基于PLC的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)(雷志林)

國(guó)家職業(yè)資格全國(guó)統(tǒng)一鑒定 維修電工技師論文 國(guó)家職業(yè)資格二級(jí) 論文題目 基于 PLC停車場(chǎng)立體車庫(kù)控制系統(tǒng) 姓 名 身份證號(hào) 準(zhǔn)考證號(hào) 所在省市 廣東省廣州市 所在單位 天津津?yàn)I聯(lián)合物業(yè)有限服務(wù)有限公司廣州分公司 摘 要 隨著我國(guó)城市建設(shè)速度的加快 城市交通需求量日益增大 隨之出現(xiàn)了私 家車 出租車停放的系統(tǒng)管理介質(zhì)落后 集成自動(dòng)化程度低 安全性差 人性 化和運(yùn)行效率低下等一系列難題 本設(shè)計(jì)針對(duì)這些難題與不足 結(jié)合目前科學(xué) 技術(shù)領(lǐng)域的最新研究成果 設(shè)計(jì)了一種技術(shù)較先進(jìn) 性能可靠 自動(dòng)化程度較 高的停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng) 該系統(tǒng)將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)處理技術(shù) 信息技術(shù) 數(shù)據(jù) 通信傳輸技術(shù) 自動(dòng)控制技術(shù) 人工智能及電子技術(shù)等有效地綜合運(yùn)用于停車 場(chǎng)智能管理體系中 建立一種在區(qū)域性內(nèi)全方位發(fā)揮作用的準(zhǔn)時(shí) 快捷 高效 的停車智能管理體系 通過(guò)采取PLC技術(shù)對(duì)停車場(chǎng)管理的設(shè)計(jì) 車輛進(jìn)入后 記 錄車輛總量 車輛離開時(shí) 減少車輛數(shù)量 車輛進(jìn)出指示可完全由PLC作為中央 控制處理 停車場(chǎng)空位指示可利用價(jià)格較不高的數(shù)碼管顯示 以達(dá)到停車場(chǎng)智 能化 高效化 關(guān)鍵詞 PLC技術(shù) 人工智能 信息技術(shù) 管理系統(tǒng) 目 錄 第一章 緒論 1 1 1國(guó)內(nèi)外智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn) 狀 1 1 2智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 1 第二章 PLC 的發(fā)展 2 2 1 PLC的定義 2 2 2 PLC的發(fā)展階段 4 2 3 PLC的工作原理 4 第三章 停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 6 3 1車輛出入庫(kù)管理系統(tǒng)工作流程圖 6 3 2系統(tǒng)功能構(gòu)成及相關(guān)元器件 7 第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及端口分布 9 4 1 系統(tǒng)整體框圖 9 4 2 光傳感器的布置方案 10 4 3 顯示電路 11 4 4 PLC的 I O 口端口接線 11 4 5I O 口地址分配 12 4 6 硬件電路設(shè)計(jì) 13 4 6 1 PLC硬件組成框圖 13 4 6 2外部接線圖 14 4 6 3 操作面板設(shè)計(jì) 14 4 6 4順序功能圖 15 4 6 5 梯形圖 16 第五章 系統(tǒng)的軟件與程序 17 5 1梯形圖 17 5 1 1 梯形圖 17 5 1 2 控制程序梯形圖 19 5 2 控制程序指令 20 5 2 1道閘控制程序 20 5 2 2車輛計(jì)數(shù)程序 21 5 2 3 故障報(bào)警程序 22 5 2 4 A D轉(zhuǎn)換控制程序 23 第六章致謝 24 參考文獻(xiàn) 25 1 第一章 緒論 1 1 國(guó)內(nèi)外智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 目前我國(guó)的智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)根據(jù)停車場(chǎng)類型的不同 設(shè)備配置也不相 同 有些簡(jiǎn)單停車場(chǎng)管理系統(tǒng)僅設(shè)置欄桿機(jī) 出入口設(shè)在一起 多靠人工管理 這類型的停車場(chǎng)多見(jiàn)于一些小型小區(qū) 大廈 機(jī)關(guān)等場(chǎng)所 還有一些路內(nèi)停車 場(chǎng)采用咪表停車收費(fèi)系統(tǒng) 以人工收取現(xiàn)金或刷卡的形式管理停車場(chǎng) 這種在 路內(nèi)停車管理中采用停車瞇表作為技術(shù)設(shè)備的停車管理方式 在世界發(fā)達(dá)國(guó)家 城市中已普遍推行 比較完整的智能化停車場(chǎng)系統(tǒng)多應(yīng)用于城區(qū)較發(fā)達(dá)的商業(yè) 區(qū) 大廈 大型社區(qū)及大型公共停車場(chǎng)等場(chǎng)所 國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家的智能停車場(chǎng)建設(shè)及管理系統(tǒng)的應(yīng)用相對(duì)要成熟一些 比如柏林 東京 紐約等國(guó)外的一些大城市很少看到因停車而造成的交通擁堵 其原因一個(gè)是規(guī)劃比較合理 路內(nèi)停車與路外停車相互結(jié)合 合理控制與收費(fèi) 比如在日本 一車一位 再加 20 的周轉(zhuǎn)車位 車和車位之比在 1 1 2 遠(yuǎn)低 于我國(guó)車與車位 5 1 的比例 另外一個(gè)原因是國(guó)外智能建筑智能化的投資占整 個(gè)建筑投資的 5 8 的比例 而國(guó)內(nèi)稍低 這就決定了國(guó)外作為物業(yè)管理組成 部分之一的停車場(chǎng)系統(tǒng) 其智能化程度要相對(duì)高一些 停車管理相對(duì)方便快捷 比如新加坡的樟宜機(jī)場(chǎng)是亞洲最繁忙的空港之一 設(shè)有三個(gè)停車場(chǎng) 共 3300個(gè) 車位 停車場(chǎng)收費(fèi)完全自動(dòng)化 停車場(chǎng)內(nèi)看不到一個(gè)管理人員 值班人員只在 辦公室遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)停車場(chǎng)的運(yùn)行情況 以備處理應(yīng)急事件 1 2 智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 目前智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域是智能小區(qū)與大廈 而這所占比例 明顯高于其它領(lǐng)域 可見(jiàn)智能小區(qū)與大廈的快速發(fā)展 極大帶動(dòng)了智能停車場(chǎng) 管理系統(tǒng)的發(fā)展 尤其是智能小區(qū)方面的應(yīng)用 在工程商智能停車場(chǎng)工程類型 調(diào)查中名列榜首 但有也業(yè)內(nèi)人士也提出 智能小區(qū)對(duì)智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的 應(yīng)用智能化程度相較智能大廈等高檔寫字樓來(lái)說(shuō)要低一些 并且一旦停車場(chǎng)建 成 產(chǎn)品更新?lián)Q代比較慢 智能大廈等高檔寫字樓停車場(chǎng)的應(yīng)用潛力更大一些 目前中國(guó)已經(jīng)成為世界第三大汽車生產(chǎn)國(guó)和第二大汽車消費(fèi)國(guó) 據(jù)權(quán)威部 門數(shù)據(jù)表明 截至 2006年底 中國(guó)汽車保有量突破 3500萬(wàn)輛 私人汽車擁有 量已達(dá) 2925萬(wàn)輛 其中 4年以內(nèi)的新車占到百分之六十 預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)每年汽車增 2 長(zhǎng)率都以 50 80 的速度增長(zhǎng) 這就導(dǎo)致了 50 的汽車無(wú)序停放現(xiàn)象 智能停車 已經(jīng)成為推動(dòng)城市發(fā)展不可或缺的一部分 但隨之而來(lái)的 車多位少 停車難 的問(wèn)題也日漸突出 成為當(dāng)前社會(huì)普遍的關(guān)注點(diǎn) 以廣州來(lái)說(shuō) 現(xiàn)有機(jī)動(dòng)車數(shù) 量達(dá) 50萬(wàn)以上 車卻只有約 28萬(wàn)個(gè) 停車位短缺可見(jiàn)一斑 停車所引發(fā)的社 會(huì)問(wèn)題日趨嚴(yán)重 停車所涉及的社會(huì)問(wèn)題是多方面的 涉及城市規(guī)劃 汽車保 有量的增長(zhǎng)與停車資源配套的失衡 軌道交通停車配套等諸多問(wèn)題 面對(duì)這一系列難題 智能化停車管理系統(tǒng)必為大勢(shì)所趨 而隨著科技的進(jìn) 步 電子技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù) 通訊技術(shù)不斷地向各種領(lǐng)域滲透 當(dāng)今的停車場(chǎng) 車位控制系統(tǒng)已經(jīng)向智能型的方向轉(zhuǎn)變 先進(jìn)可靠的停車場(chǎng)控制系統(tǒng)在停車場(chǎng) 管理系統(tǒng)中的作用越來(lái)越大 利用 PLC控制停車的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)是一種高效 快捷 公正準(zhǔn)確 科學(xué)經(jīng)濟(jì)的停車場(chǎng)管理手段 是停車場(chǎng)對(duì)于車輛實(shí)行動(dòng)態(tài)和 靜態(tài)管理的綜合 從用戶的角度看 其服務(wù)高效 準(zhǔn)確無(wú)誤 從管理者的角度 看 其易于操作維護(hù) 動(dòng)化程度高 大大減輕管理者的勞動(dòng)強(qiáng)度 從投資者角 度看 徹底杜絕失誤及任何形式的作弊 防止停車費(fèi)用流失 使投資者的回報(bào) 有了可靠的保證 而從趨勢(shì)上看 智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)應(yīng)向更高程度的智能化 合理化 人 性化方向發(fā)展 比如在智能化方面要更便于整個(gè)停車場(chǎng)的維護(hù)管理 以及在性 能上更穩(wěn)定可靠 在合理化方面 價(jià)格上要合理 避免一方面車輛亂停 另一 方面停車場(chǎng)內(nèi)車位空閑 在人性化方面 能夠讓車主更便捷的找到車位 比如 在未來(lái)一定范圍內(nèi)的停車場(chǎng)可以相互聯(lián)系在一起 建立總的車位查詢情況 比 如象有些大廈里的電梯可以提示客人搭乘哪一趟電梯上下一樣 提示車主最近 的空停車位在什么地方 第二章 PLC 的發(fā)展 2 1 PLC 的定義 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng) 專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè) 計(jì)的 它采用一類可編程的存儲(chǔ)器 用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序 執(zhí)行邏輯運(yùn)算 順序 控制 定時(shí) 計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令 并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入 輸 出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程 可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備 都按易 于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體 易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì) 總之 可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī) 它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的 計(jì)算機(jī) 它具有豐富的輸入 輸出接口 并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力 但可編程控 3 制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用 在實(shí)際應(yīng)用時(shí) 其硬件需根據(jù)實(shí)際需要 進(jìn)行選用配置 其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制 PLC的特點(diǎn) 一 可靠性高 抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能 PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù) 采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造 內(nèi)部 電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù) 具有很高的可靠性 例如三菱公司生產(chǎn)的 F系 列 PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá) 30萬(wàn)小時(shí) 一些使用冗余 CPU的 PLC的平均無(wú)故障 工作時(shí)間則更長(zhǎng) 從 PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō) 使用 PLC構(gòu)成控制系統(tǒng) 和同等規(guī) 模的繼電接觸器系統(tǒng)相比 電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一 故障也就大大降低 此外 PLC 帶有硬件故障自我檢測(cè)功能 出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息 在應(yīng)用軟件中 應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序 使系統(tǒng)中除 PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù) 這樣 整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可 靠性也就不奇怪了 二 配套齊全 功能完善 適用性強(qiáng) PLC發(fā)展到今天 已經(jīng)形成了大 中 小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品 可以用 于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合 除了邏輯處理功能以外 現(xiàn)代 PLC大多具有完善 的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力 可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域 近年來(lái) PLC的功能單元大量涌現(xiàn) 使 PLC滲透到了位置控制 溫度控制 CNC 等各種工業(yè)控制中 加上 PLC通信 能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展 使用 PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易 三 易學(xué)易用 深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備 它接口容易 編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受 梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電 器電路圖相當(dāng)接近 只用 PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼 電器電路的功能 為不熟悉電子電路 不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì) 算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門 四 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 建造工作量小 維護(hù)方便 容易改造 PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯 大大減少了控制設(shè)備外部的接線 使控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短 同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái) 更重要的是使同 一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能 這很適合多品種 小批量的生產(chǎn) 場(chǎng)合 五 體積小 重量輕 能耗低 以超小型 PLC為例 新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm 重量小于 150g 功耗僅數(shù)瓦 由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部 是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理 4 想控制設(shè)備 2 2 PLC 的發(fā)展階段 雖然 PLC問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng) 但是隨著微處理器的出現(xiàn) 大規(guī)模 超大規(guī)模集 成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步 PLC 也迅速發(fā)展 其發(fā)展 過(guò)程大致可分三個(gè)階段 1 早期的 PLC 60 年代末 70 年代中期 早期的 PLC一般稱為可編程邏輯控制器 這時(shí)的 PLC多少有點(diǎn)繼電器控制 裝置的替代物的含義 其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制 定 時(shí)等 它在硬件上以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn) 在 I O接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng) 工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的要求 裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路 存儲(chǔ)器采用磁芯存儲(chǔ)器 另外還采取了一些措施 以提高其抗干擾的能力 在 軟件編程上 采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式 梯形圖 因此 早期的 PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置 其優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)單易 懂 便于安裝 體積小 能耗低 有故障指使 能重復(fù)使用等 其中 PLC特有 的編程語(yǔ)言 梯形圖一直沿用至今 2 中期的 PLC 70 年代中期 80 年代中 后期 在 70年代 微處理器的出現(xiàn)使 PLC發(fā)生了巨大的變化 美國(guó) 日本 德國(guó) 等一些廠家先后開始采用微處理器作為 PLC的中央處理單元 CPU 這樣 使 PLC的功能大大增強(qiáng) 在軟件方面 除了保持其原有的邏輯運(yùn)算 計(jì)時(shí) 計(jì)數(shù) 等功能以外 還增加了算術(shù)運(yùn)算 數(shù)據(jù)處理和傳送 通訊 自診斷等功能 在 硬件方面 除了保持其原有的開關(guān)模塊以外 還增加了模擬量模塊 遠(yuǎn)程 I O 模塊 各種特殊功能模塊 并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量 使各種邏輯線圈的數(shù)量增 加 還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器 使 PLC的應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大 3 近期的 PLC 80 年代中 后期至今 進(jìn)入 80年代中 后期 由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展 微處理器 的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌 使得各種類型的 PLC所采用的微處理器的檔次普遍提 高 而且 為了進(jìn)一步提高 PLC的處理速度 各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專 用邏輯處理芯片 這樣使得 PLC軟 硬件功能發(fā)生了巨大變化 2 3PLC 的工作原理 PLC是采用 順序掃描 不斷循環(huán) 的方式進(jìn)行工作的 即在 PLC運(yùn)行時(shí) CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序 按指令步序號(hào) 或地址號(hào) 作周期性循環(huán)掃描 如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令 則從第一條指令開始逐條順 5 序執(zhí)行用戶程序 直至程序結(jié)束 然后重新返回第一條指令 開始下一輪新的 掃描 在每次掃描過(guò)程中 還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等 工作 PLC的一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸入采樣 程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段 PLC在輸入采樣階段 首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中 的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入 并將其寫入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器 中 即刷新輸入 隨即關(guān)閉輸入端口 進(jìn)入程序執(zhí)行階段 PLC在程序執(zhí)行階段 按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令 經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后 其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中 輸出狀態(tài)寄存器中 所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變 輸出刷新階段 當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢 輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出 刷新階段送至輸出鎖存器中 并通過(guò)一定的方式 繼電器 晶體管或晶閘管 輸出 驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作 6 第三章 停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 3 1 車輛出入庫(kù)管理系統(tǒng)工作流程圖 圖 3 1 車輛出入庫(kù)管理系統(tǒng)工作流程圖 上圖是設(shè)計(jì)的車輛管理系統(tǒng)工作流程圖 其中包括很多功能 有車輛的檢 道閘在關(guān)閉位置 自動(dòng) 手動(dòng) 觸動(dòng)稱重 傳感器 1 觸動(dòng)稱重傳感 器 2 按下觸摸屏打開 控制 檢測(cè)到正確的 IC 卡信號(hào) 道閘打 開 否 車輛出庫(kù) 車輛進(jìn)庫(kù) 經(jīng)過(guò)光電傳感 器 1 再經(jīng)過(guò) 2 寄存器加 1 觸動(dòng)稱重傳感器 2 經(jīng)過(guò)光電傳感 器 2 再經(jīng)過(guò) 1 寄存器減 1 觸動(dòng)稱重 傳感器 1 車輛出入庫(kù) 經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電 傳感器 寄存 器相應(yīng)加減 1 否 按下觸摸屏關(guān)閉 控制 道閘關(guān)閉 結(jié)束 否 道閘打 開 否 否 道閘打 開 開始 7 測(cè)識(shí)別功能 車輛計(jì)數(shù)功能 道閘自動(dòng)開關(guān)功能 還有一個(gè)是報(bào)警系統(tǒng)功能 在下文獨(dú)立說(shuō)明 下圖是車輛管理系統(tǒng)示意圖 圖 3 2 車輛出入庫(kù)單道管理示意圖 3 2 系統(tǒng)功能構(gòu)成及相關(guān)元器件 汽車檢測(cè)功能 汽車檢測(cè)的功能主要表現(xiàn)在對(duì)車輛身份的識(shí)別與車輛到位的檢測(cè) 當(dāng)檢測(cè)功 能完成時(shí) 所啟動(dòng)了道閘開關(guān)系統(tǒng) 使用的設(shè)備儀器主要有刷卡儀器和稱重傳 感器 身份識(shí)別 當(dāng)車輛準(zhǔn)備進(jìn)車庫(kù)時(shí) 停在刷卡區(qū)旁 車主使用 IC信息卡 通 過(guò)刷卡儀器 檢測(cè)正確后將車主信號(hào)傳到 PLC控制器中 完成身份識(shí)別 車輛到位檢測(cè) 在車輛停在刷卡區(qū)的同時(shí) 汽車觸動(dòng) 1 稱重傳感器 管理 系統(tǒng)檢測(cè)到壓力傳感信號(hào) 有車輛準(zhǔn)備進(jìn)入車庫(kù) 道閘開關(guān)功能 道閘開關(guān)主要是通過(guò) PLC控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)與到位開關(guān)實(shí)現(xiàn)的 所使用的 設(shè)備主要有電動(dòng)機(jī)和到位開關(guān) 當(dāng)車輛準(zhǔn)備進(jìn)車庫(kù) 在完成汽車檢測(cè)時(shí) PLC 控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) 道閘打開 車輛開進(jìn)并觸動(dòng) 2 稱重傳感器 PLC 控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn) 道閘關(guān)閉 當(dāng)車輛準(zhǔn)備 出車庫(kù) 在車輛觸動(dòng) 2 光電傳感器時(shí) PLC 控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) 道閘打開 車輛 8 出道閘并觸動(dòng) 1 稱重傳感器 PLC 控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn) 道閘關(guān)閉 車輛計(jì)數(shù)功能 車輛計(jì)數(shù)主要是通過(guò) PLC處理兩個(gè)光電傳感器信號(hào) 完成車輛計(jì)數(shù)功能 當(dāng)車輛觸動(dòng) 1 光電傳感器 再觸動(dòng) 2 光電傳感器 PLC 寄存器加 1 當(dāng)車 輛觸動(dòng) 2 光電傳感器 再觸動(dòng) 1 光電傳感器時(shí) PLC 寄存器減 1 兩個(gè)光電傳 感器的位置如圖 3 2所示 車位顯示功能 圖 3 3 控制面板圖 最上邊是車位顯示指示燈 用來(lái)顯示停車場(chǎng)是否有空位 當(dāng)綠燈一直亮著 時(shí)就表示這個(gè)時(shí)候停車場(chǎng)還有空位 當(dāng)紅燈亮的時(shí)候就說(shuō)明這個(gè)停車場(chǎng)沒(méi)有空 位了 中間的是用來(lái)停止和啟動(dòng)控制系統(tǒng)的 開始時(shí)按下啟動(dòng)按鈕然后對(duì)應(yīng)的 指示燈就會(huì)亮 說(shuō)明該系統(tǒng)正在運(yùn)行當(dāng)中 按下停止按鈕系統(tǒng)就停止運(yùn)行 最 下邊的兩個(gè)指示燈分別用來(lái)顯示當(dāng)有車進(jìn)出停車場(chǎng)的時(shí)候 傳感器接收到信號(hào) 后 對(duì)應(yīng)的燈就會(huì)亮一下 是用來(lái)監(jiān)視進(jìn)出情況用的 即某一段時(shí)間停車場(chǎng)的 進(jìn)出頻繁程度用的 當(dāng)車輛計(jì)數(shù)功能中計(jì)數(shù)達(dá)到停車場(chǎng)車位數(shù)時(shí) 則實(shí)現(xiàn)紅燈 亮 否則綠燈 故障報(bào)警功能 故障報(bào)警功能主要是錯(cuò)誤信號(hào)通過(guò) PLC處理控制顯示屏警示燈開關(guān)與報(bào)警 蜂鳴器的開關(guān) 9 錯(cuò)誤信號(hào) 1 在車輛檢測(cè)中 IC 卡信息檢測(cè)錯(cuò)誤 導(dǎo)致報(bào)警 錯(cuò)誤信號(hào) 2 在車輛出入庫(kù)單道管理中 會(huì)出現(xiàn)車輛出入的同時(shí) 另一輛 車準(zhǔn)備出入 導(dǎo)致光電傳感器幾乎同時(shí)觸發(fā) 故障報(bào)警啟動(dòng) 開始 兩光電傳感器前后接通時(shí) 間不超過(guò) 10S 檢測(cè)到錯(cuò)誤的 IC 卡信號(hào) 報(bào)警 排除故障 按下報(bào)警解除按鈕 報(bào)警解 除 結(jié)束 否 圖 3 4 車輛報(bào)警系統(tǒng)流程圖 上圖是車庫(kù)管理系統(tǒng)報(bào)警流程圖 在設(shè)計(jì)過(guò)程中 設(shè)置兩個(gè)報(bào)警源 在其 它情況下的報(bào)警員可以認(rèn)為控制處理 第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及端口分布 4 1 系統(tǒng)整體框圖 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過(guò)光傳感器和壓力傳感器進(jìn)行信息采集之后 傳到可編程控 制器進(jìn)行處理 然后經(jīng)過(guò)一系列相關(guān)處理之后 在數(shù)碼管顯示相應(yīng)的車輛數(shù) 以此來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛輸入庫(kù)管理 10 可編程控制 器 顯示 光傳感器 1 光傳感器 2 壓力傳 感器 1 壓力傳 感器 2 A D 轉(zhuǎn) 換 A D 轉(zhuǎn) 換 圖 4 1 系統(tǒng)整體框圖 4 2 光傳感器的布置方案 光傳感器的布置安裝需要考慮誤計(jì)數(shù)和漏計(jì)數(shù)問(wèn)題 注意控制兩個(gè)傳感器 之間的距離 用程序驗(yàn)證進(jìn)出車庫(kù)的是否是車輛 當(dāng)人通過(guò)傳感器時(shí)不可以計(jì) 數(shù) 其次 采用邏輯互鎖方式 啟動(dòng)加計(jì)數(shù)則要鎖定減計(jì)數(shù) 產(chǎn)生加計(jì)數(shù)脈沖 時(shí)則要鎖定減計(jì)數(shù)脈沖 如此以保證可靠性 最后 及時(shí)的進(jìn)行復(fù)位處理 以 免車輛在傳感器附近作往返運(yùn)動(dòng)時(shí)錯(cuò)誤計(jì)數(shù) 11 4 3 顯示電路 圖 4 2 顯示電路 各個(gè)管腳接引如下表所示 表 4 1 管腳接引表 Y1 0 接 LED腳 b Y1 1 接 LED腳 a Y1 2 接 LED腳 c Y1 3 接 LED腳 d Y1 4 接 LED腳 e Y1 5 接 LED腳 f Y1 6 接 LED腳 g Y2 0 接 LED腳 b Y2 1 接 LED腳 a Y2 2 接 LED腳 c Y2 3 接 LED腳 d Y2 4 接 LED腳 e Y2 5 接 LED腳 f Y2 6 接 LED腳 g 4 4 PLC 的 I O 口端口接線 傳感器 1 接 I0 1 傳感器 2 接 I0 2 以此來(lái)輸入信號(hào)至主控制器 PLC 當(dāng) PLC采集到信號(hào) 并經(jīng)過(guò)相關(guān)分析處理后 通過(guò)輸出端口將信號(hào)送至 LED顯 示出來(lái) 管腳接線圖如上所示 12 4 5 I O 口地址分配 表 4 2 I O 口的地址分配 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) 壓力傳感器 1 X0 0 發(fā)光二極管 Y0 2 壓力傳感器 2 X0 1 接 LED腳 b Y1 0 光電傳感器 1 X0 2 接 LED腳 a Y1 1 光電傳感器 2 X0 3 接 LED腳 c Y1 2 接 LED腳 d Y1 3 接 LED腳 e Y1 4 接 LED腳 f Y1 5 接 LED腳 g Y1 6 接 LED腳 b Y2 0 接 LED腳 a Y2 1 接 LED腳 c Y2 2 接 LED腳 d Y2 3 接 LED腳 e Y2 4 接 LED腳 f Y2 5 接 LED腳 g Y2 6 13 4 6 硬件電路設(shè)計(jì) 4 6 1 PLC 硬件組成框圖 圖 4 3 PLC硬件組成框圖 CPU是 PLC的核心 起神經(jīng)中樞的作用 每臺(tái) PLC至少有一個(gè) CPU 它按 PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù) 用掃描的方式采集由 現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù) 并存入規(guī)定的寄存器中 同時(shí) 診斷電源和 PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等 I O模塊是系統(tǒng)的眼 耳 手 腳 是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和 CPU模塊的橋梁 I O模塊集成了 PLC的 I O電路 其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài) 輸出點(diǎn)反 映輸出鎖存器狀態(tài) 編程設(shè)備用來(lái)生成 檢查和修改用戶程序 還可以用來(lái)監(jiān)視用戶程序的執(zhí) 行情況 它的體積小 攜帶方便 一般用來(lái)給小型 PLC編程 或者用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào) 試和維護(hù) 停車場(chǎng)空位顯示 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jìn)出停車場(chǎng)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(dòng)電路 檢測(cè)電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能 因此 在運(yùn)用中 硬件也相對(duì)簡(jiǎn)單 提高了控制系統(tǒng)的可靠性 另外它的編程語(yǔ)言也 14 相對(duì)簡(jiǎn)單 4 6 2 外部接線圖 圖 4 4 PLC 的外部接線圖 說(shuō)明 S1 和 S2分別是出口和進(jìn)口的傳感器開關(guān) 用來(lái)給輸入信號(hào) 在這 里加了兩個(gè) LED用來(lái)顯示車輛的進(jìn)出情況 當(dāng)有車出停車場(chǎng)和進(jìn)入停車場(chǎng)的時(shí) 候指示燈 1和 2分別亮著提示一下 4 6 3 操作面板設(shè)計(jì) 圖 4 5 控制面板圖 15 說(shuō)明 最上邊是車位顯示指示燈 用來(lái)顯示停車場(chǎng)是否有空位 當(dāng)綠燈一 直亮著時(shí)就表示這個(gè)時(shí)候停車場(chǎng)還有空位 當(dāng)紅燈亮的時(shí)候就說(shuō)明這個(gè)停車場(chǎng) 沒(méi)有空位了 中間的是用來(lái)停止和啟動(dòng)控制系統(tǒng)的 開始時(shí)按下啟動(dòng)按鈕然后 對(duì)應(yīng)的指示燈就會(huì)亮 說(shuō)明該系統(tǒng)正在運(yùn)行當(dāng)中 按下停止按鈕系統(tǒng)就停止運(yùn) 行 最下邊的兩個(gè)指示燈分別用來(lái)顯示當(dāng)有車進(jìn)出停車場(chǎng)的時(shí)候 傳感器接收 到信號(hào)后 對(duì)應(yīng)的等就會(huì)亮一下 是用來(lái)監(jiān)視進(jìn)出情況用的 即某一段時(shí)間停 車場(chǎng)的進(jìn)出頻繁程度用的 4 6 4 順序功能圖 圖 4 6 順序功能圖 說(shuō)明 S4 是啟動(dòng)按鈕 S3 是停止按鈕 S1 是出口傳感器 S2 是入口傳感 器 按下 S4啟動(dòng)系統(tǒng) 按下 S3停止系統(tǒng)運(yùn)行 S1 有信號(hào)說(shuō)明有車輛出去 計(jì) 16 數(shù)器 C200減一 S2 有信號(hào)說(shuō)明有車輛進(jìn)入停車場(chǎng) 計(jì)數(shù)器 C200加一 當(dāng) C200 計(jì)數(shù)沒(méi)有達(dá)到 30時(shí) Y1綠燈亮 說(shuō)明該停車場(chǎng)有空位 當(dāng) C200計(jì)數(shù)達(dá)到 30時(shí) Y2紅燈亮 顯示該停車場(chǎng)沒(méi)空位 4 6 5 梯形圖 圖 4 7 梯形圖 說(shuō)明 S4 是啟動(dòng)按鈕 S3 為停止按鈕 S1 是出口傳感器 S2 是入口的傳 感器 M8200 是特殊輔助繼電器 C200 是 32加減法計(jì)數(shù)器 Y1 是綠燈 Y2 是 17 紅燈 18 第五章 系統(tǒng)的軟件與程序 5 1 梯形圖 5 1 1 梯形圖 19 圖 5 1 程序圖 整個(gè)系統(tǒng)有一個(gè)啟動(dòng)按鈕和一個(gè)停止按鈕 按下啟動(dòng)按鈕 整個(gè)控制系統(tǒng) 運(yùn)行 按下停止按鈕則系統(tǒng)停止 通過(guò)在停車場(chǎng)進(jìn)出口的傳感器感應(yīng)車輛的出 入 從而輸入信號(hào) 入口出有兩個(gè)燈 分別是紅燈和綠燈作為輸出 電路中還 有個(gè)加減計(jì)數(shù)器 它的設(shè)定值是30 加減計(jì)數(shù)器隨著車輛的進(jìn)出而加減 一旦 計(jì)數(shù)器達(dá)到30 入口處的紅燈就亮 提醒司機(jī)朋友此停車場(chǎng)的停車位已滿 而 20 其他時(shí)候進(jìn)口處都是綠燈 表示此停車場(chǎng)還有可停車位 5 1 2 控制程序梯形圖 圖 5 2 控制程序梯形圖 21 5 2 控制程序指令 5 2 1 道閘控制程序 圖 5 3 道閘控制程序 自動(dòng)控制 車輛入庫(kù)時(shí) 有正確的 IC卡信號(hào)從 X002輸入后使 M0 M3 為 ON 且 X005 同時(shí)接通使 Y001置為 ON 電機(jī)正轉(zhuǎn)使道閘打開 當(dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定的打開位置后觸 動(dòng)到位行程開關(guān) X010使 Y001置為 OFF 電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng) 車輛通過(guò)道閘 行至規(guī) 定位置后 觸動(dòng)稱重傳感器 2使 X006置為 ON 使的 Y002置為 ON 電機(jī)反轉(zhuǎn)使 道閘關(guān)閉 當(dāng)?shù)篱l碰到到位開關(guān) 2后 X011接通后使 Y002置為 OFF 電機(jī)停止 轉(zhuǎn)動(dòng) 汽車出庫(kù)時(shí) 當(dāng)光電傳感器 2得到信號(hào)后使 X001得到信號(hào)后 Y001置為 ON 使電機(jī)正轉(zhuǎn) 道閘打開 當(dāng)碰到到位開關(guān) 1時(shí)使得 Y001為 OFF 電機(jī)停止 正轉(zhuǎn) 車輛通過(guò)道閘行置稱重傳感器 1后使 Y002為 ON 電機(jī)反轉(zhuǎn)使得道閘關(guān) 22 閉 當(dāng)碰到到位開關(guān) 2時(shí)使 Y002為 OFF 電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng) M3 為 ON時(shí) Y003接通 使正常運(yùn)行指示燈工作 手動(dòng)控制 當(dāng)按下 X003時(shí)使 Y001置為 ON道閘打開 當(dāng)按下 X004時(shí)使 Y002置為 ON 道閘關(guān)閉 5 2 2 車輛計(jì)數(shù)程序 圖 5 4 車輛計(jì)數(shù)程序 對(duì) M1 M2 復(fù)位后 車輛入庫(kù)時(shí)當(dāng)光電傳感器 1得到信號(hào)后 X000接通后 M1置為 1 等到光電傳感器 2的到信號(hào)后 X001為 ON時(shí)寄存器 D1加 1 同時(shí) 對(duì) M1復(fù)位 在車輛出庫(kù)時(shí) 光電傳感器 2得到信號(hào)后 X001接通后 M2置為 1 等到光電傳感器 1得到信號(hào)后 X000為 ON時(shí)寄存器 D1減 1 當(dāng) X014接通后寄 存器 D1復(fù)位 23 5 2 3 故障報(bào)警程序 圖 5 5 鼓掌報(bào)警程序 當(dāng) M1被置 1后定時(shí)器 T0開始計(jì)數(shù) 在 5s之內(nèi)若光電傳感器 2所連的 X001被接通 則使 M4置為 ON且自鎖 當(dāng) M2被置 1后定時(shí)器 T1開始計(jì)數(shù) 在 5s之內(nèi)若光電傳感器 1所連的 X000被接通 則使 M5置為 ON且自鎖 當(dāng) IC 卡的錯(cuò)誤信號(hào)從 X012 傳入后 使 M6 置為 ON 且自鎖 當(dāng) M4 M5 M6 中任 意為 ON 時(shí)有 Y000 和 Y004 輸出使得報(bào)警燈和蜂鳴器同時(shí)工作并且通過(guò) Y004 自鎖 按下 X013 使 Y000 和 Y004 關(guān)閉 24 5 2 4 A D 轉(zhuǎn)換控制程序 5 3 程序調(diào)試 若用圖形編程器或軟件包編程 則可直接編程 若用手持編程器編程 應(yīng) 先畫出梯形圖 然后編程 這樣可少出錯(cuò) 速度也快 編程結(jié)束后先空調(diào)程序 待各個(gè)動(dòng)作正常后 再在設(shè)備上調(diào)試 為了準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問(wèn)題 需要進(jìn) 行系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試的順序按照先硬件后軟件 先局部后整體的順序來(lái)完成 1 硬件調(diào)試 接通電源 檢查三菱 FX2N 48MR可編程控制器是否可以正常工作 接頭是 否接觸良好 然后把其與電腦的通信口連接 2 軟件調(diào)試 按要求輸入梯形圖 轉(zhuǎn)換成指令表 并進(jìn)行語(yǔ)法的檢查 正確后設(shè)置正確 的通信口 將指令讀入到指定的可編程控制器 ROM中 進(jìn)行下一步的調(diào)試 3 運(yùn)行調(diào)試 25 在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上 打開三菱 FX2N 48MR可編程控制器 的 RUN 開關(guān)進(jìn)行調(diào)試 觀察運(yùn)行的情況 看是否是隨時(shí)按下停止按鈕可以停 止系統(tǒng)運(yùn)行 或者等待 100個(gè)脈沖后 系統(tǒng)是否停止運(yùn)行 第六章 致謝詞 感謝廣州市市二宮的全體老師給我這次學(xué)習(xí)維修電工技師的機(jī)會(huì) 我在學(xué) 習(xí)期間得到了各位輔導(dǎo)老師的大力幫助 感謝輔導(dǎo)老師對(duì)我實(shí)操和理論知識(shí)細(xì) 致無(wú)微的輔導(dǎo) 使我在學(xué)習(xí)期間學(xué)到了很多新的維修電工知識(shí) 26 參考文獻(xiàn) 1 胡泊 趙碧洋 無(wú)人看護(hù)停車場(chǎng)的設(shè)計(jì)與仿真 J 微計(jì)算機(jī)信息 2005 21 2 168 169 2 張建民 智能控制原理及其應(yīng)用 M 北京 冶金工業(yè)出版社 2003 6 50 3 王俊杰 王家楨 檢測(cè)技術(shù)與儀表 M 武漢 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