基于PLC控制的停車場車位控制系統(tǒng)

機電工程學院課程設計說明書設計題目:基于PLC限制的停車場車位限制系統(tǒng)學生姓名：專業(yè)班級：機制F09學號：20094805指導老師：年月日內(nèi)容摘要設計針對目前停車場車位限制系統(tǒng)存在的集成自動化程度低、牢靠性差和運行效率低下的不足，結(jié)合目前工業(yè)領域的應用技術，設計了一種技術較先進、性能牢靠、自動化的程度較高的停車場車位限制系統(tǒng)。本文針對停車場車位限制系統(tǒng)中存在的問題，把PLC可編程序限制器和變頻器應用于停車場車位限制系統(tǒng)上，同時對問題進行了較深化的探討。本文闡述了停車場車位限制系統(tǒng)的PLC限制、自動計數(shù)、數(shù)碼顯示的一些基本思路和方法，介紹了關于PLC工作特點及運行原理，以及介紹了西門子S7-200可編程限制器系列PLC限制器主要功能模塊及應用。然后設計了停車場車位限制系統(tǒng)的基本模塊及功能，并對系統(tǒng)的主回路和限制回路的硬件部分進行了具體介紹。最終程序分析測試論證停車場車位限制的設計。關鍵詞：PLC停車場;車位限制;西門子S7-200。目錄第1章引言 11.1課題內(nèi)容 11.2課題要求 21.3系統(tǒng)工作過程 2第2章PLC簡介 32.1可編程控器概述 32.2可編程限制器的定義 32.3PLC的特點 3第3章基于PLC限制的停車場車位限制系統(tǒng)的設計 53.1限制程序流程圖 53.2系統(tǒng)硬件電路設計 63.2.1CPU的選擇 63.2.2輸入輸出編址 63.2.3I/O接線圖 73.3梯形圖程序 73.4停車場車位限制系統(tǒng)語句表 12結(jié)論 15設計總結(jié) 16謝辭 17參考文獻 18第1章引言1.1課題內(nèi)容基于PLC的停車場車位限制系統(tǒng)設計要求圖1：設計任務示意圖1.2課題要求1．列出輸入輸出點安排表；2．畫出PLC的輸入輸出設備的接線圖；3.利用STEP7-Micro/WIN32軟件完成梯形圖，指令表的程序設計與調(diào)試；4．完成課程設計說明書。1.3系統(tǒng)工作過程1.入庫車輛前進時，經(jīng)過1#傳感器，此時車位尚未滿的話，柵欄向上打開，當達到上限位置時，柵欄打開停止，同時車輛進入，經(jīng)過2#傳感器，柵欄門向下關閉，達到下限位置時，柵欄門停止關閉，同時計數(shù)器A加1；2.出庫時，先經(jīng)過2#傳感器，柵欄門向上打開，當達到上限的時候停止打開，同時車輛出閘門再經(jīng)過1#傳感器，柵欄門向下關閉，當達到下限位時，柵欄門停止動作，計數(shù)器B減1；（計數(shù)器B的初始值由計數(shù)器A送來）只經(jīng)過一個傳感器則計數(shù)器不動作。3.倉庫啟用時，先對全部用到的存儲單元清零，并應有倉庫空顯示。若設倉庫容量為16輛車，則倉庫滿時應報警并顯示。5.若同時有車輛相對入庫和出庫（即入庫車輛經(jīng)過1#傳感器，出庫車輛經(jīng)過2#傳感器），應避開誤計數(shù)。第2章PLC簡介2.1可編程控器概述可編程限制器(ProgrammableController)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)限制應用而設計制造的。早期的可編程限制器稱作可編程邏輯限制器(ProgrammableLogicController)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯限制。隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯限制的范圍，因此，今日這種裝置稱作可編程限制器，簡稱PC。但是為了避開與個人計算機(PersonalComputer)的簡稱混淆，所以將可編程限制器簡稱PLC。2.2可編程限制器的定義可編程限制器簡稱PC（英文全稱：ProgrammableController），它經(jīng)驗了可編程序矩陣限制器PMC、可編程序依次限制器PSC、可編程序邏輯限制器PLC（英文全稱：ProgrammableLogicController）和可編程序限制器PC幾個不同時期。為與個人計算機（PC）相區(qū)分，現(xiàn)在仍舊沿用可編程邏輯限制器這個老名字。1987年國際電工委員會（InternationalElectricalCommittee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：“PLC是一種特地為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采納可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、依次運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，限制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關的外圍設備都應當按易于與工業(yè)限制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計?！?.3PLC的特點1.牢靠性高，抗干擾實力強PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件，接線可削減到繼電器限制系統(tǒng)的1/10~1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為削減。高牢靠性是電氣限制設備的關鍵性能。PLC由于采納現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采納嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路實行了先進的抗干擾技術，具有很高的牢靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些運用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，運用PLC構(gòu)成限制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已削減到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可剛好發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷愛護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的牢靠性也就不驚奇了。2.硬件配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今日，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能敏捷便利地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很便利，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強的帶負載實力，可干脆驅(qū)動一般的電磁閥和溝通接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)限制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算實力，可用于各種數(shù)字限制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置限制、溫度限制、CNC等各種工業(yè)限制中。加上PLC通信實力的增加及人機界面技術的發(fā)展，運用PLC組成各種限制系統(tǒng)變得特別簡潔。3.易學易用，深受工程技術人員歡迎PLC作為通用工業(yè)限制計算機，是面對工礦企業(yè)的工控設備。它接口簡潔，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯限制指令就可以便利地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟識電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人運用計算機從事工業(yè)限制打開了便利之門。4.系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試工作量小，維護便利，簡潔改造PLC的梯形圖程序一般采納依次限制設計法。這種編程方法很有規(guī)律，很簡潔駕馭。對于困難的限制系統(tǒng)，梯形圖的設計時間比設計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大削減了限制設備外部的接線，使限制系統(tǒng)設計及建立的周期大為縮短，同時維護也變得簡潔起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過變更程序變更生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。第3章基于PLC限制的停車場車位限制系統(tǒng)的設計3.1限制程序流程圖啟動由上述具體限制要求，可作出停車場車位限制系統(tǒng)在啟動運行時的程序框圖，如下圖所示。啟動七段顯示屏重置七段顯示屏重置七段顯示屏重置七段顯示屏重置是否有車出是否有車進入停車NN是否有車出是否有車進入停車觸發(fā)傳感器1傳感器1無反應觸發(fā)傳感器2YY觸發(fā)傳感器1傳感器1無反應觸發(fā)傳感器2大門不開有位指示燈是否亮開門傳感器2無反應N大門不開有位指示燈是否亮開門傳感器2無反應不開門觸發(fā)傳感器1Y 不開門觸發(fā)傳感器1開門不開門開門不開門觸發(fā)傳感器2關門觸發(fā)傳感器2關門關門關門計數(shù)器減1計數(shù)器減1計數(shù)器加1計數(shù)器加1七段顯示屏顯示當前停車場已停車數(shù)七段顯示屏顯示當前停車場已停車數(shù)結(jié)束結(jié)束圖2.1限制程序流程圖3.2系統(tǒng)硬件電路設計3.2.1CPU的選擇本次設計要求起先、停止、2個行程開關和2個傳感器共6個輸入接口，限制車滿和有位2個指示燈、電機正反轉(zhuǎn)及2個七段顯示屏共18輸出接口，所以選用CPU222并擴展2個EM222模塊滿意限制要求。3.2.2輸入輸出編址停車場車位系統(tǒng)輸入開關及限制該系統(tǒng)的輸出端在PLC中的I/O地址安排表如表2-1所示。表2-1I/O地址安排表限制信號信號名稱元件名稱元件符號地址編碼輸入信號啟動信號常用開關SB1I0.0停止信號常用開關SB2I0.5傳感器1輸入信號接近開關SQ1I0.1傳感器2輸入信號接近開關SQ2I0.2閘欄上限位信號行程開關SQ3I0.3閘欄下限位信號行程開關SQ4I0.4輸出信號車位滿信號指示燈HL1Q0.2有車位信號指示燈HL2Q0.3電機正轉(zhuǎn)信號電動機KM1Q0.0電機反轉(zhuǎn)信號電動機KM2Q0.1七段顯示屏1信號七段顯示屏SEG1七段顯示屏2信號七段顯示屏SEG23.2.3I/O接線圖圖2.2I/O接線圖3.3梯形圖程序依據(jù)程序模塊及停車場車位限制的邏輯關系，可繪出梯形圖限制程序。程序如下：3.4停車場車位限制系統(tǒng)語句表TITLE=程序注釋Network1//網(wǎng)絡標題//程序啟動LDI0.0OM10.0ANM10.1=M10.0Network2//程序停止LDI0.5=M10.1Network3//輸出七段顯示屏LDM10.0MOVWAC0,AC1DIV10,AC1SEGAC1,QB0SEGAC2,QB1Network4//重置2個七段顯示屏LDNM10.0RQ0.0,7RQ2.0,7Network5//限制大門的關閉停止LDM0.4OM0.7OM1.2AI0.4LDSM0.1OM0.0OLDANM0.1=M0.0Network6//限制車滿燈和有位燈的亮滅LDM0.0AM10.0OM0.1ANM0.2ANM0.5ANM1.0LPSAB<=AC0,15SQ0.2,1RQ0.3,1LRDAB=AC0,16SQ0.3,1RQ0.2,1LPP=M0.1Network7//限制車進入開門LDM0.1AI0.1ANI0.2AQ0.2OM0.2ANM0.3=M0.2Network8//開門動作停止LDM0.2AI0.3OM0.3ANM0.4=M0.3Network9//關門并計數(shù)器加1LDM0.3AI0.2OM0.4ANM0.0=M0.4EUAB<=AC0,15INCBAC0Network10//同時有車進入和離開時開門LDM0.1AI0.1AI0.2OM0.5ANM0.6=M0.5Network11//開門動作停止LDM0.5AI0.3OM0.6ANM0.7=M0.6Network12//進入和離開完成時關門LDM0.6AI0.1AI0.2OM0.7ANM0.0=M0.7Network13//離開時的開門LDM0.1AI0.2ANI0.1OM1.0ANM1.1=M1.0Network14//開門動作停止LDM1.0AI0.3OM1.1ANM1.2=M1.1Network15//離開時的關門并計數(shù)器減1LDM1.1AI0.1OM1.2ANM0.0=M1.2EUAB>=AC0,1DECBAC0Network16//電機正轉(zhuǎn)及開門限制LDM0.2OM1.0OM0.5=Q0.0Network17//電機反轉(zhuǎn)及關門限制LDM0.4OM1.2OM0.7=Q0.1Network18//重置車滿和有位指示燈LDI0.5RQ0.2,1RQ0.3,1結(jié)論縱觀兩周的設計過程，可以說在這一過程中我的收獲很大，充分相識到自己的薄弱環(huán)節(jié)，通過理論分析與實踐的反復論證，很多問題都有了較好的解決方案。軟件部分采納各部分程序干脆轉(zhuǎn)的方式，依次實現(xiàn)了PLC流程圖、梯形圖、指令表三種機械手限制方式。用此種方法編寫程序條理清楚，連貫性強，但若要增加其它機械手限制方式或進行擴展，程序會變得相當困難而且簡潔出錯，出錯后調(diào)試修改也很困難。收進的方式是將各部分程序?qū)懗沙绦?，便利調(diào)用和調(diào)試。此種方法的優(yōu)點是程序編寫比較簡潔，不須要再編寫分支、匯合狀態(tài)移圖的程序，且由于本課對定時精確度要求并不高，相宜采納。若是在對定時精度要求比較高的狀況下，應采納單片機的中斷功能進行硬件定時。通過此次設計，了解了停車場車位限制系統(tǒng)的工作原理，其中電路及軟件實現(xiàn)是此次設計的主要部分。作為一個好的限制系統(tǒng)必需把各種限制都考慮在內(nèi)之外，還要考慮平安限制。設計總結(jié)通過這次課程設計，我發(fā)覺了我的理論學問駕馭的不是特殊好，而且很多方面駕馭的都不到位，我們還須要大量的以前沒有學到過的學問，于是圖書館和網(wǎng)路成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要推斷優(yōu)劣、取舍相關學問，不知不覺中我們查閱資料的實力也得到了很好的熬煉。我們學整個設計通過軟件和硬件上的調(diào)試。我想對自己以后的學習和工作都有很大的幫助。在課程設計中遇到了很多實際性的問題，在實際設計中才發(fā)覺，只有理論與實際相結(jié)合，才能更加深化的了解問題。只有了解了實際與理論學問并把它們相結(jié)合，才能解決問題。一切問題必需靠自己一點一滴的解決，而且要不斷的更正以前的錯誤。設計是比較簡潔的，主要是解決程序設計中的問題，而程序設計是一個很敏捷的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新實力，它才是一個設計的靈魂所在。因此大部分時間是用在程序設計上面的。在設計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)覺一個問題的時候，須要做大量的工作，花大量的時間才能解決。自然而然，我的耐性便在其中建立起來了。為以后的工作積累了閱歷，增加了信念通過這次對停車場車位限制的PLC限制，讓我了解了PLC梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解，也讓我了解了關于PLC設計原理。有