毕业设计基于PLC的立体车库的设计.docx

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毕业设计基于PLC的立体车库的设计

基于PLC的立体车库的设计

摘要

本设计针对目前停车场管理系统存在的系统管理介质落后、集成自动化程度低、安全性差、人性化和运行效率低下的不足，结合目前科学技术领域的最新研究成果，设计了一种技术较先进、性能可靠、自动化程度较高的停车场智能管理系统。

本设计的指导思想立足于提高停车场管理系统的可靠性、安全性和高效性，对目前我国各大中城市所面临的“停车难”问题的解决，具有一定的促进作用。

本系统所采用的PLC技术，射频卡技术对其它交通收费系统也有一定的借鉴意义。

本文针对停车场只能控制系统中存在的问题，把PLC可编程序控制器和变频器应用于停车场只能控制系统上，并进行了较深入的研究。

本文阐述了智能停车场系统的PLC控制、收费、计费和安全的一些基本思路和方法，并介绍了着重介绍了PLC工作特点及运行原理，还介绍了C20P型欧姆龙型可编程控制器系列的C200H-OA223PLC控制器主要功能模块及应用，C20P不仅编程简单，通用性强，抗干扰能力强，可靠性高，而且具有易于操作及维护，设计、施工、调试周期短等优点。

还介绍了MIFARE1ICS50非接触式IC卡的结构，描述了停车场管理系统的基本模块及功能，并对系统的主回路和控制回路的硬件部分进行了详细介绍。

本文主要是对停车场进行智能化设计，通过采取PLC技术对停车场管理的设计，达到停车场智能化、高效化。

关键词:

PLC停车控制

Abstract

Thedesignofthecurrentcarparkmanagementsystemforthemediumbackwardmanagementsystem,integratedlowdegreeofautomation,poorsecurity,humanandoperationalinefficienciesofinadequateinlightofthecurrentfieldofscienceandtechnologyasresearchresults,designamoreadvancedtechnology,Reliableperformance,ahigherdegreeofautomationSmartcarparkmanagementsystem.Thedesignoftheguidingideologybasedontheimprovedcarparkmanagementsystemreliability,safetyandefficiencyofChina'smajorcitiesinthefaceof"difficulttostop"thesettlementoftheissue,haveacertainrole.ThesystemusedbythePLCtechnology,RFcardtechnologytoothertransportsystemhassomereference.

ThispapercarparkcanonlycontrolsystemproblemsthatexistinthePLCPLCandinvertercontrolsystemcanonlybeusedincarparks,andamorein-depthstudies.

Inthispaper,theIntelligentParkingSystemsPLCcontrol,charging,billingandsecurityofsomeofthebasicideasandmethods,andgaveabriefingontheworkfocusedonthePLCandoperatingcharacteristicsofprinciple,alsointroducedC20P-OmronprogrammablecontrolSeriesofC200H-OA223PLCcontrollermainfunctionmodulesandapplication,C20Pprogrammingnotonlysimple,highuniversality,anti-interferencecapabilityandhighreliability,butalsoeasytooperateandmaintain,design,construction,commissioningtheadvantagesofshortcycle.ItalsointroducedtheMIFARE1ICS50contactlessICcardofthestructure,describesthecarparkmanagementsystemandthefunctionofthebasicmodules,andthemaincircuitandcontrolcircuitforthehardwarepartofthedetailedbriefing.Thisarticleisacarparkintelligentdesign,throughtheadoptionofPLCtechnologyonthedesignofcarparkmanagementtocarparksintelligent,efficient.

KeyWords:

PLC；IntelligentSystem；Parking；SafetyManagement

1概述……………………………………………………………………………………………………4

1.1PLC的概术………………………………………………………………………………………………………4

1.1.1、PLC的发展历程………………………………………………………………………………………5

1.2.PLC的结构和基本配置以及控制要求…………………………………………………………6

1.2.1、PLC的结构…………………………………………………………………………………………6

1.2.2可变程序控制器的基本应用…………………………………………………………………………9

1.3立体停车场的概述………………………………………………………………………………………………16

1.3.1主要结构……………………………………………………………………………………16

1.3.2使用方法……………………………………………………………………………………17

1.3.3装置中实现的硬件保护……………………………………………………………………19

1.3.4技术参数……………………………………………………………………………………19

1.3.5注意事项……………………………………………………………………………………19

2立体停车场的概述……………………………………………………………………………………20

2.1控制要求………………………………………………………………………………………………20

2.2I/O地址分配表…………………………………………………………………………………………21

2.3实验步骤………………………………………………………………………………………………21

2.4监控系统…………………………………………………………………………………………………22

2.5注意事项……………………………………………………………………………………………………22

3系统的调试…………………………………………………………………………………………………………23

3.1PLC控制系统的调试……………………………………………………………………………………23

3.1.1技术资料…………………………………………………………………………………………24

3.1.2调试与维修工具……………………………………………………………………………………24

3.1.3基本检查……………………………………………………………………………………………25

3.1.4设备基本状况检查…………………………………………………………………………………25

3.1.5电气检查……………………………………………………………………………………………26

3.1.6现场调试的基本步骤………………………………………………………………………………27

3.1.7硬件的调试…………………………………………………………………………………………28

3.1.8软件的调试…………………………………………………………………………………………30

4系统功能的评价及现实意义……………………………………………………………………………31

本次设计的心得体会

致谢

参考文献

1概述

1.1PLC的概术

1.1.1、PLC的发展历程

 在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。

传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。

1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称ProgrammableController（PC）。

 个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。

 PLC的定义有许多种。

国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

 上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。

在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

 PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。

PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

可编程控制器（PROGRAMMABLECONTROLLER，简称PC）。

与个人计算机的PC相区别，用PLC表示。

PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。

国际电工委员会（IEC）颁布了对PLC的规定：

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。

可以预料：

在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流

PLC程序既有生产厂家的系统程序，又有用户自己开发的应用程序，系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。

用户程序由用户按控制要求设计。

1.1.2、可编程控制器基本应用

最初，PLC主要用于开关量的逻辑控制。

随着PLC技术的进步，它的应用领域不断扩大。

如今，PLC不仅用于开关量控制，还用于模拟量及数字量的控制，可采集与存储数据，还可对控制系统进行监控；还可联网、通讯，实现大范围、跨地域的控制与管理。

PLC已日益成为工业控制装置家族中一个重要的角色。

用于开关量控制

PLC控制开关量的能力是很强的。

所控制的入出点数，少的十几点、几十点，多的可到几百、几千，甚至几万点。

由于它能联网，点数几乎不受限制，不管多少点都能控制。

所控制的逻辑问题可以是多种多样的：

组合的、时序的；即时的、延时的；不需计数的，需要计数的；固定顺序的，随机工作的；等等，都可进行。

PLC的硬件结构是可变的，软件程序是可编的，用于控制时，非常灵活。

必要时，可编写多套，或多组程序，依需要调用。

它很适应于工业现场多工况、多状态变换的需要。

用PLC进行开关量控制实例是很多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织等等，几乎所有工业行业都需要用到它。

目前，PLC首用的目标，也是别的控制器无法与其比拟的，就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。

用于模拟量控制

模拟量，如电流、电压、温度、压力等等，它的大小是连续变化的。

工业生产，特别是连续型生产过程，常要对这些物理量进行控制。

作为一种工业控制电子装置，PLC若不能对这些量进行控制，那是一大不足。

为此，各PLC厂家都在这方面进行大量的开发。

目前，不仅大型、中型机可以进行模拟量控制，就是小型机，也能进行这样的控制。

PLC进行模拟量控制，要配置有模拟量与数字量相互转换的A／D、D／A单元。

它也是I/O单元，不过是特殊的I/O单元。

A/D单元是把外电路的模拟量，转换成数字量，然后送入PLC。

D/A单元，是把PLC的数字量转换成模拟量，再送给外电路。

作为一种特殊的I/O单元，它仍具有I/O电路抗干扰、内外电路隔离，与输入输出继电器（或内部继电器，它也是PLC工作内存的一个区。

可读写）交换信息等等特点。

这里的A/D中的A，多为电流，或电压，也有为温度。

D/A中的A，多为电压，或电流。

电压、电流变化范围多为0～5V，0～10V，4～20mA。

有的还可处理正负值的。

这里的D，小型机多为8位二进制数，中、大型多为12位二进制数。

A/D、D/A有单路，也有多路。

多路占的输入输出继电器多。

有了A/D、D/A单元，余下的处理都是数字量，这对有信息处理能力的PLC并不难。

中、大型PLC处理能力更强，不仅可进行数字的加、减、乘、除，还可开方，插值，还可进行浮点运算。

有的还有PID指令，可对偏差制量进行比例、微分、积分运算，进而产生相应的输出。

计算机能算的它几乎都能算。

这样，用PLC实现模拟量控制是完全可能的。

控制的单位值可小到212分之一的测量程值，多数也是足够的。

PLC进行模拟量控制，还有A/D、D/A组合在一起的单元，并可用PID或模糊控制算法实现控制，可得到很高的控制质量。

用PLC进行模拟量控制的好处是，在进行模拟量控制的同时，开关量也可控制。

这个优点是别的控制器所不具备的，或控制的实现不如PLC方便。

当然，若纯为模拟量的系统，用PLC可能在性能价格比上不如用调节器。

这也是应当看到的。

用于数字量控制

实际的物理量，除了开关量、模拟量，还有数字量。

如机床部件的位移，常以数字量表示。

字量的控制，有效的办法是NC，即数字控制技术。

这是50年代诞生于美国的基于计算机的控制技术。

当今已很普及，并也很完善。

目前，先进国家的金属切削机床，数控化的比率已超过40％～80％，有的甚至更高。

PLC也是基于计算机的技术，并日益完善。

故它也完全可以用于数字量控制。

PLC可接收计数脉冲，频率可高达几k到几十k赫兹。

可用多种方式接收这脉冲，还可多路接收。

有的PLC还有脉冲输出功能，脉冲频率也可达几十k。

有了这两种功能，加上PLC有数据处理及运算能力，若再配备相应的传感器（如旋转编码器）或脉冲伺服装置（如环形分配器、功放、步进电机），则完全可以依NC的原理实现种种控制。

高、中档的PLC，还开发有NC单元，或运动单元，可实现点位控制。

运动单元还可实现曲线插补，可控制曲线运动。

所以，若PLC配置了这种单元，则完全可以用NC的办法，进行数字量的控制。

新开发的运动单元，甚至还发行了NC技术的编程语言，为更好地用PLC进行数字控制提供了方便。

1.2.PLC的结构和基本配置以及控制要点

1.2.1、PLC的结构

一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。

但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。

对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。

无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。

PLC的基本结构框图如下：

接受驱动驱动

现场信号受控元件

1．CPU的构成

PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。

进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路，

与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。

它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。

内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。

CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。

但工作节奏由震荡信号控制。

CPU的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。

CPU的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。

CPU虽然划分为以上几个部分，但PLC中的CPU芯片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对CPU内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在PLC中的功能与性能，能正确地使用它就够了。

CPU模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。

一般讲，CPU模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。

箱体式PLC的主箱体也有这些显示。

它的总线接口，用于接I/O模板或底板，有内存接口，用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，用于进行通讯。

CPU模块上还有许多设定开关，用以对PLC作设定，如设定起始工作方式、内存区等。

2、I/O模块：

PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。

I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。

3、电源模块：

有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。

同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。

电源以其输入类型有：

交流电源，加的为交流220VAC或110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。

4、底板或机架：

大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：

电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

5、PLC的外部设备

外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类

1）编程设备：

有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。

编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。

2）监控设备：

有数据监视器和图形监视器。

直接监视数据或通过画面监视数据。

3）存储设备：

有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。

4）输入输出设备：

用于接收信号或输出信号，一般有条码读人器，输入模拟量的电位器，打印机等。

6、PLC的通信联网

依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。

因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出"网络就是控制器"的观点说法。

 PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。

多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。

 PLC的通信，还未实现互操作性，IEC规定了多种现场总线标准，PLC各厂家均有采用。

 对于一个自动化工程（特别是中大规模控制系统）来讲，选择网络非常重要的。

首先，网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行；再次综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。

PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。

现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。

当然，PLC之间的通讯网络是各厂家专用的，PLC与计算机之间的通讯，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。

了解了PLC的基本结构，我们在购买程控器时就有了一个基本配置的概念，做到既经济又合理，尽可能发挥PLC所提供的最佳功能。

1..2.2可编程控制器实现控制的要点

1、入出信息变换、可靠物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本要点。

入出信息变换靠运行存储于PLC内存中的程序实现。

PLC程序既有生产厂家的系统程序（不可更改），又有用户自行开发的应用（用户）程序。

系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。

用户程序由用户按控制要求设计。

什么样的控制要求，就应有什么样的用户程序。

可靠物理实现主要靠输人（INPUT）及输出（OUTPUT）电路。

PLC的I/O电路，都是专门设计的。

输入电路要对输入信号进行滤波，以去掉高频干扰。

而且与内部计算机电路在电上是隔离的，靠光耦元件建立联系。

输出电路内外也是电隔离的，靠光耦元件或输出继电器建立联系。

输出电路还要进行功率放大，以足以带动一般的工业控制元器件，如电磁阀、接触器等等。

I/O电路是很多的，每一输入点或输出点都要有一个I或O电路。

PLC有