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1、. . . . 酒 泉 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计（论 文） 2010 级 电气自动化 专业题 目：车库自动控制系统的设计 毕业时间： 二O一二年六月 学生： 鹏 指导教师： 雅芸 班 级： 10电气 2012 年06月20日 . . . 车库自动控制系统的设计 摘要：立体车库就其组成部分而言，可分为二大部分：车库结构部分和控制系统部分。在对立体车库控制系统的设计中，采用了先进的PLC可编程序控制器，(PLC)作为控制系统简单易行。其稳定、可靠、快速、性价比高的特点使得控制系统非常完美，从而达到自动控制的目的。关键词：立体车库；控制系统；plc；单片机；光电传感器我国机械式车库的早期
2、研究开发工作是从80年代中期开始，90年代开始引进和生产停车设备，在、等地都有使用。参照日本等国标准制定的我国行业标准也于近几年出台，目前停车设备生产厂已发展到几百家，生产各种类型的停车设备，有些停车设备已开始出口。机械式立体车库是一种具有综合性能的建筑，不仅包含了机械停车设备，其规划建设涉及到区域整体景观、交通疏导、建筑结构、供电照明、通讯监视、通风排水、环境保护、安全消防、收费管理等各学科领域，就停车设备本身而言，其机械结构的发展已形成了停车设备独有的技术特征，需要多学科、多专业的复合型人才积极参与，把国外停车技术和各领域的成熟技术移植到我国停车产业，开发出安全、经济、高效、节能、省地的产
3、品，满足国外市场的需求。PLC采用了以计算机为核心的通用自动控制装置，集微机技术、自动化技术、通讯技术为一体，可靠性强、性价比高、设计紧凑、扩展性好、操作方便，适用于频繁启动和恶劣的环境，因此在立体停车库控制系统常采用PLC作为电控系统的核心。并运用了传感器控制停车场闸门开合，并将数据同步到七段数码管进行同步显示。可真正实现无人现场值守与引导工作。本系统以上位机作为监控机，利用上位机的数据通信手段，数据处理能力和图形显示、多媒体技术，通过现场总结，实时接收和处理下位机PLC 从现场采集的各种状态、控制、报警信号，并利用这些信号驱动PC 控制界面中的各种图形，实时显示现场的各种状况，在设备监控室
4、构造出形象、明显的界面，对操作运行和故障给出提示、报警等。车库自动控制系统的设计目录1 方案论证与对比2控制系统设计3结论与思考4致 一、方案论证与对比（一）方案一本设计是基于PLC的停车场控制系统，在停车场进口处装一传感器1，出口处装一传感器2，传感器接受到高电平信号而控制电机的正反转，停车场处的闸门开合。传感器1、2所输出的脉冲分别输入给计数器1、2，计数器1、2将计的数据存储在存储器1、2中，进的车辆数与出的车辆数相减得到的数据再传输给存储器3，存储器3所存储的数据将会传输给数码显示管显示，如显示的数为16时，则门口处的闸门停止工作，如显示的数还没到16时，则闸门继续工作。其原理框图如下
5、图1所示： 图1 方案一原理框图（二） 方案二本设计在停车场闸门口处装两个光电传感器BEN5M-MDT，传感器所接受到的信号控制电机的正反转，停车场的闸门开合闸，另外，传感器所接受到的信号传输给plc控制系统的双向计数器C250，C250具有计数存储功能，并将计数结果实时传输给带译码器的七段数码显示器显示，如显示的数为16时，则门口处的闸门停止工作，如显示的数还没到16时，则闸门继续工作。其原理框图如下图2所示：图2 方案二原理框图（三） 方案对比与选择上述两个方案均是基于PLC来设计的，设计所需要的硬件部分PLC系统都可以提供，均可以达到设计的要求。方案一所用的程序指令简单易懂，可步骤繁，接
6、线图较复杂；方案二所用的程序指令简单，步骤较少，利用了C250的双向计数原理，通过两个输出端口向显示器输送数据，简单且易于实现。通过以上权衡比较，显然方案二是实现本次设计任务较合理的方案。二、自动控制系统设计（一）硬件配置（二）I/O分配（三）接线（四）流程图（五）程序分析（一）硬件配置1、PLC（三菱FX2N-64MR）：根据控制要求统计系统所需的输入点数与输出点数，并考虑要有一定的余量，在本系统中我们采用了三菱FX2N-64MR型PLC，该型号PLC是FX系列PLC家族中比较先进的系列。其中FX2N-64MR型号的含义：(1)“64”表示输入/输出总点数；(2)“M”表示基本单元类型；(3
7、)“R”表示继电器输出形式。它具备如下特点：最大围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合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，它可以为系统提供最大的灵活性和控制能力。 2、传感器（BEN5M-MDT 该产品是BE系列的延伸。 安装了指示器。 可由开关设置方便的操作。 可由稳定接收指示灯光和输出灯光核定操作状态。 置抗干扰光和噪音极强的IC。）：它是一种测距的光电传感器，具有测距远（最远可达到5米），采用反射镜反射的检测方式，DC1224V供电，NPN/PNP同时输出，遮光ON/入光ON选择。 3、七段数字译码显示器：由于在PLC系统中工作的是二进制的数字信号，
8、而人们习惯十进制的数字或运算结果，因此需要数字显示器，显示出便于人们观测、查看的十进制数字，因此本设计选择了七段数字译码显示器，译码显示器主要由译码器和驱动器两部分组成，通常二者都集成在一块芯片中。该硬件的原理如下图3：图3七段数字译码显示器原理框图（二）I/O分配表表1 I/O分配表输入信号输出信号启动按钮X1车满信号灯L1Y0上升沿加计数输入X3车未满信号灯L2Y2上升沿减计数输入X4正转接触器KM1Y3行程开关X6反转接触器KM2Y4行程开关X7BCD码输出Y5-Y14 X： X为输入继电器，它的作用是接受并存储外部输入的开关量信号，和对应的输入端子相连，同时提供无数的常开和常闭软触点用
9、于编程。Y： Y为输出继电器，它的作用是具有一常开硬触点用于向外部负载发送信号，每一输出继电器的常开硬触点与可编程控制器的一个输出点相连直接驱动负载，它也提供了无数的常开和长闭软触点用于编程。M： M为辅助继电器，它是由软件来实现的，用于状态暂存，移位辅助运算及赋予特殊功能的一类编程元件，其作用类似于继电接触控制系统中的中间继电器，绝大多数的继电器线圈由用户程序驱动。T： T为定时器，作用相当于继电接触控制中的通电延时型时间继电器。C： C为计数器，主要用来记录脉冲的个数。本设计采用的C250为一相双向的高数计数器，这种计数器固定可编程控制器的一个输入端X3用于上升沿加计数，固定可编程控制器的
10、另一个输入端X4用于上升沿减计数。D： D为数据寄存器，可编程控制器在模拟量检测与控制以及位置控制等许多场合都需要数据寄存器来存储数据和参数。（三）接线图下图为停车场控制系统的接线图，在该接线图中，X1是该系统的总开关，BEN5M-DT传感器1接X3输入端，BEN5M-DT传感器2接X4输入端，X6、X7是行程开关，分别接X6、X7输入端。L1是停车场车满指示灯，L2是车未满指示灯，QS是电机正转的总开关，KM1是电机正转的继电器线圈，KM2是电机反转的继电器线圈，Y5至Y12输出的是BCD码，直接接入七段数字译码显示器。停车场控制系统接线图如图4所示。图4 停车场控制系统接线图下图为主电路控
11、制图，当QS闭合时，KM1闭合KM2断开电机正转，闸门开启，车辆可通过，当KM2闭合KM1断开时电机反转，闸门闭合，车辆不可通过。控制线路主电路图如图5所示。 图5 控制线路主电路图（四）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6所示。图6 车进模块流程图停车场控制系统的车出模块流程图设计如下图7所示。图7车出模块流程图（五）控制程序设计分析根据设计要求，启动按钮开关X1，辅助继电器M1得电，M1常开触点闭合，自锁；M1闭合时，C250开始工作，当计数为16时，C250常开触点闭合，辅助继电器M0得电，M0常开触点闭合，输出继电器Y0得电，车满指示灯亮。M0常闭触点断开，输出
12、继电器Y1失电，车未满指示灯熄灭；M1常开触点闭合时，上升沿微分输出，M2继电器得电，M2常开触点闭合，将0赋值给计数器D0，将1赋值给计数器D1，完成了初始化阶段；当车辆通过停车场入口或出口时，传感器1向计数器输入高电平，X3常开触点闭合，停车场门口处的闸门控制系统总开关Y2闭合，闸门控制系统开始工作，输出继电器Y3得电，常开触点Y3闭合，自锁，闸门打开，车辆通过，当碰到行程开关X6时，X6常闭触点断开，X6常开触点闭合，T0继电器得电， 常开触点T0闭合，自锁，延时1分钟后，输出继电器Y4得电，电机反转关门；当进入一辆车时，X3闭合，D0中存储的数和D1中存储的数相加并赋值给计数器D0中；
13、当出去一辆车时，X4闭合，D0中存储的数减去D1中的数赋值给D0，计数能够实时更新；M1闭合时，计数器D0中存储的数输入七段数字译码显示器实时显示。入口处的传感器能检测所进车辆的数目，出口处的传感器能检测所出车辆的数目；当车辆在要进出门5米处，闸门会自动开启让车辆进入或出去；当停车场车满时，车满指示灯会亮，当停车场车位没停满时，车未满指示灯会亮，能够提醒人们是否还可以停车；显示器能都实时显示停车场所停车辆数，并且车辆已经停满时，闸门自动关闭，不会让车辆进入。该控制系统达到了设计要求。附录一： 梯形图附录二： 指令表0 LD X0011 OR MI2 OUT M13 LD M14 OUT C250 K169 LD C25010 OUT M011 LD M012 OUT Y00013 LDI M014 OUT Y00115 LD X00316 OR Y00217 ANI M018 OUT Y00219 LD X00320
