基于PLC控制的停车场车位控制系统

机电工程学院课程设计说明书设计题目:基于PLC限制的停车场车位限制系统学生姓名：专业班级：机制F09学号：20094805指导老师：年月日内容摘要设计针对目前停车场车位限制系统存在的集成自动化程度低、牢靠性差和运行效率低下的不足，结合目前工业领域的应用技术，设计了一种技术较先进、性能牢靠、自动化的程度较高的停车场车位限制系统。本文针对停车场车位限制系统中存在的问题，把PLC可编程序限制器和变频器应用于停车场车位限制系统上，同时对问题进行了较深化的探讨。本文阐述了停车场车位限制系统的PLC限制、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，以及介绍了西门子S7-200可编程限制器系列PLC限制器主要功能模块及应用。然后设计了停车场车位限制系统的基本模块及功能，并对系统的主回路和限制回路的硬件部分进行了具体介绍。最终程序分析测试论证停车场车位限制的设计。关键词：PLC停车场;车位限制;西门子S7-200。目录第1章引言 11.1课题内容 11.2课题要求 21.3系统工作过程 2第2章PLC简介 32.1可编程控器概述 32.2可编程限制器的定义 32.3PLC的特点 3第3章基于PLC限制的停车场车位限制系统的设计 53.1限制程序流程图 53.2系统硬件电路设计 63.2.1CPU的选择 63.2.2输入输出编址 63.2.3I/O接线图 73.3梯形图程序 73.4停车场车位限制系统语句表 12结论 15设计总结 16谢辞 17参考文献 18第1章引言1.1课题内容基于PLC的停车场车位限制系统设计要求图1：设计任务示意图1.2课题要求1．列出输入输出点安排表；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。1.3系统工作过程1.入库车辆前进时，经过1#传感器，此时车位尚未满的话，栅栏向上打开，当达到上限位置时，栅栏打开停止，同时车辆进入，经过2#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.出库时，先经过2#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1#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.仓库启用时，先对全部用到的存储单元清零，并应有仓库空显示。若设仓库容量为16辆车，则仓库满时应报警并显示。5.若同时有车辆相对入库和出库（即入库车辆经过1#传感器，出库车辆经过2#传感器），应避开误计数。第2章PLC简介2.1可编程控器概述可编程限制器(ProgrammableController)是计算机家族中的一员，是为工业限制应用而设计制造的。早期的可编程限制器称作可编程逻辑限制器(ProgrammableLogicController)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑限制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑限制的范围，因此，今日这种装置称作可编程限制器，简称PC。但是为了避开与个人计算机(PersonalComputer)的简称混淆，所以将可编程限制器简称PLC。2.2可编程限制器的定义可编程限制器简称PC（英文全称：ProgrammableController），它经验了可编程序矩阵限制器PMC、可编程序依次限制器PSC、可编程序逻辑限制器PLC（英文全称：ProgrammableLogicController）和可编程序限制器PC几个不同时期。为与个人计算机（PC）相区分，现在仍旧沿用可编程逻辑限制器这个老名字。1987年国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种特地为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采纳可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、依次运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，限制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应当按易于与工业限制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”2.3PLC的特点1.牢靠性高，抗干扰实力强PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可削减到继电器限制系统的1/10~1/100，因触点接触不良造成的故障大为削减。高牢靠性是电气限制设备的关键性能。PLC由于采纳现代大规模集成电路技术，采纳严格的生产工艺制造，内部电路实行了先进的抗干扰技术，具有很高的牢靠性。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。一些运用冗余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，运用PLC构成限制系统，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削减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，出现故障时可刚好发出警报信息。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爱护。这样，整个系统具有极高的牢靠性也就不惊奇了。2.硬件配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今日，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能敏捷便利地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很便利，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载实力，可干脆驱动一般的电磁阀和沟通接触器，可以用于各种规模的工业限制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算实力，可用于各种数字限制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置限制、温度限制、CNC等各种工业限制中。加上PLC通信实力的增加及人机界面技术的发展，运用PLC组成各种限制系统变得特别简洁。3.易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业限制计算机，是面对工矿企业的工控设备。它接口简洁，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的少量开关量逻辑限制指令就可以便利地实现继电器电路的功能。为不熟识电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人运用计算机从事工业限制打开了便利之门。4.系统的设计、安装、调试工作量小，维护便利，简洁改造PLC的梯形图程序一般采纳依次限制设计法。这种编程方法很有规律，很简洁驾驭。对于困难的限制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大削减了限制设备外部的接线，使限制系统设计及建立的周期大为缩短，同时维护也变得简洁起来。更重要的是使同一设备经过变更程序变更生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。第3章基于PLC限制的停车场车位限制系统的设计3.1限制程序流程图启动由上述具体限制要求，可作出停车场车位限制系统在启动运行时的程序框图，如下图所示。启动七段显示屏重置七段显示屏重置七段显示屏重置七段显示屏重置是否有车出是否有车进入停车NN是否有车出是否有车进入停车触发传感器1传感器1无反应触发传感器2YY触发传感器1传感器1无反应触发传感器2大门不开有位指示灯是否亮开门传感器2无反应N大门不开有位指示灯是否亮开门传感器2无反应不开门触发传感器1Y 不开门触发传感器1开门不开门开门不开门触发传感器2关门触发传感器2关门关门关门计数器减1计数器减1计数器加1计数器加1七段显示屏显示当前停车场已停车数七段显示屏显示当前停车场已停车数结束结束图2.1限制程序流程图3.2系统硬件电路设计3.2.1CPU的选择本次设计要求起先、停止、2个行程开关和2个传感器共6个输入接口，限制车满和有位2个指示灯、电机正反转及2个七段显示屏共18输出接口，所以选用CPU222并扩展2个EM222模块满意限制要求。3.2.2输入输出编址停车场车位系统输入开关及限制该系统的输出端在PLC中的I/O地址安排表如表2-1所示。表2-1I/O地址安排表限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SB2I0.5传感器1输入信号接近开关SQ1I0.1传感器2输入信号接近开关SQ2I0.2闸栏上限位信号行程开关SQ3I0.3闸栏下限位信号行程开关SQ4I0.4输出信号车位满信号指示灯HL1Q0.2有车位信号指示灯HL2Q0.3电机正转信号电动机KM1Q0.0电机反转信号电动机KM2Q0.1七段显示屏1信号七段显示屏SEG1七段显示屏2信号七段显示屏SEG23.2.3I/O接线图图2.2I/O接线图3.3梯形图程序依据程序模块及停车场车位限制的逻辑关系，可绘出梯形图限制程序。程序如下：3.4停车场车位限制系统语句表TITLE=程序注释Network1//网络标题//程序启动LDI0.0OM10.0ANM10.1=M10.0Network2//程序停止LDI0.5=M10.1Network3//输出七段显示屏LDM10.0MOVWAC0,AC1DIV10,AC1SEGAC1,QB0SEGAC2,QB1Network4//重置2个七段显示屏LDNM10.0RQ0.0,7RQ2.0,7Network5//限制大门的关闭停止LDM0.4OM0.7OM1.2AI0.4LDSM0.1OM0.0OLDANM0.1=M0.0Network6//限制车满灯和有位灯的亮灭LDM0.0AM10.0OM0.1ANM0.2ANM0.5ANM1.0LPSAB<=AC0,15SQ0.2,1RQ0.3,1LRDAB=AC0,16SQ0.3,1RQ0.2,1LPP=M0.1Network7//限制车进入开门LDM0.1AI0.1ANI0.2AQ0.2OM0.2ANM0.3=M0.2Network8//开门动作停止LDM0.2AI0.3OM0.3ANM0.4=M0.3Network9//关门并计数器加1LDM0.3AI0.2OM0.4ANM0.0=M0.4EUAB<=AC0,15INCBAC0Network10//同时有车进入和离开时开门LDM0.1AI0.1AI0.2OM0.5ANM0.6=M0.5Network11//开门动作停止LDM0.5AI0.3OM0.6ANM0.7=M0.6Network12//进入和离开完成时关门LDM0.6AI0.1AI0.2OM0.7ANM0.0=M0.7Network13//离开时的开门LDM0.1AI0.2ANI0.1OM1.0ANM1.1=M1.0Network14//开门动作停止LDM1.0AI0.3OM1.1ANM1.2=M1.1Network15//离开时的关门并计数器减1LDM1.1AI0.1OM1.2ANM0.0=M1.2EUAB>=AC0,1DECBAC0Network16//电机正转及开门限制LDM0.2OM1.0OM0.5=Q0.0Network17//电机反转及关门限制LDM0.4OM1.2OM0.7=Q0.1Network18//重置车满和有位指示灯LDI0.5RQ0.2,1RQ0.3,1结论纵观两周的设计过程，可以说在这一过程中我的收获很大，充分相识到自己的薄弱环节，通过理论分析与实践的反复论证，很多问题都有了较好的解决方案。软件部分采纳各部分程序干脆转的方式，依次实现了PLC流程图、梯形图、指令表三种机械手限制方式。用此种方法编写程序条理清楚，连贯性强，但若要增加其它机械手限制方式或进行扩展，程序会变得相当困难而且简洁出错，出错后调试修改也很困难。收进的方式是将各部分程序写成程序，便利调用和调试。此种方法的优点是程序编写比较简洁，不须要再编写分支、汇合状态移图的程序，且由于本课对定时精确度要求并不高，相宜采纳。若是在对定时精度要求比较高的状况下，应采纳单片机的中断功能进行硬件定时。通过此次设计，了解了停车场车位限制系统的工作原理，其中电路及软件实现是此次设计的主要部分。作为一个好的限制系统必需把各种限制都考虑在内之外，还要考虑平安限制。设计总结通过这次课程设计，我发觉了我的理论学问驾驭的不是特殊好，而且很多方面驾驭的都不到位，我们还须要大量的以前没有学到过的学问，于是图书馆和网路成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要推断优劣、取舍相关学问，不知不觉中我们查阅资料的实力也得到了很好的熬炼。我们学整个设计通过软件和硬件上的调试。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，在实际设计中才发觉，只有理论与实际相结合，才能更加深化的了解问题。只有了解了实际与理论学问并把它们相结合，才能解决问题。一切问题必需靠自己一点一滴的解决，而且要不断的更正以前的错误。设计是比较简洁的，主要是解决程序设计中的问题，而程序设计是一个很敏捷的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新实力，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。有时发觉一个问题的时候，须要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐性便在其中建立起来了。为以后的工作积累了阅历，增加了信念通过这次对停车场车位限制的PLC限制，让我了解了PLC梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。有