電氣控制及PLC課程設計報告

-.z..--.可修編.電氣控制與PLC課程設計課題：停車場車位控制系別：電氣與信息工程學院專業(yè)：自動化**：李紅穎**：092411201指導教師：孫炳海董燕飛王整風任琦梅**城建學院2014年6月13日-.z.-.可修編.成績評定·一、指導教師評語〔根據學生設計報告質量、辯論情況及其平時表現(xiàn)綜合評定〕。二、評分課程設計成績評定成績：成績：〔五級制〕指導教師簽字年月日-.z.-.可修編.目錄引言……………11、總體概述…………………21.1設計目的………………21.2設計要求………………21.3設計目標………………22、總體設計思路…………22.1車輛入庫流程圖………32.2車輛出庫流程圖………33、系統(tǒng)硬件設計…………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)件設計…………74.1設計分析………………74.2仿真結果………………10完畢語………………………11參考文獻……………………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，我國的停車場管理技術不斷完善，計算機技術、通信技術、網絡技術的開展又使停車場管理的系統(tǒng)功能得以提高。現(xiàn)在小區(qū)停車場管理系統(tǒng)重點要做到準確指示車輛進出，車輛進入時給與司機準確的車位數(shù)量與具體位置，車輛進入后，記錄車輛數(shù)量，車輛離開時，減少車輛數(shù)量。車輛進出指示可完全由PLC作為中央控制來處理，停車場空位指示可利用數(shù)碼管顯示。本設計針對目前停車場車位控制系統(tǒng)存在的集成自動化程度低、可靠性差和運行效率低等缺乏，結合目前工業(yè)領域的應用技術，設計了一種技術較先進、性能可靠、自動化程度較高的停車場車位控制系統(tǒng)。本文針對停車場車位控制系統(tǒng)中存在的問題，把PLC可編程序控制器應用于停車場車位控制系統(tǒng)上，同時對問題進展了較深入的研究。一、總體概述1.1設計目的綜合運用本課程及前期課程的相關知識和技能，相對獨立地設計和調試一個小型PLC應用系統(tǒng)，獲得控制技術工程的根本訓練，提高工程意識和實踐技能。同時提高對文獻資料的檢索和信息處理的能力，以及編寫和整理設計文檔的能力。1.2設計要求假設有一停車場共有16個車位。在入口處裝設一傳感器，用來檢測車輛進入的數(shù)目，在出口處裝設一傳感器，用來檢測車輛出去的數(shù)目。尚有車位時，入口閘欄才可以將門開啟讓車輛進入停放，并有一指示燈表示尚有車位。車位已滿時，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入?？蓮钠叨螖?shù)碼管上顯示目前停車場共有幾部車。1.3設計目標熟悉工藝流程及生產設備的工作原理；根據控制要求，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，在計算機上進展仿真，然后在實驗室完成調試；完成課程設計說明書。二、總體設計思路根據設計要求，車輛統(tǒng)計局部可以采用兩個計數(shù)器來實現(xiàn)，即一個增計數(shù)器和一個減計數(shù)器；閘欄的開啟與閉合可以由電動機的正反轉來實現(xiàn)，并用指示燈顯示停車場是否已經停滿，車位滿時應設計使閘欄不能開啟，制止汽車進入停車場；用七段數(shù)碼管來顯示目前停車場中停車的數(shù)目。主電路的實現(xiàn)比擬容易，屬于電動機的正反轉。控制電路中，車庫啟用由啟動開關控制，先對所有用到的存儲單元清零。當汽車先經過傳感器一時，此時車位尚未滿的話，由傳感器一以控制實現(xiàn)開閘門，閘欄向上翻開，汽車駛入，當汽車經過傳感器二時，由傳感器二實現(xiàn)關門，閘欄門向下關閉，并且數(shù)碼管實現(xiàn)加一顯示；當汽車先經過傳感器二時，由傳感器二以控制實現(xiàn)開閘門，閘欄門向上翻開，汽車駛出，當汽車經過傳感器一時，由傳感器一實現(xiàn)關門，柵欄門向下關閉，并且數(shù)碼管實現(xiàn)減一顯示。2.1車輛入庫流程圖D0清零車進庫電機正轉電機反轉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正轉電機反轉D0-1到D0數(shù)碼顯示圖2.2車輛出庫流程圖三、系統(tǒng)硬件設計3.1PLC的I/O分配表輸入輸出*0啟動按鈕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正轉開啟閘欄*3出傳感器Y3反轉關閉閘欄Y10-Y16個位數(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，傳感器1接*2輸入端，傳感器2接*3輸入端。L1是停車場車未滿指示燈，L2是車滿指示燈，KM1是電機正轉的繼電器線圈，KM2是電機反轉的繼電器線圈，Y10至Y16接個位七段數(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控制系統(tǒng)的主電路圖如圖3.2所示，當QS閉合時，KM1閉合KM2斷開電機正轉，閘門開啟，車輛可通過，當KM2閉合KM1斷開時電機反轉，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外部輸入的開關量信號，和對應的輸入端子相連，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，直接驅動負載，它也提供了無數(shù)的常開和常閉軟觸點用于編程。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動。4．T：T為定時器，作用相當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)據存放器，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)據存放器來存儲數(shù)據和參數(shù)。圖3.1停車場控制系統(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，輸入點數(shù)16，輸出點數(shù)16，總共32個輸入輸出點。根據控制要求統(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F*2N—32MR型PLC，該型號PLC有多種特殊功能擴展，實現(xiàn)多種特殊控制功能〔PID、高速計數(shù)、A/D、D/A、等〕，有功能很強的數(shù)學指令集。通過通信擴展板或特殊適配器可實現(xiàn)多種通信和數(shù)據。它具備如下特點：系統(tǒng)配置既固定又靈活；編程簡單；備有豐富的、可自由選擇的品種；令人放心的高性能；高速運算；適用于多種特殊用途；外部機器通訊簡單化；共同的外部設備。2、紅外線車輛檢測傳感器。在停車場的進出口各安裝一個車輛檢測傳感器。紅外線檢測傳感器是波束檢測裝置的一種，有主動式和被動式，都可以用于交通管理。主動式紅外檢測器利用在紅外線波長*圍附近工作的激光二極管，發(fā)射低能紅外線照射檢測區(qū)域，并經過車輛的反射或散射返回傳感器;假設使用可調發(fā)光二極管的主動式紅外線檢測器可測量車速和進入高速公路曲線形穿插的高大貨車的高度，主要是因為發(fā)光二極管在880nm的紅外線波長*圍附近工作,其信號調節(jié)裝置可防止其他紅外線的干擾,這樣通過兩個發(fā)射—承受系統(tǒng)就可用來檢測是否有車輛出入停車場。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，而人們習慣于十進制的數(shù)字或運算結果，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動器兩局部組成，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)軟件設計4.1設計分析1、根據設計要求，啟動按鈕開關*0，輔助繼電器M0得電，M0常開觸點閉合并自鎖；M0閉合一個掃描周期，將數(shù)據存放器D0到D2清0，如圖4.1所示圖4.12、當有車輛靠近入口傳感器〔*002〕時，接觸器線圈得電，電機正轉，門開啟，車輛可進入，M9是當D0的數(shù)值為16的時候，表示閘門不能開啟，當車到SQ2位置時，數(shù)碼管顯示加一，同時延時3秒，完成關閘欄，從而完成了一次車入庫的動作。如圖4.2所示圖4.23、當有車出庫的時候，其原理與出庫的時候一致，不同之處是D0的內容減1，如圖4.3所示圖4.3在數(shù)碼管顯示的時候，設計了兩組數(shù)據的比擬指令CMP，其一是D0與10的比擬，當D0小于10的時候，只顯示個位數(shù)碼管的數(shù)值，當D0等于10的時候，個位顯示0，十位顯示1，如圖4.4所示圖4.45、當D0的數(shù)值大于10的時候，M6狀態(tài)為1，從而D0與16比擬，當D0小于16時，D0減去10，余數(shù)在D2中，讓個位顯示D2中的數(shù)，十位顯示1，如圖4.5所示圖4.56、當D0中的數(shù)小于16的時候，有車位指示燈HL1亮，當D0等于16的時候，車滿指示燈HL2亮，如圖4.6所示圖4.64.2仿真結果1、車輛進入，電機正轉，閘欄開啟，如圖4.7所示圖4.7車輛進入，計數(shù)器加一，定時器完成計時，電機反轉，閘欄關閉，如圖4.8所示圖4.8完畢語我所做的設計題目是基于PLC的停車場車位控制系統(tǒng)。入口處的傳感器能檢測所進車輛的數(shù)目，出口處的傳感器能檢測所出車輛的數(shù)目；當傳感器檢測到車輛要進出門時，閘門會自動開啟讓車輛進入或出去；當停車場車滿時，車滿指示燈會亮，當停車場車位未停滿時，車未滿指示燈會亮，能夠提醒人們是否還可以停車；顯示器能實時顯示停車場所停車輛數(shù)，并且車輛已經停滿時，閘門關閉，不會讓車輛進入。該控制系統(tǒng)到達了設計要求。通過本次課程設計，我能夠系統(tǒng)地掌握有關PLC控制系統(tǒng)的設計思想和設計方法，主要了解了PLC〔三菱F*2N系列〕的構造、功能、內部資源等，并對其進展測試和加以應用。經過屢次的反復實驗與分析,對電路的原理及功能更加熟悉,同時提高了設計能力和對電路的分析能力.在軟件的編程方面也得到了提升,同時對所學的知識有了系統(tǒng)的認識.由于是第一次做PLC的設計，設計起來有一定難度，但后來通過去圖書館查找相關書籍，上網找資料，請教教師和同學等方法來獲取相關知識，通過一步步解決疑惑來完成設計。通過這次課程設計讓我們意識到書本上學到的知識一定要通過實踐去穩(wěn)固，而且這也是一種學習方法，只有這樣才能真正輕松的掌握一門學問。同時此次課程設計也讓我們對學習PLC更加熱情，我們認識到PLC的強大功能和廣闊的應用領域，真正體會到了科技帶給我們的振憾，讓我對學習更有興趣，也給我們在探索知識的道路上增添了無限動力。在以后的學習中，我們一定要有刻苦努力，敢于鉆研探究，要有創(chuàng)新，真正實現(xiàn)自己的價值，為國家的開展做出自己的奉獻。參考文獻[1]史國生.電氣控制與可編程控制器技術.：化學工業(yè)，2010.10[2]*永勝．電氣控制與PLC應用[M].：電子工業(yè)，2007.7[3]胡學林.可編程控制器原理及應用[M].：電子工業(yè)，2005.8[4]吳中俊.可編程控制器原理及應用[M].：機械工業(yè)，2007.1[5]*永勝．電氣控制與PLC應用[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用.第2版.：機械工業(yè),2004[8]謝克明，夏路易編著.可編程序控制器原理與程序設計.：電子工業(yè)，2004[9]何獻忠、李衛(wèi)平等編著.可編程序控制器應用技術.：清華大學，2007附錄：梯形圖：指令表：0LD*000//啟動1ORM02ANI*0013OUTM04LDPM06ZRSTD0D2//D0-D2區(qū)間復位11LDP*002//車進庫，車到達傳感器113ORM114ANDM015ANIT116ANIM217OUTM118LDM119ANIM920ANIY00321OUTM10//電機正轉，柵欄開啟22LDM123ANDP*003//車到達傳感器225INCD0//數(shù)碼管顯示加128SETM1429LDM1430OUTM12//電機反轉，柵欄關閉31OUTT1K30//定時器控制柵欄關閉34LDP*003//車出庫，車到達傳感器236ORM237ANDM038ANIT339ANIM140OUTM241LDM242ANIY00343OUTM1