停車場(chǎng)車位的PLC控制機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì).doc

1、課程（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目名稱設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)條件控制停車場(chǎng)車位的PLC1方便、快捷、準(zhǔn)確的滿位顯示服務(wù)功能； 2 車輛保管的安全性功能； 3 經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)營(yíng)成本。PLC實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)內(nèi)容及 要求在出入口檢測(cè)車輛進(jìn)出的數(shù)量，根據(jù)停車場(chǎng)剩余車位數(shù)判斷是否讓車輛進(jìn)入停車場(chǎng)，并在顯示屏上顯示相關(guān)信息。設(shè)計(jì)步驟1. 分析項(xiàng)目控制要求 2. 輸入 / 輸出端口分配 3. 系統(tǒng)程序編寫(xiě)4. 系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)成果形式參考文獻(xiàn)指導(dǎo)教師目錄1 課題分1、呂愛(ài)華 , 張霞 . 電氣控制與 PLC應(yīng)用技術(shù)（三菱系列） . 北京：電子工業(yè)出版社 ,2011.8 2 、 PLC編程與應(yīng)用技術(shù) / 魏小林，周建清主編 .

2、 北京：電子工業(yè)出版社，日 23 月 10 年 2013析. 11.1 設(shè)計(jì)目的. 11.2 設(shè)計(jì)達(dá)到的功能和要求. 11.3設(shè)計(jì)內(nèi)容和主要步驟. 11.4小組成員及其分工. 12 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 22.1設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算. 22.2機(jī)械部件的選擇. 22.3機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì). 22.4機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖. 33 控制電路設(shè)計(jì) . 43.1 電機(jī)的選擇 . 43.2 傳感器的選擇 . 43.3 PLC 的選擇 .53.4 控制系統(tǒng)電路圖 . 54 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)84.1控制系統(tǒng)工作原理. 84.2控制系統(tǒng)框圖. 84.3.控制過(guò)程流程圖。 .84.4 PLC 控制程序 .105 結(jié)語(yǔ) .116 附錄.12

3、5.1機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖 .125.2控制系統(tǒng)裝配圖 .125.3 PLC 控制程序 .12. 12.參考文獻(xiàn)1 課題分析1.1 設(shè)計(jì)目的1. 方便、快捷、準(zhǔn)確的滿位顯示服務(wù)功能；2. 車輛保管的安全性功能；3. 經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)營(yíng)成本。1.2 設(shè)計(jì)達(dá)到的功能和要求在出入口檢測(cè)車輛進(jìn)出的數(shù)量，根據(jù)停車場(chǎng)剩余車位數(shù)判斷是否讓車輛進(jìn)入停車場(chǎng)，并在顯示屏上顯示相關(guān)信息。1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容和主要步驟1、入庫(kù)車輛前進(jìn)時(shí)，經(jīng)過(guò)入口傳感器，此時(shí)，車位尚未滿的話，柵欄門(mén)向上打開(kāi)，當(dāng)達(dá)到上限位置時(shí)，柵欄門(mén)打開(kāi)停止，同時(shí)車輛進(jìn)入，經(jīng)過(guò)出口傳感器，柵欄門(mén)向下關(guān)閉，達(dá)到下限位置時(shí)，柵欄門(mén)停止關(guān)閉，同時(shí)計(jì)數(shù)器A加 1；2、車出庫(kù)

4、時(shí)，先經(jīng)過(guò)出口傳感器，柵欄門(mén)向上打開(kāi)，當(dāng)達(dá)到上限的時(shí)候停止打開(kāi)，同時(shí)車輛出閘門(mén)再經(jīng)過(guò)入口傳感器，柵欄門(mén)向下關(guān)閉，當(dāng)達(dá)到下限位時(shí)，柵欄門(mén)停止動(dòng)作，計(jì)數(shù)器 B 減 1；（計(jì)數(shù)器 B 的初始值由計(jì)數(shù)器 A 送來(lái)）只經(jīng)過(guò)一個(gè)傳感器則計(jì)數(shù)器不動(dòng)作。3、若設(shè)倉(cāng)庫(kù)容量為8 輛車，則倉(cāng)庫(kù)滿時(shí)應(yīng)顯示紅燈。1.4 小組成員及其分工林 ：電路設(shè)計(jì)與繪制，設(shè)計(jì)報(bào)告的編寫(xiě)劉：機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，裝配圖的繪制，程序的編寫(xiě)2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算上落桿的參數(shù)：長(zhǎng)度： 3m寬度： 10cm材料：鋼材減速箱的參數(shù)：Z2.Z430*40傳動(dòng)比：6 i14Z1.Z320*102.2 機(jī)械部件的選擇熱釋紅外傳感器：LHI95

5、4二級(jí)蝸桿斜齒輪圓柱齒輪減速器2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)利用電機(jī)通過(guò)二級(jí)減速箱， 利用減速箱的大傳動(dòng)比更好的控制上落桿的升降。2.4 機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖3 控制電路設(shè)計(jì)3.1 電機(jī)的選擇 1.電機(jī)功率的計(jì)算電流 * 功率因數(shù) P=1.732UIcos =1.732* 電壓 * 2. 電機(jī)型號(hào)的選擇 Y132M-4，其性能參數(shù)如下：選用三相異步電動(dòng)機(jī) Y132M-4 7.5KW 型號(hào)： ?7.5KW 額定功率： ? ） 額定轉(zhuǎn)速： 1440（ rpm?380V 額定電壓： ?2.3n.m 最大轉(zhuǎn)矩： ?50Hz ? 頻率：極數(shù)： 4 極? ? 應(yīng)用范圍：機(jī)械設(shè)備3.電機(jī)的控制方法來(lái)控制，根據(jù)系統(tǒng)要求和需

6、求，編寫(xiě)程序來(lái)控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)中電機(jī)采用 PLC 目的。傳感器的選擇3.2傳感器的工作原理1.利用兩個(gè)極性相反、大小相等的干擾信號(hào)在內(nèi)部相互抵消的原理來(lái)使傳感器得到補(bǔ)償，對(duì)于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過(guò)安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個(gè)探測(cè)元上，從而使傳感器輸出電壓信號(hào)。2.傳感器的性能參數(shù)工作電壓： 315V工作波長(zhǎng)： 7.514 m源極電壓： 0.41.1V ， R=47K輸出信號(hào)電壓：大于2V610m檢測(cè)距離：120 控制和檢測(cè)方法水平角度： 3. PLC 測(cè)量工作溫度范圍：-10 +40對(duì)傳感器的3.3 PLC 的選擇 1. PLC的型號(hào)和參數(shù)主要用在全部是數(shù)

7、字量輸入、數(shù)字量輸出的 FX1s。其特點(diǎn)； 1、該類型 PLC 型號(hào)：點(diǎn)點(diǎn) (12I/8O) 、30 控制點(diǎn)少的設(shè)備上。 2、主機(jī)有 10 點(diǎn)(6I/4O) 、14 點(diǎn)(8I/6O) 、202 單元中每相能同時(shí)輸出一個(gè)PLC(16I/14O) 4種類型。 3、定位和脈沖輸出功能：條特殊的定位指令，包括零返回、絕對(duì)或相對(duì)地址表達(dá)7PLC配備有點(diǎn) 100KHz脈沖。實(shí)現(xiàn)模擬量輸入，輸，F(xiàn)X1N-1DA-BD方式及特殊脈沖輸出控制。能通過(guò)FX1N-2AD-BDFX1N-5DM，能監(jiān)控和編輯定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)寄存器。出。能安裝顯示模塊 I/O地址分配：控制單元的輸出輸入符號(hào)端口號(hào)端口號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備名

8、稱符號(hào)Y000 X000 SB1 HL1系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕有剩余車位指示燈Y001 SB2 HL2系統(tǒng)停止按鈕X001車位已滿指示燈Y002 SQ1 X002正轉(zhuǎn)接觸器Y003 X003電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器SQ2反轉(zhuǎn)到位開(kāi)關(guān)KM2正轉(zhuǎn)到位開(kāi)關(guān)KM1電機(jī)Y004Y010顯示已有車輛數(shù)個(gè)位X004 B1 LED1入口檢測(cè)傳感器B2X005出口檢測(cè)傳感器2. PLC 的工作原理PLC 采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式（ 1）每次掃描過(guò)程，集中采集輸入信號(hào)，集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。（ 2）輸入刷新過(guò)程， 當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)， 程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)， 輸入端有新?tīng)顟B(tài)，新?tīng)顟B(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新

9、狀態(tài)才被讀入。描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。（ 4）元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。（ 5）掃描周期的長(zhǎng)短由三條決定。（3 ）一個(gè)掃aCPU執(zhí)行指令的速度b指令本身占有的時(shí)間c指令條數(shù)，現(xiàn)在的PLC掃描速度都是非常快的。響應(yīng)延（ 6）由于采用集中采樣，集中輸出的方式，存在輸入遲。/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出3. PLC的控制原理和方法原理：（ 1) 繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果這個(gè)繼電器的線圈通電或斷電， 該繼電器所有的觸點(diǎn) （包括其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)） 在繼電器控制線路的哪個(gè)位置上都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作。(2)PLC 的 CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序

10、的運(yùn)行方式， 即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開(kāi)，該線圈的所有觸點(diǎn) ( 包括其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn) ) 不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。為了消除二者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的差異， 考慮到繼電器控制裝置各類觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在100ms 以上，而 PLC掃描用戶程序的時(shí)間一般均小于 100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式 - 掃描技術(shù)。這樣在對(duì)于 I/O 響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合， PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒(méi)有什么區(qū)別了。方法：當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。 完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)

11、掃描周期。 在整個(gè)運(yùn)行期間， PLC的 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 CPU3.4 控制系統(tǒng)電路圖4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 控制系統(tǒng)工作原理在這個(gè)項(xiàng)目中，當(dāng)有車輛進(jìn)出時(shí)通過(guò)傳感器來(lái)檢測(cè)，并將信息送給PLC 處理，根據(jù)是否有剩余車位數(shù)來(lái)確定是否讓車輛進(jìn)入停車場(chǎng)，并在顯示屏上顯示相關(guān)信息。因此，我們就要用到算術(shù)運(yùn)算指令來(lái)計(jì)算車位數(shù)，或關(guān)閉欄桿讓車輛進(jìn)出，并用比較指令進(jìn)行比較，然后輸出信號(hào)給變頻器。并用 7 段數(shù)碼管來(lái)顯示已停車數(shù)量和剩余車位數(shù)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)打開(kāi)因此，整個(gè)系統(tǒng)工作情況如下：1、 在入口和出口出裝設(shè)檢測(cè)傳感器，用來(lái)檢測(cè)車輛進(jìn)入和出去的數(shù)目（不考慮車輛同時(shí)進(jìn)出的情況），并在數(shù)

12、碼管上顯示目前停車場(chǎng)共有幾輛車以及還剩余的停車位數(shù)目。2、 如果車位有剩余，入口處欄桿才可以打開(kāi)，讓車輛進(jìn)入停放，并且有一指示燈表示尚剩余的車位數(shù)。3、如果車位已滿，入口處欄桿不能開(kāi)啟讓車輛進(jìn)入，并且有一指示燈表示車位已滿。4、 欄桿的打開(kāi)和關(guān)閉由電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。開(kāi)啟到位時(shí)由正轉(zhuǎn)停止傳感器檢測(cè)，關(guān)閉到位時(shí)由反轉(zhuǎn)停止傳感器檢測(cè)。5、系統(tǒng)設(shè)有啟動(dòng)和停止工作按鈕。4.2 控制系統(tǒng)框圖車位 1車位 5車位 2 車位 6車位已滿剩余車位指示燈指示燈3 車位車位 74車位8車位剩余車位數(shù)目入口檢測(cè)傳感器出口檢測(cè)傳感器欄桿4.3. 控制過(guò)程流程圖4.4 PLC 控制程序5 結(jié)語(yǔ)本次課程設(shè)計(jì)的體會(huì)和建議停

13、車場(chǎng)車位的 PLC控制，經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的設(shè)計(jì)，機(jī)械結(jié)構(gòu)已我組本次課程設(shè)計(jì)的題目是經(jīng)完成，程序的編寫(xiě)和調(diào)試也已經(jīng)成功， 實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)車位的所要求的功能， 通過(guò)紅外線傳感器控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)， 和通過(guò) plc 程序內(nèi)部的算法運(yùn)算， 對(duì)外顯示車位剩余量并且通過(guò)顯示燈提醒是否有剩余車位的功能。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們遇到了很多問(wèn)題，譬如電機(jī)的選擇，功率的計(jì)算，紅外傳感器的選擇與其工作原理， 還有機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如何才能實(shí)現(xiàn)所需功能的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)不斷的學(xué)習(xí)和翻閱資料， 我們對(duì)各個(gè)問(wèn)題一一突破， 期間還有何老師的耐心指導(dǎo)，在傳感器還有程序的編寫(xiě)等方面中給了非常寶貴的建議， 這成為本次設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。在這過(guò)程中，深刻認(rèn)識(shí)到 同時(shí)，通過(guò)本次的課程設(shè)計(jì)，我們意識(shí)到了我們對(duì)專業(yè)知識(shí)的匱乏。了理論和實(shí)際結(jié)合的重要性， 通過(guò)不斷的摸索，去 PLC實(shí)驗(yàn)室的不斷修改的調(diào)試，終于完成了這次的課程設(shè)計(jì)?？傊?，這次的課程設(shè)計(jì)，我們學(xué)到了很多，也對(duì)機(jī)電一體化有了更深的認(rèn)識(shí)，這對(duì)我們以后的工作和生活都有很大的幫助。6 附錄5.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖5.2 控制系統(tǒng)裝配圖5.3 PLC 控制程序參考文獻(xiàn)1