車輛出入庫管理系統(tǒng)1

1、摘 要隨著生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的日常生活和生產(chǎn)活動大量的使用自動化控制，不僅節(jié)約了人力資源，而且很大程度的提高了生產(chǎn)效率，又進(jìn)一步的促進(jìn)了生產(chǎn)力快速發(fā)展，并不斷的豐富著人們的生活。本設(shè)計(jì)是基于PLC的車輛出入庫管理系統(tǒng)，采用LED來顯示車庫是否滿。使用兩個(gè)壓力感器來監(jiān)控車輛的進(jìn)出并完成計(jì)數(shù)工作，車輛進(jìn)入時(shí)經(jīng)過兩個(gè)傳感器使顯示數(shù)字加一，車輛外出時(shí)經(jīng)過兩個(gè)傳感器使計(jì)數(shù)器數(shù)字減一，但當(dāng)車輛只經(jīng)過一個(gè)傳感器時(shí)不計(jì)數(shù)。為了防止意外計(jì)數(shù)錯(cuò)誤，本系統(tǒng)采用反復(fù)程序校驗(yàn)，來提高系統(tǒng)的可靠性。首先，注意控制兩個(gè)傳感器之間的距離，用程序驗(yàn)證進(jìn)出車庫的是否是車輛，當(dāng)人通過傳感器時(shí)不計(jì)數(shù)；其次，采用邏輯互鎖

2、方式，啟動加計(jì)數(shù)則要鎖定減計(jì)數(shù)，產(chǎn)生加計(jì)數(shù)脈沖時(shí)則要鎖定減計(jì)數(shù)脈沖，如此以保證可靠性；最后，及時(shí)的進(jìn)行復(fù)位處理，以免車輛在傳感器附近作往返運(yùn)動時(shí)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)。關(guān)鍵詞： PLC 傳感器 車庫 目 錄摘 要I目 錄II第一章 引 言31.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)31.2 PLC的工作原理3第二章 車輛出入庫管理系統(tǒng)的構(gòu)成52.1 整體框架52.2 傳感器的布置62.3 I/O 口地址分配72.4 PLC的I/O端口接線8第三章 硬件的選擇93.1 可控編程控制器的選擇（PLC）93.2 壓力傳感器的選擇103.3 按鈕開關(guān)的選擇103.4 信號燈的選取103.5 導(dǎo)線選擇103.6 LED顯示屏的選擇11

3、3.7元件明細(xì)表11第四章 程序設(shè)計(jì)124.1 控制要求124.2 計(jì)數(shù)邏輯124.3順序功能圖134.4程序流程圖144.5 程序梯形圖154.6 程序指令表17第五章 結(jié) 論18第六章 致 謝19第七章 參考文獻(xiàn)20第一章 引 言隨著生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的日常生活和生產(chǎn)活動大量的使用自動化控制，不僅節(jié)約了人力資源，而且很大程度的提高了生產(chǎn)效率，又進(jìn)一步的促進(jìn)了生產(chǎn)力快速發(fā)展，并不斷的豐富著人們的生活。早期的自動控制系統(tǒng)是依靠繼電-接觸器來實(shí)現(xiàn)的，其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)距離控制，但是其采用固定接線，通用性和靈活性差；又采用觸點(diǎn)的開關(guān)動作，

4、工作頻率低，觸點(diǎn)易損壞，可靠性差。1969年，出現(xiàn)了可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller），其特點(diǎn)是：具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，編程語言采用直觀的梯形圖語言，軟件更改方便，通用性和靈活性好。目前，可編程控制器PLC主要是朝著小型化、廉價(jià)化、標(biāo)準(zhǔn)化、高速化、智能化、大容量化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，形成工業(yè)控制機(jī)系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)DCS(Distributed Control System)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS(Field bus Control System)，這將使PLC的功能更強(qiáng)，可靠性更高，使用更方便，適用范圍更廣隨

5、著汽車特別是私有汽車的普及使用，公共場所和社區(qū)汽車流轉(zhuǎn)數(shù)量激增，這對車輛的安全停放和管理提出了更高的要求，引進(jìn)先進(jìn)的控制技術(shù)和管理方式，實(shí)現(xiàn)對大型停車場系統(tǒng)的集中化和智能化的安全性管理控制已經(jīng)成為大規(guī)模停車服務(wù)管理的必然趨勢。針對現(xiàn)有的停車系統(tǒng)管理中存在的缺陷及PLC技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展所帶來的新控制方式和管理方式的變革，采用先進(jìn)的、科學(xué)的、合理的設(shè)計(jì)方法，建立一套基于PLC的車輛出入庫管理系統(tǒng)最大限度地提高了停車場的使用率，實(shí)現(xiàn)車輛出入庫控制、數(shù)量統(tǒng)計(jì)、信息查詢過程的自動化，就顯得十分必要。1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)1、中央處理單元(CPU) 中央處理單元 (CPU)是PLC的控制核心。

6、它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能：a. 接收并存儲從用戶程序和數(shù)據(jù)；b.檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。 2、存儲器 可編程序控制器的存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。存放系統(tǒng)軟件（包括監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令解釋程序、故障診斷程序及其各種管理程序）的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器；存放用戶程序（用戶程序存和數(shù)據(jù)）的存儲器稱為用戶程序存儲器，所以又分為用戶存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩部分。 3輸入接口電路 輸入輸出信號有開關(guān)量、模擬量、數(shù)字量三種，在我們實(shí)際涉及到的信號當(dāng)中，開關(guān)量最普遍。4輸出接口電路：可編程序控制器的輸出有：繼電器輸出(M)、

7、晶體管輸出(T)、晶閘管輸出(SSR)三種輸出形式。5電源 PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個(gè)良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。如FX1S額定電壓AC100V240V，而電壓允許范圍在AC85V264V之間。允許瞬時(shí)停電在10ms以下，能繼續(xù)工作。一般小型PLC的電源輸出分為兩部分：一部分供PLC內(nèi)部電路工作；一部分向外提供給現(xiàn)場傳感器等的工作電源。 1.2 PLC的工作原理PLC則是采用循環(huán)掃描的工作方式。一個(gè)掃描周期主

8、要可分為3個(gè)階段。1輸入刷新階段在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成輸入端刷新工作后，將關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會改變，而這些變化必須等到下一工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。2程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉(zhuǎn)入輸入刷新階段。3輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路（輸出映像寄存器），并通過一定輸出方式輸出

9、，驅(qū)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)際輸出。由此可見，輸入刷新、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段構(gòu)成PLC一個(gè)工作周期，由此循環(huán)往復(fù)，因此稱為循環(huán)掃描工作方式。 顯然掃描周期的長短主要取決于程序的長短。掃描周期越長，響應(yīng)速度越慢。由于每個(gè)掃描周期只進(jìn)行一次I/O刷新，即每一個(gè)掃描周期PLC只對輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，所以系統(tǒng)存在輸入輸出滯后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。但是由于其對I/O的變化每個(gè)周期只輸出刷新一次，并且只對有變化的進(jìn)行刷新，這對一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許的，不但不會造成影響，還會提高抗干擾能力。這是因?yàn)檩斎氩蓸与A段僅在輸入刷新階段進(jìn)行，PLC在一

10、個(gè)工作周期的大部分時(shí)間是與外設(shè)隔離的，而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖、短時(shí)間的，誤動作將大大減小。但是在快速響應(yīng)系統(tǒng)中就會造成響應(yīng)滯后現(xiàn)象，這個(gè)一般PLC都會采取高速模塊。總之，PLC采用掃描的工作方式，是區(qū)別于其他設(shè)備的最大特點(diǎn)之一，我們在學(xué)習(xí)和使用PLC當(dāng)中都應(yīng)注意。第二章 車輛出入庫管理系統(tǒng)的構(gòu)成2.1 整體框架 圖21 整體框架2.2 傳感器的布置 圖2-2 傳感器的布置2.3 I/O 口地址分配表2-1 I/O 口地址分配輸入信號輸出信號壓力傳感器1#X0車輛進(jìn)入信號燈Y0壓力傳感器2#X1車輛離開信號燈Y1復(fù)位開關(guān)KX2車庫滿信號燈Y2啟動開關(guān)X3車庫是否有空位顯示Y32.4 PLC的

11、I/O端口接線圖2-3 PLC的I/O端口接線第三章 硬件的選擇3.1 可控編程控制器的選擇（PLC）1.可編程序控制器物理結(jié)構(gòu)的選擇根據(jù)物理結(jié)構(gòu)，可以講可編程序控制器分為整體式和結(jié)構(gòu)式，整體式每一I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，小型控制系統(tǒng)一般使用整體式的PLC。模塊式的PLC的功能擴(kuò)展比較方便靈活，I/O點(diǎn)數(shù)的多少、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊等的選擇，比整體式PLC靈活得多。模塊式還備有多種特殊I/O模塊供用戶選擇，可以完成各種特殊的控制任務(wù)，在判斷故障范圍和維修是更換模塊等也很方便。因此，比較復(fù)雜的、要求較高的系統(tǒng)一般采用模塊式的PLC。系統(tǒng)如有模擬量閉環(huán)控制、快速響應(yīng)、高速

12、計(jì)數(shù)、通信聯(lián)網(wǎng)和運(yùn)動控制特殊要求，可以選用有相應(yīng)特殊I/O模塊的PLC，也可以選用內(nèi)置相應(yīng)功能的整體式PLC。2PLC指令表指令功能的選擇現(xiàn)代的PLC的指令功能越來越強(qiáng)，內(nèi)部編程元件（如輔助繼電器、定時(shí)器和計(jì)時(shí)器）是個(gè)數(shù)越來越多，任何一種PLC都可以滿足開關(guān)量控制系統(tǒng)的要求。如果系統(tǒng)要求完成模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換、PID閉環(huán)控制、運(yùn)動控制等工作，PLC應(yīng)有算數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等功能，有時(shí)甚至要求有開平方、對數(shù)運(yùn)算和浮點(diǎn)運(yùn)算等功能。FX系列的PLC提高提供了具有不同檔次的幾個(gè)子系列，可以根據(jù)系統(tǒng)的具體情況選用滿足的子系列。例如不需要聯(lián)網(wǎng)通信的小型開關(guān)量控制系統(tǒng)，可以選用交割更便宜的FX0s系列；I/

13、O點(diǎn)數(shù)多、控制復(fù)雜、要求聯(lián)網(wǎng)通信的系統(tǒng)了以選用FX2N系列，并且FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型PLC，內(nèi)置用戶存儲器8K步，可擴(kuò)展到16K步，最大可擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，可有多種特殊功能擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多種特殊控制功能（PID、高速計(jì)數(shù)、A/D、D/A、等）。3PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的確定確定I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，應(yīng)該準(zhǔn)確地計(jì)算出被控制設(shè)備對PLC輸入或者輸出點(diǎn)數(shù)的總需求，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)留有10%-20%的裕量，以備今后對系統(tǒng)改進(jìn)和擴(kuò)充時(shí)使用。整體式PLC的基本單元、擴(kuò)充單元的輸入和輸出點(diǎn)數(shù)的比例是固定的，如與系統(tǒng)要求的輸入或輸出點(diǎn)數(shù)的比例較大，可選擇只有輸入點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊。因此，在這

14、個(gè)設(shè)計(jì)中需要6個(gè)輸入點(diǎn)，4個(gè)輸出點(diǎn)，留有10%-20%裕量則選擇最小點(diǎn)數(shù)即FX2N-16MR-001型號的PLC。FX2N-16MR-001是日本三菱公司的可編程控制器(PLC),輸入8點(diǎn),輸出8點(diǎn). 3.2 壓力傳感器的選擇MSP300系列（MSP300-010-B-5-W-1）壓力傳感器為大批量、低成本、民用及工業(yè)用產(chǎn)品建立了新的性能價(jià)格比典范。本產(chǎn)品廣泛適用于對物壓、氣壓、液壓的檢測，甚至較惡劣的介質(zhì)環(huán)境，如污水、蒸汽、輕度腐蝕性液體和氣體。 MSP300壓力傳感器（MSP300-010-B-5-W-1）的壓力腔采用17-4PH不銹鋼單件一體式結(jié)構(gòu)加工而成。其標(biāo)準(zhǔn)壓力接口采用1/4NPT

15、外螺紋接頭，因而可以保證較好的密封性能。本產(chǎn)品的特點(diǎn)是無形圈、無焊縫、無硅油或其他有機(jī)物，經(jīng)久耐用。MEAS采用獨(dú)有的微熔技術(shù)，引進(jìn)航空應(yīng)用科技，利用高溫玻璃將微加工硅壓敏電阻應(yīng)變片熔化在不銹鋼隔離膜片上。玻璃粘接工藝避免了溫度、濕度、機(jī)械疲勞和介質(zhì)對膠水和材料的影響，從而提高了傳感器在工業(yè)環(huán)境中的長期穩(wěn)定性能，同時(shí)也避免了傳感器在傳統(tǒng)微機(jī)械加工制造工藝過程中出現(xiàn)的P-N結(jié)效應(yīng)現(xiàn)象。MSP300壓力傳感器是（MSP300-010-B-5-W-1）不銹鋼單件一體化結(jié)構(gòu)，壓力范圍高達(dá)10K Psi或700Bar毫伏或放大輸出，工作溫度范圍寬能適應(yīng)一年四級的各種氣候。主要應(yīng)用于普通壓力測量、自動檢測

16、系統(tǒng)、液壓/氣動系統(tǒng)等。綜上所述可以選用MSP300-010-B-5-W-1。3.3 按鈕開關(guān)的選擇 按鈕開關(guān)是利用按鈕推動傳動機(jī)構(gòu)，使動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)按通或斷開并實(shí)現(xiàn)電路換接的開關(guān)。按鈕開關(guān)的結(jié)構(gòu)種類很多，可分為普通撳鈕式、蘑菇頭式、自鎖式、自復(fù)位式、旋柄式、帶指示燈式、帶燈符號式及鑰匙式等。本設(shè)計(jì)選用鑰匙式（Y）的按鈕開關(guān)。用鑰匙插入旋轉(zhuǎn)進(jìn)行操作，可防止誤操作或供專人操作。3.4 信號燈的選取XD系列信號燈是塑料外殼，體積小重量輕、安裝方便、價(jià)格便宜、功率小。且XD系列信號燈的燈罩與紅、黃、藍(lán)、乳白、綠、無色六種顏色。該信號燈適用于交流50Hz，電壓380V以下的電氣線路中作各種燈光指示信號

17、、預(yù)告信號、事故信號及其他指示信號之用。所以可以選用XD16-22B信號燈。3.5 導(dǎo)線選擇銅導(dǎo)線面積等于負(fù)載功率千瓦數(shù)乘以0.65，得數(shù)小于或等于導(dǎo)線實(shí)際截面的就選其值大一級的導(dǎo)線，鋁線在算出銅線結(jié)果的基礎(chǔ)上粗一級。導(dǎo)線規(guī)則一般是：1.5 mm2 、2.5 mm2、4 mm2、6 mm2、10 mm2、16mm2、25mm2、35mm2、50mm2、70mm2、95mm2、120mm2、150mm2、185mm2等等。因此，本設(shè)計(jì)中，1個(gè)300W的LED顯示屏，銅導(dǎo)線的截面面積=0. 3X0.65=0.195,取最小1.5 mm2。鋁導(dǎo)線取2.5 mm2的。3.6 LED顯示屏的選擇LED是

18、一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，其大概的樣子就是由很多個(gè)通常是紅色的發(fā)光二極管組成，靠燈的亮滅來顯示字符。用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。 本設(shè)計(jì)選擇科泰室內(nèi)5雙基色LED顯示屏，它具有功率小，可視距離適合停車場使用，具有雙色調(diào)醒目，使用壽命長。能夠在常溫下工作。能夠同步顯示，異步脫機(jī)顯示，所以可以選用科泰室內(nèi)5雙基色LED顯示屏。3.7 元件明細(xì)表表3-1 元件明細(xì)表元器件(型號)數(shù)量備注科泰室內(nèi)5雙基色1個(gè)LED顯示屏MSP51002套壓力傳感器Y2個(gè)按鈕FX2N-16MR-0011個(gè)三菱編程控制器XD16-22B2個(gè)黃，藍(lán)各一個(gè)導(dǎo)線1.5

19、mm2若干（根據(jù)現(xiàn)場情況決定）第四章 程序設(shè)計(jì)4.1 控制要求1. 入庫車輛前進(jìn)時(shí)，經(jīng)過1#傳感器2#傳感器后，計(jì)數(shù)器加1，后退時(shí)經(jīng)過2#傳感器1#傳感器后，計(jì)數(shù)器減1；只經(jīng)過一個(gè)傳感器則計(jì)數(shù)器不動 作。2. 出庫車輛前進(jìn)時(shí)，經(jīng)過2#傳感器1#傳感器后，計(jì)數(shù)器減1，后退時(shí)經(jīng)過1#傳感器2#傳感器后，計(jì)數(shù)器加1；只經(jīng)過一個(gè)傳感器則計(jì) 數(shù)器不動作 。 3. 車輛入庫或出庫時(shí)，均應(yīng)有提示燈，定時(shí)3s鐘 。4. 倉庫啟用時(shí)，先對所有用到的存儲單元清零。5. 若設(shè)倉庫容量為50輛車，則倉庫滿時(shí)應(yīng)提示。6. 使用LED顯示車庫車輛是否滿。4.2 計(jì)數(shù)邏輯1. 壓力感器的受到200公斤以上的壓力時(shí)定義為“有

20、信號”；2. 傳感器1#有信號，在啟動傳感器2#時(shí)啟動增計(jì)數(shù)邏輯；3. 傳感器2#有信號，在啟動傳感器1#時(shí)啟動減計(jì)數(shù)邏輯；4. 傳感器1#，2#有信號，則啟動增計(jì)數(shù)邏輯；5. 傳感器1#，2#完成脈沖同時(shí)1#，2#有信號，則啟動減計(jì)數(shù)邏輯；6. 復(fù)位開關(guān)復(fù)K有信號時(shí)復(fù)位動作；7. 增計(jì)數(shù)與減計(jì)數(shù)的啟動邏輯互鎖；8. 增計(jì)數(shù)和減計(jì)數(shù)的進(jìn)行邏輯互鎖；9. 計(jì)數(shù)值超過到達(dá)50提示（LED顯示）。其中：條件2和條件3為“方向判定條件1”；條件4和條件5為“方向判定條件2”；4.3 順序功能圖 圖4-1順序功能圖4.4 程序流程圖圖4-2 程序流程圖4.5 程序梯形圖4.6 程序指令表0 LD X0;

21、 32 AND M4;1 OR MO; 33 OR M5;2 ANI T4; 34 ANI T13 ANI M3; 35 OUT M5;4 OUT M0; 36 OUT T1；5 LD M0; K30; 6 AND X1; 37 LD M5;7 OR M1; 38 OUT Y1;8 ANI T4; 39 OUT T5;9 ANI M4; K30;10 OUT M1; 40 LD M4;11 LD M0; 41 OUT M8200;12 AND M1; 42 LD X2;13 OR M2; 43 RST C220;14 ANI TO; 44 LD X0;15 OUT M2; 45 AND X1;16 OUT TO; 46 ANI T6；K30; 47 OUT C220;17 LD M2; K50;18