自動停車場PLC控制系統(tǒng)設(shè)計文檔+GXW工程程序

近20年來，隨著我國城市建設(shè)速度的加快，改革的不斷深入，經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，市交通需求量也日益增大。因此車輛停放依舊是市民最為關(guān)注的問題。簡單的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和停車管理技術(shù)已經(jīng)不能滿足社會日益增長車輛的對停車服務(wù)的需求。作為現(xiàn)代大型智能停車場的靈魂---停車場智能管理系統(tǒng)也是日新月異，尤其是近幾年隨著電子產(chǎn)品及系統(tǒng)軟件越來越快的更新周期。

可編程控制器（programmable  logic controller, PLC ）是一種以微型計算機為核心的通用工業(yè)控制器。PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，可以預(yù)料： PLC控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流。

本文闡述了學(xué)院地下停車場車位控制系統(tǒng)的PLC控制、自動計數(shù)、數(shù)碼顯示的一些基本思路和方法，介紹了關(guān)于PLC工作特點及運行原理，以及介紹了三菱可編程控制器系列的FX系列 PLC控制器主要功能模塊及應(yīng)用。FX不僅編程簡單，通用性強，抗干擾能力強，可靠性高，而且具有易于操作及維護，設(shè)計、施工、調(diào)試周期短等優(yōu)點。然后設(shè)計了學(xué)院地下停車場車位控制系統(tǒng)的基本模塊及功能，并對系統(tǒng)的主回路和控制回路的硬件部分進行了詳細(xì)介紹。最后程序分析測試論證學(xué)院地下停車場車位控制的設(shè)計。

機電一體化系統(tǒng)設(shè)計

1.如圖1-1所示，假設(shè)學(xué)院地下停車場共有80個車庫位。

圖1-1 地下停車場示意圖

2.入口處裝一傳感器，用來檢測車輛進入的數(shù)目。

3.在出入口處分別安裝身份驗證系統(tǒng)，用來驗證是否為本車場車輛或是否已交費。

4.在出入口處還分別安裝車離開欄桿的檢測系統(tǒng)，檢測是否車輛已離開欄桿。

5.在入口處裝一顯示屏，顯示屏由兩個7段數(shù)碼管、尚有車位指示燈、車位已滿指示燈構(gòu)成。

6.在出口處裝一傳感器，用來檢測車輛出去的數(shù)目。并且進行身份驗證。

7.尚有車位時，入口欄桿才可以將門開啟讓車輛進入停放，并由兩個7段數(shù)碼管顯示尚有幾個車位。

8.車位已滿時，則紅色指示燈亮起，且入口欄桿不能開啟阻止車輛進入。

9.由于停電等異常原因，造成顯示的剩余車庫位數(shù)目是不準(zhǔn)確的，此時可以手動增加、減少或復(fù)位（即車庫沒有停車時的車位數(shù)）剩余車庫位數(shù)目以便調(diào)整到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

10.可以手動抬起放下欄桿。

本設(shè)計是在停車場入口處有一個接近開關(guān)（傳感器SQ1），當(dāng)有車經(jīng)過入口的時候，接近開關(guān)輸出脈沖，經(jīng)由驗證系統(tǒng)檢驗是否為本停車場所供應(yīng)停車的車輛（或是否已交費）再經(jīng)PLC輸出控制電機的線圈，使電機正轉(zhuǎn)，欄桿抬起，車入庫后，車位的剩余數(shù)量減一，車離開的檢測系統(tǒng)檢測到車離開且此時接近開關(guān)沒有再次閉合（即沒有車輛將要進入欄桿），欄桿放下，車庫里車的剩余數(shù)量經(jīng)過數(shù)碼管顯示出來。當(dāng)車經(jīng)過停車場出口處的接近開關(guān)（傳感器SQ2），接近開關(guān)輸出脈沖，經(jīng)由驗證系統(tǒng)檢驗是否為本停車場所供應(yīng)停車的車輛（或是否已交費）再經(jīng)PLC輸出控制電機的線圈，使電機正轉(zhuǎn)，欄桿抬起，車出庫后，車的剩余數(shù)量加一，車離開的檢測系統(tǒng)檢測到車離開且此時接近開關(guān)沒有再次閉合（即沒有車輛將要出欄桿），欄桿放下，車庫里車的剩余數(shù)量經(jīng)過數(shù)碼管顯示出來。

                     圖2.1進車模塊流程圖

圖2-2 車出模塊流程圖

1、本系統(tǒng)采用的是日本三菱PLC，選用的是FX2n-48MR，它屬于繼電器輸出，有觸電，可帶交直流負(fù)載，輸入點數(shù)24，輸出點數(shù)24，總共48個輸入輸出點。PLC（三菱FX2N—48MR）：根據(jù)控制要求統(tǒng)計系統(tǒng)所需的輸入點數(shù)與輸出點數(shù)，并考慮要有一定的余量，在本系統(tǒng)中我們采用了三菱FX2N—48MR型PLC，該型號PLC是FX系列PLC家族中比較先進的系列。它具備如下特點：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為系統(tǒng)提供最大的靈活性和控制能力。

  2、傳感器（BEN5M-MDT）：它是一種測距的光電傳感器，具有測距遠(yuǎn)（最遠(yuǎn)可達到5米），采用反射鏡反射的檢測方式，DC12－24V供電，NPN/PNP同時輸出，遮光ON/入光ON選擇。

  3、七段數(shù)字譯碼顯示器：由于在PLC系統(tǒng)中工作的是二進制的數(shù)字信號，而人們習(xí)慣十進制的數(shù)字或運算結(jié)果，因此需要數(shù)字顯示器，顯示出便于人們觀測、查看的十進制數(shù)字，因此本設(shè)計選擇了七段數(shù)字譯碼顯示器，譯碼顯示器主要由譯碼器和驅(qū)動器兩部分組成，通常二者都集成在一塊芯片中。該硬件的原理如下圖2-3。

圖2-3 七段數(shù)字譯碼顯示器原理框圖

表2.1 PLC的I/O分配表

下圖為學(xué)院地下停車場控制系統(tǒng)的接線圖，在該接線圖中，X0、X1是該系統(tǒng)的總開關(guān)，BEN5M-DT傳感器SQ1接X2輸入端，BEN5M-DT傳感器SQ2接X3輸入端，按鈕SB2、SB3分別接X4、X5輸入端。HL1是尚有車位指示燈，HL2是車位已滿指示燈， KM1是入庫欄桿，KM2是出庫欄桿，Y10至Y16是接十位的LED1七段數(shù)字譯碼顯示器，Y20至Y26是接個位的LED2七段數(shù)字譯碼顯示器。

圖2-4  PLC輸入\輸出接線圖

根據(jù)設(shè)計要求，啟動按鈕開關(guān)X0，輔助繼電器M0得電，M0常開觸點閉合，自鎖；M0閉合一個掃描周期。當(dāng)車開到接近開關(guān)處，X2閉合輔助繼電器M1得電，M1常開觸點閉合，自鎖；M1閉合5秒，車經(jīng)過身份驗證X3閉合且此時還有車位，欄桿抬起五秒。見圖2-5。

2-5

當(dāng)啟動按X0下時候，把10傳送給位元件D2,并且把D0的內(nèi)容除以D2，將得到的商和余數(shù)分別送給D4的高8位和低8位。當(dāng)身份驗證通過時候，判斷此時的D0是否在1-80之間，若是則將D0減1。同時還設(shè)置了一個手動的減1按鈕X11,也有將D0數(shù)值減1的功能。如圖2-6

2-6

如果這時候D0的內(nèi)容小于1則說明沒有停車位了，提示紅燈Y4亮起，且此時欄桿不再抬起也不進行身份驗證。若D0內(nèi)容是大于等于1的，則提示綠燈亮起，欄桿抬起。如圖2-7

2-7

把D0的內(nèi)容除以10后的商和余數(shù)D4傳送到Y(jié)10-Y17,Y20-Y27兩組輸出口，數(shù)碼管顯示出剩余車位數(shù)量。車進入欄桿，當(dāng)車開離欄桿且其后沒有車輛進入則欄桿放下。見圖2-8。

2-8

同理，當(dāng)車出庫時候除D0數(shù)值為加1且無需判斷是否還有車位，其他都相同。見圖2-9。

                                      

2-9

下圖為主電路控制圖，當(dāng)KM1閉合電機正轉(zhuǎn)，欄桿抬起，車輛可通過，當(dāng)KM2閉合時，欄桿放下，車輛不可通過。。

1． X： X為輸入繼電器，它的作用是接受并存儲外部輸入的開關(guān)量信號，和對應(yīng)的輸入端子相連，同時提供無數(shù)的常開和常閉軟觸點用于編程。

2． Y： Y為輸出繼電器，它的作用是具有一常開硬觸點用于向外部負(fù)載發(fā)送信號，每一輸出繼電器的常開硬觸點與可編程控制器的一個輸出點相連直接驅(qū)動負(fù)載，它也提供了無數(shù)的常開和長閉軟觸點用于編程。

3. M： M為輔助繼電器，它是由軟件來實現(xiàn)的，用于狀態(tài)暫存，移位輔助運算及賦予特殊功能的一類編程元件，其作用類似于繼電接觸控制系統(tǒng)中的中間繼電器，絕大多數(shù)的繼電器線圈由用戶程序驅(qū)動。

4．T： T為定時器，作用相當(dāng)于繼電接觸控制中的通電延時型時間繼電器。

5．D： D為數(shù)據(jù)寄存器，可編程控制器在模擬量檢測與控制以及位置控制等許多場合都需要數(shù)據(jù)寄存器來存儲數(shù)據(jù)和參數(shù)。

入口處的傳感器能檢測所進車輛，出口處的傳感器能檢測所出車輛的；當(dāng)車輛在要進出門5米處且經(jīng)過驗證時欄桿會自動抬起讓車輛進入或出去；當(dāng)停車場車滿時，車滿紅色指示燈會亮，當(dāng)停車場車位沒停滿時，車未滿綠色指示燈會亮，能夠提醒人們是否還可以停車；顯示器能都實時顯示停車場能停的剩余車輛數(shù)，并且車輛已經(jīng)停滿時，入口欄桿放下，不會讓車輛進入。該控制系統(tǒng)達到了設(shè)計要求。

PLC內(nèi)部為輸入電路所提供的電壓是24V,BEN5M-DT光電傳感器的驅(qū)動電壓為24V，其輸出電路能配置220V的交流電源，恰好可以直接驅(qū)動負(fù)載，滿足其輸出指標(biāo)，

PLC內(nèi)部為輸入電路所提供的電壓是24V,BEN5M-DT光電傳感器的驅(qū)動電壓為24V，其輸出電路能配置220V的交流電源，恰好可以直接驅(qū)動負(fù)載，滿足其輸出指標(biāo)，按接線圖接好線，七段數(shù)碼顯示器能實時顯示數(shù)據(jù)，證明PLC選型正確，光電傳感器的選擇符合要求。

   按接線圖接好線后，將程序的指令用GX Developer編程軟件輸入到PLC系統(tǒng)中，編程器直接對PLC的用戶程序儲存器進行讀寫操作。采用脫機編程方式將所編制的用戶程序存入編程器的ROM中后，經(jīng)過多次調(diào)試。

本設(shè)計是基于PLC的學(xué)院地下停車場車位控制系統(tǒng)，光電傳感器能夠迅速將采集到的信號傳輸給PLC中的計數(shù)器，計數(shù)器進行加減計數(shù)存儲，并以SEGD碼傳輸給七段譯碼顯示器，顯示器能夠?qū)崟r顯示學(xué)院地下停車場的剩余停車數(shù)目。PLC具有可靠性高、控制程序可變，具有良好的柔性、功能強，性能價格高等特點。該系統(tǒng)自動化程度高，可靠性高，用PLC可以使該設(shè)計的要求全能滿足

通過本次課程設(shè)計使我比較系統(tǒng)地掌握有關(guān)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計思想和設(shè)計方法，主要對PLC（三菱FX2N系列）的結(jié)構(gòu)、功能、內(nèi)部資源等了解并對其進行測試和加以應(yīng)用的知識得到學(xué)習(xí)。經(jīng)過多次的反復(fù)實驗與分析,可以對電路的原理及功能更加熟悉,同時提高了設(shè)計能力與及對電路的分析能力.同時在軟件的編程方面得到更到的提高,對編程能力得到加強.同時對所學(xué)的知識得到很大的提高與鞏固.我所做的設(shè)計題目是基于PLC的學(xué)院地下停車場車位控制系統(tǒng)。由于是第一次做PLC的設(shè)計，設(shè)計起來有一定難度，但后來通過去圖書館找相關(guān)書籍，上網(wǎng)找資料，請教老師和同學(xué)等方法來獲取相關(guān)知識，通過一步步解決疑惑來完成我的設(shè)計，同時也大大提升了自己知識水平和能力。通過這次課程設(shè)計讓我們意識到書本上學(xué)到的知識一定要通過實踐去鞏固，而且這也是一種學(xué)習(xí)方法，只有這樣才能真正輕松的掌握一門學(xué)問。同時此次課程設(shè)計也讓我們對學(xué)習(xí)PLC更加熱情，我們認(rèn)識到PLC的強大的功能和廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。真正體會到了科技給我?guī)�來的振憾。讓我對學(xué)習(xí)更有興趣，同時也給我們在探索知識的路上的無限動力。在自己以后的學(xué)習(xí)中，我們一定要有刻苦努力及鉆研精神，結(jié)合有創(chuàng)新，充分實現(xiàn)自己的價值，為國家的發(fā)展做出自己的貢獻。

在設(shè)計期間，我要感謝同學(xué)對我的無私幫助，使得我能夠順利完成本次課程設(shè)計。

[1]史國生. 電氣控制與可編程控制器技術(shù). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.5

[2] 范永勝．電氣控制與PLC應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.7

[3] 胡學(xué)林. 可編程控制器原理及應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2005.8

[4] 吳中俊. 可編程控制器原理及應(yīng)用[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.1

[5] 廖常初. PLC編程及應(yīng)用[M] .北京：機械工業(yè)出版社，2002.8

[6] 陳立定. 電器控制與可編程控制器[M]. 廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001.3

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機電一體化系統(tǒng)設(shè)計

                       車輛入庫流程圖

                           車輛出庫流程圖

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