plc设计停车场车位控制系统.docx

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plc设计停车场车位控制系统

河南科技大学

课程设计说明书

课程名称电气控制技术

题目停车场车位控制系统

学院电气工程

班级电气F1101

学生姓名xxx

指导教师张伏

日期2013年12月5日

停车场车位控制系统

摘要

随着科技的进步，电子技术、计算机技术、通讯技术不断地向各种领域渗透，当今的停车场车位控制系统已经向智能型的方向转变。

先进可靠的停车场控制系统在停车场管理系统中的作用越来越大。

利用PLC控制停车的停车场管理系统是一种高效快捷、公正准确、科学经济的停车场管理手段，是停车场对于车辆实行动态和静态管理的综合。

从用户的角度看，其服务高效、准确无误；从管理者的角度看，其易于操作维护、动化程度高、大大减轻管理者的劳动强度；从投资者角度看，彻底杜绝失误及任何形式的作弊，防止停车费用流失，使投资者的回报有了可靠的保证。

系统以PLC为信息载体，通过智能传感器记录车辆进出信息，结合工业自动化控制技术控制机电一体化外围设备，从而控制进出停车场的各种车辆

本文主要运用可编程控制器（PLC）对停车场进出及停放指示进行管理的方案。

本停车场由16个停车位、入口检测器、出口检测器、道闸管理系统、尚有车位指示灯、车位已满指示灯等部分组成。

在设计硬件的基础上，对软件进行设计，采用组态软件建立人机监控界面，包括组态界面的制作方案，功能语言的实现，最后对系统进行调试，并给出相关的参考文献，使控制车辆进出过程得以实现。

关键词：

停车场车位；PLC控制；S7-200。

第1章引言

§1.1停车场车位控制系统设计内容简介

停车场车位控制系统要求如下：

1.停车场共有16个空位。

2.在入口处装设一传感器，用来检测车辆进入的数目。

3.在出口处装设一传感器，用来检测车辆出去的数目。

4.尚有车位时，入口闸栏才可以将门开启让车辆进入停放，并有一指示灯表示尚有车位。

5.车位已经满时，有一指示灯显示车位已满，且入口闸栏不能开启让车辆进入停放。

6.可以从7段数码管上显示目前停车场共有几部车。

§1.2停车场车位控制系统设计要求

本次的设计要求如下：

1.采用PLC控制，列出输入输出点分配表；

2.画出PLC的输入输出设备的接线图；

3.利用STEP7-Micro/WIN32软件完成梯形图、指令表的程序设计与调试；

4.完成课程设计说明书。

§1.3停车场车位控制系统设计目的

进一步巩固理论知识，培养所学理论知识在实际中的应用能力；掌握一般生产电气控制系统的设计方法；掌握一般生产电气控制系统的施工设计、安装与调试方法；培养查阅图书资料、工具书的能力；培养工程绘图、书写技术报告的能力。

§1.4停车场车位控制系统设计思想

本次的设计思想如下：

1．入库车辆前进时，经过传感器1，此时车位尚未满的话，栅栏向上打开，当达到上限位置时，栅栏打开停止，同时车辆进入，经过传感器2，栅栏门向下关闭，达到下限位置时，栅栏门停止关闭，同时计数器A加1；

2．出库时，先经过传感器2，栅栏门向上打开，当达到上限的时候停止打开，同时车出闸门再经过传感器1，栅栏门向下关闭，当达到下限位时，栅栏门停止动作，计数器B减1；（计数器B的初始值由计数器A送来）只经过一个传感器则计数器不动作；

3．仓库启用时，先对所有用到的存储单元清零，并应有仓库空显示；

4．设仓库容量为16辆车，则仓库满时应显示车位已满指示灯；

5．若同时有车辆相对入库和出库（即入库车辆经过传感器1，出库车辆经过传感器2），应避免误计数。

第2章停车场车位控制系统的硬件电路设计

§2.1停车场车位控制系统工作说明

停车场由启动开关控制，先对所有用到的存储单元清零，并且停车场已停车辆数目由数码管显示。

当汽车先经过传感器一时，此时车位尚未满的话，由传感器1以控制实现开栅门，栅栏向上打开，当达到上限位置时，栅栏打开停止，此时汽车方能驶入，当汽车经过传感器2时，由传感器2实现关门，栅栏门向下关闭，达到下限位置时，栅栏门停止关闭，并且数码管实现加以后显示；当汽车先经过传感器2时，由传感器2以控制实现开栅门，栅栏门向上打开，当达到上限的时候停止打开，此时汽车方能驶出，当汽车经过传感器1时，由传感器1实现关门，栅栏门向下关闭，当达到下限位时，栅栏门停止动作，并且数码管实现减一后显示。

停车场容量为16辆车，若停车场还有车位则可由指示灯进行提醒，若车库车位已满则仓库满时有车位已满指示灯进行提醒。

当同时有车辆同时进出时（即进入车辆经过传感器1，出来车辆经过传感器2），不进行加减计数，数码管保持原样显示。

§2.2停车场车位控制系统运行框图

由上述具体控制要求，可作出停车场车位控制系统在启动运行时的程序框图，如图2-1所示。

§2.3停车场车位控制系统PLC选型

PLC简介：

可编程控制器（ProgrammableController）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。

随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。

但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。

PLC特点：

（1）可靠性高，抗干扰能力强；

（2）硬件配套齐全，功能完善，适用性强；

（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎；

（4）系统的设计、安装、调试工作量小，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。

本次设计要求开始按钮、停止按钮、2个行程开关和2个传感器共6个输入接口，车满和有位2个指示灯、电机正反转及2个七段显示屏共18输出接口，所以选用CPU226DC/DC/DC（24输入/16输出）并扩展个EM223（8输入、8输出）模块满足控制要求。

§2.4停车场车位控制系统I/O分配表

停车场车位系统输入开关及控制该系统的输出端在PLC中的I/O地址分配表，如表2-1所示。

§2.5停车场车位控制系统I/O接线图

CPU226及EM223的的I/O接线图如图2-2所示。

表2-1I/O地址分配表

控制信号

信号名称

元件名称

元件符号

地址编码

输

入

信

号

启动信号

常用开关

SB1

I0.0

停止信号

常用开关

SB2

I0.5

传感器1输入信号

接近开关

SP1

I0.1

传感器2输入信号

接近开关

SP2

I0.2

闸栏上限位信号

行程开关

SQ1

I0.3

闸栏下限位信号

行程开关

SQ2

I0.4

输

出

信

号

尚有车位指示灯

指示灯

HL1

Q0.2

车位已满指示灯

指示灯

HL2

Q0.3

电机正转信号

电动机

KM1

Q0.0

电机反转信号

电动机

KM2

Q0.1

七段显示屏1信号

七段显示屏

SEG1

Q1.0-Q1.6

七段显示屏2信号

七段显示屏

SEG2

Q2.0-Q2.6

图2-1运行框图

图2-2I/O接线图

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第3章停车场车位控制系统的程序设计

本系统采用STEP7MicroWINSP4（S7-200）V4.0软件调试，分为两部分：

主程序和子程序,子程序有三部分,分别表示车辆进入、车辆出去和车辆同时出入，共有17个网络。

本程序的梯形图如下：

第4章系统调试仿真

§4.1硬件调试

根据系统要求选择相应的硬件设备，并根据I/O分配，按要求连接电路，并检查电路是否正确，确保电路安全后打开电源开关，等待软件调试和程序下载。

之后操作各个输入量进行相应的功能检验。

§4.2软件调试

按接线图接好线后，用STEP7编程软件编辑程序指令，完成程序编辑后，进行程序编译检查程序是否存在语法错误，无误后导出，然后使用S7-200汉化版软件进行仿真，观察运行过程。

其中，进入三辆车，然后再使出一辆车的仿真图如图2-3所示。

图2-3三进一出时的仿真图

第5章设计结论

纵观两周的设计过程，可以说在这一过程中我的收获很大，充分认识到自己的薄弱环节，通过理论分析与实践的反复论证，许多问题都有了较好的解决方案。

软件部分采用各部分程序直接转的方式，依次实现了PLC流程图、梯形图、指令表三种机械手控制方式。

用此种方法编写程序条理清晰，连贯性强，但若要增加其它机械手控制方式或进行扩展，程序会变得相当复杂而且容易出错，出错后调试修改也很困难。

收进的方式是将各部分程序写成程序，方便调用和调试。

此种方法的优点是程序编写比较简单，不需要再编写分支、汇合状态移图的程序，且由于本课对定时精确度要求并不高，适宜采用。

若是在对定时精度要求比较高的情况下，应采用单片机的中断功能进行硬件定时。

通过此次设计，了解了停车场车位控制系统的工作原理，其中电路及软件实现是此次设计的主要部分。

作为一个好的控制系统必须把各种控制都考虑在内之外，还要考虑安全控制。

参考文献

[1]王宗才.机电传动与控制.北京：

电子工业出版社，2011.

[2]张晓峰.电气控制与可编程控制技术及应用.北京：

国防工业出版社,2010.

[3]于庆广.可编程控制器原理与系统设计.北京：

清华大学出版社，2004.

[4]易传禄.可编程序控制器应用指南.上海:

上海科普出版社,2006.

[5]方承远.工厂电气控制技术.北京:

机械工业出版社,2004.

[6]王永华.现代电气及可编程技术.北京:

机械工业出版社,1997.

[7]汤以范.电气与可编程序控制器技术.北京:

机械工业出版社,2005.