電氣控制及PLC課程設(shè)計(jì)報(bào)告

-.z..--.可修編.電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)課題：停車場(chǎng)車位控制系別：電氣與信息工程學(xué)院專業(yè)：自動(dòng)化**：李紅穎**：092411201指導(dǎo)教師：孫炳海董燕飛王整風(fēng)任琦梅**城建學(xué)院2014年6月13日-.z.-.可修編.成績(jī)?cè)u(píng)定·一、指導(dǎo)教師評(píng)語〔根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)報(bào)告質(zhì)量、辯論情況及其平時(shí)表現(xiàn)綜合評(píng)定〕。二、評(píng)分課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定成績(jī)：成績(jī)：〔五級(jí)制〕指導(dǎo)教師簽字年月日-.z.-.可修編.目錄引言……………11、總體概述…………………21.1設(shè)計(jì)目的………………21.2設(shè)計(jì)要求………………21.3設(shè)計(jì)目標(biāo)………………22、總體設(shè)計(jì)思路…………22.1車輛入庫流程圖………32.2車輛出庫流程圖………33、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)…………43.1PLC的I/O分配表……………………43.2系統(tǒng)接線圖……………43.3主電路控制圖…………43.4編程元件解析…………43.5系統(tǒng)硬件配置…………64、軟系統(tǒng)件設(shè)計(jì)…………74.1設(shè)計(jì)分析………………74.2仿真結(jié)果………………10完畢語………………………11參考文獻(xiàn)……………………12附錄…………13-.z.-.可修編.引言隨著人民生活水平的不斷提升和汽車工業(yè)的不斷開展，大中城市的汽車數(shù)量劇增，從而引發(fā)了停車管理問題。近幾年，我國的停車場(chǎng)管理技術(shù)不斷完善，計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開展又使停車場(chǎng)管理的系統(tǒng)功能得以提高?，F(xiàn)在小區(qū)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)給與司機(jī)準(zhǔn)確的車位數(shù)量與具體位置，車輛進(jìn)入后，記錄車輛數(shù)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作為中央控制來處理，停車場(chǎng)空位指示可利用數(shù)碼管顯示。本設(shè)計(jì)針對(duì)目前停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)存在的集成自動(dòng)化程度低、可靠性差和運(yùn)行效率低等缺乏，結(jié)合目前工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種技術(shù)較先進(jìn)、性能可靠、自動(dòng)化程度較高的停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)。本文針對(duì)停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)中存在的問題，把PLC可編程序控制器應(yīng)用于停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)上，同時(shí)對(duì)問題進(jìn)展了較深入的研究。一、總體概述1.1設(shè)計(jì)目的綜合運(yùn)用本課程及前期課程的相關(guān)知識(shí)和技能，相對(duì)獨(dú)立地設(shè)計(jì)和調(diào)試一個(gè)小型PLC應(yīng)用系統(tǒng)，獲得控制技術(shù)工程的根本訓(xùn)練，提高工程意識(shí)和實(shí)踐技能。同時(shí)提高對(duì)文獻(xiàn)資料的檢索和信息處理的能力，以及編寫和整理設(shè)計(jì)文檔的能力。1.2設(shè)計(jì)要求假設(shè)有一停車場(chǎng)共有16個(gè)車位。在入口處裝設(shè)一傳感器，用來檢測(cè)車輛進(jìn)入的數(shù)目，在出口處裝設(shè)一傳感器，用來檢測(cè)車輛出去的數(shù)目。尚有車位時(shí)，入口閘欄才可以將門開啟讓車輛進(jìn)入停放，并有一指示燈表示尚有車位。車位已滿時(shí)，則有一指示燈顯示車位已滿，且入口閘欄不能開啟讓車輛進(jìn)入。可從七段數(shù)碼管上顯示目前停車場(chǎng)共有幾部車。1.3設(shè)計(jì)目標(biāo)熟悉工藝流程及生產(chǎn)設(shè)備的工作原理；根據(jù)控制要求，畫出硬件電路圖、PLC接線圖及控制梯形圖；利用編程軟件編制程序，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)展仿真，然后在實(shí)驗(yàn)室完成調(diào)試；完成課程設(shè)計(jì)說明書。二、總體設(shè)計(jì)思路根據(jù)設(shè)計(jì)要求，車輛統(tǒng)計(jì)局部可以采用兩個(gè)計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)，即一個(gè)增計(jì)數(shù)器和一個(gè)減計(jì)數(shù)器；閘欄的開啟與閉合可以由電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，并用指示燈顯示停車場(chǎng)是否已經(jīng)停滿，車位滿時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)使閘欄不能開啟，制止汽車進(jìn)入停車場(chǎng)；用七段數(shù)碼管來顯示目前停車場(chǎng)中停車的數(shù)目。主電路的實(shí)現(xiàn)比擬容易，屬于電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。控制電路中，車庫啟用由啟動(dòng)開關(guān)控制，先對(duì)所有用到的存儲(chǔ)單元清零。當(dāng)汽車先經(jīng)過傳感器一時(shí)，此時(shí)車位尚未滿的話，由傳感器一以控制實(shí)現(xiàn)開閘門，閘欄向上翻開，汽車駛?cè)耄?dāng)汽車經(jīng)過傳感器二時(shí)，由傳感器二實(shí)現(xiàn)關(guān)門，閘欄門向下關(guān)閉，并且數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)加一顯示；當(dāng)汽車先經(jīng)過傳感器二時(shí)，由傳感器二以控制實(shí)現(xiàn)開閘門，閘欄門向上翻開，汽車駛出，當(dāng)汽車經(jīng)過傳感器一時(shí)，由傳感器一實(shí)現(xiàn)關(guān)門，柵欄門向下關(guān)閉，并且數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)減一顯示。2.1車輛入庫流程圖D0清零車進(jìn)庫電機(jī)正轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)DO+1到D0數(shù)碼顯示ND0大于16？Y完畢圖2.1車輛入庫流程圖2.2車輛出庫流程圖車出庫電機(jī)正轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)D0-1到D0數(shù)碼顯示圖2.2車輛出庫流程圖三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1PLC的I/O分配表輸入輸出*0啟動(dòng)按鈕Y0尚有車位指示燈*1停頓按鈕Y1車位已滿指示燈*2入傳感器Y2正轉(zhuǎn)開啟閘欄*3出傳感器Y3反轉(zhuǎn)關(guān)閉閘欄Y10-Y16個(gè)位數(shù)碼管顯示Y20-Y26十位數(shù)碼管顯示表3-1PLC輸入/輸出分配表3.2系統(tǒng)接線圖停車場(chǎng)控制系統(tǒng)的接線圖如圖3.1所示，在該接線圖中，*0、*1是系統(tǒng)的總開關(guān)，傳感器1接*2輸入端，傳感器2接*3輸入端。L1是停車場(chǎng)車未滿指示燈，L2是車滿指示燈，KM1是電機(jī)正轉(zhuǎn)的繼電器線圈，KM2是電機(jī)反轉(zhuǎn)的繼電器線圈，Y10至Y16接個(gè)位七段數(shù)字譯碼顯示器，Y20至Y26接十位七段數(shù)字譯碼顯示器。3.3主電路控制圖停車場(chǎng)控制系統(tǒng)的主電路圖如圖3.2所示，當(dāng)QS閉合時(shí)，KM1閉合KM2斷開電機(jī)正轉(zhuǎn)，閘門開啟，車輛可通過，當(dāng)KM2閉合KM1斷開時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，閘門閉合，車輛不可通過。3.4編程元件解析1．*：*為輸入繼電器，它的作用是承受并存儲(chǔ)外部輸入的開關(guān)量信號(hào)，和對(duì)應(yīng)的輸入端子相連，同時(shí)提供無數(shù)的常開和常閉軟觸點(diǎn)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(diǎn)用于向外部負(fù)載發(fā)送信號(hào)，每一輸出繼電器的常開硬觸點(diǎn)與可編程控制器的一個(gè)輸出點(diǎn)相連，直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，它也提供了無數(shù)的常開和常閉軟觸點(diǎn)用于編程。3.M：M為輔助繼電器，它是由軟件來實(shí)現(xiàn)的，用于狀態(tài)暫存、移位輔助運(yùn)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(dòng)。4．T：T為定時(shí)器，作用相當(dāng)于繼電接觸控制中的通電延時(shí)型時(shí)間繼電器。5．D：D為數(shù)據(jù)存放器，可編程控制器在模擬量檢測(cè)與控制以及位置控制等許多場(chǎng)合都需要數(shù)據(jù)存放器來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和參數(shù)。圖3.1停車場(chǎng)控制系統(tǒng)接線圖圖3.2控制系統(tǒng)主電路圖3.5系統(tǒng)硬件配置1、本系統(tǒng)采用的是日本三菱PLC，選用的是F*2N-32MR，它屬于繼電器輸出，輸入點(diǎn)數(shù)16，輸出點(diǎn)數(shù)16，總共32個(gè)輸入輸出點(diǎn)。根據(jù)控制要求統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)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F*2N—32MR型PLC，該型號(hào)PLC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〕，有功能很強(qiáng)的數(shù)學(xué)指令集。通過通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)。它具備如下特點(diǎn)：系統(tǒng)配置既固定又靈活；編程簡(jiǎn)單；備有豐富的、可自由選擇的品種；令人放心的高性能；高速運(yùn)算；適用于多種特殊用途；外部機(jī)器通訊簡(jiǎn)單化；共同的外部設(shè)備。2、紅外線車輛檢測(cè)傳感器。在停車場(chǎng)的進(jìn)出口各安裝一個(gè)車輛檢測(cè)傳感器。紅外線檢測(cè)傳感器是波束檢測(cè)裝置的一種，有主動(dòng)式和被動(dòng)式，都可以用于交通管理。主動(dòng)式紅外檢測(cè)器利用在紅外線波長(zhǎng)*圍附近工作的激光二極管，發(fā)射低能紅外線照射檢測(cè)區(qū)域，并經(jīng)過車輛的反射或散射返回傳感器;假設(shè)使用可調(diào)發(fā)光二極管的主動(dòng)式紅外線檢測(cè)器可測(cè)量車速和進(jìn)入高速公路曲線形穿插的高大貨車的高度，主要是因?yàn)榘l(fā)光二極管在880nm的紅外線波長(zhǎng)*圍附近工作,其信號(hào)調(diào)節(jié)裝置可防止其他紅外線的干擾,這樣通過兩個(gè)發(fā)射—承受系統(tǒng)就可用來檢測(cè)是否有車輛出入停車場(chǎng)。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(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，而人們習(xí)慣于十進(jìn)制的數(shù)字或運(yùn)算結(jié)果，因此需要數(shù)字顯示器顯示出便于人們觀測(cè)、查看的十進(jìn)制數(shù)字，因此本設(shè)計(jì)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(dòng)器兩局部組成，通常二者都集成在一塊芯片中。該硬件的原理如圖3.3所示。圖3.3七段數(shù)字譯碼顯示器原理框圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)分析1、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，啟動(dòng)按鈕開關(guān)*0，輔助繼電器M0得電，M0常開觸點(diǎn)閉合并自鎖；M0閉合一個(gè)掃描周期，將數(shù)據(jù)存放器D0到D2清0，如圖4.1所示圖4.12、當(dāng)有車輛靠近入口傳感器〔*002〕時(shí)，接觸器線圈得電，電機(jī)正轉(zhuǎn)，門開啟，車輛可進(jìn)入，M9是當(dāng)D0的數(shù)值為16的時(shí)候，表示閘門不能開啟，當(dāng)車到SQ2位置時(shí)，數(shù)碼管顯示加一，同時(shí)延時(shí)3秒，完成關(guān)閘欄，從而完成了一次車入庫的動(dòng)作。如圖4.2所示圖4.23、當(dāng)有車出庫的時(shí)候，其原理與出庫的時(shí)候一致，不同之處是D0的內(nèi)容減1，如圖4.3所示圖4.3在數(shù)碼管顯示的時(shí)候，設(shè)計(jì)了兩組數(shù)據(jù)的比擬指令CMP，其一是D0與10的比擬，當(dāng)D0小于10的時(shí)候，只顯示個(gè)位數(shù)碼管的數(shù)值，當(dāng)D0等于10的時(shí)候，個(gè)位顯示0，十位顯示1，如圖4.4所示圖4.45、當(dāng)D0的數(shù)值大于10的時(shí)候，M6狀態(tài)為1，從而D0與16比擬，當(dāng)D0小于16時(shí)，D0減去10，余數(shù)在D2中，讓個(gè)位顯示D2中的數(shù)，十位顯示1，如圖4.5所示圖4.56、當(dāng)D0中的數(shù)小于16的時(shí)候，有車位指示燈HL1亮，當(dāng)D0等于16的時(shí)候，車滿指示燈HL2亮，如圖4.6所示圖4.64.2仿真結(jié)果1、車輛進(jìn)入，電機(jī)正轉(zhuǎn)，閘欄開啟，如圖4.7所示圖4.7車輛進(jìn)入，計(jì)數(shù)器加一，定時(shí)器完成計(jì)時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，閘欄關(guān)閉，如圖4.8所示圖4.8完畢語我所做的設(shè)計(jì)題目是基于PLC的停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)。入口處的傳感器能檢測(cè)所進(jìn)車輛的數(shù)目，出口處的傳感器能檢測(cè)所出車輛的數(shù)目；當(dāng)傳感器檢測(cè)到車輛要進(jìn)出門時(shí)，閘門會(huì)自動(dòng)開啟讓車輛進(jìn)入或出去；當(dāng)停車場(chǎng)車滿時(shí)，車滿指示燈會(huì)亮，當(dāng)停車場(chǎng)車位未停滿時(shí)，車未滿指示燈會(huì)亮，能夠提醒人們是否還可以停車；顯示器能實(shí)時(shí)顯示停車場(chǎng)所停車輛數(shù)，并且車輛已經(jīng)停滿時(shí)，閘門關(guān)閉，不會(huì)讓車輛進(jìn)入。該控制系統(tǒng)到達(dá)了設(shè)計(jì)要求。通過本次課程設(shè)計(jì)，我能夠系統(tǒng)地掌握有關(guān)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，主要了解了PLC〔三菱F*2N系列〕的構(gòu)造、功能、內(nèi)部資源等，并對(duì)其進(jìn)展測(cè)試和加以應(yīng)用。經(jīng)過屢次的反復(fù)實(shí)驗(yàn)與分析,對(duì)電路的原理及功能更加熟悉,同時(shí)提高了設(shè)計(jì)能力和對(duì)電路的分析能力.在軟件的編程方面也得到了提升,同時(shí)對(duì)所學(xué)的知識(shí)有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí).由于是第一次做PLC的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)起來有一定難度，但后來通過去圖書館查找相關(guān)書籍，上網(wǎng)找資料，請(qǐng)教教師和同學(xué)等方法來獲取相關(guān)知識(shí)，通過一步步解決疑惑來完成設(shè)計(jì)。通過這次課程設(shè)計(jì)讓我們意識(shí)到書本上學(xué)到的知識(shí)一定要通過實(shí)踐去穩(wěn)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(shí)此次課程設(shè)計(jì)也讓我們對(duì)學(xué)習(xí)PLC更加熱情，我們認(rèn)識(shí)到PLC的強(qiáng)大功能和廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，真正體會(huì)到了科技帶給我們的振憾，讓我對(duì)學(xué)習(xí)更有興趣，也給我們?cè)谔剿髦R(shí)的道路上增添了無限動(dòng)力。在以后的學(xué)習(xí)中，我們一定要有刻苦努力，敢于鉆研探究，要有創(chuàng)新，真正實(shí)現(xiàn)自己的價(jià)值，為國家的開展做出自己的奉獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)[1]史國生.電氣控制與可編程控制器技術(shù).：化學(xué)工業(yè)，2010.10[2]*永勝．電氣控制與PLC應(yīng)用[M].：電子工業(yè)，2007.7[3]胡學(xué)林.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].：電子工業(yè)，2005.8[4]吳中俊.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].：機(jī)械工業(yè)，2007.1[5]*永勝．電氣控制與PLC應(yīng)用[M].：電子工業(yè)，2007.7[6]肖峰、賀哲榮編著.PLC編程100例.：中國電力，2009[7]吳中俊、黃永紅編著.可編程序控制器原理及應(yīng)用.第2版.：機(jī)械工業(yè),2004[8]謝克明，夏路易編著.可編程序控制器原理與程序設(shè)計(jì).：電子工業(yè)，2004[9]何獻(xiàn)忠、李衛(wèi)平等編著.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù).：清華大學(xué)，2007附錄：梯形圖：指令表：0LD*000//啟動(dòng)1ORM02ANI*0013OUTM04LDPM06ZRSTD0D2//D0-D2區(qū)間復(fù)位11LDP*002//車進(jìn)庫，車到達(dá)傳感器113ORM114ANDM015ANIT116ANIM217OUTM118LDM119ANIM920ANIY00321OUTM10//電機(jī)正轉(zhuǎn)，柵欄開啟22LDM123ANDP*003//車到達(dá)傳感器225INCD0//數(shù)碼管顯示加128SETM1429LDM1430OUTM12//電機(jī)反轉(zhuǎn)，柵欄關(guān)閉31OUTT1K30//定時(shí)器控制柵欄關(guān)閉34LDP*003//車出庫，車到達(dá)傳感器236ORM237ANDM038ANIT339ANIM140OUTM241LDM242ANIY00343OUTM1