PLC停车场控制系统设计方案.docx

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PLC停车场控制系统设计方案

PLC停车场控制系统设计

系部：

电子信息工程系

专业：

应用电子

班级：

12应用电子

学生姓名：

李仁志

指导教师：

刘国富职称副教授

完成时间：

2014.11.25

前言

随着进口汽车大量涌人和国内汽车工业的不断发展，大中城市的汽车数量剧增，从而引发了停车管理问题。

近几年，我国的停车场管理技术不断完善，计算机技术、通信技术、网络技术的发展又促进了停车场管理系统功能的强大。

但是，现时某些小区小型停车场如要运用大量高新技术就会出现资金不足、维护管理不完善的问题，有时考虑也不够全面，所以目前车辆管理成本高、服务效率低等问题。

采用PLC编程无疑就能解决这些问题。

PLC就是可编程控制器（programmablelogiccontroller,PLC），是一种以微型计算机为核心的通用工业控制器。

它是继承了继电器控制器装置的部分突出性能，并与现代的计算机技术和通行技术结合为一体，代表了当前电器控制技术的世界先进水平。

本文阐述了停车场车位控制系统的PLC控制、自动计数、数码显示的一些基本思路和方法，介绍了关于PLC工作特点及运行原理，以及介绍了三菱可编程控制器系列的FX系列PLC控制器主要功能模块及应用。

FX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。

然后设计了停车场车位控制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。

最后程序分析测试论证停车场车位控制的设计。

关键词：

PLC。

停车场；车位控制；三菱FX-2n

第一章可编程控制器（PLC）简介………………………………………………（5）

1.1PLC的诞生………………………………………………………………（5）

1.2PLC组成…………………………………………………………………（5）

1.3PLC特点…………………………………………………………………（5）

1.4PLC的应用………………………………………………………………（6）

第二章FX系列所用基本指令的类型…………………………………………（8）

2.1逻辑取及线圈驱动指令LD、LDI、OUT………………………………（8）

2.2取脉冲指令LDP、LDF…………………………………………………（8）2.3接点串联指令AND、AN………………………………………………（8）2.4接点并联指令OR、ORI…………………………………………………（8）2.5加一指令INC、减一指令DEC…………………………………………（9）2.6比较指令CMP…………………………………………………………（9）

第三章停车场车位控制的功能要求及设计方案介绍………………………（10）3.1设计要求………………………………………………………………（10）3.2系统工作过程…………………………………………………………（11）

第四章控制系统的设计………………………………………………………（12）

4.1车辆入库与出库流程图设……………………………………………（12）

4.1.1车辆入库流程图…………………………………………………（12）4.1.2车辆出库流程图…………………………………………………（13）

4.2硬件配置………………………………………………………………（13）

4.3PLC的I/O分配表……………………………………………………（14）

4.4控制程序设计分析……………………………………………………（14）

4.5接线图…………………………………………………………………（17）

4.6编程元件的解读………………………………………………………（18）

第五章系统调试及结果分析…………………………………………………（20）

5.1硬件调试………………………………………………………………（20）

5.2软件调试………………………………………………………………（20）

5.3性能分析………………………………………………………………（20）

5.4设计的结果……………………………………………………………（20）

第六章设计总结………………………………………………………………（21）

附录………………………………………………………………………………（22）

附录一………………………………………………………………………（22）

附录二………………………………………………………………………（23）

参考文献…………………………………………………………………………（25）

第一章可编程控制器（PLC）简介

1.1PLC的诞生

  随着计算机控制技术的不断发展，可编程控制器的应用已广泛普及，成为自动化技术的重要组成。

可编程控制器最先出现在美国，1968年，美国的汽车制造公司通用汽车公司（GM）提出了研制一种新型控制器的要求，并从用户角度提出新一代控制器应具备以下十大条件：

（1）编程简单，可在现场修改程序；

（2）维护方便，最好是插件式；

（3）可靠性高于继电器控制柜；

（4）体积小于继电器控制柜；

（5）可将数据直接送入管理计算机；

（6）在成本上可与继电器控制柜竞争；

（7）输入可以是交流115V（即用美国的电网电压）；

（8）输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀；

（9）在扩展时，原有系统只需要很小的变更；

（10）用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。

条件提出后，立即引起了开发热潮。

1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台可编程序控制器，并应用于通用汽车公司的生产线上。

当时叫可编程逻辑控制器PLC（ProgrammableLogicController），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。

紧接着，美国MODICON公司也开发出同名的控制器，1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制成了日本第一台可编程控制器。

1973年，西欧国家也研制出他们的第一台可编程控制器。

1.2PLC的组成

PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块、电源和编程器组成，CPU模块通过输入模块将外部控制现场的控制信号读入CPU模块的存储器中，经过用户程序处理后，再将控制信号通过输出模块来控制外部控制现场的执行机构。

1.3PLC特点

（1）编程简单，使用方便

梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其符号与继电器电路原理图相似。

有继电器电路基础的电气技术人员只要很短的时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序，梯形图语言形象直观，易学易懂。

（2）控制灵活，程序可变，具有很好的柔性

可编程序控制器产品采用模块化形式，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。

可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，不用改变硬件，方便快速地适应工艺条件的变化，具有很好的柔性。

（3）功能强，扩充方便，性能价格比高

可编程序控制器内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的逻辑判断、数据处理、PID调节和数据通信功能，可以实现非常复杂的控制功能。

如果元件不够，只要加上需要的扩展单元即可，扩充非常方便。

与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。

（4）控制系统设计及施工的工作量少，维修方便

可编程序控制器的配线与其它控制系统的配线比较少得多，故可以省下大量的配线，减少大量的安装接线时间，开关柜体积缩小，节省大量的费用。

可编程序控制器有较强的带负载能力、可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。

一般可用接线端子连接外部接线。

可编程序控制器的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能，便于迅速地排除故障。

（5）可靠性高，抗干扰能力强

可编程序控制器是为现场工作设计的，采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，硬件措施如屏蔽、滤波、电源调整与保护、隔离、后备电池等，例如，西门子公司S7-200系列PLC内部EEPROM中，储存用户原程序和预设值在一个较长时间段（190小时），所有中间数据可以通过一个超级电容器保持，如果选配电池模块，可以确保停电后中间数据能保存200天。

软件措施如故障检测、信息保护和恢复、警戒时钟，加强对程序的

1.4PLC的应用

  目前，可编程序控制器已经广泛地应用在各个工业部门。

随着其性能价格比的不断提高，应用范围还在不断扩大，主要有以下几个方面：

（1）逻辑控制  

可编程序控制器具有“与”、“或”、“非”等逻辑运算的能力，可以实现逻辑运算，用触点和电路的串、并联，代替继电器进行组合逻辑控制，定时控制与顺序逻辑控制。

数字量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动生产线，其应用领域最为普及，包括微电子、家电行业也有广泛的应用。

（2）运动控制     

可编程序控制器使用专用的运动控制模块，或灵活运用指令，使运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。

随着变频器、电动机起动器的普遍使用，可编程序控制器可以与变频器结合，运动控制功能更为强大，并广泛地用于各种机械，如金属切削机床、装配机械、机器人、电梯等场合。

（3）过程控制 

 可编程序控制器可以接收温度、压力、流量等连续变化的模拟量，通过模拟量I/0模块，实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换和D/A转换，并对被控模拟量实行闭环PID（比例-积分-微分）控制。

现代的大中型可编程序控制器一般都有PID闭环控制功能，此功能已经广泛地应用于工业生产、加热炉、锅炉等设备，以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。

（4）数据处理  

可编程序控制器具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。

这些数据可以是运算的中间参考值，也可以通过通信功能传送到别的智能装置，或者将它们保存、打印。

数据处理一般用于大型控制系统，如无人柔性制造系统，也可以用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

 （5）构建网络控制  

可编程序控制器的通信包括主机与远程I/0之间的通信、多台可编程序控制器之间的通信、可编程序控制器和其他智能控制设备（如计算机、变频器）之间的通信。

可编程序控制器与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。

当然，并非所有的可编程序控制器都具有上述功能，用户应根据系统的需要选择可编程序控制器，这样既能完成控制任务，又可节省成本和资金。

第二章FX系列所用基本指令的类型

2.1逻辑取及线圈驱动指令LD、LDI、OUT

LD，取指令。

表示一个与输入母线相连的常开接点指令，即常开接点辑运算起始。

LDI，取反指令。

表示一个与输入母线相连的常闭接点指令，即常闭接点逻辑运算起始。

OUT，线圈驱动指令，也叫输出指令。

LD、LDI两条指令的目标元件是X、Y、M、S、T、C，用于将接点接到母线上。

OUT是驱动线圈的输出指令，它的目标元件是Y、M、S、T、C。

对输入继电器X不能使用。

OUT指令可以连续使用多次。

LD、LDI是一个程序步指令，这里的一个程序步即是一个字。

OUT是多程序步指令，要视目标元件而定。

OUT指令的目标元件是定时器T和计数器C时，必须设置常数K。

2.2取脉冲指令LDP、LDF

LDP取脉冲上升沿，指在输入信号的脉冲上升沿接通一个扫描周期。

LDF取脉冲下降沿，指在输入信号的脉冲下降沿接通一个扫描周期。

这两条指令都占两条程序步，他的目标元件为X、Y、M、S、T、C。

LDP、LDF指令的使用说明如下图