车辆出入库管理系统设计教材.docx
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车辆出入库管理系统设计教材
邵阳学院课程设计（论文）任务书
年级专业
学生姓名
学号
题目名称
车辆出入库管理系统设计
设计时间
2014/1/3-2014/11/4
课程名称
PLC原理及应用
课程编号
121200107
设计地点
一、课程设计（论文）目的
PLC原理及应用课程设计是电气工程及其自动化专业领域重要的实践环节之一，主要以小型实用性PLC控制系统的软、硬件设计为主。
课程设计的目的和任务：
全面熟练掌握PLC的硬件组成以及各种指令的应用，使学生掌握小型PLC应用系统设计的步骤，熟悉和掌握PLC开发系统的应用和软件调试过程，通过设计过程中对故障的分析、判断、检修进一步锻炼和培养学生的动手能力。
二、已知技术参数和条件
利用PLC控制设计车辆出入库管理系统，技术参数和条件如下：
1．入库车辆前进时，经过1#→2#传感器后计数器加1，后退时经过2#→1#传感器后计数器减1，单经过一个传感器则计数器不动作。
2．出库车辆前进时经过2#→1#传感器后计数器减1，后退时经过1#→2#传感器后计数器加1，单经过一个传感器则计数器不动作。
3．设计一个由两位数码管及相应的辅助元件组成的显示电路，显示车库内车辆的实际数量。
变量约定：
10001---启动；10002---停止10003---清零00001---仓库空显示；10004---=“1”入库操作10004---=“0”出库操作；10005---=“1”前进操作10005---=“0”后退操作；10006---1#传感器；10007---2#传感器。
三、任务和要求
1．根据题意设计显示电路图，并按图连接。
2．画出PLCI/O端口接线图，并按图接线。
3．编制控制程序，并画出梯形逻辑图。
4．完成系统调试，实现控制要求。
5.按照要求书写课程设计报告
注：
1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；
2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。
四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）
实验室有EL型PLC实验系统4套；
FX2N系列实验装置8台，以及相关的软件；
FX2N系列、S7系列产品说明书；
FX2N系列实验装置实验指导书。
五、进度安排
2014年11月3日-4日：
收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务何要求
2014年11月5日-6日：
总体方案设计
2014年11月7日-8日：
外部接线图
2014年11月9日-10日：
T形图设计
2014年11月11日-12日：
系统调试改进
2014年11月13日：
整理书写设计说明书
2014年11月14日：
答辩
六、教研室审批意见
教研室主任（签字）：
年月日
七、主管教学主任意见
主管主任（签字）：
年月日
八、备注
指导教师（签字）：
学生（签字）：
摘要
本文介绍的主要是利用可编程序控制器PLC（programmablecontroller）设计车辆出入库管理系统。
随着生活水平的提高，私家车的数量越来越多，公共场所和社区车辆流动的数量越来越多，这对车辆的安全停放和管理提出了更高的要求，实现对大型停车场系统的集中化和智能化的安全性管理控制已经成为大规模停车服务管理的必然趋势。
PLC从诞生至今，得到了异常迅猛的发展，故建立一套基于PLC的车辆出入库管理系统可以最大限度地提高停车场的使用率，实现车辆出入库控制、数量统计、信息查询过程的自动化。
本次课程设计设计的车辆出入库管理系统利用光电传感器检测车辆是否进入以及称重传感器检测出入库开门，利用电机控制车库门的开与关，外接数码管显示车辆的数目，利用复位寄存器来进行复位，再设计报警灯，车库满了自动报警。
编写顺序功能图以及梯形图来达到需要满足的要求。
关键词：
可编程序控制器PLC；传感器；梯形图；复位寄存器
1
PLC简介
1.1PLC的基本结构
（1）CPU模块，又叫中央处理单元或控制器，它主要由微处理器（CPU）和存储器构成。
CPU的作用类似于人的大脑和心脏。
（2）I/O模块，是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。
输入模块用来接收和采集输入信号，输入信号有两类：
一类是开关量输入信号；另一类是模拟量输入信号。
PLC通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器，PLC控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等。
CPU模块的工作电压一般是5V，而PLC的输入/输出信号电压一般较高，例如直流24V和交流220V。
（3）编程设备与电源，编程设备用来生成、检查和修改用户程序。
PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。
如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。
一般交流电压波动在+10%（+15%）范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。
如FX1S额定电压AC100V—240V，而电压允许范围在AC85V—264V之间。
允许瞬时停电在10ms以下，能继续工作。
PLC内部的直流稳压电源为各模块的元件提供直流电压。
某些PLC可以为输入电路和外部电子检测装置（例如接近开光和光电开关）提供24V直流电源。
驱动现场执行机构一般由用户提供。
1.2PLC的工作原理
PLC采用扫描方式工作，每一次扫描要完成一下工作：
（1）输入处理。
将现场的开关量输入信号读入输入映像寄存器。
（2）程序执行。
逐条执行用户程序，完成数据的存取、传送、和处理工作，并根据运算结果更新各有关映像寄存器的内容。
（3）输出处理。
将输出映像寄存器的内容送给输出模块，去控制外部负载。
1.3PLC的特点
（1）编程方法简单易学
（2）硬件配套齐全，用户使用方便
（3）通用性和适应性强
（4）可靠性高，抗干扰能力强
（5）系统的设计、安装、调试工作量少
（6）维修工作量小，维修方便
（7）体积小，能耗低
2车库车辆出入库PLC设计
2.1车库车辆出入库PLC计数逻辑
（1）光电传感器的接收光被遮断时定义为“有信号”；
（2）传感器1#有信号时启动增计数逻辑；
（3）传感器2#有信号时启动减计数逻辑；
（4）传感器1#完成脉冲同时2#有信号，则启动增计数逻辑；
（5）传感器2#完成脉冲同时1#有信号，则启动减计数逻辑；
（6）传感器1#和传感器2#都完成脉冲后进行相应计数动作；
（7）当车库内车辆数目达到设定值时进行报警。
2.2车库车辆出入库PLC控制程序流程图
N
Y
Y
N
Y
图2.1入库流程图
如图2.1所示，车辆入库时，车辆如果经过1#传感器，则传感器1#有信号，启动加计数器，否则返回上一步；车辆经过2#传感器，则传感器2#有信号，加计数器动作，否则返回上一步。
N
Y
N
Y
图2.2出库流程图
如图2.2所示，车辆出库时，车辆如果经过2#传感器，则传感器2#有信号，启动减计数器，否则返回上一步；车辆经过1#传感器，则传感器1#有信号，减计数器动作，否则返回上一步。
2.3车库车辆出入库PLC选型
在选择PLC的型号时，应考虑以下的问题：
（1）控制系统对PLC指令系统的要求
（2）估计对用户存储器容量的要求；
（3）估计系统对PLC响应时间的要求；
（4）PLC物理结构的选择；
（5）对PLC功能的特殊要求；
（6）系统对可靠性的要求；
（7）编程器与存储器的选择。
根据这些选型时应考虑的问题，对于本次的课程设计，选择三菱公司的FX2N系列。
FX2N系列PLC的小型化、高速度、高性能都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。
除输入输出16-25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接、模拟控制、定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。
在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行灵活的输入输出组合。
可选用16/32/48/64/80/128点的主机，采用最小8点的扩展模块进行扩展。
可根据电源及输出形式，自由选择。
丰富的软元件应用指令中有多个可使用的简单指令、高速处理指令、输入过滤常数可变，中断输入处理，直接输出等。
便利指令数字开关的数据读取，16位数据的读取，矩阵输入的读取，7段显示器输出等。
数据处理、数据检索、数据排列、三角函数运算、平方根、浮点小数运算等。
特殊用途、脉冲输出（20KHZ/DC5V，10KHZ/DC12V-24V），脉宽调制，PID控制指令等。
外部设备相互通信，串行数据传送，ASCIIcode印刷，校验码等。
时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法、读出、写入等。
2.4车库车辆出入库PLC传感器选型
根据系统的要求，选择光电传感器。
光电传感器是将被测量的变化转换为光量的变化，再通过光电元件把光量的变化转换成电信号的一种测量装置，它的转换原理是基于光电效应。
之所以会选择光电传感器，是因为光电传感器有光电开关，而光电开关有光导通，当车辆通过时，光电开关信号通过导线传送给PLC，所以，当有车辆通过时，光电传感器能很好的收集信号，并将其反馈给PLC，从而能实现自动计数功能。
3车库车辆出入库PLC控制程序设计
3.1车库车辆出入库梯形图
图3.1梯形图
车辆入库时当光电传感器1得到信号后X000接通后，M3置为“1”，等到光电传感器2得到信号后X011为ON时寄存器D0加1，同时对M3复位；在车辆出库时，光电传感器2得到信号后X011接通后M4置为“1”，等到光电传感器1得到信号后X000为ON时寄存器D0减1，同时对M4复位。
接通X020开关，数码管启用，将寄存器D0内的数转换为成BCD码，即Y003至Y000，Y004，Y005为片选信号，显示的数据分别存在D1，D2中，D1表示十位，D2表示个位，若当D0为10时即车库已满，M6置“1”，报警灯Y007进行报警。
3.2车库车辆出入库指令表
LDX007
ESTD0
LDX000
ANIX011
SETM3
LDM3
ANDX011
INCD0
RSTM3
LDX011
ANIX000
SETM4
LDM4
ANDX000
DECD0
RSTM4
LDX020
CMPD0K10M5
BCDDOK1Y000
ANIY004
ANIYOO5
OUTM8
LDM8
MOVD1K1Y000
OUTY004
LDY004
MOVD2K1Y000
OUTY005
LDM6
OUTY007
END
3.3车库车辆出入库I/O接线图
图3.2I/O接线图
如图3.2所示，是车库车辆出入库的I/O接线图，外接5V电源，给PLC提供工作电源；再将共地端进行短接；再接两位数码管，显示车库中已有车辆的数量，当车库满时，则会报警。
4结束语
在老师正确指导下，以及整组同学的积极配合和不懈努力下，经过十多天的学习与研究，终于完成这一份课程设计，本来以为自己对可编程控制器原理的知识掌握的还比较好，但是到做课程设计的时候才发现自己存在着诸多不足，其中就有很多基础知识都不是很完善，很多知识都掌握的不是很扎实。
但是毕竟我们还是将这个课程设计做出来了。
设计过程中，通过针对性地查找资料，了解有关PLC方面的资料，既增长了自己的知识面，补充最新的专业知识，又提高了自己的应用能力和实践能力，对学过的课本理论知识起到了很好的温习作用。
通过对车库车辆出入库管理设计，让我很好的运用了PLC的知识，对课本知识进一步的消化和巩固。
本课程设计采用光传感器采集信号，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。
最后采用两个LED做显示，能够显示车库内车辆的实际数量。
这次课程设计终于顺利完成了，这个设计让我受益良多，只要用心去学习，不怕困难，团结一心。
不管多么艰难，我们都能取得成功。
参考文献
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机械工业出版社，2004.
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