【基于PLC的停車場車位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)11000字（論文）】

第第頁基于PLC的停車場車位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本文對基于PLC的停車場控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。利用PLC及配置軟件，可以實(shí)現(xiàn)停車場智能化停車收費(fèi)。在此設(shè)計(jì)中，我們將西門子公司的可編程控制器作為核心控制單元，并添加了EM223和EM222，并選用了組態(tài)王配置軟件。最后，對20個(gè)停車位進(jìn)行了智能化的控制。通過這種方法，可以實(shí)現(xiàn)對汽車的各種信息的自動(dòng)識別，并對內(nèi)外車輛進(jìn)行不同的定價(jià)。當(dāng)汽車要駛?cè)胪＼噲鰰r(shí)，該傳感器會(huì)檢測到車輛的駛?cè)?，該系統(tǒng)會(huì)開啟該車輛識別系統(tǒng)來識別該車輛的信息，該停車系統(tǒng)會(huì)開啟該停車場的閘門系統(tǒng)，以便該車輛能夠駛?cè)朐撏＼噲?，并對該時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，并進(jìn)行成本計(jì)算。在汽車即將駛離停車場的時(shí)候，在出口處的感應(yīng)器會(huì)自動(dòng)開啟汽車標(biāo)識，并根據(jù)所記錄的信息來計(jì)算車主應(yīng)該付多少錢。當(dāng)業(yè)主完成付款后，水閘就會(huì)打開，車輛可以駛離停車場。關(guān)鍵詞：PLC；停車場；車位控制目錄TOC\o"1-3"\h\u9426摘要 1110701緒論 1262401.1研究背景 1255251.2停車場車位控制系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 114971.3本文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排 277022停車場車位控制系統(tǒng)整體方案 3312152.1停車場車位控制系統(tǒng)方案概述 3189612.2選擇PLC作為控制器原因 322982.3基于PLC控制的停車場車位控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 4270042.4基于PLC控制的停車場控制系統(tǒng)的個(gè)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能 4119532.4.1停車場入口系統(tǒng) 4121832.4.2停車場出口系統(tǒng) 6279772.5基于PLC控制的停車場控制系統(tǒng)的基本組成 674772.5.1中央處理控制器 650832.5.2可編程控制器 662322.5.3可編程控制器組成 778142.5.4PLC的工作原理 7108132.5.5閘門的工作原理 7247703基于PLC的停車場車位控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 10212243.1PLC的選擇 1049343.2主電路設(shè)計(jì) 11178983.3控制電路設(shè)計(jì) 12271843.4PLC輸入輸出分配表 13170143.5PLC輸入輸出接線圖 15156934系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 1823054.1PLC內(nèi)部地址 18234694.2梯形圖程序 20171524.2.1初始化賦值程序 20115084.2.2停車場有無車位顯示 2055084.2.3開關(guān)車閘 2256294.2.4子程序調(diào)用 2476194.2.5計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)子程序 249744.2.6指示燈顯示子程序 26201714.2.7數(shù)碼顯示子程序 26222504.3系統(tǒng)仿真和調(diào)試 2786944.3.1組態(tài)仿真 27224864.3.2調(diào)試軟件 2936525結(jié)論 3113751參考文獻(xiàn) 3332283致謝 1基于PLC的停車場車位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1緒論1.1研究背景中國汽車工業(yè)迅速發(fā)展，國家經(jīng)濟(jì)規(guī)模不斷擴(kuò)張，家庭轎車在中國的需求量也在不斷增加。停車場泊位系統(tǒng)作為現(xiàn)代社會(huì)的一個(gè)重要組成部分，能夠解決城市停車難、停車難等問題，減輕城市管理工作的壓力，也能有效地防止車輛亂停對居民的生命財(cái)產(chǎn)造成危害。但是，由于停車場建設(shè)的滯后，停車問題越來越嚴(yán)重。為了應(yīng)對不斷增加的停車需求，許多城市都在興建停車場，甚至是超大型停車場。但是，隨著現(xiàn)代停車場的發(fā)展，傳統(tǒng)的停車場經(jīng)營方式和經(jīng)營方式的缺陷越來越明顯，無法適應(yīng)現(xiàn)代停車的需要。在這樣的情況下，智能停車系統(tǒng)也逐漸的出現(xiàn)在了人們的視野之中，隨著技術(shù)的發(fā)展，再加上網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，將會(huì)有越來越多的人使用。從使用者的視角出發(fā)，為車主解決停車問題提供了便利，服務(wù)效率高、資訊精確。從管理上講，可以節(jié)約大量的人力和物力，而且具有操作簡便、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。同時(shí)也避免了停車費(fèi)用的損失。該方案主要用于大型公共停車場的停車控制。本課題以PLC為核心，利用其它硬件設(shè)備對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再將數(shù)據(jù)傳送給主機(jī)，主機(jī)完成車輛泊位和后期的停車費(fèi)用。這個(gè)設(shè)計(jì)能很好地解決這個(gè)城市的停車問題。因此，此次設(shè)計(jì)局具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。1.2停車場車位控制系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀智能化時(shí)代的特點(diǎn)就是電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)與各種不同行業(yè)的協(xié)作，停車場的發(fā)展趨勢便是變得更加復(fù)雜更加高科技化與大型化。傳統(tǒng)停車場的核心內(nèi)容只是簡單的驗(yàn)車放行，并不能滿足現(xiàn)在日益復(fù)雜的停車需求，與現(xiàn)代快速化生活的節(jié)奏格格不入。而現(xiàn)代化高科技技術(shù)的引入無疑給這個(gè)行業(yè)帶來了一次新的發(fā)展，使其能夠更加靈活，操作更加簡單。停車場管理對于國內(nèi)交通行業(yè)，建造行業(yè)而言是一個(gè)必將面對的問題。自動(dòng)停車場就是利用自動(dòng)化的機(jī)電設(shè)備合理的分配車位，有效的管理停車場。目前國內(nèi)停車場的發(fā)展與谷內(nèi)動(dòng)態(tài)交通，公路工程、立交橋、地鐵工程和輕軌的發(fā)展不同步，加上國內(nèi)車輛數(shù)量的不斷增加，導(dǎo)致了如今大城市停車?yán)щy。傳統(tǒng)停車場效率低下，管理不方便已經(jīng)難以滿足城市停車需求，停車場管理系統(tǒng)更新?lián)Q代速度越趨加快，停車場的建設(shè)越加向網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。國外的停車場設(shè)備廠商在設(shè)計(jì)時(shí)要求能實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)化存車”，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)存車，通過管理系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度分配車位，從而實(shí)現(xiàn)提前預(yù)定車位交納停車費(fèi)用，但是大量的先進(jìn)技術(shù)也導(dǎo)致了建設(shè)和維護(hù)停車場運(yùn)行時(shí)的成本。1.3本文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排本設(shè)計(jì)采用PLC可編程邏輯控制器作為控制中心，設(shè)計(jì)一款停車場車位控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含9個(gè)停車位、出入口光電傳感器、七段數(shù)碼管、車位指示燈，出入口閘欄等部分，出入口的傳感器負(fù)責(zé)檢測信號，七段數(shù)碼管來負(fù)責(zé)顯示停車場內(nèi)剩余車輛，車位指示燈來提示停車場內(nèi)空余車位，出入口閘欄負(fù)責(zé)控制汽車是否放行。在入車時(shí)，入口傳感器檢測到信號，汽車駛?cè)霑r(shí)入口的1號傳感器檢測到信號打開閘欄放行，當(dāng)2號傳感器檢測到信號時(shí)關(guān)閉閘欄同時(shí)剩余車位數(shù)碼管-1，汽車駛出時(shí)出口的1號傳感器檢測到信號打開閘欄放行，駛出后2號傳感器檢測到信號閘欄關(guān)閉同時(shí)數(shù)碼管+1，停車時(shí)的車位指示通過子系統(tǒng)控制車位指示燈亮滅來提示，指示燈亮則表示該車位可以停車，指示燈熄滅則表示該車位已有車。本文的主要結(jié)構(gòu)安排如下：1緒論。本章介紹了選題的背景和意義及國內(nèi)外停車場車位控制系統(tǒng)的發(fā)展2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)及器件介紹。本章介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和思路，硬件選型和介紹3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。本章介紹了系統(tǒng)硬件輸入輸出端口的設(shè)計(jì)，包含端子分配表及硬件連線。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。本章介紹了PLC程序流程圖和梯形圖及工作情況的分析。2停車場車位控制系統(tǒng)整體方案2.1停車場車位控制系統(tǒng)方案概述首先是要有一個(gè)很大的空間，要有一個(gè)或多個(gè)出口和一個(gè)崗?fù)?。在崗?fù)づ赃叞惭b一個(gè)水閘、一個(gè)感應(yīng)設(shè)備、一個(gè)汽車識別設(shè)備和一個(gè)顯示屏。在入口的車輛識別系統(tǒng)中，一旦有車輛駛?cè)?，就?huì)自動(dòng)地將其識別出來，分配車號，打開閘機(jī)，按照不同的車輛收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行收費(fèi)。當(dāng)車輛進(jìn)入車位時(shí)，地面的傳感器檢測到有車輛時(shí)會(huì)點(diǎn)亮警示燈，并將其反饋到主系統(tǒng)，顯示車輛已?？吭谕＼噲觥Ｔ谄嚰磳Ⅰ傠x的時(shí)候，傳感器檢測不到，就會(huì)向系統(tǒng)提示停車。當(dāng)車子開到出口處時(shí)，車門上的識別系統(tǒng)又一次被激活。計(jì)算價(jià)格（內(nèi)部車和外部車，每小時(shí)的收費(fèi)都不一樣，里面的車要便宜一些，一小時(shí)一塊錢，外面的車要貴一些，是兩塊錢一小時(shí)。）一旦付款，車門就會(huì)自動(dòng)開啟，車輛可以從停車場出來，收費(fèi)也會(huì)自動(dòng)解除。舊式停車場的自動(dòng)化管理水平較低，效率較低。該停車場的PLC控制系統(tǒng)可以很好地解決這個(gè)問題。隨著智能化、自動(dòng)化的管理與監(jiān)測，成本逐步下降，對安全、可靠的需求也越來越大。其中包括車輛進(jìn)場后的即時(shí)處理、停車場停車的自動(dòng)計(jì)費(fèi)、車輛與歷史資料的自動(dòng)錄入。所有的工作均可由PLC實(shí)現(xiàn)。2.2選擇PLC作為控制器原因1.具有良好的抗干擾性。無需接觸式控制器，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，不易發(fā)生錯(cuò)誤。軟件部分包括故障檢測、信息存儲(chǔ)和恢復(fù)、報(bào)警時(shí)鐘（死區(qū)報(bào)警）、過程檢查等一系列的軟件防護(hù)。2.硬件具有很好的普適性。硬件體系結(jié)構(gòu)是模塊化的，硬件產(chǎn)品也是系統(tǒng)化的。各種硬件可以根據(jù)需求進(jìn)行靈活的選擇。軟接線邏輯使PLC能方便地完成多種控制，并能在較短的時(shí)間內(nèi)完成軟件的各項(xiàng)功能。3.程序設(shè)計(jì)簡單，操作簡單。使用了一種易于理解的、易于理解的、與常規(guī)的繼電器模塊相似的梯形圖形，并給出了SFC的軟件功能結(jié)構(gòu)圖，讓初學(xué)者都容易對其編程方式適用。2.3基于PLC控制的停車場車位控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)圖2-1中顯示了控制系統(tǒng)的方框圖。本系統(tǒng)采用PLC作為控制中心.通過通訊、讀卡器通信、讀取車輛信息、監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置等，實(shí)現(xiàn)了組態(tài)王與PLC的數(shù)據(jù)交互。停車場的一進(jìn)一出；一進(jìn)一出分別配有制動(dòng)器，以控制車輛進(jìn)入。在車輛的進(jìn)口和出口各裝有一個(gè)讀卡機(jī)。在讀卡機(jī)之后，組態(tài)王通過485通訊方式，讀出汽車的數(shù)據(jù)，然后將其發(fā)送到PLC進(jìn)行處理。在進(jìn)口、出口處分別裝有汽車探測傳感器，并將信號傳送給PLC。設(shè)置手動(dòng)開關(guān)，由監(jiān)測人員手動(dòng)開啟或關(guān)閉。安裝了空置空間的綠色指示燈，以指示停車場中仍有空置空間。車輛可以進(jìn)入，制動(dòng)器可以打開。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC1控制系統(tǒng)要求圖2.4基于PLC控制的停車場控制系統(tǒng)的個(gè)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能2.4.1停車場入口系統(tǒng)如果有車輛想要駛?cè)胪＼噲?，入口的汽車感?yīng)器會(huì)偵測到有車輛駛?cè)?，確認(rèn)停車場內(nèi)有閑置停車位后，便會(huì)自動(dòng)剎車，開啟車門，并進(jìn)行計(jì)費(fèi)。如果在這個(gè)停車場沒有閑置的停車位，就不能開啟。當(dāng)停車位被占滿時(shí)，警示燈就會(huì)亮起來，告訴所有人，這個(gè)停車場已經(jīng)沒有停車位了。2.4.2停車場出口系統(tǒng)在車輛即將駛離停車場時(shí)，在入口處的汽車感應(yīng)器會(huì)自動(dòng)識別出車輛的相關(guān)信息，并依據(jù)停車時(shí)間和收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)來決定所要支付的費(fèi)用。屏幕上會(huì)有顯示的時(shí)間和收費(fèi)，一旦用戶繳納了錢，就會(huì)自動(dòng)打開車門，讓車子通過。2.5基于PLC控制的停車場控制系統(tǒng)的基本組成該系統(tǒng)是一種具有人類思維、感官和行為的智能系統(tǒng)。在PLC控制的停車場控制系統(tǒng)中，感應(yīng)器是整個(gè)停車場控制系統(tǒng)的感知器官，實(shí)時(shí)對停車場內(nèi)部的車輛停放進(jìn)行感應(yīng)。2.5.1中央處理控制器在停車場控制系統(tǒng)中，停車場的控制中心就是人體的心臟和大腦，通過攝像頭捕捉到的車輛信息，例如牌照、停車時(shí)間等。并能對數(shù)字顯示屏上的停車總數(shù)及剩余車位的顯示進(jìn)行控制。在光柵檢測到有車輛進(jìn)出時(shí)，中央處理器會(huì)對大門進(jìn)行開關(guān)。2.5.2可編程控制器可編程邏輯控制器一般被稱作PLC。該系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)技術(shù)，可編程的自動(dòng)數(shù)據(jù)處理存貯器，能自動(dòng)地完成各種數(shù)據(jù)的定時(shí)、邏輯、序列等運(yùn)算。該系統(tǒng)采用接收、內(nèi)部工作、控制輸出端輸出信號等方式，實(shí)現(xiàn)對各類裝置的工作進(jìn)行控制。PLC擁有一般電腦所不具備的優(yōu)勢和特點(diǎn)，因而得以快速發(fā)展。圖2-2PLC實(shí)物圖2.5.3可編程控制器組成PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但總體上來說，它是一臺(tái)可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算的控制器，就像我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娔X一樣。下面是PLC的硬件的簡化圖表。圖2-3PLC硬件系統(tǒng)簡化圖2.5.4PLC的工作原理PLC的工作原理和基本的計(jì)算機(jī)一樣，都是以硬件和軟件為基礎(chǔ)的，PLC也是如此。PC軟件主要由系統(tǒng)軟件和用戶管理軟件組成，也就是我們所安裝的應(yīng)用軟件。通過系統(tǒng)軟件的協(xié)同控制，可使PLC工作正常。PLC的基本工作內(nèi)容可劃分為三個(gè)主要環(huán)節(jié)。掃描循環(huán)分為三個(gè)步驟：PLC對輸入取樣，PLC對系統(tǒng)進(jìn)行編程，在spI/o控制之外的I/o數(shù)據(jù)更新階段，在整個(gè)處理階段，將處理硬件內(nèi)的其他進(jìn)程，如果工作正常，錯(cuò)誤檢測將繼續(xù)進(jìn)行，系統(tǒng)崩潰將觸發(fā)一個(gè)警報(bào)，停止操作并提醒員工進(jìn)行處理。2.5.5閘門的工作原理在我國，最早使用的閘門大概是80年代，用于地下交通建設(shè)。20世紀(jì)90年代末，閘機(jī)逐步進(jìn)入了人們的視線，包括辦公室，寫字樓，商場，超市，景點(diǎn)，甚至高檔小區(qū)。根據(jù)閘門內(nèi)部某些控制部件的差異，可將其具體工作原理分為機(jī)械、半自動(dòng)和全自動(dòng)三種。根據(jù)封口密封和封口的形狀，分三個(gè)滾輪，擺動(dòng)門，翼，擺動(dòng)門，滑動(dòng)門，開/關(guān)，單向門。閘門的最基本作用是關(guān)閉和關(guān)閉，以達(dá)到進(jìn)出和關(guān)閉的目的。一般應(yīng)用于人或車輛的控制，在各種情況下，可與其它系統(tǒng)結(jié)合，使其在各種情況下更能發(fā)揮更大的功能。在停車場，也有一個(gè)自動(dòng)門，只不過是人變成了車而已。目前，它已廣泛應(yīng)用于各類大型高速公路收費(fèi)站，停車場，小區(qū)，企事業(yè)單位等單位，以方便管理人員的日常工作。自動(dòng)停車道閘的管理可以通過一臺(tái)自動(dòng)遙控裝置來實(shí)現(xiàn)一個(gè)自動(dòng)的升降桿，或者通過一個(gè)自動(dòng)的停車場道閘管理（即，一個(gè)IC印制的插卡式道閘管理），用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)完全的自動(dòng)道閘的管理。智能停車場的自動(dòng)開關(guān)按以下幾種方式操作：1.道閘的控制面板主要是由道閘操作員人工下達(dá)的，沒有連接到主搖臂上的管閘桿搖臂可以在90度和水平方向上進(jìn)行反向上升的轉(zhuǎn)動(dòng)。平衡臂、平衡彈簧等元件構(gòu)成的平衡裝置，可使傳動(dòng)閘桿的扭轉(zhuǎn)得到最小化，使傳動(dòng)閘桿的負(fù)荷最小，使用壽命更長。2.自動(dòng)感應(yīng)路口控制路面進(jìn)門的凸輪和自動(dòng)閘桿凸輪能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)垂直位置的自動(dòng)限制，這主要是因?yàn)樵陂l桿凸輪上有一個(gè)豎直位置是用電磁鑄鐵感應(yīng)，由具有高自動(dòng)化度設(shè)置值的電磁式鑄鐵自動(dòng)感應(yīng)托架水平位置的霍爾傳感器控制停止時(shí)，程度位也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。3.當(dāng)斷電時(shí)，自動(dòng)啟停道閘可以將手柄搖把從自動(dòng)開關(guān)箱后面的一個(gè)孔中插進(jìn)去，然后通過搖桿移動(dòng)搖桿，人工打開開關(guān)。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.智能擺動(dòng)IC卡：本系統(tǒng)使用英文簡稱“NFC”的無接觸智能卡。NFC卡易于被系統(tǒng)識別，并且不易磨損。同時(shí)，也可解決各種復(fù)雜的問題，如操作繁瑣。2.自動(dòng)擺閘的擴(kuò)展特性：計(jì)算機(jī)和自動(dòng)擺閘通過RS485總線進(jìn)行通訊（RS-232的通訊要比RS-232快很多）。在安裝了相應(yīng)的控制系統(tǒng)后，根據(jù)現(xiàn)場的條件和需要，如果需要增加自動(dòng)擺動(dòng)的次數(shù)，只要增加一定的搖動(dòng)硬件，軟件就可以停止或重新設(shè)置。3.自動(dòng)擺動(dòng)離線：不只是一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以用因特網(wǎng)直接運(yùn)行，還可以離線運(yùn)行。4.自動(dòng)擺閘自動(dòng)重置：如果人或其它物品在通過擺閘時(shí)若人或貨物的擺臂被卡在地上而停止工作，則會(huì)自動(dòng)進(jìn)行持續(xù)的自動(dòng)檢測；當(dāng)警報(bào)未完全解除時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止或休眠，并通知使用者；一旦設(shè)備打開了線路上的障礙，系統(tǒng)就會(huì)重新啟動(dòng)，恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)。5.主控面板上還有RS485通訊接口，可以通過遠(yuǎn)程通信軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，方便對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一的遠(yuǎn)程管理。6.該裝置可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)功能，便于管理人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)或強(qiáng)化電流限制。3基于PLC的停車場車位控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1PLC的選擇本設(shè)計(jì)以西門子PLC為控制器，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)的控制。最常用的可編程控制器為西門子和三叉戟。本文選用西門子PLC主要有以下幾點(diǎn)理由：1.開關(guān)是量量和邏輯信號的控制：這是一種最基本的、最廣泛的西門子PLC的自動(dòng)控制電路的方法，西門子PLC的每一個(gè)最小輸入和最大輸出的信號都被看作是唯一的邏輯狀態(tài)，即是數(shù)量的邏輯信號，它與西門子的繼電器的自動(dòng)控制最類似，可以并用，并且成本比較低廉，并且只采用西門子PLC，它的西門子自動(dòng)控制的電路功能，是西門子繼電器的自動(dòng)控制電路的主要的控制替代。開關(guān)機(jī)的量程及邏輯控制技術(shù)，不但適用于一種或多種CNC設(shè)備，而且適用于各種化工行業(yè)的各種特殊的水泵和大的電磁閥的手動(dòng)自動(dòng)控制、設(shè)備線路的自動(dòng)配置、手動(dòng)操作和自動(dòng)控制。2.PLC實(shí)現(xiàn)了對直線和圓周運(yùn)動(dòng)的控制，目前已在各種大型設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用。目前，最常用的就是各種自主研發(fā)的運(yùn)動(dòng)控制模塊，這些模塊都是世界上比較大的PLC公司提供的。PLC在各種金屬工程機(jī)械中具有很高的應(yīng)用價(jià)值，例如：大型金屬零件的切削、成型、裝配制造、機(jī)器人、升降機(jī)等。3.閉環(huán)模擬工藝：閉環(huán)工藝的閉環(huán)，主要用于溫度，壓力和流量的改變。智能PID閉環(huán)控制是當(dāng)今大中型企業(yè)普遍缺乏的基礎(chǔ)功能。這種功能可以由智能PID控制模塊和智能PID子程序來實(shí)現(xiàn)，也可以由用戶自己設(shè)計(jì)PID的智能控制命令模塊來實(shí)現(xiàn)。PID單片機(jī)的功能已廣泛應(yīng)用于各種塑料制品擠出成型機(jī)、加熱爐、熱處理器、鍋爐等加工設(shè)備中。4.數(shù)據(jù)處理:具有數(shù)據(jù)收集的一種現(xiàn)代化的自動(dòng)系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)分析、誤差處理及轉(zhuǎn)換等功能。所有的功能都可以直接傳輸給其他的智能倉庫，也可以把他們的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理，然后打印成倉庫的表格。數(shù)據(jù)處理通常用于許多大型庫存控制系統(tǒng)。5.該系統(tǒng)采用33路數(shù)字輸入和39路數(shù)字輸出。該系統(tǒng)是一個(gè)小型自動(dòng)化應(yīng)用程序。6.SIEMENSS7-200SPS是一種高性能的小型SPS，具有卓越的性價(jià)比、簡單的編程、具有簡單的線路和其他特點(diǎn)。有更多的規(guī)格和更多的擴(kuò)展模塊，這取決于應(yīng)用的大小。SPS最大輸入/輸出電壓為cpu226，24個(gè)DVI和16個(gè)DVI，無法滿足實(shí)際應(yīng)用需求。7.EM222數(shù)字輸出模塊，16路數(shù)字輸出，8路數(shù)字輸出，40路數(shù)字輸出，40路數(shù)字輸出。因此，在此基礎(chǔ)上，我們選擇了西門子PLC進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.2主電路設(shè)計(jì)主要的線路顯示在圖3-1中。通過L1、L2、L3和n，外部380VAC電源提供給裝置。QF1為主要斷路器，能對裝置進(jìn)行開關(guān)。M1是一種用于控制進(jìn)氣閘開啟和關(guān)閉的進(jìn)口剎車馬達(dá)。QF2是一種進(jìn)口剎車馬達(dá)斷路器，用來開啟或關(guān)閉進(jìn)口剎車馬達(dá)的電路。KM1是入口制動(dòng)器的正向旋轉(zhuǎn)（打開）接觸器；Km2是入口制動(dòng)器換向（閉合）接觸器，它轉(zhuǎn)換電源2的相位，然后連接電機(jī)以控制電機(jī)反轉(zhuǎn)。FR1過載制動(dòng)電阻用于輸入，用于保護(hù)制動(dòng)電機(jī)的輸入，以防止長時(shí)間過載運(yùn)行。KM3為出口制動(dòng)正轉(zhuǎn)(制動(dòng)開度)接觸器;KM4是出口制動(dòng)換向(閉合)接觸器，將電源2相換向連接到電機(jī)上，對輸出剎車馬達(dá)進(jìn)行換向控制。FR2是一種超負(fù)荷保護(hù)散熱器，可長時(shí)間地對有故障的剎車馬達(dá)進(jìn)行保護(hù)，并使引擎燃燒。圖3-SEQ圖3\*ARABIC1主電路圖設(shè)計(jì)3.3控制電路設(shè)計(jì)圖3-2中顯示了該控制電路。交流由L1、n提供給控制回路。H1顯示功率。若指示燈是亮的，說明電源已經(jīng)打開。指示燈是不亮的，說明沒有連接，也沒有燈光。QF4是一種用于對斷路器及開關(guān)機(jī)進(jìn)行控制的電源。KM1開啟起動(dòng)觸頭，KA1開啟起動(dòng)繼電器，PLC對KA1進(jìn)行控制，KA1常開接觸，KM1繞組電流，KM1常開接觸，KM1常開接觸起動(dòng)制動(dòng)。類似地，KM2是入口的啟動(dòng)觸點(diǎn)，KA2是入口的啟動(dòng)繼電器，PLC控制打開KA2線圈，KA2常開觸點(diǎn)，KM2常開觸點(diǎn)打開，KM2常開觸點(diǎn)關(guān)閉，輸入制動(dòng)器關(guān)閉。再一次，KM3接通輸出線路，KA3接通繼電器。PLC對KA3曲線曲線開、KA3常開、接觸器KM3曲線開、KM3開、出口制動(dòng)器開、KM3開、開關(guān)機(jī)等進(jìn)行控制。再一次，KM4為起動(dòng)接觸器，KA4為起動(dòng)接觸器。PLC控制卡KA4的曲線開啟、KA4的正常開啟、接觸器KM4的曲線開啟、KM4的正常開啟、輸出制動(dòng)關(guān)閉。A1是一種將220伏特50赫茲AC轉(zhuǎn)換成24VDC電源的DC開關(guān)，以及24V的SPS輸入。QF5為DC電源開關(guān)，能開啟或關(guān)閉DC電源。圖3-SEQ圖3\*ARABIC2控制電路圖3.4PLC輸入輸出分配表PLC輸入和輸出分配見表3-1，3-2所示。表3-SEQ表3-\*ARABIC1數(shù)字量輸入分配表描述PLC地址外部編號手動(dòng)開入口車閘I0.0SB1手動(dòng)關(guān)入口車閘I0.1SB2手動(dòng)開出口車閘I0.2SB3手動(dòng)關(guān)出口車閘I0.3SB4入口車輛檢測I0.4S1出口車輛檢測I0.5S2入口車閘開到位I0.6SQ1入口車閘關(guān)到位I0.7SQ2出口車閘開到位I1.0SQ3出口車閘關(guān)到位I1.1SQ4入口身份識別正確I1.2S3出口身份識別正確I1.3S4繳費(fèi)成功I1.4S5車位1檢測I1.5S6車位2檢測I1.6S7車位3檢測I1.7S8車位4檢測I2.0S9車位5檢測I2.1S10車位6檢測I2.2S11車位7檢測I2.3S12車位8檢測I2.4S13車位9檢測I2.5S14車位10檢測I2.6S15車位11檢測I2.7S16車位12檢測I3.0S17車位13檢測I3.1S18車位14檢測I3.2S19車位15檢測I3.3S20車位16檢測I3.4S21車位17檢測I3.5S22車位18檢測I3.6S23車位19檢測I3.7S24車位20檢測I4.0S25表3-SEQ表3-\*ARABIC2數(shù)字量輸出分配表描述PLC地址外部編號綠色指示燈有空位指示Q0.0HL2紅色指示燈無空位指示Q0.1HL3入口車閘開Q0.2KA1入口車閘關(guān)Q0.3KA2出口車閘開Q0.4KA3出口車閘關(guān)Q0.5KA4車位1指示燈Q0.6HL4車位2指示燈Q0.7HL5車位3指示燈Q1.0HL6車位4指示燈Q1.1HL7車位5指示燈Q1.2HL8車位6指示燈Q1.3HL9車位7指示燈Q1.4HL10車位8指示燈Q1.5HL11車位9指示燈Q1.6HL12車位10指示燈Q1.7HL13車位11指示燈Q2.0HL14車位12指示燈Q2.1HL15車位13指示燈Q2.2HL16車位14指示燈Q2.3HL17車位15指示燈Q2.4HL18車位16指示燈Q2.5HL19車位17指示燈Q2.6HL20車位18指示燈Q2.7HL21車位19指示燈Q3.0HL22車位20指示燈Q3.1HL23計(jì)費(fèi)100位顯示Q3.2計(jì)費(fèi)10位顯示Q3.3計(jì)費(fèi)1位顯示Q3.4時(shí)間數(shù)碼100位顯示Q3.5時(shí)間數(shù)碼10位顯示Q3.6時(shí)間數(shù)碼1位顯示Q3.7數(shù)碼顯示QB43.5PLC輸入輸出接線圖在圖3-3、3-4、3-5中，可以看到PLC的輸入和輸出端子。外接220VAC電流，由PLCL、N供電。24V直流電源與cpu226的輸入端相連接1M、2M和3M以及PLC輸入的公共端，為CPU226的輸入提供24VDC。24VDC連接到CPU226輸出的1L、2L、3L和4L以及CPU226輸出的公共端，為CPU226輸出提供24VDC。24VDC連接到EM223輸入端1M、2M和EM223輸入端的公共端，為EM223輸入端提供24VDC。24VDC接至1L、2L、EM223輸出的3l、4L和EM223輸出的公共端，為EM223輸出提供24VDC。圖3-3PLC數(shù)字輸入輸出圖1圖3-4PLC數(shù)字輸入輸出圖24系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1PLC內(nèi)部地址為了閱讀和編程方便，定義了部分內(nèi)部使用地址，如表4-1所示。表4-1內(nèi)部使用地址名稱PLC地址備注延時(shí)關(guān)入口車閘T37延時(shí)關(guān)出口車閘T38車輛1計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4011計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車輛2計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4021計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車輛3計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4031計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車輛4計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4041計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車輛5計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4051計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車輛6計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4061計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車輛7計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4071計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車輛8計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4081計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車輛9計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4091計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車10計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4101計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車11計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4111計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車12計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4121計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車13計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4131計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車14計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4141計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車15計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4151計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車16計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4161計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車17計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4171計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車18計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4181計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車19計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4191計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車20計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)狀態(tài)VB4201計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)開始，0計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)停止車輛1計(jì)時(shí)VD0車輛1計(jì)費(fèi)VD4車輛2計(jì)時(shí)VD8車輛2計(jì)費(fèi)VD12車輛3計(jì)時(shí)VD16車輛3計(jì)費(fèi)VD20車輛4計(jì)時(shí)VD24車輛4計(jì)費(fèi)VD28車輛5計(jì)時(shí)VD32車輛5計(jì)費(fèi)VD36車輛6計(jì)時(shí)VD40車輛6計(jì)費(fèi)VD44車輛7計(jì)時(shí)VD48車輛7計(jì)費(fèi)VD52車輛8計(jì)時(shí)VD56車輛8計(jì)費(fèi)VD60車輛9計(jì)時(shí)VD64車輛9計(jì)費(fèi)VD68車輛10計(jì)時(shí)VD72車輛10計(jì)費(fèi)VD76車輛11計(jì)時(shí)VD80車輛11計(jì)費(fèi)VD84車輛12計(jì)時(shí)VD88車輛12計(jì)費(fèi)VD92車輛13計(jì)時(shí)VD96車輛13計(jì)費(fèi)VD100車輛14計(jì)時(shí)VD104車輛14計(jì)費(fèi)VD108車輛15計(jì)時(shí)VD112車輛15計(jì)費(fèi)VD116車輛16計(jì)時(shí)VD120車輛16計(jì)費(fèi)VD124車輛17計(jì)時(shí)VD128車輛17計(jì)費(fèi)VD132車輛18計(jì)時(shí)VD136車輛18計(jì)費(fèi)VD140車輛19計(jì)時(shí)VD144車輛19計(jì)費(fèi)VD148車輛20計(jì)時(shí)VD152車輛20計(jì)費(fèi)VD156內(nèi)部車輛每小時(shí)費(fèi)用VD200預(yù)設(shè)1元外部車輛每小時(shí)費(fèi)用VD204預(yù)設(shè)2元計(jì)時(shí)VD500計(jì)費(fèi)VD504車輛數(shù)量VW300車輛身份碼VW304剩余車位數(shù)VW308計(jì)時(shí)整數(shù)VW520計(jì)時(shí)100位VW530計(jì)時(shí)10位VW532計(jì)時(shí)1位VW534計(jì)費(fèi)整數(shù)VW540計(jì)費(fèi)100位VW550計(jì)費(fèi)10位VW552計(jì)費(fèi)1位VW554數(shù)碼顯示字VW5604.2梯形圖程序4.2.1初始化賦值程序開始初始化，采用SM0.1的特殊標(biāo)識，開始掃描循環(huán)，設(shè)定每小時(shí)的收費(fèi)，預(yù)設(shè)1元，VD200=1；設(shè)定外車每小時(shí)收費(fèi)，設(shè)定2元，VD204=1；圖4.1初始化賦值程序圖4.2.2停車場有無車位顯示停車場內(nèi)，停車位不到20、VW300不到20、Q0.0線圈通電、綠燈亮?xí)r，說明有空位。停車泊位大于20、VW300以上、Q0.1線圈通電、紅燈亮則說明停車場已經(jīng)沒有空位。圖4.2停車場車位顯示程序圖系統(tǒng)開始工作，M0.0常開式接觸器關(guān)閉，VW300停車場內(nèi)的車輛數(shù)量不超過20輛，并探測到進(jìn)入的車輛。I0.4常開式接觸器關(guān)閉，對進(jìn)口車輛進(jìn)行正確的識別。I1.2常開式接觸器是關(guān)閉的，那么在停車場中的車輛數(shù)目將會(huì)增加1，而VW300=VW300+1。圖4.3停車場車輛檢測程序圖在檢測到VW300以上的汽車，并檢測到出口汽車到達(dá)I0.5常開式接觸頭關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，可以對出口車輛進(jìn)行準(zhǔn)確的識別。在I1.3常開式接觸器關(guān)閉時(shí)，可使停車場內(nèi)的車輛減少1臺(tái)，而VW300=VW300-1。圖4.4停車場出口車輛檢測程序圖20減去停車場的車號VW300，獲得一個(gè)空余的停車位，存儲(chǔ)在VW308，VW308=20-VW300。圖4.4停車場剩余車輛程序圖4.2.3開關(guān)車閘不進(jìn)行進(jìn)口閉合、Q0.3常閉接觸閉合、不開啟、I0.6常開接觸閉合、手動(dòng)開啟制動(dòng)鍵、I0.0常開接觸閉合、Q0.2常開觸頭閉合、Q0.2常開觸頭閉合、進(jìn)口開啟、手動(dòng)制動(dòng)?；蛘邫z測到停車場不完整，Q0.1常閉觸點(diǎn)關(guān)閉，發(fā)現(xiàn)門口車輛到達(dá)I0.4常開觸點(diǎn)關(guān)閉，和入口處的身份驗(yàn)證是正確的，I1.2常開觸點(diǎn)關(guān)閉，然后Q0.2線圈驅(qū)動(dòng)。圖4.5車閘開關(guān)程序圖0.7常閉接觸頭是閉合的，在探測到汽車從進(jìn)氣口出來時(shí)，它會(huì)閉合，接著起動(dòng)剎車定時(shí)器，T37則會(huì)計(jì)算10秒。圖4.6入口車閘程序圖當(dāng)T37常開觸點(diǎn)閉合時(shí)，Q0.3線圈通電并自鎖，入口制動(dòng)器閉合。合到位，I0.7常閉觸點(diǎn)打開，停止合入口閘，I0.4常閉觸點(diǎn)打開，停止合入口閘。手動(dòng)，按下入口制動(dòng)閉合按鈕，I0.1常開觸點(diǎn)閉合，Q0.3線圈供電，常開觸點(diǎn)閉合，入口制動(dòng)手動(dòng)閉合。圖4.7延時(shí)入口車閘程序圖出口制動(dòng)開關(guān)控制類似，不需要檢測停車場是否已滿，需要檢測付款是否成功。圖4.8出口車閘程序圖4.2.4子程序調(diào)用主程序OB1調(diào)用子程序定時(shí)計(jì)費(fèi)、停車燈、數(shù)字顯示等，用于定期執(zhí)行子程序。圖4.9子程序調(diào)用圖4.2.5計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)子程序就拿汽車1來說吧。VW304的交通工具識別碼為1。如果檢測到了正確的輸入標(biāo)識，I12的上升邊緣（從ON到ON的時(shí)間），向1指定VB401，啟動(dòng)交通工具1，并開始計(jì)時(shí)和記帳。VB401=1是計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)的起始，VB401=0是計(jì)時(shí)器計(jì)費(fèi)的終止。車輛識別VW304等于1，檢測到正確的出口識別，I13的上升邊緣（從閉合到開啟的時(shí)間），指定VB401為0，并且使交通工具1的計(jì)時(shí)器和計(jì)費(fèi)停止。圖4.10計(jì)時(shí)狀態(tài)程序圖使用特定的系統(tǒng)標(biāo)志SM0.5（系統(tǒng)時(shí)鐘，開啟0.5秒，關(guān)閉0.5秒），當(dāng)VB401=1時(shí)，計(jì)時(shí)增加1秒，VD0=VD0+0.000278。另外，利用內(nèi)部定價(jià)，將計(jì)時(shí)VD0與單價(jià)VD200相乘，從而獲得VD4=VD0*VD200。圖4.11車輛計(jì)費(fèi)狀態(tài)程序圖當(dāng)前車輛為車輛1，VW304=1，成功檢測到付款成功，I1.4當(dāng)常開觸點(diǎn)閉合時(shí)，復(fù)位計(jì)時(shí)VD0=0，復(fù)位計(jì)費(fèi)VD4=0，復(fù)位定時(shí)計(jì)費(fèi)開始狀態(tài)，VB401=0。圖4.13車輛繳費(fèi)成功及計(jì)費(fèi)重置程序圖4.2.6指示燈顯示子程序以1-5為例，1-1停車場探測到汽車11.5常開觸頭時(shí)，線圈Q0.6加電，1號車位使用指示燈亮，其它相似。圖4.14指示燈顯示程序圖4.2.7數(shù)碼顯示子程序當(dāng)檢測車輛到達(dá)出口處，I0.5常開觸點(diǎn)關(guān)閉，并發(fā)現(xiàn)它是車輛1和VW304等于1，那么計(jì)時(shí)VD0車輛1是分配給VD500，和車輛1的計(jì)費(fèi)VD4是分配給VD504用于顯示計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)。其他車輛2到20輛類似。圖4.15數(shù)碼顯示子程序4.3系統(tǒng)仿真和調(diào)試4.3.1組態(tài)仿真（1）組態(tài)設(shè)置MCGS組態(tài)軟件可以快速建立一個(gè)優(yōu)越的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，以監(jiān)測系統(tǒng)和執(zhí)行數(shù)據(jù)處理和控制。使用時(shí)，需要指定每個(gè)變量，見表4.2。表4.2變量表變量名類型初值總開關(guān)開關(guān)0開關(guān)提示開關(guān)0車滿提示開關(guān)0出入口檢測開關(guān)0剩余車位指示燈數(shù)值0車位1-9數(shù)值0車位指示燈1-9開關(guān)0出入口閘閘欄開關(guān)0車1-9數(shù)值0這些變量是通過工作臺(tái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫定義的。單擊新對象以添加變量，然后選擇每個(gè)數(shù)據(jù)，再單擊要編輯的對象的屬性。編輯后保存，MCGS附帶一個(gè)圖庫，可以根據(jù)圖4.16在軟件中動(dòng)態(tài)設(shè)置動(dòng)畫屬性。圖4.16動(dòng)態(tài)設(shè)置單擊“動(dòng)態(tài)設(shè)置”以設(shè)置模擬動(dòng)畫的垂直運(yùn)動(dòng)和可見性特性。（2）系統(tǒng)仿真設(shè)置好變量后，點(diǎn)擊運(yùn)行進(jìn)行模擬，結(jié)果如圖4.17所示。圖4.17仿真結(jié)果當(dāng)按下主開關(guān)時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)，剩余車位數(shù)在七段數(shù)碼管上顯示為0，滿車時(shí)指示燈點(diǎn)亮。車輛進(jìn)出時(shí)，閘欄可以打開。在模擬運(yùn)行期間，可以單擊每個(gè)變量來觀察參數(shù)變化。4.3.2調(diào)試軟件CX—Programmer編程軟件是OMRON專用的，可用于編程梯形圖編程，翻譯和檢查程序，不僅如此，還支持編輯句子和功能塊。您可以上載和下載程序和數(shù)據(jù)到PLC或清除PLC存儲(chǔ)區(qū)數(shù)據(jù)以對其進(jìn)行初始化，在PLC設(shè)置區(qū)執(zhí)行多種功能，監(jiān)控和測試PLC運(yùn)行狀態(tài)，或在線監(jiān)控存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。進(jìn)行程序調(diào)試很方便。同時(shí)他還可以對PLC程序進(jìn)行加密，使用起來更安全。（1）CX—Programmer的使用方法1）啟動(dòng)CX—Programmer軟件，軟件頁面見圖4.18。圖4.18CX—Programmer軟件頁面2）點(diǎn)擊“文件”菜單，選擇“新建”，會(huì)出現(xiàn)PLC對話框，選擇CPM2*作為CPM2A系列PLC的設(shè)備類型。參見圖4.19。圖4.19更改PLC對話框3）點(diǎn)擊確定進(jìn)入梯形編程窗口，如圖4.20。圖4.20C