基于PLC的停車場管理系統(tǒng)設(shè)計(雷志林)

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國家職業(yè)資格全國統(tǒng)一鑒定 維修電工技師論文 國家職業(yè)資格二級 論文題目 基于 PLC停車場立體車庫控制系統(tǒng) 姓 名 身份證號 準考證號 所在省市 廣東省廣州市 所在單位 天津津濱聯(lián)合物業(yè)有限服務(wù)有限公司廣州分公司 摘 要 隨著我國城市建設(shè)速度的加快 城市交通需求量日益增大 隨之出現(xiàn)了私 家車 出租車停放的系統(tǒng)管理介質(zhì)落后 集成自動化程度低 安全性差 人性 化和運行效率低下等一系列難題 本設(shè)計針對這些難題與不足 結(jié)合目前科學(xué) 技術(shù)領(lǐng)域的最新研究成果 設(shè)計了一種技術(shù)較先進 性能可靠 自動化程度較 高的停車場智能管理系統(tǒng) 該系統(tǒng)將先進的計算機處理技術(shù) 信息技術(shù) 數(shù)據(jù) 通信傳輸技術(shù) 自動控制技術(shù) 人工智能及電子技術(shù)等有效地綜合運用于停車 場智能管理體系中 建立一種在區(qū)域性內(nèi)全方位發(fā)揮作用的準時 快捷 高效 的停車智能管理體系 通過采取PLC技術(shù)對停車場管理的設(shè)計 車輛進入后 記 錄車輛總量 車輛離開時 減少車輛數(shù)量 車輛進出指示可完全由PLC作為中央 控制處理 停車場空位指示可利用價格較不高的數(shù)碼管顯示 以達到停車場智 能化 高效化 關(guān)鍵詞 PLC技術(shù) 人工智能 信息技術(shù) 管理系統(tǒng) 目 錄 第一章 緒論 1 1 1國內(nèi)外智能停車場管理系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn) 狀 1 1 2智能停車場管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 1 第二章 PLC 的發(fā)展 2 2 1 PLC的定義 2 2 2 PLC的發(fā)展階段 4 2 3 PLC的工作原理 4 第三章 停車場管理系統(tǒng)的總體設(shè)計方案 6 3 1車輛出入庫管理系統(tǒng)工作流程圖 6 3 2系統(tǒng)功能構(gòu)成及相關(guān)元器件 7 第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計及端口分布 9 4 1 系統(tǒng)整體框圖 9 4 2 光傳感器的布置方案 10 4 3 顯示電路 11 4 4 PLC的 I O 口端口接線 11 4 5I O 口地址分配 12 4 6 硬件電路設(shè)計 13 4 6 1 PLC硬件組成框圖 13 4 6 2外部接線圖 14 4 6 3 操作面板設(shè)計 14 4 6 4順序功能圖 15 4 6 5 梯形圖 16 第五章 系統(tǒng)的軟件與程序 17 5 1梯形圖 17 5 1 1 梯形圖 17 5 1 2 控制程序梯形圖 19 5 2 控制程序指令 20 5 2 1道閘控制程序 20 5 2 2車輛計數(shù)程序 21 5 2 3 故障報警程序 22 5 2 4 A D轉(zhuǎn)換控制程序 23 第六章致謝 24 參考文獻 25 1 第一章 緒論 1 1 國內(nèi)外智能停車場管理系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 目前我國的智能停車場管理系統(tǒng)根據(jù)停車場類型的不同 設(shè)備配置也不相 同 有些簡單停車場管理系統(tǒng)僅設(shè)置欄桿機 出入口設(shè)在一起 多靠人工管理 這類型的停車場多見于一些小型小區(qū) 大廈 機關(guān)等場所 還有一些路內(nèi)停車 場采用咪表停車收費系統(tǒng) 以人工收取現(xiàn)金或刷卡的形式管理停車場 這種在 路內(nèi)停車管理中采用停車瞇表作為技術(shù)設(shè)備的停車管理方式 在世界發(fā)達國家 城市中已普遍推行 比較完整的智能化停車場系統(tǒng)多應(yīng)用于城區(qū)較發(fā)達的商業(yè) 區(qū) 大廈 大型社區(qū)及大型公共停車場等場所 國外一些發(fā)達國家的智能停車場建設(shè)及管理系統(tǒng)的應(yīng)用相對要成熟一些 比如柏林 東京 紐約等國外的一些大城市很少看到因停車而造成的交通擁堵 其原因一個是規(guī)劃比較合理 路內(nèi)停車與路外停車相互結(jié)合 合理控制與收費 比如在日本 一車一位 再加 20 的周轉(zhuǎn)車位 車和車位之比在 1 1 2 遠低 于我國車與車位 5 1 的比例 另外一個原因是國外智能建筑智能化的投資占整 個建筑投資的 5 8 的比例 而國內(nèi)稍低 這就決定了國外作為物業(yè)管理組成 部分之一的停車場系統(tǒng) 其智能化程度要相對高一些 停車管理相對方便快捷 比如新加坡的樟宜機場是亞洲最繁忙的空港之一 設(shè)有三個停車場 共 3300個 車位 停車場收費完全自動化 停車場內(nèi)看不到一個管理人員 值班人員只在 辦公室遠程監(jiān)測停車場的運行情況 以備處理應(yīng)急事件 1 2 智能停車場管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 目前智能停車場管理系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域是智能小區(qū)與大廈 而這所占比例 明顯高于其它領(lǐng)域 可見智能小區(qū)與大廈的快速發(fā)展 極大帶動了智能停車場 管理系統(tǒng)的發(fā)展 尤其是智能小區(qū)方面的應(yīng)用 在工程商智能停車場工程類型 調(diào)查中名列榜首 但有也業(yè)內(nèi)人士也提出 智能小區(qū)對智能停車場管理系統(tǒng)的 應(yīng)用智能化程度相較智能大廈等高檔寫字樓來說要低一些 并且一旦停車場建 成 產(chǎn)品更新?lián)Q代比較慢 智能大廈等高檔寫字樓停車場的應(yīng)用潛力更大一些 目前中國已經(jīng)成為世界第三大汽車生產(chǎn)國和第二大汽車消費國 據(jù)權(quán)威部 門數(shù)據(jù)表明 截至 2006年底 中國汽車保有量突破 3500萬輛 私人汽車擁有 量已達 2925萬輛 其中 4年以內(nèi)的新車占到百分之六十 預(yù)計國內(nèi)每年汽車增 2 長率都以 50 80 的速度增長 這就導(dǎo)致了 50 的汽車無序停放現(xiàn)象 智能停車 已經(jīng)成為推動城市發(fā)展不可或缺的一部分 但隨之而來的 車多位少 停車難 的問題也日漸突出 成為當前社會普遍的關(guān)注點 以廣州來說 現(xiàn)有機動車數(shù) 量達 50萬以上 車卻只有約 28萬個 停車位短缺可見一斑 停車所引發(fā)的社 會問題日趨嚴重 停車所涉及的社會問題是多方面的 涉及城市規(guī)劃 汽車保 有量的增長與停車資源配套的失衡 軌道交通停車配套等諸多問題 面對這一系列難題 智能化停車管理系統(tǒng)必為大勢所趨 而隨著科技的進 步 電子技術(shù) 計算機技術(shù) 通訊技術(shù)不斷地向各種領(lǐng)域滲透 當今的停車場 車位控制系統(tǒng)已經(jīng)向智能型的方向轉(zhuǎn)變 先進可靠的停車場控制系統(tǒng)在停車場 管理系統(tǒng)中的作用越來越大 利用 PLC控制停車的停車場管理系統(tǒng)是一種高效 快捷 公正準確 科學(xué)經(jīng)濟的停車場管理手段 是停車場對于車輛實行動態(tài)和 靜態(tài)管理的綜合 從用戶的角度看 其服務(wù)高效 準確無誤 從管理者的角度 看 其易于操作維護 動化程度高 大大減輕管理者的勞動強度 從投資者角 度看 徹底杜絕失誤及任何形式的作弊 防止停車費用流失 使投資者的回報 有了可靠的保證 而從趨勢上看 智能停車場管理系統(tǒng)應(yīng)向更高程度的智能化 合理化 人 性化方向發(fā)展 比如在智能化方面要更便于整個停車場的維護管理 以及在性 能上更穩(wěn)定可靠 在合理化方面 價格上要合理 避免一方面車輛亂停 另一 方面停車場內(nèi)車位空閑 在人性化方面 能夠讓車主更便捷的找到車位 比如 在未來一定范圍內(nèi)的停車場可以相互聯(lián)系在一起 建立總的車位查詢情況 比 如象有些大廈里的電梯可以提示客人搭乘哪一趟電梯上下一樣 提示車主最近 的空停車位在什么地方 第二章 PLC 的發(fā)展 2 1 PLC 的定義 可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng) 專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè) 計的 它采用一類可編程的存儲器 用于其內(nèi)部存儲程序 執(zhí)行邏輯運算 順序 控制 定時 計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令 并通過數(shù)字或模擬式輸入 輸 出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程 可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備 都按易 于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體 易于擴充其功能的原則設(shè)計 總之 可編程控制器是一臺計算機 它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計制造的 計算機 它具有豐富的輸入 輸出接口 并且具有較強的驅(qū)動能力 但可編程控 3 制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用 在實際應(yīng)用時 其硬件需根據(jù)實際需要 進行選用配置 其軟件需根據(jù)控制要求進行設(shè)計編制 PLC的特點 一 可靠性高 抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能 PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù) 采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造 內(nèi)部 電路采取了先進的抗干擾技術(shù) 具有很高的可靠性 例如三菱公司生產(chǎn)的 F系 列 PLC平均無故障時間高達 30萬小時 一些使用冗余 CPU的 PLC的平均無故障 工作時間則更長 從 PLC的機外電路來說 使用 PLC構(gòu)成控制系統(tǒng) 和同等規(guī) 模的繼電接觸器系統(tǒng)相比 電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一 故障也就大大降低 此外 PLC 帶有硬件故障自我檢測功能 出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息 在應(yīng)用軟件中 應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序 使系統(tǒng)中除 PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護 這樣 整個系統(tǒng)具有極高的可 靠性也就不奇怪了 二 配套齊全 功能完善 適用性強 PLC發(fā)展到今天 已經(jīng)形成了大 中 小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品 可以用 于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合 除了邏輯處理功能以外 現(xiàn)代 PLC大多具有完善 的數(shù)據(jù)運算能力 可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域 近年來 PLC的功能單元大量涌現(xiàn) 使 PLC滲透到了位置控制 溫度控制 CNC 等各種工業(yè)控制中 加上 PLC通信 能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展 使用 PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易 三 易學(xué)易用 深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計算機 是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備 它接口容易 編程語言易于為工程技術(shù)人員接受 梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電 器電路圖相當接近 只用 PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼 電器電路的功能 為不熟悉電子電路 不懂計算機原理和匯編語言的人使用計 算機從事工業(yè)控制打開了方便之門 四 系統(tǒng)的設(shè)計 建造工作量小 維護方便 容易改造 PLC用存儲邏輯代替接線邏輯 大大減少了控制設(shè)備外部的接線 使控制 系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短 同時維護也變得容易起來 更重要的是使同 一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能 這很適合多品種 小批量的生產(chǎn) 場合 五 體積小 重量輕 能耗低 以超小型 PLC為例 新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm 重量小于 150g 功耗僅數(shù)瓦 由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部 是實現(xiàn)機電一體化的理 4 想控制設(shè)備 2 2 PLC 的發(fā)展階段 雖然 PLC問世時間不長 但是隨著微處理器的出現(xiàn) 大規(guī)模 超大規(guī)模集 成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進步 PLC 也迅速發(fā)展 其發(fā)展 過程大致可分三個階段 1 早期的 PLC 60 年代末 70 年代中期 早期的 PLC一般稱為可編程邏輯控制器 這時的 PLC多少有點繼電器控制 裝置的替代物的含義 其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制 定 時等 它在硬件上以準計算機的形式出現(xiàn) 在 I O接口電路上作了改進以適應(yīng) 工業(yè)控制現(xiàn)場的要求 裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路 存儲器采用磁芯存儲器 另外還采取了一些措施 以提高其抗干擾的能力 在 軟件編程上 采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式 梯形圖 因此 早期的 PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置 其優(yōu)點包括簡單易 懂 便于安裝 體積小 能耗低 有故障指使 能重復(fù)使用等 其中 PLC特有 的編程語言 梯形圖一直沿用至今 2 中期的 PLC 70 年代中期 80 年代中 后期 在 70年代 微處理器的出現(xiàn)使 PLC發(fā)生了巨大的變化 美國 日本 德國 等一些廠家先后開始采用微處理器作為 PLC的中央處理單元 CPU 這樣 使 PLC的功能大大增強 在軟件方面 除了保持其原有的邏輯運算 計時 計數(shù) 等功能以外 還增加了算術(shù)運算 數(shù)據(jù)處理和傳送 通訊 自診斷等功能 在 硬件方面 除了保持其原有的開關(guān)模塊以外 還增加了模擬量模塊 遠程 I O 模塊 各種特殊功能模塊 并擴大了存儲器的容量 使各種邏輯線圈的數(shù)量增 加 還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器 使 PLC的應(yīng)用范圍得以擴大 3 近期的 PLC 80 年代中 后期至今 進入 80年代中 后期 由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展 微處理器 的市場價格大幅度下跌 使得各種類型的 PLC所采用的微處理器的檔次普遍提 高 而且 為了進一步提高 PLC的處理速度 各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專 用邏輯處理芯片 這樣使得 PLC軟 硬件功能發(fā)生了巨大變化 2 3PLC 的工作原理 PLC是采用 順序掃描 不斷循環(huán) 的方式進行工作的 即在 PLC運行時 CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序 按指令步序號 或地址號 作周期性循環(huán)掃描 如無跳轉(zhuǎn)指令 則從第一條指令開始逐條順 5 序執(zhí)行用戶程序 直至程序結(jié)束 然后重新返回第一條指令 開始下一輪新的 掃描 在每次掃描過程中 還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等 工作 PLC的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣 程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段 PLC在輸入采樣階段 首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中 的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入 并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器 中 即刷新輸入 隨即關(guān)閉輸入端口 進入程序執(zhí)行階段 PLC在程序執(zhí)行階段 按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令 經(jīng)相應(yīng)的運算和處理后 其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中 輸出狀態(tài)寄存器中 所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變 輸出刷新階段 當所有指令執(zhí)行完畢 輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出 刷新階段送至輸出鎖存器中 并通過一定的方式 繼電器 晶體管或晶閘管 輸出 驅(qū)動相應(yīng)輸出設(shè)備工作 6 第三章 停車場管理系統(tǒng)的總體設(shè)計方案 3 1 車輛出入庫管理系統(tǒng)工作流程圖 圖 3 1 車輛出入庫管理系統(tǒng)工作流程圖 上圖是設(shè)計的車輛管理系統(tǒng)工作流程圖 其中包括很多功能 有車輛的檢 道閘在關(guān)閉位置 自動 手動 觸動稱重 傳感器 1 觸動稱重傳感 器 2 按下觸摸屏打開 控制 檢測到正確的 IC 卡信號 道閘打 開 否 車輛出庫 車輛進庫 經(jīng)過光電傳感 器 1 再經(jīng)過 2 寄存器加 1 觸動稱重傳感器 2 經(jīng)過光電傳感 器 2 再經(jīng)過 1 寄存器減 1 觸動稱重 傳感器 1 車輛出入庫 經(jīng)過兩個光電 傳感器 寄存 器相應(yīng)加減 1 否 按下觸摸屏關(guān)閉 控制 道閘關(guān)閉 結(jié)束 否 道閘打 開 否 否 道閘打 開 開始 7 測識別功能 車輛計數(shù)功能 道閘自動開關(guān)功能 還有一個是報警系統(tǒng)功能 在下文獨立說明 下圖是車輛管理系統(tǒng)示意圖 圖 3 2 車輛出入庫單道管理示意圖 3 2 系統(tǒng)功能構(gòu)成及相關(guān)元器件 汽車檢測功能 汽車檢測的功能主要表現(xiàn)在對車輛身份的識別與車輛到位的檢測 當檢測功 能完成時 所啟動了道閘開關(guān)系統(tǒng) 使用的設(shè)備儀器主要有刷卡儀器和稱重傳 感器 身份識別 當車輛準備進車庫時 停在刷卡區(qū)旁 車主使用 IC信息卡 通 過刷卡儀器 檢測正確后將車主信號傳到 PLC控制器中 完成身份識別 車輛到位檢測 在車輛停在刷卡區(qū)的同時 汽車觸動 1 稱重傳感器 管理 系統(tǒng)檢測到壓力傳感信號 有車輛準備進入車庫 道閘開關(guān)功能 道閘開關(guān)主要是通過 PLC控制電動機正反轉(zhuǎn)與到位開關(guān)實現(xiàn)的 所使用的 設(shè)備主要有電動機和到位開關(guān) 當車輛準備進車庫 在完成汽車檢測時 PLC 控制電動機正轉(zhuǎn) 道閘打開 車輛開進并觸動 2 稱重傳感器 PLC 控制電動機反轉(zhuǎn) 道閘關(guān)閉 當車輛準備 出車庫 在車輛觸動 2 光電傳感器時 PLC 控制電動機正轉(zhuǎn) 道閘打開 車輛 8 出道閘并觸動 1 稱重傳感器 PLC 控制電動機反轉(zhuǎn) 道閘關(guān)閉 車輛計數(shù)功能 車輛計數(shù)主要是通過 PLC處理兩個光電傳感器信號 完成車輛計數(shù)功能 當車輛觸動 1 光電傳感器 再觸動 2 光電傳感器 PLC 寄存器加 1 當車 輛觸動 2 光電傳感器 再觸動 1 光電傳感器時 PLC 寄存器減 1 兩個光電傳 感器的位置如圖 3 2所示 車位顯示功能 圖 3 3 控制面板圖 最上邊是車位顯示指示燈 用來顯示停車場是否有空位 當綠燈一直亮著 時就表示這個時候停車場還有空位 當紅燈亮的時候就說明這個停車場沒有空 位了 中間的是用來停止和啟動控制系統(tǒng)的 開始時按下啟動按鈕然后對應(yīng)的 指示燈就會亮 說明該系統(tǒng)正在運行當中 按下停止按鈕系統(tǒng)就停止運行 最 下邊的兩個指示燈分別用來顯示當有車進出停車場的時候 傳感器接收到信號 后 對應(yīng)的燈就會亮一下 是用來監(jiān)視進出情況用的 即某一段時間停車場的 進出頻繁程度用的 當車輛計數(shù)功能中計數(shù)達到停車場車位數(shù)時 則實現(xiàn)紅燈 亮 否則綠燈 故障報警功能 故障報警功能主要是錯誤信號通過 PLC處理控制顯示屏警示燈開關(guān)與報警 蜂鳴器的開關(guān) 9 錯誤信號 1 在車輛檢測中 IC 卡信息檢測錯誤 導(dǎo)致報警 錯誤信號 2 在車輛出入庫單道管理中 會出現(xiàn)車輛出入的同時 另一輛 車準備出入 導(dǎo)致光電傳感器幾乎同時觸發(fā) 故障報警啟動 開始 兩光電傳感器前后接通時 間不超過 10S 檢測到錯誤的 IC 卡信號 報警 排除故障 按下報警解除按鈕 報警解 除 結(jié)束 否 圖 3 4 車輛報警系統(tǒng)流程圖 上圖是車庫管理系統(tǒng)報警流程圖 在設(shè)計過程中 設(shè)置兩個報警源 在其 它情況下的報警員可以認為控制處理 第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計及端口分布 4 1 系統(tǒng)整體框圖 本系統(tǒng)設(shè)計通過光傳感器和壓力傳感器進行信息采集之后 傳到可編程控 制器進行處理 然后經(jīng)過一系列相關(guān)處理之后 在數(shù)碼管顯示相應(yīng)的車輛數(shù) 以此來實現(xiàn)車輛輸入庫管理 10 可編程控制 器 顯示 光傳感器 1 光傳感器 2 壓力傳 感器 1 壓力傳 感器 2 A D 轉(zhuǎn) 換 A D 轉(zhuǎn) 換 圖 4 1 系統(tǒng)整體框圖 4 2 光傳感器的布置方案 光傳感器的布置安裝需要考慮誤計數(shù)和漏計數(shù)問題 注意控制兩個傳感器 之間的距離 用程序驗證進出車庫的是否是車輛 當人通過傳感器時不可以計 數(shù) 其次 采用邏輯互鎖方式 啟動加計數(shù)則要鎖定減計數(shù) 產(chǎn)生加計數(shù)脈沖 時則要鎖定減計數(shù)脈沖 如此以保證可靠性 最后 及時的進行復(fù)位處理 以 免車輛在傳感器附近作往返運動時錯誤計數(shù) 11 4 3 顯示電路 圖 4 2 顯示電路 各個管腳接引如下表所示 表 4 1 管腳接引表 Y1 0 接 LED腳 b Y1 1 接 LED腳 a Y1 2 接 LED腳 c Y1 3 接 LED腳 d Y1 4 接 LED腳 e Y1 5 接 LED腳 f Y1 6 接 LED腳 g Y2 0 接 LED腳 b Y2 1 接 LED腳 a Y2 2 接 LED腳 c Y2 3 接 LED腳 d Y2 4 接 LED腳 e Y2 5 接 LED腳 f Y2 6 接 LED腳 g 4 4 PLC 的 I O 口端口接線 傳感器 1 接 I0 1 傳感器 2 接 I0 2 以此來輸入信號至主控制器 PLC 當 PLC采集到信號 并經(jīng)過相關(guān)分析處理后 通過輸出端口將信號送至 LED顯 示出來 管腳接線圖如上所示 12 4 5 I O 口地址分配 表 4 2 I O 口的地址分配 輸入信號 輸出信號 壓力傳感器 1 X0 0 發(fā)光二極管 Y0 2 壓力傳感器 2 X0 1 接 LED腳 b Y1 0 光電傳感器 1 X0 2 接 LED腳 a Y1 1 光電傳感器 2 X0 3 接 LED腳 c Y1 2 接 LED腳 d Y1 3 接 LED腳 e Y1 4 接 LED腳 f Y1 5 接 LED腳 g Y1 6 接 LED腳 b Y2 0 接 LED腳 a Y2 1 接 LED腳 c Y2 2 接 LED腳 d Y2 3 接 LED腳 e Y2 4 接 LED腳 f Y2 5 接 LED腳 g Y2 6 13 4 6 硬件電路設(shè)計 4 6 1 PLC 硬件組成框圖 圖 4 3 PLC硬件組成框圖 CPU是 PLC的核心 起神經(jīng)中樞的作用 每臺 PLC至少有一個 CPU 它按 PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù) 用掃描的方式采集由 現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù) 并存入規(guī)定的寄存器中 同時 診斷電源和 PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等 I O模塊是系統(tǒng)的眼 耳 手 腳 是聯(lián)系外部現(xiàn)場和 CPU模塊的橋梁 I O模塊集成了 PLC的 I O電路 其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài) 輸出點反 映輸出鎖存器狀態(tài) 編程設(shè)備用來生成 檢查和修改用戶程序 還可以用來監(jiān)視用戶程序的執(zhí) 行情況 它的體積小 攜帶方便 一般用來給小型 PLC編程 或者用于現(xiàn)場調(diào) 試和維護 停車場空位顯示 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計采用 PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率 和適應(yīng)工作環(huán)境的能力 車輛進出停車場是由 PLC為中心控制系統(tǒng)工作的 PLC 是整體模塊 集中了驅(qū)動電路 檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能 因此 在運用中 硬件也相對簡單 提高了控制系統(tǒng)的可靠性 另外它的編程語言也 14 相對簡單 4 6 2 外部接線圖 圖 4 4 PLC 的外部接線圖 說明 S1 和 S2分別是出口和進口的傳感器開關(guān) 用來給輸入信號 在這 里加了兩個 LED用來顯示車輛的進出情況 當有車出停車場和進入停車場的時 候指示燈 1和 2分別亮著提示一下 4 6 3 操作面板設(shè)計 圖 4 5 控制面板圖 15 說明 最上邊是車位顯示指示燈 用來顯示停車場是否有空位 當綠燈一 直亮著時就表示這個時候停車場還有空位 當紅燈亮的時候就說明這個停車場 沒有空位了 中間的是用來停止和啟動控制系統(tǒng)的 開始時按下啟動按鈕然后 對應(yīng)的指示燈就會亮 說明該系統(tǒng)正在運行當中 按下停止按鈕系統(tǒng)就停止運 行 最下邊的兩個指示燈分別用來顯示當有車進出停車場的時候 傳感器接收 到信號后 對應(yīng)的等就會亮一下 是用來監(jiān)視進出情況用的 即某一段時間停 車場的進出頻繁程度用的 4 6 4 順序功能圖 圖 4 6 順序功能圖 說明 S4 是啟動按鈕 S3 是停止按鈕 S1 是出口傳感器 S2 是入口傳感 器 按下 S4啟動系統(tǒng) 按下 S3停止系統(tǒng)運行 S1 有信號說明有車輛出去 計 16 數(shù)器 C200減一 S2 有信號說明有車輛進入停車場 計數(shù)器 C200加一 當 C200 計數(shù)沒有達到 30時 Y1綠燈亮 說明該停車場有空位 當 C200計數(shù)達到 30時 Y2紅燈亮 顯示該停車場沒空位 4 6 5 梯形圖 圖 4 7 梯形圖 說明 S4 是啟動按鈕 S3 為停止按鈕 S1 是出口傳感器 S2 是入口的傳 感器 M8200 是特殊輔助繼電器 C200 是 32加減法計數(shù)器 Y1 是綠燈 Y2 是 17 紅燈 18 第五章 系統(tǒng)的軟件與程序 5 1 梯形圖 5 1 1 梯形圖 19 圖 5 1 程序圖 整個系統(tǒng)有一個啟動按鈕和一個停止按鈕 按下啟動按鈕 整個控制系統(tǒng) 運行 按下停止按鈕則系統(tǒng)停止 通過在停車場進出口的傳感器感應(yīng)車輛的出 入 從而輸入信號 入口出有兩個燈 分別是紅燈和綠燈作為輸出 電路中還 有個加減計數(shù)器 它的設(shè)定值是30 加減計數(shù)器隨著車輛的進出而加減 一旦 計數(shù)器達到30 入口處的紅燈就亮 提醒司機朋友此停車場的停車位已滿 而 20 其他時候進口處都是綠燈 表示此停車場還有可停車位 5 1 2 控制程序梯形圖 圖 5 2 控制程序梯形圖 21 5 2 控制程序指令 5 2 1 道閘控制程序 圖 5 3 道閘控制程序 自動控制 車輛入庫時 有正確的 IC卡信號從 X002輸入后使 M0 M3 為 ON 且 X005 同時接通使 Y001置為 ON 電機正轉(zhuǎn)使道閘打開 當?shù)竭_規(guī)定的打開位置后觸 動到位行程開關(guān) X010使 Y001置為 OFF 電機停止轉(zhuǎn)動 車輛通過道閘 行至規(guī) 定位置后 觸動稱重傳感器 2使 X006置為 ON 使的 Y002置為 ON 電機反轉(zhuǎn)使 道閘關(guān)閉 當?shù)篱l碰到到位開關(guān) 2后 X011接通后使 Y002置為 OFF 電機停止 轉(zhuǎn)動 汽車出庫時 當光電傳感器 2得到信號后使 X001得到信號后 Y001置為 ON 使電機正轉(zhuǎn) 道閘打開 當碰到到位開關(guān) 1時使得 Y001為 OFF 電機停止 正轉(zhuǎn) 車輛通過道閘行置稱重傳感器 1后使 Y002為 ON 電機反轉(zhuǎn)使得道閘關(guān) 22 閉 當碰到到位開關(guān) 2時使 Y002為 OFF 電機停止轉(zhuǎn)動 M3 為 ON時 Y003接通 使正常運行指示燈工作 手動控制 當按下 X003時使 Y001置為 ON道閘打開 當按下 X004時使 Y002置為 ON 道閘關(guān)閉 5 2 2 車輛計數(shù)程序 圖 5 4 車輛計數(shù)程序 對 M1 M2 復(fù)位后 車輛入庫時當光電傳感器 1得到信號后 X000接通后 M1置為 1 等到光電傳感器 2的到信號后 X001為 ON時寄存器 D1加 1 同時 對 M1復(fù)位 在車輛出庫時 光電傳感器 2得到信號后 X001接通后 M2置為 1 等到光電傳感器 1得到信號后 X000為 ON時寄存器 D1減 1 當 X014接通后寄 存器 D1復(fù)位 23 5 2 3 故障報警程序 圖 5 5 鼓掌報警程序 當 M1被置 1后定時器 T0開始計數(shù) 在 5s之內(nèi)若光電傳感器 2所連的 X001被接通 則使 M4置為 ON且自鎖 當 M2被置 1后定時器 T1開始計數(shù) 在 5s之內(nèi)若光電傳感器 1所連的 X000被接通 則使 M5置為 ON且自鎖 當 IC 卡的錯誤信號從 X012 傳入后 使 M6 置為 ON 且自鎖 當 M4 M5 M6 中任 意為 ON 時有 Y000 和 Y004 輸出使得報警燈和蜂鳴器同時工作并且通過 Y004 自鎖 按下 X013 使 Y000 和 Y004 關(guān)閉 24 5 2 4 A D 轉(zhuǎn)換控制程序 5 3 程序調(diào)試 若用圖形編程器或軟件包編程 則可直接編程 若用手持編程器編程 應(yīng) 先畫出梯形圖 然后編程 這樣可少出錯 速度也快 編程結(jié)束后先空調(diào)程序 待各個動作正常后 再在設(shè)備上調(diào)試 為了準確發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題 需要進 行系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試的順序按照先硬件后軟件 先局部后整體的順序來完成 1 硬件調(diào)試 接通電源 檢查三菱 FX2N 48MR可編程控制器是否可以正常工作 接頭是 否接觸良好 然后把其與電腦的通信口連接 2 軟件調(diào)試 按要求輸入梯形圖 轉(zhuǎn)換成指令表 并進行語法的檢查 正確后設(shè)置正確 的通信口 將指令讀入到指定的可編程控制器 ROM中 進行下一步的調(diào)試 3 運行調(diào)試 25 在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上 打開三菱 FX2N 48MR可編程控制器 的 RUN 開關(guān)進行調(diào)試 觀察運行的情況 看是否是隨時按下停止按鈕可以停 止系統(tǒng)運行 或者等待 100個脈沖后 系統(tǒng)是否停止運行 第六章 致謝詞 感謝廣州市市二宮的全體老師給我這次學(xué)習(xí)維修電工技師的機會 我在學(xué) 習(xí)期間得到了各位輔導(dǎo)老師的大力幫助 感謝輔導(dǎo)老師對我實操和理論知識細 致無微的輔導(dǎo) 使我在學(xué)習(xí)期間學(xué)到了很多新的維修電工知識 26 參考文獻 1 胡泊 趙碧洋 無人看護停車場的設(shè)計與仿真 J 微計算機信息 2005 21 2 168 169 2 張建民 智能控制原理及其應(yīng)用 M 北京 冶金工業(yè)出版社 2003 6 50 3 王俊杰 王家楨 檢測技術(shù)與儀表 M 武漢 武漢理工大學(xué)出版社 2002 352 385 4 劉文杰 王娟 范俊波 停車場車流監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) J 計算機工程與設(shè)計 2005 26 3 838 840 5 汪曉光 王艷丹 孫曉瑛 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