plc課程設(shè)計報告---停車場車位控制

1、<p>　　《 PLC 》課程設(shè)計</p><p><b>　　說 明 書</b></p><p>　　專業(yè)名稱： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級： 電氣 1班 </p><p>　　學(xué) 號：

2、 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　日期： 2012.12.9-2012.12.21 </p><p>　　摘 要——宋體小二</p><p&

3、gt;　　進行本次課程設(shè)計的意義及其主要內(nèi)容</p><p>　　本文基于西門子公司S7—300系列PLC對停車場車位進行車位控制的控制的系統(tǒng)，針對目前停車場車位控制系統(tǒng)存在的集成自動化程度低、可靠性差和運行效率低下的不足，結(jié)合目前工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)，設(shè)計了一種技術(shù)較先進、性能可靠、設(shè)計了一套系統(tǒng)技術(shù)較先進，性能可靠，自動化程度較高的停車場車位控制系統(tǒng)。主要對進出口閘欄的設(shè)計做了比較詳盡的介紹,并對主要部件的的性

4、能參數(shù)做了詳盡的分析計算，從而確定了閘欄在試驗中達到預(yù)期的目的。闡述了停車場車位控制系統(tǒng)的PLC控制、自動計數(shù)、數(shù)碼顯示的一些基本思路和方法，介紹了關(guān)于PLC工作特點及運行原理把PLC可編程控制器和變頻器應(yīng)用于停車場車位控制系統(tǒng)中，并對于進行較深的研究。</p><p>　　本文廣泛的應(yīng)用于生活，工業(yè)等領(lǐng)域中，發(fā)揮著重要的作用。電機作為一種重要的形式，具有重要的研究意義。為了檢查到車輛進出的感應(yīng)，利用了光電傳感器

5、BEN5M---MDT，對車輛的進出進行記數(shù)，并間接進行電機的正反轉(zhuǎn)。電動機，光電傳感器為停車場車位控制奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　關(guān)鍵詞: PLC ;停車場；車位控制</p><p>　　目 錄——宋體小二</p><p>　　摘 要——宋體小二I</p><p><b>　　1 設(shè)計任務(wù)2</b&

6、gt;</p><p>　　2 設(shè)計原理及電氣線路圖3</p><p>　　2.1XXX1的工作原理3</p><p>　　2.2 停車場車位控制過程描述</p><p>　　2.2 主回路及控制回路電氣控制線路圖3</p><p><b>　　2.3程序設(shè)計3</b></p

7、><p>　　3 調(diào)試過程及結(jié)果分析分析4</p><p>　　3.1 過程說明5</p><p>　　3.2 功能實現(xiàn)5</p><p>　　4 電器元件清單5</p><p><b>　　5 總 結(jié)6</b></p><p><b>　　6 參考文獻

8、7</b></p><p><b>　　1 設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　1.如圖所示，假如有一停車場共有16個車位；</p><p>　　2.在入口處裝設(shè)一傳感器，用來檢驗車輛進入的數(shù)目；</p><p>　　3.在出口處裝設(shè)一傳感器，用來檢驗車輛出去的數(shù)目；</p><p&

9、gt;　　4.尚有車位時，入口閘欄才可以將門開啟讓車輛進入停放，并有一指示燈表示尚有車位；</p><p>　　5.車位已滿時，則有一指示燈顯示車位已滿，且入口閘欄不能開啟讓車輛進入；</p><p>　　6.可以從數(shù)碼管上顯示目前停車場上共有幾部車。</p><p><b>　　目標(biāo)</b></p><p>　　1.

10、方便，快捷，準(zhǔn)確的滿位顯示服務(wù)功能；</p><p>　　2. 車輛保管的安全性能；</p><p>　　3. 經(jīng)濟合理的運營成本</p><p>　　2設(shè)計原理及電氣控制線路圖</p><p>　　2.1 設(shè)計原理</p><p><b>　　1、原理；</b></p>

11、<p>　　在停車場進出口設(shè)有一傳感器，當(dāng)有車輛進出停車場時，經(jīng)過光電傳感器，傳感器受到高電平信號控制電機的正反轉(zhuǎn)，從而控制柵欄的開啟關(guān)閉。傳感器將輸出的脈沖傳到可逆計數(shù)器中，將進出的的車輛經(jīng)過加減傳到存儲器MW10中，存儲器MW10將所存儲的數(shù)據(jù)將會在數(shù)據(jù)顯示管中顯示。若小于16，工作人員將開啟閘欄，讓車輛進入；若16個車位已滿，則閘欄關(guān)閉，車輛不能進入。</p><p>　　現(xiàn)在小區(qū)停車場管理系統(tǒng)重

12、點要做到準(zhǔn)確指示車輛進出，車輛進入時給與司機準(zhǔn)確的車位數(shù)量，車輛進入后，記錄車輛數(shù)量，車輛離開時，減少車輛數(shù)量。車輛進出指示可完全由PLC作為中央控制來處理，停車場所停車輛總數(shù)指示可利用價格較不高的數(shù)碼管顯示。</p><p>　　基于停車場車位控制系統(tǒng)設(shè)計采用PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。車輛進出停車場是由PLC為中心控制系統(tǒng)工作的。PLC是整體模塊，集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護電路以

13、及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運用中，硬件也相對簡單，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對簡單。</p><p>　　圖1 停車場原理控制過程接線圖</p><p><b>　　2.2主回路</b></p><p>　　圖2 為主電路控制，當(dāng)QS閉合時，KM1閉合KM2斷開電機正轉(zhuǎn)，閘欄開啟，車輛通過；KM1斷開KM2閉合電機反轉(zhuǎn)，閘欄關(guān)閉

14、，車輛不可通過。熔斷器FU做短路保護，熱繼電器FR做過流保護，確保電機不會因電流過大而燒壞。</p><p><b>　　3.3控制回路</b></p><p>　　下圖3為車位控制接線圖，I0.0 ,I0.3為系統(tǒng)啟動開關(guān)，L1,L2為停車場顯示燈，L1為尚有車位指示燈，L2為車位已滿指示燈，KM1是電機正轉(zhuǎn)的繼電器線圈，KM2是電機反轉(zhuǎn)的繼電器線圈，Q0.0~Q0

15、.6輸出的是BCD碼，直接接入七段數(shù)字譯碼顯示器。</p><p>　　停車場控制系統(tǒng)接線圖</p><p>　　3 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計</p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件組成</p><p>　　停車場空位顯示PLC控制系統(tǒng)設(shè)計采用PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。車輛進出停車場是由PLC為中心控制系統(tǒng)工作的。PL

16、C是整體模塊，集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運用中，硬件也相對簡單，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對簡單。</p><p>　　3.2 控制方法分析</p><p>　　本設(shè)計在停車場閘門口處裝兩個光電傳感器BEN5M-MDT，傳感器所接受到的信號控制電機的正反轉(zhuǎn)，停車場的閘門開合閘，另外，傳感器所接受到的信號傳輸給plc控制系統(tǒng)的雙向計數(shù)器C1，

17、C1具有計數(shù)存儲功能，并將計數(shù)結(jié)果實時傳輸給帶譯碼器的七段數(shù)碼顯示器顯示，如顯示的數(shù)為16時，則門口處的閘門停止工作，如顯示的數(shù)還沒到16時，則閘門繼續(xù)工作。其原理框圖如下圖3所示：</p><p><b>　　圖2 原理框圖</b></p><p>　　2.3 I/O分配 </p><p><b>　　梯形圖</b>

18、;</p><p><b>　　Nenwork1</b></p><p><b>　　Network2</b></p><p><b>　　Network 3</b></p><p><b>　　Network4</b></p><p&

19、gt;<b>　　Network5</b></p><p><b>　　Network6</b></p><p>　　4 監(jiān)控界面的設(shè)計</p><p>　　4.1 組態(tài)軟件的概述</p><p>　　組態(tài)開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取

20、代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。</p><p>　　它具有適應(yīng)性強、開放型好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)對監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)計。組態(tài)軟件也為實驗者提供

21、了可視化監(jiān)控畫面，有利于實驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便的構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)</p><p>　　方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。</p><p>　　4.2 實時數(shù)據(jù)的定義</p><p>　　在系統(tǒng)中要先對不同類型的數(shù)

22、據(jù)進行定義才能進行系統(tǒng)的設(shè)計。本系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)的定義如表 所示。</p><p>　　4.3 用戶界面的制作</p><p><b>　　5調(diào)試結(jié)果及分析</b></p><p>　　5.1　調(diào)試現(xiàn)象及分析</p><p><b>　　5.11硬件調(diào)試</b></p><p>

23、　　PLC內(nèi)部為輸入電路所提供的電壓是24V,BEN5M-DT光電傳感器的驅(qū)動電壓為24V，其輸出電路能配置250V的交流電源，恰好可以直接驅(qū)動負(fù)載，滿足其輸出指標(biāo)，按接線圖接好線，七段數(shù)碼顯示器能實時顯示數(shù)據(jù)，證明PLC選型正確，光電傳感器的選擇符合要求。</p><p><b>　　5.12 軟件調(diào)試</b></p><p>　　按接線圖接好線后，將程序的指令用s

24、tep-7編程軟件輸入到PLC系統(tǒng)中，編程器直接對PLC的用戶程序儲存器進行讀寫操作。采用脫機編程方式將所編制的用戶程序存入編程器的ROM中后，經(jīng)過多次調(diào)試。</p><p>　　5.13 運行調(diào)試：</p><p>　　在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，打開“RUN”開關(guān)進行調(diào)試；觀察運行的情況，看是否是隨時按下停止按鈕可以停止系統(tǒng)運行，或者等待規(guī)定的脈沖后，系統(tǒng)是否停止運行。</

25、p><p><b>　　5.14結(jié)果分析</b></p><p>　　本設(shè)計是基于PLC的停車場車位控制系統(tǒng)，光電傳感器能夠迅速將采集到的信號傳輸給PLC中的C1雙向計數(shù)器，C1進行加減計數(shù)存儲，并以BCD碼傳輸給七段譯碼顯示器，顯示器能夠?qū)崟r顯示停車場的停車數(shù)目。PLC具有可靠性高、控制程序可變，具有良好的柔性、功能強，性能價格高等特點。該系統(tǒng)自動化程度高，可靠性高，用

26、PLC可以使該設(shè)計的要求全能滿足。</p><p><b>　　5.2功能實現(xiàn)</b></p><p>　　實現(xiàn)的主要功能如下：</p><p>　　5.21：當(dāng)有車輛進入停車場時，首先BEN5M-DT光電傳感器檢測到信號傳入到可逆計數(shù)器，進行車輛總額加計數(shù)，再將車輛總額與車位總數(shù)（即16個車位）進行比較，若車輛總數(shù)小于車位總數(shù)16，此時綠燈亮

27、，表示尚有車位。工作人員按動電機正轉(zhuǎn)按鈕及正限位開關(guān)，車輛進入。且在此過程中，使用互鎖使柵欄始終不能降落。待車輛完全進入后，工作人員按動電機反轉(zhuǎn)按鈕及限位開關(guān)，柵欄關(guān)閉。且在此過程中，使用互鎖使柵欄始終不能升起。 若車輛總額等于車位總數(shù)，此時紅燈亮，表示車位已滿，車輛不能再入內(nèi)。</p><p>　　5.22：當(dāng)有車輛出停車場時，首先BEN5M-DT光電傳感器檢測到信號傳入到可逆計數(shù)器，進行車輛總額減計數(shù)。工作人

28、員按動電機正轉(zhuǎn)按鈕及正限位開關(guān)，車輛出停車場。且在此過程中，使用互鎖使柵欄始終不能降落。待車輛完全出去后，工作人員按動電機反轉(zhuǎn)按鈕及限位開關(guān)，柵欄關(guān)閉。且在此過程中，使用互鎖使柵欄始終不能升起。</p><p>　　5.23：為解決車輛經(jīng)過柵欄的速度差異及車輛出現(xiàn)故障在柵欄處停滯不前的現(xiàn)象，所以柵欄開始至關(guān)閉的時間完全由工作人員控制。</p><p>　　6　電器元件及指令清單</p

29、><p>　　6.1 可逆計數(shù)器</p><p>　　有加，減兩個輸入端，加輸入端每有一個正脈沖（或正跳沿），計數(shù)值加1；減輸入端沒有一個輸入端時，計數(shù)值減1，兩個輸入端同時有輸入脈沖時，不計數(shù)，即保持當(dāng)前剩余計數(shù)值不變。</p><p>　　如圖所示，各輸入端，輸出端的連接于圖中。方塊圖中S(置位)輸入端的I 0.1從0跳變成1時，計數(shù)器就設(shè)置成PV端輸入的值。PV

30、輸入端可用BCD碼指定設(shè)計值（0~999）。也可用存儲BCD數(shù)的單位指定設(shè)定值，如圖所示指定BCD值為5。R（復(fù)位）輸入端的I 0.4為1時，計數(shù)器的值置為0。如果計數(shù)器復(fù)位條件滿足，計數(shù)器不能計數(shù)，也不能置數(shù)。當(dāng)CU（加計數(shù)）輸入端I 0.2從0變?yōu)?時，計數(shù)器的值加1（最大值為999）。當(dāng)CD（減計數(shù)）輸入端I 0.3從0變?yōu)?時，計數(shù)器的當(dāng)前值減1（最小值為0）。如果，加，減兩個計數(shù)輸入端都有正跳沿時，則加減操作都執(zhí)行，計數(shù)保持不

31、變。當(dāng)計數(shù)值大于0時輸出Q上的信號狀態(tài)為1；當(dāng)計數(shù)值為0時，Q輸出的狀態(tài)為0，Q 4.0也為相應(yīng)的0或1。輸出端CV和 CV-BCD分別輸出計數(shù)器當(dāng)前的二進制計數(shù)值和BCD計數(shù)值，MW10存當(dāng)前二進制計數(shù)值，MW12存當(dāng)前BCD計數(shù)值。</p><p><b>　　6.2 數(shù)據(jù)比較器</b></p><p>　　在編程時有時需要對于兩個量的比較，比較指令只能在兩個同類

32、型數(shù)據(jù)間</p><p>　　進行。被比較的兩個數(shù)可以是：I----兩個整數(shù)（16位定點數(shù)）；D---兩個雙整數(shù)（32為定點數(shù)）；R---兩個實數(shù)（32位的IEEE格式浮點數(shù)）。若比較指令的結(jié)果為“真”，則RLO=1，否則RLO=0。比較指令影響字的狀態(tài)，如有必要，用指令測試狀態(tài)字有關(guān)位可以得到兩個比較數(shù)更詳細(xì)的結(jié)果。</p><p>　　比較類型有等于，不等于等6種狀態(tài)，用比較符表示。三

33、種數(shù)據(jù)的6種比較如表所示。它實際是STL比較指令的格式。在比較指令的梯形圖方塊上部也采用了表所列的符號，同一符號兩種語言格式（STL ,LAD）中均于使用。</p><p>　　在圖 中，比較數(shù)值放在IN1和IN2，用IN1和IN2比較。這里如果輸入字MW0的內(nèi)容大于等于MW2的內(nèi)容，則結(jié)果輸出為“真”。滿足下列條件：輸入位I0.0為1時；（MW 0）>(MW 2);輸入位I 0.2等于1時同時成立，則輸

34、出Q 8.0為1.</p><p>　　由此可以看出，方塊比較指令在邏輯塊中，等于一個常開觸點。如果比較結(jié)果為“真”，則該常開觸點閉合（意味著電流可流過），否則觸點斷開。于此可見，比較指令與觸點類似，可以與其他觸點串聯(lián)或并聯(lián)，因此比較指令不能放到邏輯串的最后。</p><p>　　梯形比較方塊圖中的輸入和輸出均為BOOL數(shù)，可以取I,Q,M,D,L。被比較的數(shù)IN1和IN2的數(shù)據(jù)類型與指令

35、類型有關(guān)，且只能在同類型的數(shù)據(jù)間比較。被比較的數(shù)的類型可為I,Q,M,D,L或常數(shù)。</p><p>　　傳感器(BEN5T —MDT)：它是一種側(cè)距的光電傳感器，具有測距（最遠5米），利用反射鏡的反射檢測方式，DC12—24V供電，NPN\PNP同時輸出，遮光ON\入光ON選擇。</p><p>　　七段數(shù)字譯碼顯示器：在PLC系統(tǒng)中工作的是二進制的數(shù)字信號，而人類習(xí)慣的是十進制的表現(xiàn)形

36、式，所以需要數(shù)字顯示器。我們這兒采用的是七段數(shù)字譯碼顯示器，譯碼顯示器由譯碼器和驅(qū)動器兩部分構(gòu)成，兩者在同一片芯片上。</p><p>　　5.3 MOVE指令</p><p>　　MOVE梯形圖方塊直接進行數(shù)據(jù)的傳送，如圖 所示。如果允許輸入端EN為1，就執(zhí)行傳送操作，將輸入（IN）處的值傳送到輸出（OUT），并使ENO為1；如果EN為0，則不進行傳送操作，并使ENO為0.ENO總

37、是與EN 同樣的信號狀態(tài)。傳送方塊可以傳送的數(shù)據(jù)長度為8位，16位和32位的所有基本數(shù)據(jù)類型（包括常數(shù)）。但傳送用戶自定義的數(shù)據(jù)類型，如數(shù)組和結(jié)構(gòu)，則必須用系統(tǒng)集成功能BLKMOV(SFC20)進行。</p><p>　　圖中輸入為I 0.0閉合，則進行傳送操作，將存儲字MW10的內(nèi)容傳送到存儲字DBMW20，輸出Q 4.0 為1；若輸入為I 0.0斷開，則不進行傳送操作，輸出Q 4.0為0.</p>

38、<p><b>　　6 總 結(jié)</b></p><p>　　通過對于停車場車位控制系統(tǒng)的設(shè)計，讓我系統(tǒng)的掌握了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計方法及設(shè)計理念，主要對于S7-300的功能，結(jié)構(gòu)，內(nèi)部資源進行調(diào)試及運用實際生活中的知識得到了更多的學(xué)習(xí)。經(jīng)過多次的調(diào)試和實驗，讓我對于電路的原理和應(yīng)用更加熟悉，同時對于程序的設(shè)計能力和對于程序的分析能力有了較大的提高，同時對于軟件的編程能力有了

39、更大的提高，對所學(xué)的知識得到了很大的提高與加強。我們基于plc知識上設(shè)計停車場車位控制系統(tǒng)，因為是第一次設(shè)計程序并調(diào)試，運行。在設(shè)計上有一定的難度，通過我們小組的團結(jié)努力，老師細(xì)心地給予指導(dǎo)，同學(xué)熱情的幫助，一次次解決了設(shè)計過程中遇到的問題，終于在組態(tài)中得到了滿意的結(jié)果。通過對于本次設(shè)計，使我深深的認(rèn)識到理論運用于現(xiàn)實生活應(yīng)用的重要性，只有這樣才能真正的掌握學(xué)問，同時使我對于PLC產(chǎn)生了極大地?zé)崆?，認(rèn)識到了PLC強大的功能及其廣大的應(yīng)用

40、領(lǐng)域。讓以后的學(xué)習(xí)更有樂趣，對于以后的探索道路上更有動力。在以后的學(xué)習(xí)中，我們一定要有刻苦努力和樂于鉆研的動力，結(jié)合于創(chuàng)新，努力實現(xiàn)自己存在的價值，為國家的發(fā)展做出自己的貢獻。 </p><p>　　本次課程設(shè)計是由我們小組獨立完成，但是，要由衷的特別感謝xx老師對我們小組的悉心指導(dǎo)和幫助。其次，能順利的完成此次設(shè)計，彼此還是脫離不了集體的力量，遇到問題和同學(xué)互相討論交流，討論。討論不僅是一些思想的問題，還可以深

41、入的討論一些技術(shù)上的問題，這樣可以使自己的處理問題要快一些，少走彎路。多改變自己設(shè)計的方法，在設(shè)計的過程中最好要不停的改善自己解決問題的方法，這樣可以方便自己解決問題</p><p><b>　　7 參考文獻</b></p><p>　　[1] 錢可強等主編. 機械制圖（機械類專業(yè)適用）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2011.</p><p>