課程設(shè)計說明書PLC停車場車位控制系 、 部： 電氣與信息工程學(xué)生姓名： 肖玲 指導(dǎo)教師： 陸秀令 專 業(yè)： 自動化 班 級： 自本0901班引言 可編程控制器（programmable logic controller, PLC ）是一種以微型計算機為核心的通用工業(yè)控制器。它是繼承了繼電器控制器裝置的部分突出性能，并與現(xiàn)代的計算機技術(shù)和通行技術(shù)結(jié)合為一體，代表了當(dāng)前電器控制技術(shù)的世界先進(jìn)水平。 本文闡述了停車場車位控制系統(tǒng)的PLC控制、自動計數(shù)、數(shù)碼顯示的一些基本思路和方法，介紹了關(guān)于PLC工作特點及運行原理，以及介紹了三菱可編程控制器系列的FX系列 PLC控制器主要功能模塊及應(yīng)用。FX不僅編程簡單，通用性強，抗干擾能力強，可靠性高，而且具有易于操作及維護，設(shè)計、施工、調(diào)試周期短等優(yōu)點。然后設(shè)計了停車場車位控制系統(tǒng)的基本模塊及功能，并對系統(tǒng)的主回路和控制回路的硬件部分進(jìn)行了詳細(xì)介紹。最后程序分析測試論證停車場車位控制的設(shè)計。 關(guān)鍵詞：PLC;停車場；車位控制；三菱FX-2n 目錄1控制要求、設(shè)計任務(wù)及工作原理說明41.1設(shè)計課題任務(wù)41.2設(shè)計要求41.3設(shè)計工作原理說明52控制系統(tǒng)設(shè)計62.1車輛入庫流程圖62.2 車輛出庫流程圖72.3硬件配置72.4 控制程序設(shè)計分析82.5接線圖92.6部分功能語句解釋113控制系統(tǒng)程序設(shè)計的分析與實現(xiàn)133.1PLC的I/O分配表13作出PLC輸入/輸出分配表，見表1133.2編程元件的解析133.3 實現(xiàn)的效果144 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析154.1 硬件調(diào)試154.2 軟件調(diào)試15總結(jié)16參考文獻(xiàn)17附錄1: 梯形圖181控制要求、設(shè)計任務(wù)及工作原理說明1.1設(shè)計課題任務(wù) 學(xué)生根據(jù)控制要求，明確設(shè)計任務(wù)，擬定設(shè)計方案與進(jìn)度計劃，運用所學(xué)的理論知識，進(jìn)行停車場車位運行原理設(shè)計、硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟件系統(tǒng)設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計，提高理論知識工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內(nèi)容包括：(1) 設(shè)計出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時序圖等；(2)系統(tǒng)有啟動、停止功能；(3)運用功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計，并有主程序、子程序和中斷程序；(4)程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計；(5)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)停車場車位的控制要求。1.2設(shè)計要求 1如圖1-1所示，假設(shè)有一停車場共有16個車位。圖1-1 停車場車位2在入口處裝一傳感器，用來檢測車輛進(jìn)入的數(shù)目。3在出口處裝一傳感器，用來檢測車輛出去的數(shù)目。4尚有車位時，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。5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(jìn)入。6可從7段數(shù)碼管顯示目前停車場共有幾部車。1.3設(shè)計工作原理說明本設(shè)計在停車場閘門口處裝兩個光電傳感器BEN5M-MDT，傳感器所接受到的信號控制電機的正反轉(zhuǎn)，停車場的閘門開合閘，另外，傳感器所接受到的信號傳輸給plc控制系統(tǒng)的雙向計數(shù)器C250，C250具有計數(shù)存儲功能，并將計數(shù)結(jié)果實時傳輸給帶譯碼器的七段數(shù)碼顯示器顯示，如顯示的數(shù)為16時，則門口處的閘門停止工作，如顯示的數(shù)還沒到16時，則閘門繼續(xù)工作。2控制系統(tǒng)設(shè)計2.1車輛入庫流程圖車 進(jìn)接近開關(guān)閉合D0清0D0+1到D0數(shù)碼顯示D0大于 16？結(jié)束電機正轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)NY圖2 -1車進(jìn)模塊流程圖2.2 車輛出庫流程圖車出庫接近開關(guān)閉合D0-1到D0數(shù)碼顯示電機正轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)圖2-2 車出模塊流程圖2.3硬件配置 1、本系統(tǒng)采用的是日本三菱PLC，選用的是FX2n-48MR，它屬于繼電器輸出，有觸電，可帶交直流負(fù)載，輸入點數(shù)24，輸出點數(shù)24，總共48個輸入輸出點。PLC（三菱FX2N48MR）：根據(jù)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FX2N48MR型PLC，該型號PLC是FX系列PLC家族中比較先進(jìn)的系列。它具備如下特點：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為系統(tǒng)提供最大的靈活性和控制能力。 2、傳感器（BEN5M-MDT）：它是一種測距的光電傳感器，具有測距遠(yuǎn)（最遠(yuǎn)可達(dá)到5米），采用反射鏡反射的檢測方式，DC1224V供電，NPN/PNP同時輸出，遮光ON/入光ON選擇。 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，而人們習(xí)慣十進(jìn)制的數(shù)字或運算結(jié)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(jìn)制數(shù)字，因此本設(shè)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(qū)動器兩部分組成，通常二者都集成在一塊芯片中。該硬件的原理如下圖2-3。圖2-3 七段數(shù)字譯碼顯示器原理框圖2.4 控制程序設(shè)計分析根據(jù)設(shè)計要求，啟動按鈕開關(guān)X1，輔助繼電器M1得電，M1常開觸點閉合，自鎖；M1閉合時，C250開始工作，當(dāng)計數(shù)為16時，C250常開觸點閉合，輔助繼電器M0得電，M0常開觸點閉合，輸出繼電器Y0得電，車滿指示燈亮。M0常閉觸點斷開，輸出繼電器Y1失電，車未滿指示燈熄滅；M1常開觸點閉合時，上升沿微分輸出，M2繼電器得電，M2常開觸點閉合，將0賦值給計數(shù)器D0，將1賦值給計數(shù)器D1，完成了初始化階段；當(dāng)車輛通過停車場入口或出口時，傳感器1向計數(shù)器輸入高電平，X3常開觸點閉合，停車場門口處的閘門控制系統(tǒng)總開關(guān)Y2閉合，閘門控制系統(tǒng)開始工作，輸出繼電器Y3得電，常開觸點Y3閉合，自鎖，閘門打開，車輛通過，當(dāng)碰到行程開關(guān)X6時，X6常閉觸點斷開，X6常開觸點閉合，T0繼電器得電， 常開觸點T0閉合，自鎖，延時1分鐘后，輸出繼電器Y4得電，電機反轉(zhuǎn)關(guān)門；當(dāng)進(jìn)入一輛車時，X3閉合，D0中存儲的數(shù)和D1中存儲的數(shù)相加并賦值給計數(shù)器D0中；當(dāng)出去一輛車時， 5 X4閉合，D0中存儲的數(shù)減去D1中的數(shù)賦值給D0，計數(shù)能夠?qū)崟r更新；M1閉合時，計數(shù)器D0中存儲的數(shù)輸入七段數(shù)字譯碼顯示器實時顯示。2.5接線圖 下圖為停車場控制系統(tǒng)的接線圖，在該接線圖中，X1是該系統(tǒng)的總開關(guān)，BEN5M-DT傳感器1接X3輸入端，BEN5M-DT傳感器2接X4輸入端，X6、X7是行程開關(guān)，分別接X6、X7輸入端。L1是停車場車滿指示燈，L2是車未滿指示燈，QS是電機正轉(zhuǎn)的總開關(guān)，KM1是電機正轉(zhuǎn)的繼電器線圈，KM2是電機反轉(zhuǎn)的繼電器線圈，Y5至Y12輸出的是BCD碼，直接接入七段數(shù)字譯碼顯示器。圖2-4為停車場控制系統(tǒng)接線圖 。圖2-4為停車場控制系統(tǒng)接線圖圖2-5為主電路控制圖，當(dāng)QS閉合時，KM1閉合KM2斷開電機正轉(zhuǎn)，閘門開啟，車輛可通過，當(dāng)KM2閉合KM1斷開時電機反轉(zhuǎn)，閘門閉合，車輛不可通過。圖2-5 控制線路主電路圖2.6部分功能語句解釋 PLS M2：當(dāng)檢測到輸入信號是的上升沿時，M2產(chǎn)生一個脈寬為一個掃描周期的脈沖輸出信號。 MOV K0 D0：將常數(shù)0傳送到數(shù)據(jù)寄存器D0中，并自動轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。 MOV K1 D1：將常數(shù)1傳送到數(shù)據(jù)寄存器D1中，并自動轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。 ADD D0 D1 D0：將源元件D0中的數(shù)與源元件D1中的數(shù)相加，結(jié)果送到目標(biāo)文件D0中。 SUB D0 D1 D0:：將源元件D0中的數(shù)與源元件D1中的數(shù)相減，結(jié)果送到目標(biāo)文件D0中。 BCD D0 K2Y5： 將源元件D0中的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼并傳送到指定元件中，即七段譯碼顯示器中。3控制系統(tǒng)程序設(shè)計的分析與實現(xiàn) 3.1PLC的I/O分配表作出PLC輸入/輸出分配表，見表1表3-1 PLC輸入/輸出分配表3.2編程元件的解析 1 X： X為輸入繼電器，它的作用是接受并存儲外部輸入的開關(guān)量信號，和對應(yīng)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(fù)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(qū)動負(fù)載，它也提供了無數(shù)的常開和長閉軟觸點用于編程。 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(qū)動。 4T： T為定時器，作用相當(dāng)于繼電接觸控制中的通電延時型時間繼電器。 5C： C為計數(shù)器，主要用來記錄脈沖的個數(shù)。本設(shè)計采用的C250為一相雙向的高數(shù)計數(shù)器，這種計數(shù)器固定可編程控制器的一個輸入端X3用于上升沿加計數(shù)，固定可編程控制器的另一個輸入端X4用于上升沿減計數(shù)。 6 D： D為數(shù)據(jù)寄存器，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(jù)寄存器來存儲數(shù)據(jù)和參數(shù)。3.3 實現(xiàn)的效果 入口處的傳感器能檢測所進(jìn)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(dāng)車輛在要進(jìn)出門5米處，閘門會自動開啟讓車輛進(jìn)入或出去；當(dāng)停車場車滿時，車滿指示燈會亮，當(dāng)停車場車位沒停滿時，車未滿指示燈會亮，能夠提醒人們是否還可以停車；顯示器能都實時顯示停車場所停車輛數(shù)，并且車輛已經(jīng)停滿時，閘門自動關(guān)閉，不會讓車輛進(jìn)入。該控制系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計要求。 4 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 4.1 硬件調(diào)試 PLC內(nèi)部為輸入電路所提供的電壓是24V,BEN5M-DT光電傳感器的驅(qū)動電壓為24V，其輸出電路能配置250V的交流電源，恰好可以直接驅(qū)動負(fù)載，滿足其輸出指標(biāo)，按接線圖接好線，七段數(shù)碼顯示器能實時顯示數(shù)據(jù)，證明PLC選型正確，光電傳感器的選擇符合要求。 4.2 軟件調(diào)試 按接線圖接好線后，將程序的指令用FX-GP編程軟件輸入到PLC系統(tǒng)中，編程器直接對PLC的用戶程序儲存器進(jìn)行讀寫操作。采用脫機編程方式將所編制的用戶程序存入編程器的ROM中后，經(jīng)過多次調(diào)試。4.3性能分析 本設(shè)計是基于PLC的停車場車位控制系統(tǒng)，光電傳感器能夠迅速將采集到的信號傳輸給PLC中的C250雙向計數(shù)器，C250進(jìn)行加減計數(shù)存儲，并以BCD碼傳輸給七段譯碼顯示器，顯示器能夠?qū)崟r顯示停車場的停車數(shù)目。PLC具有可靠性高、控制程序可變，具有良好的柔性、功能強，性能價格高等特點。該系統(tǒng)自動化程度高，可靠性高，用PLC可以使該設(shè)計的要求全能滿足。 總結(jié) 通過本次課程設(shè)計使我比較系統(tǒng)地掌握有關(guān)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計思想和設(shè)計方法，主要對PLC（三菱FX2N系列）的結(jié)構(gòu)、功能、內(nèi)部資源等了解并對其進(jìn)行測試和加以應(yīng)用的知識得到學(xué)習(xí)。經(jīng)過多次的反復(fù)實驗與分析,可以對電路的原理及功能更加熟悉,同時提高了設(shè)計能力與及對電路的分析能力.同時在軟件的編程方面得到更到的提高,對編程能力得到加強.同時對所學(xué)的知識得到很大的提高與鞏固.我所做的設(shè)計題目是基于PLC的停車場車位控制系統(tǒng)。由于是第一次做PLC的設(shè)計，設(shè)計起來有一定難度，但后來通過去圖書館找相關(guān)書籍，上網(wǎng)找資料，請教老師和同學(xué)等方法來獲取相關(guān)知識，通過一步步解決疑惑來完成我的設(shè)計，同時也大大提升了自己知識水平和能力。通過這次課程設(shè)計讓我們意識到書本上學(xué)到的知識一定要通過實踐去鞏固，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。同時此次課程設(shè)計也讓我們對學(xué)習(xí)PLC更加熱情，我們認(rèn)識到PLC的強大的功能和廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。真正體會到了科技給我?guī)淼恼窈?。讓我對學(xué)習(xí)更有興趣，同時也給我們在探索知識的路上的無限動力。在自己以后的學(xué)習(xí)中，我們一定要有刻苦努力及鉆研精神，結(jié)合有創(chuàng)新，充分實現(xiàn)自己的價值，為國家的發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。 參考文獻(xiàn)1 范永勝電氣控制與PLC應(yīng)用M. 北京：電子工業(yè)出版社，2007.7 2 胡學(xué)林. 可編程控制器原理及應(yīng)用M. 北京：電子工業(yè)出版社，2005.8 3 吳中俊. 可編程控制器原理及應(yīng)用M. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.1 4 陳金華. 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)M.北京：電子工業(yè)出版社，1995.3 5 廖常初. PLC編程及應(yīng)用M .北京：機械工業(yè)出版社，2002.8 6 陳立定. 電器控制與可編程控制器M. 廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001.3 附錄1: 梯形圖 17