LED脚fQ1.5接LED脚gQ1.6接LED脚bQ2.0接LED脚aQ2.1接LED脚cQ2.2接LED脚dQ2.3接LED脚eQ2.4接LED脚fQ2.5接LED脚gQ2.6第四章程序设计4.1控制要求﹙1﹚入库车辆前进时，经过1号→2号传感器后计数器加1，后退时经过2号→1号传感器后计数器减1，单经过一个传感器则计数器不动作。﹙2﹚出库车辆前进时经过2号→1号传感器后计数器减1，后退时经过1号→2号传感器后计数器加1，单经过一个传感器则计数器不动作。﹙3﹚设计一个由两位数数码管及相应的辅助元件组成的显示电路，显示车库里车辆的实际数量。4.2程序流程图4.3计数逻辑(1)光传感器的接收被遮断时，定义“有信号”；(2)传感器1号完成脉冲同时2号有信号，启动增计数逻辑；(3)传感器2号完成脉冲同时1号有信号，启动减计数逻辑；(4)传感器1号和传感器2号都完成脉冲后进行相应计数动作；(5)传感器1号和传感器2号都没有信号后进行小复位动作；(6)增计数和减计数的启动逻辑互锁；(7)增计数和减计数的启动逻辑互锁；(8)计数器超过+99后从零开始计数并未报警(发光二极管或者蜂鸣器)10001--启动10006--1号传感器10002停止100072号传感器10003--清零00001车库空显示10004=“1”入库操作10004=“0”出库操作10005=“1”前进操作10005“0”后退操作4.4梯形图如下所示：第五章结论本设计采用传感器采集信号，使用PLC控制，用数码管显示，本设计可以可靠准确的完成了车辆出入库时的统计和显示工作，无论车辆往返情况如何，都不会出现误计数和漏计数，在外界干扰情况较大的情况下，都不会出现相关的误计数后漏计数，在外界干扰情况较大的情况下，都不会出现相关的误计数。两个LED数码管显示，既经济实用又方便。本设计具有以下优点：计数动作准确可靠，设备安装简单，性价比高，自动化程度高，抗干扰能力强，剩余端口便于其他功能的扩展。第六章致谢转眼间已经到了毕业的时候了，很是怀恋