車輛出入庫電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)說明書題目：車輛出入庫電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：評(píng)語：成績：指導(dǎo)老師簽名：日期:目錄1系統(tǒng)概述11.1 設(shè)計(jì)題目應(yīng)用背景和意義11.2 課題的設(shè)計(jì)任務(wù)及要求12方案論證23硬件設(shè)計(jì)33.1 系統(tǒng)的原理方框圖33.2 主電路43.3 I/O分配43.4 I/O接線圖63.5 元器件選型73.5.1 單相異步電機(jī)的確定73.5.2 熔斷器選擇73.5.3 接觸器的選擇83.5.4 線纜線徑的選擇83.6 PLC控制接線圖94軟件設(shè)計(jì)94.1 主流程94.2 流程圖114.3 梯形圖125系統(tǒng)調(diào)試13設(shè)計(jì)心得14參考文獻(xiàn)151系統(tǒng)概述1.1 設(shè)計(jì)題目應(yīng)用

2、背景和意義如今社會(huì)汽車的持有量持續(xù)上升，因此停車難問題越來越突出導(dǎo)致人們對(duì)車庫的需求量日益增長。而進(jìn)出車庫的方便快捷成了每個(gè)車庫首先考慮到的問題。因此車庫門自動(dòng)控制是今后車庫向智能化發(fā)展的必然趨勢(shì)。本課程設(shè)計(jì)主要闡述了車庫自動(dòng)門的設(shè)計(jì)思想與程序編制，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了各方面的分析，對(duì)各方面要求的系統(tǒng)加以詳細(xì)敘述，控制的說明、系統(tǒng)流程圖、外部接線圖、梯形圖必要的文字說明介紹了以PLC為應(yīng)用的車庫自動(dòng)門的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。此系統(tǒng)對(duì)車庫的管理有很大的幫助、對(duì)疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力有明顯的效果，有很大的實(shí)用價(jià)值。1.2 課題的設(shè)計(jì)任務(wù)及要求車輛入庫時(shí)，車輛檢測(cè)器檢測(cè)到車輛，司機(jī)刷入庫卡并取出庫卡后，欄

3、桿機(jī)電機(jī)正轉(zhuǎn)，欄桿機(jī)抬起，車位顯示器的車位數(shù)減1。當(dāng)入庫車輛駛離入庫自動(dòng)欄桿機(jī)后，欄桿機(jī)電機(jī)反轉(zhuǎn)，欄桿機(jī)自動(dòng)下落。車輛出庫時(shí)，車輛檢測(cè)器檢測(cè)到車輛，司機(jī)刷庫卡后，欄桿機(jī)電機(jī)正轉(zhuǎn)，欄桿機(jī)抬起，車位顯示器的車位數(shù)加1。當(dāng)入庫車輛駛離出庫自動(dòng)欄桿機(jī)后，欄桿機(jī)電機(jī)反轉(zhuǎn)，欄桿機(jī)自動(dòng)下落。停車場(chǎng)管理系統(tǒng)重點(diǎn)要做到準(zhǔn)確指示車輛進(jìn)出，車輛進(jìn)入時(shí)給予司機(jī)準(zhǔn)確的車位數(shù)量，車輛進(jìn)入后記錄車輛總量，車輛離開時(shí)減少車輛數(shù)量。車輛進(jìn)出指示可完全由PLC作為中央控制處理。對(duì)現(xiàn)有的停車系統(tǒng)管理實(shí)現(xiàn)以下要求：車輛出入庫自動(dòng)化、數(shù)量統(tǒng)計(jì)自動(dòng)化。車輛出入庫控制系統(tǒng)由入庫出卡器，車輛存在車輛檢測(cè)器，入庫欄桿機(jī)，入庫車輛檢測(cè)器（當(dāng)有車

4、輛壓住檢測(cè)線圈時(shí)，控制器可以輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)，當(dāng)車輛離開時(shí)，控制器的輸出開關(guān)信號(hào)打開）、出庫車輛存在車輛檢測(cè)器、出庫欄桿機(jī)、庫里車輛數(shù)顯示器（2位7段數(shù)碼管，車庫共有50個(gè)車位）組成。欄桿機(jī)由單向異步電機(jī)拖動(dòng)250WWAC220V車輛出入庫如圖1-1所示圖1-1車輛出入庫2方案論證方案一：選用光電傳感器對(duì)車輛的進(jìn)出進(jìn)行檢測(cè)。光電開關(guān)有光導(dǎo)通，當(dāng)車輛通過時(shí)，光電開關(guān)信號(hào)通過導(dǎo)線傳給PLG具有非接觸，無觸點(diǎn)無機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，但是露天環(huán)境由于風(fēng)雨影響，不在密封環(huán)境下用就很容易被污染失效。方案二：選用稱重傳感器對(duì)車輛的進(jìn)出進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)稱重傳感器設(shè)定車輛檢測(cè)范圍，當(dāng)檢測(cè)到車輛到位，將信號(hào)傳到PLG運(yùn)行相

5、應(yīng)的程序。利用稱重傳感器能夠?qū)囕v是否到位進(jìn)行很好的檢測(cè)，但是稱重傳感器價(jià)格昂貴，安裝維護(hù)十分不便。方案三：選用地感線圈傳感器對(duì)車輛的進(jìn)出進(jìn)行檢測(cè)。地感線圈車輛檢測(cè)器是一種基于電磁感應(yīng)原理的車輛檢測(cè)器。地感線圈Ll埋在路面下，通有一定工作電流的環(huán)形線圈，由多匝導(dǎo)線繞制而成，埋設(shè)在道路中地感線圈作為檢測(cè)器諧振電路中的一個(gè)電感元件，與車輛檢測(cè)器的振蕩回路一起形成LC諧振。當(dāng)有車輛通過時(shí)，將會(huì)使線圈中單位電流產(chǎn)生的磁通量增加，從而導(dǎo)致線圈電感值發(fā)生變化。把這個(gè)信號(hào)傳送給PLG執(zhí)行相關(guān)程序，判斷是否有車經(jīng)過。地感線圈具有安裝維護(hù)方便，受外界因素影響小，價(jià)格便宜的特通過對(duì)以上方案的綜合考慮，本設(shè)計(jì)最終選

6、取采用地感線圈和光傳感器,作為檢測(cè)車輛存在的檢測(cè)器。3硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)的原理方框圖圖3.1系統(tǒng)的原理方框圖33.2主電路注：主電路采用2.5mm2黑色銅線圖號(hào)001圖號(hào)主電路原理圖設(shè)計(jì)審核比例版本V1.0XXXXXX控制工程設(shè)計(jì)院圖3.2主電路圖3.3I/O分配設(shè)計(jì)中采用FX2*48MRPLC電源使用帶有24VDC和AC11A120/220240的使用電源（PA204S。根據(jù)系統(tǒng)控制要求，本系統(tǒng)需計(jì)數(shù)器一個(gè)，16個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn),所選PLM型滿足系統(tǒng)要求。具體I/O口地址分配如表所示輸入注釋輸出注釋X0壓力傳感器1Y0個(gè)位數(shù)碼管輸入X1壓力傳感器2Y1個(gè)位數(shù)碼管輸入X2光電傳感器1Y2

7、個(gè)位數(shù)碼管輸入X3光電傳感器2Y3個(gè)位數(shù)碼管輸入X4入庫欄桿機(jī)正到位Y4個(gè)位數(shù)碼管輸入X5入庫欄桿機(jī)反到位Y5個(gè)位數(shù)碼管輸入X6入庫欄桿機(jī)正到位Y6個(gè)位數(shù)碼管輸入X7入庫欄桿機(jī)反到位Y10十位數(shù)碼管輸入X10刷卡器Y11十位數(shù)碼管輸入#X11刷卡器Y12十位數(shù)碼管輸入X12熱繼電器Y11十位數(shù)碼管輸入X13熱繼電器Y14十位數(shù)碼管輸入X14熱繼電器Y15十位數(shù)碼管輸入X15熱繼電器Y16十位數(shù)碼管輸入Y21線圈Y22線圈Y23線圈Y24線圈表3.1I/O口地址分配表710V直流電源ab31c32d333034e37GNDQF2bcdefdaGND38262227=2328242925KM1KM

8、2KM3KM4+24VL24GNCOMY0Y1XOY2X1Y3X2Y4X3Y5X4Y6X5COM0Y10X7Y11X10Y12X11Y13X12Y15Y16X13COM1X14COM2X15Y21Y22Y23Y24FX2N-48MR353639404142124445154312電壓 轉(zhuǎn)換I力力楞感翳1317 .一力刀傳慰希214電壓 轉(zhuǎn)換18 1 光粒傳感器1519 ,-傳 , 電傳燭21 6789電壓轉(zhuǎn)換1314刷卡刷卡材料清單名稱，吊小節(jié)1型號(hào)奴重RT14-202外上比電石？JR36-104斷蛤器DZ20-104仃程開關(guān)LX19-1314出力傳感器NMBCC0022光電傳感器W9-32刷

9、卡器KD-D23C/U2段觸器CIX2-10CIX2-104圖號(hào)001圖號(hào)控制電路原理圖設(shè)計(jì)審核比例版本V1.0XXXXXX控制工程設(shè)計(jì)院圖3.3I/O接線圖3.5元器件選型3.5.1 單相異步電機(jī)的確定本次課程設(shè)計(jì)采用向異步電機(jī)拖動(dòng)250WAC220V根據(jù)題目要求,要實(shí)現(xiàn)異步單向電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，需采用電容啟動(dòng)式。這種電動(dòng)機(jī)在副相繞組中接入兩個(gè)電容，其中一個(gè)電容通過離心開關(guān)，在起動(dòng)完了之后就切斷電源；另一個(gè)則始終參與副繞組的工作。這二個(gè)電容器中，起動(dòng)電容器的容量大，而運(yùn)轉(zhuǎn)電容的容量小。這種單相電容起動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)，綜合單相電容起動(dòng)和電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，所以這種電動(dòng)機(jī)具有比較好的起動(dòng)性能和運(yùn)

10、轉(zhuǎn)性能，在相同的機(jī)座號(hào)，功率可以提高12個(gè)容量等級(jí)，功率可以達(dá)到1.5丁2.2kW。選擇單相異步電機(jī)的功率因數(shù)為0.6,效率為0.49。其示意圖如圖3-5所示。圖3-4電容起動(dòng)式單相異步電機(jī)3.5.2 熔斷器選擇由1可以計(jì)算單相異步電機(jī)的額定電流。根據(jù)公式PN=UN*IN*功率因數(shù)*效率（3.5.1）可以求得電機(jī)的額定電流為3.9A。則熔體的額定電流由式（3.5.2）可知為1.1.1 .8A。由此可以選擇熔體的額定電流為10A。查找參數(shù)手冊(cè)可知，選擇熔斷器的額定電流為20A。3.5.3 接觸器的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可以選擇交流接觸器，其額定電壓可選為220V。剩下便是對(duì)于接觸器主觸頭額定電流的選

11、取了，主觸頭的額定電流應(yīng)等于或稍大于實(shí)際負(fù)載額定電流。對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載，有如式(3.5.3)所示的經(jīng)驗(yàn)公式。P*1000I=kU(3.5.3)式中k為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般選取1-1.4。計(jì)算I的取值范圍0.8A-1.2A。因?yàn)榻涣鹘佑|器所有型號(hào)中，最小的額定電流也為10A,因此只能選擇額定電流為10A。另外，查閱每種系列接觸器與可控制電機(jī)容量的對(duì)應(yīng)表也是選擇交流接觸器額定電流的有效方法。3.5.4 線纜線徑的選擇不同截面、不同材料的電線每平方毫米的安全載流量是不同的，電線的長短、要求溫升不同，載流也不同。根據(jù)電線長度、負(fù)載電流求線纜電阻，再根據(jù)允許電壓計(jì)算選線截面。不過在實(shí)際中，一般選用經(jīng)驗(yàn)公式去計(jì)算

12、安全載流量，再進(jìn)行線徑的選擇。導(dǎo)線的安全載流量是根據(jù)所允許的線芯的最高溫度、冷卻條件、敷設(shè)條件來確定的。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知每平方毫米的銅導(dǎo)線安全載流量為5-8A;鋁導(dǎo)線的安全載流量為3-5A。線纜的通電電流可以通過查閱手冊(cè)得到。在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)殡姍C(jī)容量較小，而且在2中計(jì)算可知電機(jī)的額定電流為3.9A。因此可以選擇1mm2銅導(dǎo)線。名稱型號(hào)數(shù)量熔斷器RT14-202電容式單相異步電機(jī)90TYD-S302熱繼電器JR36-104兩位七段數(shù)碼管SM417001D2斷路器DZ20-104行程開關(guān)LX19-1314壓力傳感器E8F2-A01C2光電傳感器W9-32刷MKD-D23C/U2接觸器CIX2-10CJ

13、X2-104表3.2元器件清單#eeeeeeee$十等$eL2NL31L32L61L621234567891011600中田800- L1M1 0#圖號(hào)001圖號(hào)車輛出入庫系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)審核比例版本V1.0XXXXX施制工程設(shè)計(jì)院圖3.5車輛出入庫系統(tǒng)接線圖4軟件設(shè)計(jì)4.1主流程入庫過程：當(dāng)司機(jī)駕駛汽車來到入庫傳感器1的位置，有人刷卡后，PLC控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，欄桿向上抬起，當(dāng)欄桿到達(dá)電機(jī)上限位置后，電動(dòng)機(jī)停止，車輛進(jìn)入入庫傳感器2的位置后，PLC控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，欄桿下降，當(dāng)欄桿到達(dá)電機(jī)下限位置后，電動(dòng)機(jī)停止，同時(shí)計(jì)數(shù)器減一。出庫過程：當(dāng)司機(jī)駕駛汽車來到出庫傳感器1的位置，有人刷卡后，PLC控制電機(jī)

14、反轉(zhuǎn)，欄桿向上抬起，當(dāng)欄桿到達(dá)電機(jī)上限位位置后，電動(dòng)機(jī)停止，車輛進(jìn)入出庫傳感器2的位置后，PLC控制電機(jī)上限位置后，電動(dòng)機(jī)停止，同時(shí)計(jì)數(shù)器加1。4.2流程圖圖4.1流程圖114.3梯形圖13XOOlKOU021職DODOblY024DODIDOKIj?0K2nK10仁iipir0235系統(tǒng)調(diào)試在調(diào)試之前，首先對(duì)PLC外部接線進(jìn)行認(rèn)真檢查，確保外部接線的準(zhǔn)確無誤。使用提前編寫好的試驗(yàn)程序?qū)ν獠拷泳€做通電掃描檢查來查找接線錯(cuò)誤。在接線之前，應(yīng)現(xiàn)將主電路斷開。再將模擬調(diào)試好的程序下載至用戶儲(chǔ)存器中進(jìn)行調(diào)試，直到程序的所有功能可正常、協(xié)調(diào)的完成整體的控制電路在調(diào)試的過程中，可將試驗(yàn)臺(tái)上的輸入輸出接口代

15、替在接線圖中的傳感器，行程開關(guān)，線圈等等。各輸出量的狀態(tài)使用PLC上相關(guān)的發(fā)光二極管來表示當(dāng)按下傳感器替代按鈕后，線圈對(duì)應(yīng)的輸出接口的對(duì)應(yīng)的二極管會(huì)亮，而且同時(shí)數(shù)碼管也會(huì)加/減1。當(dāng)按下行程開關(guān)替代按鈕后，對(duì)應(yīng)的二極管會(huì)滅。15設(shè)計(jì)心得經(jīng)過為期一周的PLC課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)PLC有了一定的了解，同時(shí)也對(duì)visio有了更加深刻的運(yùn)用。雖然在畫圖的過程中很乏味，但是當(dāng)自己最后能把圖畫出來，還是很高興的。我們應(yīng)該直到PLC在如今甚至是未來其運(yùn)用將會(huì)越來越加廣泛，因此學(xué)好PLC對(duì)即將走向社會(huì)的我們來說有著很大的作用。同時(shí)這一周我對(duì)車輛出入庫系統(tǒng)做了簡要的設(shè)計(jì)，也讓我對(duì)一些元器件進(jìn)一步深刻的了解，如7段LED數(shù)碼管，光傳感器等一些零件的工作原理。也初步了解了PLC的梯形圖編程，這種編程相對(duì)以前我們學(xué)過的C語言編程來說是另一種形式。也擴(kuò)展了我們的知識(shí)面。我相信PLC對(duì)未來社會(huì)的發(fā)展同樣有著舉足輕重的作用，所以學(xué)好