停车场汽车计数管理系统设计 1.docx

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停车场汽车计数管理系统设计1

第一章任务书

一、设计课题

停车场汽车计数管理系统设计

二、设计目的

1、熟悉电气控制系统的一般设计原则、设计内容及设计程序。

2、掌握电气设计制图的基本规范，熟练掌握PLC程序设计的方法和步骤。

3、学会收集、分析、运用电气设计有关资料及数据。

4、培养独立工作能力、工程设计能力以及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。

三、原始资料

1、课题说明及控制要求（附后）

2、国家标准及相应设计规范。

四、课题要求

1、设计原则：

国家现行有关电气设计规范及主管部门规定等。

2、设计范围：

控制系统主电路及控制电路设计、程序设计、施工图设计。

3、设计成果：

课程设计报告（设计说明书及计算书等），主电路图、控制电路图、流程图、I/O端子接线图、梯形图及程序。

（所有成果均应为打印稿）

五、日程安排

本次课程设计时间共1周，进度安排如下：

设计准备，熟悉有关电气设计规范，熟悉课题设计要求及内容。

（1天）

分析控制要求、主电路及控制电路方案设计。

（1天）

绘制控制流程图、I/O端子接线图。

（1天）

梯形图设计、编制程序及程序说明。

（1天）

整理计算书及图纸、写课程设计报告。

（1天）

六、主要参考书

1、《电器与可编程控制器应用技术》邓则名等

2、《可编程控制器教程》王兆义主编

3、《工厂常用电气设备手册》（第2版）上、下册中国电力出版社

4、《可编程控制器教程原理、应用、网络》徐世许主编

第二章课题分析

一、课题概述及要求

1、某停车场最多可停放汽车80辆，现通过数码显示通报剩余空车位数，停车位满后入口处亮红色禁入交通灯，有空车位时亮绿色通行交通灯。

2、入库车辆进入时，分别顺次经过1#和2#传感器后，计进入一辆，若此时车辆后退，经过2#和1#传感器后自动减1，仅仅经过一个传感器不计数。

3、出库车辆前进时，分别顺次经过2#和1#传感器后，计驶出一辆，若此时车辆后退，经过2#和1#传感器后自动加1，仅仅经过一个传感器不计数。

4、光传感器的接收光被遮断时定义为“有信号”；

5、计数采用两位七段发光二极管数码显示。

二、控制方式选择原因

对于方案的选择，主要就是要分析各种控制的优点和缺点。

首先PLC具有以下优点：

1可靠性高，抗干扰能力强

　　高可靠性是电气控制设备的关键性能。

PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。

例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。

一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。

从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。

此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。

在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。

这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

　　2配套齐全，功能完善，适用性强

　　PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。

可以用于各种规模的工业控制场合。

除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。

近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。

加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

　　3易学易用，深受工程技术人员欢迎

　　PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。

它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。

梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。

为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

　　4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造

　　PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。

更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。

这很适合多品种、小批量的生产场合。

　　5体积小，重量轻，能耗低

以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。

由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

而与此同时单片机控制的主控板受制版工艺、布局结构、器件质量等因素的影响导致抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强，而且稳定性没PLC控制好，并且对于车库的设计来说采用单片机制作的主控板不经过很长时间的实际验证很难形成一个真正的产品。

三、可编程控制和继电控制的比较

PLC控制系统与继电器控制系统相比，有许多相似之处，也有许多不同。

不同之处主要在以下几个方面:

（1）从控制方法上看，电器控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或井联等组合成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能较为困难。

另外，继电器的触点数量有限，所以电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制。

而PLC采用了计算机技术，其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中，要改变控制逻辑只需改变程序，因而很容易改变或增加系统功能。

系统连线少、体积小、功耗小，而且PLC的“软继电器”实质上是存储器单元的状态，所以“软继电器”的触点数最是无限的，PLC系统的灵活性和可扩展性好。

（2）从工作方式上看，在继电器控制电路中.当电源接通时，电路中所有继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合.不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合，这种工作方式称为并行工作方式。

而PLC的用户程序是按一定顺序循环执行的，所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中，受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序，这种工作方式称为串行工作方式。

（3）从控制速度上看，继电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控制，工作孩率低.机械触点还会出现抖动问题。

而PLC通过程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，程序指令执行时间在微秒级，且不会出现触点抖动间题。

（4）从定时和计数控制上看，电器控制系统采用时间继电器的延时动作进行时间控制，时间继电器的延时时间易受环境谧度和沮度变化的形响，定时精度不高。

而PLC采用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，定时范围宽。

用户可根据需要在程序中设定定时值，修改方便，不受环境的形响，且PLC具有计致功能，而电器控制系统一般不具备计数功能。

（5）从可靠性和可维护性上肴，由于电器控制系统使用了大盆的机械触点，其存在机械磨损、电弧烧伤等，寿命短，系统的连线多，所以可靠性和可维护性较差。

而PIZ大量的开关动作由无触点的半导体电路完成，其寿命长、可靠性高，PLC还具有自诊断功能，能查出自身的故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。

四、控制设计分析

首先是对题目设计的分析，本设计要对车辆的出入进行计数所以既要采用反复逻辑判断也要采用光传感器采集信号，这样才能保证计数动作的准确可靠。

而使用完全PLC控制，完成了车辆出入库时的统计和显示工作，能够可靠的准确的无误的进行计数，无论单个车辆怎样的往返运动，都不会出现误计数和漏计数，而且在人通过光传感器时不会误计数。

最后用LED做显示，能够显示车库内车辆的实际数量。

其次要了解PLC的工作原理，PLC是采用循环扫描的工作方式。

一个扫描周期主要可分为3个阶段。

1.输入刷新阶段在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。

完成输入端刷新工作后，将关闭出入端口，转入程序执行阶段。

在程序执行期间即使输入端状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，而这些变化必须等到下一步周期的输入刷新阶段才能被读入。

2.程序执行阶段在程序执行阶段，根据用户输入端的控制程序，从第一条开始逐步执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助存储器和输出状态寄存器。

当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输入刷新阶段。

3.输出刷新阶段当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路（输出映像寄存器），并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。

由此可见，输入刷新、程序执行和输出刷新三个阶段构成PLC一个工作周期。

第三章方案设计

一、流程图

图3.1设计流程图

二、系统硬件设计

图3.2外部接线图

三、程序设计

（一）、梯形图

（二）、指令助记符

LD0.00

OUT200.00

LD200.00

OUTTR0

CMP（20）DM0#80

ANDP_EQ

OUT10.01

LDTR0

ANDP_LT

OUT10.00

'进车开始

LD0.01

DIFU（13）200.01

LD200.01

OR200.02

ANDNOT200.03

ANDNOT200.04

OUT200.02

'进车过程中检测进车正常或退出

LD200.02

OUTTR0

ANDNOT0.01

AND0.02

DIFD（14）200.03

LDTR0

ANDNOT0.02

AND0.01

DIFD（14）200.04

'出车开始

LD0.02

DIFU（13）200.11

LD200.11

OR200.12

ANDNOT200.13

ANDNOT200.14

OUT200.12

'出车过程中检测进车正常或退出

LD200.12

OUTTR0

ANDNOT0.02

AND0.01

DIFD（14）200.13

LDTR0

ANDNOT0.01

AND0.02

DIFD（14）200.14

'进车计数器加1出车计数器减1

LD200.03

LD200.13

LD200.07

CNTR（12）012#100

'将计数器值存放在DM0中

LD200.00

MOV（21）CNT12DM0

'当停车数量小于10时将十位的二极管设置为0个位对应相应的值当停车数量大于等于10时将DM0除以10结果字为十位数余数为个位数

LD200.00

OUTTR0

CMP（20）DM010

ANDP_LT

MOV（21）DM0DM100

MOV（21）0DM300

LDTR0

LDP_GT

ORP_EQ

ANDLD

DIV（33）DM010DM300

MUL（32）DM30010DM400

SUB（31）DM0DM400DM100

'个位数存放寄存器中

LD200.00

SDEC（78）DM100DM120220

'十位数存放寄存器中

LD200.00

SDEC（78）DM300DM320230

'个位数码管对应寄存器值220.00--10.02依次类推

LD200.00

OUTTR0

AND220.00

OUT10.02

LDTR0

AND220.01

OUT10.03

LDTR0

AND220.02

OUT10.04

LDTR0

AND220.03

OUT10.05

LDTR0

AND220.04

OUT10.06

LDTR0

AND220.05

OUT10.07

LDTR0

AND220.06

OUT