基于PLC控制的自動停車場設計的課程設計

一、前言隨著進口汽車大量涌入和國內(nèi)汽車工業(yè)的不停發(fā)展，大中都市的汽車數(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(shù)不停完善，計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展又增進了停車場管理系統(tǒng)功效的強大。但是，現(xiàn)時某些小型停車場如要運用大量高新技術(shù)就會出現(xiàn)資金局限性、維護管理不完善的問題，有時考慮也不夠全方面，因此現(xiàn)在就要解決車輛管理成本高、服務效率低等問題。自動停車場管理系統(tǒng)重點要做到精確批示車輛進出，車輛進入時給與司機精確的車位數(shù)量與具體位置，車輛進入后，統(tǒng)計車輛總量，車輛離開時，減少車輛數(shù)量。車輛進出批示可完全由PLC作為中央控制解決，停車場空位批示可運用價格較不高的數(shù)碼顯示。停車場得規(guī)模各不相似，對其進行管理的模式也有不同之處，管理者需要根據(jù)本身的條件，選擇應用經(jīng)濟、穩(wěn)定的管理程序，以免選擇了高成本的管理系統(tǒng)，本論文旨在設計一種簡潔、穩(wěn)定、實用的停車場管理信息系統(tǒng)，但愿在容錯性、實用性、易操作性等方面含有自己的特色，并且保持一定的可擴展性，以滿足不同停車場的信息管理需求。因此我們用成本低效率高的PLC來做自動停車場系統(tǒng)。本設計是基于PLC的車輛出入庫管理系統(tǒng)，使用兩個光傳感器來監(jiān)控車輛的進出并完畢計數(shù)工作，車輛進入時入口傳感器使車輛數(shù)字加一，車輛外出時出口傳感器使車輛數(shù)字減一。為了避免意外計數(shù)錯誤，注意控制傳感器之間的距離，用程序驗證進出車庫的與否是車輛，當人通過傳感器時不計數(shù)；采用邏輯互鎖方式，啟動加計數(shù)則要鎖定減計數(shù)，產(chǎn)生加計數(shù)脈沖時則要鎖定減計數(shù)脈沖，如此以確?？煽啃?；及時的進行復位解決，以免車輛在傳感器附近作來回運動時錯誤計數(shù)。核心詞：停車場、PLC、傳感器二、自動停車場控制系統(tǒng)總體概述1、系統(tǒng)概述隨著科技的進步，電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)不停地向多個控制領(lǐng)域滲入，當今的停車場系統(tǒng)已經(jīng)向智能型自動化的方向轉(zhuǎn)變。先進可靠的自動化系統(tǒng)在停車場控制系統(tǒng)中的作用越來越大。隨著社會的進步和發(fā)展，人們的生活方式發(fā)生著深刻的變化。都市的交通擁擠便是這種變化引發(fā)的現(xiàn)象之一。都市由于車輛的增加造成的交通擁擠甚至混亂給人們的生活帶來極大的不便，這種不便迫使人們?nèi)ふ腋呒夹g(shù)的有效手段去解決這種不便。智能化的自動化控制化停車場就是適應這一時代需求的高技術(shù)產(chǎn)物。這不僅能夠有效地解決亂停亂放造成的交通混亂，并且能夠增進交通設施的正規(guī)化建設，也能提高公司、物業(yè)管理的檔次，同時也盡量地減少車主失車被盜的憂慮。易于與其它智能化系統(tǒng)組合成更強大的綜合性系統(tǒng)，適多個綜合方式的高級管理。自動化停車場控制系統(tǒng)以非接觸式卡作為停車場車輛進出的憑證，對車輛進出進行自動控制。通過計算機解決，對停車場車輛出入進行安全管理本論文設計的自動停車場控制系統(tǒng)，在停車場的出入口設立一套出入口管理設備（一紅綠燈和欄桿），使停車場形成一種相對封閉的場合，當車輛達成系統(tǒng)所規(guī)定的數(shù)目時，批示燈亮，欄桿自動啟動，方便快捷地進行著停車場的進出。2、系統(tǒng)設計原則（1）穩(wěn)定、可靠原則該系統(tǒng)需要長久運行，需要持續(xù)不間斷的日夜運行，因此對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性規(guī)定很高，系統(tǒng)的核心部件應有冗余和備份，一旦系統(tǒng)某部分出現(xiàn)故障，應能很快恢復工作。系統(tǒng)的緊急解決部件能夠從容地應付可能發(fā)生的多個異常事件，例如斷電。系統(tǒng)的讀卡設備可在脫機狀態(tài)下工作，以確保在遭受“病毒”“黑客”攻擊或其它因素系統(tǒng)癱瘓時，讀卡設備仍能繼續(xù)工作?？煽?、操作使用和維護方便。（2）安全性原則停車場管理是重要的管理工具，內(nèi)有許多的重要的管理數(shù)據(jù)，系統(tǒng)必須有對應的安全保障機制，采用多個手段避免多個破壞，以確保系統(tǒng)安全性。（3）開放性原則本系統(tǒng)含有良好的開放性，能夠把各行業(yè)界和市場上各類最佳的產(chǎn)品結(jié)合起來，構(gòu)成性能價格比最優(yōu)的系統(tǒng)框架構(gòu)造。（4）擴充性原則當需要增加新的顧客應用時，本系統(tǒng)含有擴充余地，便于擴充、升級。（5）先進性與實用性相結(jié)合的原則系統(tǒng)所使用的技術(shù)及產(chǎn)品既規(guī)定含有優(yōu)越先進性，并且必須是成熟的技術(shù)或產(chǎn)品，做到先進性與實用性相結(jié)合的原則。（6）易管理性系統(tǒng)涉及面廣，有時需要對系統(tǒng)進行實時控制和管理。系統(tǒng)管理員在不變化系統(tǒng)正常運行的狀況下，含有對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)的能力。（7）易維護性可維護性是當今應用系統(tǒng)成功與否的重要因素，它包含兩層含義：故障的易于排除，日常的管理操作簡便。三、PLC的基本構(gòu)造和工作原理PLC的硬件構(gòu)造可編程控制器重要由中央解決器（CPU）、存儲器（RAM、ROM）、輸入輸出單元（I/O）、電源和編程器等構(gòu)成。PLC硬件構(gòu)造如圖1所示；2.中央控制解決單元(CPU)可編程控制器中慣用的CPU重要采用通用微解決器、單片機和雙極型位片式微解決器三種類型。通用微解決器有8080、8086、80286、80386等；單片機有8031、8096等；位片式微解決器的AM2900、AM2903等。FX2可編程控制器使用的微解決器是16位的8096單片機。3.存儲器可編程控制器配有兩種存儲器：系統(tǒng)存儲器和顧客存儲器。系統(tǒng)存儲器：寄存系統(tǒng)管理程序。顧客存儲器：寄存顧客編制的控制程序。4.輸入接口電路PLC通過輸入單元可實現(xiàn)將不同輸入電路的電平進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成PLC所需的原則電平供PLC進行解決。接到PLC輸入接口的輸入器件是：多個開關(guān)、按鈕、傳感器等。多個PLC的輸入電路大都相似，PLC輸入電路中有光耦合器隔離，并設有RC濾波器，用以消除輸入觸點的抖動和外部噪聲干擾。PLC輸入電路普通有三種類型：直流(12∽24)V輸入、交流(100∽120)V輸入與交流(200∽240)V輸入和交直流(12∽24)V輸入 5.輸出接口電路PLC的輸出有三種形式，即繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出。如圖所示：輸出端子有兩種接法：一種是輸出各自獨立，無公共點：各輸出端子各自形成獨立回路。一種為每4∽8個輸出點構(gòu)成一組，共有一種公共點：在輸出共用一種公共端子時，必須用同一電壓類型和同一電壓等級，但不同的公共點組可使用不同電壓類型和等級的負載，且各輸出公共點之間是互相隔離的。6.電源PLC的供電電源普通是市電，也有用直流24V電源供電的。7.編程器運用編程器可將顧客程序輸入PLC的存儲器，還能夠用編程器檢查程序、修改程序；運用編程器還能夠監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。編程器普通分簡易型和智能型。8.PLC的軟件構(gòu)造在可編程控制器中，PLC的軟件分為兩大部分：系統(tǒng)監(jiān)控程序：用于控制可編程控制器本身的運行。重要由管理程序、顧客指令解釋程序和原則程序模塊，系統(tǒng)調(diào)用。顧客程序：它是由可編程控制器的使用者編制的，用于控制被控裝置的運行。9.PLC工作原理PLC的工作方式：采用循環(huán)掃描方式。在PLC處在運行狀態(tài)時，從內(nèi)部解決、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，始終循環(huán)掃描工作。注意：由于PLC是掃描工作過程，在程序執(zhí)行階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)映象寄存器的內(nèi)容也不會變化，要等到下一周期的輸入解決階段才干變化。工作過程：重要分為內(nèi)部解決、通信操作、輸入解決、程序執(zhí)行、輸出解決幾個階段。內(nèi)部解決階段：在此階段，PLC檢查CPU模塊的硬件與否正常，復位監(jiān)視定時器，以及完畢某些其它內(nèi)部工作。通信服務階段在此階段，PLC與某些智能模塊通信、響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容等，當PLC處在停狀態(tài)時，只進行內(nèi)容解決和通信操作等內(nèi)容。輸入解決輸入解決也叫輸入采樣。在此階段次序讀入全部輸入端子的通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對應的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新，接著進入程序的執(zhí)行階段。程序執(zhí)行根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右，先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。但碰到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件與否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。若顧客程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時，PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對應輸入端子狀態(tài)，從輸出映象寄存器讀出對應映象寄存器的現(xiàn)在狀態(tài)。根據(jù)顧客程序進行邏輯運算，運算成果再存入有關(guān)器件寄存器中。輸出解決程序執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器，即元件映象寄存器中的Y寄存器的狀態(tài)，在輸出解決階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過隔離電路，驅(qū)動功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號，驅(qū)動外部負載。PLC的運行方式：運行工作模式當處在運行工作模式時，PLC要進行從內(nèi)部解決、通信服務、輸入解決、程序解決、輸出解決，然后按上述過程循環(huán)掃描工作。在運行模式下，PLC通過重復執(zhí)行反映控制規(guī)定的顧客程序來實現(xiàn)控制功效，為了使PLC的輸出及時地響應隨時可能變化的輸入信號，顧客程序不是只執(zhí)行一次，而是不停地重復執(zhí)行，直至PLC停機或切換到STOP工作模式。注：PLC的這種周而復始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。停止模式當處在停止工作模式時，PLC只進行內(nèi)部解決和通信服務等內(nèi)容。四、車輛出入庫管理系統(tǒng)的構(gòu)成1.控制規(guī)定1）.停車場內(nèi)車輛少于100輛，批示燈綠燈亮。2）.停車場車輛少于100輛時，如果有車，則左欄桿抬起，車進入停車場后，左欄桿落下。3）.有車在右側(cè)欄桿，則由欄桿抬起，車駛出后50s欄桿落下。4）.停車場內(nèi)車輛達成100輛時，批示燈紅燈亮，左側(cè)欄桿不再抬起2.入場/出場控制框圖車位車位車位紅綠燈傳感器、光電開關(guān)打卡欄桿總共100個車位自動停車場平面圖3.傳感器的作用傳感器時一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到得信息，按一定規(guī)律變換成其它所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、解決、存儲、顯示、統(tǒng)計和控制等規(guī)定。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。4.左右欄桿的作用自動停車場欄桿控制靈活方便，較好的確保了車輛進出入車庫時秩序，減少了不必要的麻煩，左右欄桿控制車輛進出入車庫，當停車場內(nèi)車輛少于100時，批示燈綠燈亮，左欄桿自動抬起，車輛進去，進去后，欄桿自動落下。當車輛出時，右欄桿抬起，駛出后，欄桿自動落下。當停車場內(nèi)車輛少于100時，批示燈紅燈亮，欄桿不在抬起。5.停車場基本流程車輛進場：當傳感器檢測到到有車輛進入，停車場內(nèi)車輛數(shù)少于100輛，此時批示燈綠燈亮，打卡窗口打開，打完卡后，車輛準備進入車場，計數(shù)器上顯示加1，左欄桿抬起，車輛進入停車場，10秒后左欄桿自動落下。車輛出場：當傳感器檢測到有車輛出場時，計數(shù)器上顯示減1，右欄桿抬起，車輛使出，50秒后，右欄桿落下。當停車場內(nèi)車輛多于100時，批示燈紅燈亮，左右欄桿都不抬起。6.I/O口地址分派功效符號I/O啟動SB0X000停止SB1X001左欄啟動開關(guān)SB2X002右欄啟動開關(guān)SB3X003左欄停止上抬SB4X004左欄停止下落SB5X005右欄停止上抬SB6X006右欄停止下落SB7X007I/O輸入地址左欄抬起KM2Y002左欄落下KM3Y003右欄抬起KM4Y004右欄放下KM5Y005開綠燈KM0Y000開紅燈KM1Y001I/O輸出地址7.PLC的I/O端口接線外圍接線圖五、程序設計1.自動停車場控制梯形圖課程設計總結(jié)自動停車場集中了當代多方面的先進技術(shù)，是科技含量較高的車庫，其中雙層自動停車場停車方便、存取速度快、車庫構(gòu)造靈活、造價低的特點，將可能成為此后停車庫發(fā)展的重要形式。立體停車庫現(xiàn)在在全國各地的諸多新建社區(qū)內(nèi)逐步開始應用，此后隨著家庭轎車的增加，經(jīng)濟實用的自動的立體停車庫必將興起，車庫實現(xiàn)自動化控制是將來車庫技術(shù)發(fā)展的主方向。能夠設立PC機作為控制系統(tǒng)的上位機，通過靈活、和諧的人機界面，以互聯(lián)網(wǎng)作為信息通道，可實