plc停车场车位控制系统

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1、PLC 项目设计项目设计 题目基于 PLC 的停车场车位控制系统 姓名* 专业电气工程及其自动化 学号* 指导教师* 郑州科技学院电气工程学院郑州科技学院电气工程学院 二二一六年六月一六年六月 目目录录 摘要1 1 设计要求与方案论证.2 1.1 设计要求2 1.2 方案论证与对比.2 1.2.1 方案一.2 1.2.2 方案二.3 1.2.3 方案对比与选择.3 2 控制系统的设计4 2.1 控制程序流程图设计.4 3 硬件系统的设计5 3.1PLC 的选型5 3.2 七段数码管的设计.5 3.3 车位传感器6 3.3.1 车位传感器工作原理及选型6 3.3.2 各类车位传感器.6 3.4

2、道闸开关系统.7 4 停车场软件系统的设计.8 4.1 输入/输出 I/O 口分配8 4.2 控制程序设计分析.8 5 系统调试及结果分析.11 5.1 硬件调试.11 5.2 软件调试.11 参考文献12 附录 1：.13 附录 2：.13 附录 3：.15 基于 PLC 的停车场车位控制系统 1 摘要 智能建筑将是信息社会最重要的基础设施之一。停车场管理控制系统则是 现代建筑中不可或缺的一部分。随着计算机控制技术的发展，停车场管理控制 系统的功能及软硬件设施也伴随其发展而不断改进。本文提出一种运用可编程 控制器（PLC）对停车场车辆进出及停放指示进行管理的方案，实现自动化停车 场控制，降低

3、运营成本，适合中小型停车场使用。 本停车场由 100 个停车位、入口检测器、道闸管理系统、七段数码管用来 显示车库内车辆数、尚有车位指示灯、车位已满指示灯等部分组成，通过 PLC 建立自动化控制系统，实现停车场的自动化控制。 该系统可以实现车辆进入的自动控制和车位情况的自动显示。由于 PLC 具 有可靠性、易操作性、灵活性等优点，因此，本控制系统与传统停车场相比， 大大提高了设计效率，维护周期短、调试方便、成本低、易操作、可靠性高， 有很强的实用价值。 基于 PLC 的停车场车位控制系统 2 1 设计要求与方案论证 1.1 设计要求 （1）如图 1-1 所示，假设有一停车场结构如图所示，且共有

4、 100 个车位； （2）在出入口闸门前装一传感器，用来检测入库车辆的数目； （3）在出入口闸门后装一传感器，用来检测出库车辆的数目； （4）尚有车位时，将有一指示绿灯指示尚有车位，此时入口闸栏才可以将 门开启并让车辆进入停放； （5） 车位已满时， 则有一指示红灯指示车位已满， 同时入口闸栏不能开启； （6）7 段数码管用来显示停车场停放的车辆数； 图 1-1 停车场示意图 1.2 方案论证与对比 1.2.1 方案一 针对本设计，我们首先在停车场进出口的闸门前装一传感器 1，然后在闸 门后装一传感器 2，电机的正反转通过两传感器接收到的高电平信号来控制， 同时闸门的开合由电机控制着。计数器

5、1、2 接收传感器 1、2 输出的脉冲信号， 基于 PLC 的停车场车位控制系统 3 同时将接受到的数据存储到存储器 1、 2 中， 存储器 3 的数据等于存储器 1 减去 存储器 2 的数据， 存储器 3 存储的数据再传输给数码管显示， 如显示的数为 100 时，则门口处的闸门停止工作，若显示的数还没到 100 时，则闸门继续工作。 其原理框图如下图 1-2 所示： 图 1-2 方案一原理框图 1.2.2 方案二 本设计将两个光电传感器分别装在停车场门口闸门的前后，通过传感器接 收到的高电平信号来控制电机的正反转，电机再控制闸门开合闸，另外，闸门 前的传感器用于加计数， 闸门后的传感器用于减

6、计数， PLC 的双向计数器 C250 用来处理两传感器接收到的信号，C250 具有计数存储功能，数码管通过 C250 存储的数据来显示，如显示为 100 时，则门口处控制闸门的电机停止工作，若 显示的数尚未到 100 时，则闸门继续工作。其原理框图如下图 1-3 所示： 图 1-3 方案二原理框图 1.2.3 方案对比与选择 这两个方案都是在 PLC 的基础上设计的， PLC 系统均可以满足设计所需要 的硬件部分，都能达到设计的要求。方案一虽然程序指令简单易懂，但步骤繁 基于 PLC 的停车场车位控制系统 4 锁，接线复杂；方案二利用了 C250 的双向计数原理，使得数据采集和处理简 单且易

7、于实现，而且程序简单，步骤少。通过将两个方案进行比较，显然方案 二更适合本次设计任务。 2 控制系统的设计 2.1 控制程序流程图设计 停车场控制系统的车进模块流程图设计如下图 2-1： 图 2-1 车进模块流程图 基于 PLC 的停车场车位控制系统 5 停车场控制系统的车出模块流程图如下图 2-2： 图 2-2 车出模块流程图 3 硬件系统的设计 3.1PLC 的选型 我们都知道，在设计时我们要留一定的余量，方便更改设计或者扩展，因 此我们通过统计所要的输入和输出的点数，经过对比，我们选择了三菱 FX2N-32MR 型 PLC。它具有很多优点：内置的集成功能、强大的通信能力和 品种丰富的扩展

8、模块等，它也正是借助这些优点成为 FX 系列 PLC 家族中较先 进的系列之一。FX 可以用于替代继电器控制系统实现单机运行，也可以实现 复杂的自动化控制系统。极强的通信能力使得它在网络控制系统中也发挥着重 要作用；并且能适应世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模 块。FX2N-32MR 也以其极高的性价比，在我国占有很大的市场份额。 3.2 七段数码管的设计 在我们平时设计中， 用的最多的数字显示器件就是七段数码管， 它由 a、 b、 c、d、e、f、g 七个 LED 发光单元组成，若需要小数点的，则再加一个小数点 单元，并将这七个发光单元排成一个“8”字型，然后通过使不同的 L

9、ED 组合 发光，达到显示不同数字的效果。由于电流原因，每段数码段都要与一个限流 基于 PLC 的停车场车位控制系统 6 电阻串联，然后才能与电源相连，某个译码开关闭合，表示对应的数码段显示； 若其断开， 则表示对应的数码段不显示， 通过不同的数码段显示， 就可显示 “0-9” 10 个阿拉伯数字。七段数码管各数码段分布及排序如图 3-1 所示。 图 3-1 七段数码管各数码分布图 3-2 七段数码管译码原理 3.3 车位传感器 3.3.1 车位传感器工作原理及选型 车位传感器专门负责采集车位的状态信号， 本节依据其工作原理进行选型。 3.3.2 各类车位传感器 车位检测是实现车位自动化定点管

10、理的基础，其中的关键部件就是车位传 感器。目前对车位占、空状态的检测常采用的是超声波车位传感器、地感线圈 检测器等。近年来亦有采用视频车位检测器实现对车位的检测。停车场的出入 控制系统常采用电感线圈检测方式。只有强大的信息处理能力才能满足系统对 车位状态的监测。超声波车位传感器不是一种接触式测量仪器，它是利用超声 波从发射到接收到回波的时间差来测量距离的是一种非接触式测量仪器，通过 时间不同来判断是否有车在停车位。它能够检测停车位上是否有车，而且超声 波传感器具有防误检的功能，不仅可以防障碍物误检，还可以防相邻车位的误 检。由于使用超声波侦测，不会像使用微波、红外线等侦测方式容易受外在坏 境干

11、扰而造成误报问题，因为每个传感器都有独立的防干扰功能，同时也不受 周围传感器的干扰。有多种方法来设计车位传感器检测车位占、空状态，最常 基于 PLC 的停车场车位控制系统 7 见的就有电磁、光电、红外检测等，但比较检测原理及工程实施等，超声波检 测器具有造价低、无附加反射装置、非埋设、抗静电干扰和免维护等优点，有 利于网络群测系统的构成。基于超声波传感器的上述优点，本文系统中对停车 场车位的检测选用超声波车位传感器。 3.4 道闸开关系统 在车库入口处，道闸前安装一超声波检测器用来检测车辆的进出，若有车 停在道闸前，超声波检测器便会向 PLC 发出信号，告知将有车辆进入，道闸处 于准备打开状态

12、，只要身份识别正确，道闸打开，直到上限位开关动作，然后 延时一分钟等待车辆入库，汽车通过道闸，汽车完全通过道闸后，道闸开始关 门，直到下限位开关动作，完成一个自动控制过程。在道闸后也要安装一检测 器， 用来检测车辆是否入库， 若车辆入库， 则告知 PLC 要增加一辆汽车的数量， 并在车库门前指示板上的数码管显示，最后控制道闸关闭。 道闸开关功能示意图如图 3-4 所示： PLC道 闸 道闸打开信号 道闸关闭信号 道闸前 道闸后 检测器 检测器 图 3-4 道闸开关示意图 由于 BEN5M-MDT 是一种测距的光电传感器，具有测距远， 采用反射镜反 射的检测方式，DC12-24V 供电，NPN/

13、PNP 同时输出，遮光 ON/入光 ON 选择。 因此道闸前后传感器选择 BEN5M-MDT。 基于 PLC 的停车场车位控制系统 8 4 停车场软件系统的设计 4.1 输入/输出 I/O 口分配 表 4-1 I/O 分配表 输入输出 启动按钮X1车满指示红灯 L1Y0 上升沿加计数输入X3车未满指示绿灯 L2Y1 上升沿减计数输入X4电机正转总开关Y2 行程开关 X0.6X6正转接触器 KM1Y3 行程开关 X0.7X7反转接触器 KM2Y4 七段显示屏Y5-Y13 4.2 控制程序设计分析 （1）系统控制和入库判断 图 4-2 入库判断 根据设计要求，当按下启动按钮 X1 时，整个系统开始

14、工作，其辅助继电 器 M1 得电形成自锁；然后 C250 开始计数工作，同时给其赋值 100 进行比较， 当其达到 100 时，禁止车辆进入，同时车满指示红灯亮；当车辆不足 100 时， 允许车辆进入，车未满指示绿灯亮。 基于 PLC 的停车场车位控制系统 9 （2）车辆入库 图 4-3 车辆入库 根据设计，当计算小于 100 时，C250 常开，M0 辅助继电器常开；当 X3 检测到有车辆进入时，Y2 得电，电机总开关打开，然后电机开始正转，直到电 机达到其上限位，然后延迟 1 分钟，等待车辆通过，一分钟以后，电机反转， 直到达到下限位，此时 C250 加一。 （3）车辆出库 图 4-4 出

15、库 车辆出库相对就比较简单，出库时不用判断车库内的车辆数量，当 X4 检 测到有车辆出库时，电机总开关打开，然后电机正转，直到达到其上限位，然 后延迟一分钟，等待车辆出库，然后电机反转，直到达到其下限位，此时 C250 计数减一。 基于 PLC 的停车场车位控制系统 10 （4）车辆进出库 图 4-5 进出库 车辆进出库就只用在车辆进库前加一个车库内的车辆数判断，只要小于 100 就允许车辆进入，车辆出库则无须判断。 （5） C250 初始化和车位显示 图 4-6 车位显示 基于 PLC 的停车场车位控制系统 11 首先将 0 赋值给 D0，将 1 赋值给 D1，完成初始化阶段；然后当 X3

16、有高 电平信号时，C250 加一，当 X4 有高电平信号时，C250 减一，最后的数据都 存储在 D0 中，最后将 D0 存储的数据传给数码管显示。 5 系统调试及结果分析 5.1 硬件调试 PLC 内部可以为输入电路提供 24V 电压,BEN5M-DT 光电传感器需要的驱 动电压为 24V，为了直接驱动负载，需要为输出电路配置 220V 的交流电源， 以满足其输出指标，经过分析我们知道，电源满足所需要的要求；然后我们按 接线图接好线后，按下启动按钮，电机能正常工作，七段数码管能实时显示数 据，车位指示能正常指示，因此证明 PLC 选型正确，光电传感器也符合要求。 5.2 软件调试 首先根据接线图接好线，并将程序用 FX-GP 编程软件导入到 PLC 系统中， 然后进行读写操作，如给 X3 一个高电平信号，看计数是否加一，给 X4 高电平 信号，C250 是否减一，当计数达到 100 时，是否停止计数，经过多次调试最后 改正达到要求。 基于 PLC 的停车场车位控制系统 12 参考文献 1钟肇新，范建东，冯太合.可编程控制器