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1、阿克苏职业技术学院学生毕 业 论 文（封面）题目：基于PLC的自动车库控制 系部:机电系 专业：机电一体化 班级：机电06501班 姓名：李强 指导教师：董燕 时间：2011年6月20日 基于 PLC 的自动车库控制摘 要:本文提出一种运用可编程控制器（PLC）对住宅小区停车场汽车进出及停放指示进行自动化管理的方案,此方案大大提高了设计效率,维护周期短且调试方便,成本较低,可供开发停车场管理系统的人员作参考。关键词: PLC；自动车库；停车场管理一、 引言随着汽车大量涌入和国内汽车工业的不断发展,大中城市的汽车数量剧增,从而引发了停车管理问题。近几年,我国的停车场管理技术不断完善,计算机技术、
2、通信技术、网络技术的发展又促进了停车场管理系统功能的强大。但是,现时某些小区小型停车场如要运用大量高新技术就会出现资金不足、维护管理不完善的问题，同时停车场建设还要考虑如何解决车辆管理成本高、服务效率低等问题。由于小区停车场基本是供住户使用,可以考虑采用 PLC 对停车场进行自动控制，可避免由于人工操作在车库出入口发生排队拥堵的情况。小区停车场管理系统重点要做到准确指示车辆进出,车辆进入时给与司机准确的车位数量与具体位置,车辆进入车库后,记录车辆总量;车辆离开车库时,减少车辆数量。车辆进出指示可完全由PLC 进行中央控制处理,停车场空位指示可利用价格便宜的数码管显示。二、 可编程控制器(PLC
3、)简介PLC 是一种可编程的数字逻辑控制设备,早期用于开关量的逻辑控制,多用作控制电动机正反转和电磁阀的开关动作,从而控制机械设备的运转。只要合理分配输入、输出点,根据控制要求设计梯形图,采用基本指令和步进指令就可达到控制目标。随着控制要求的不断提高,许多 PLC 生产厂家进一步优化和完善 PLC 的功能,增加了功能指令,大大拓宽了 PLC 的应用范围 ,使 PLC 在某种程序上可以代替控制器和计算机的协同工作系统,为工业生产和民用控制设计提供方便。PLC 的具有可靠性高、功能性强和编程简单等优点,所以深受设计人员的喜爱。PLC 就如同一部计算机与继电器控制设备相结合的新型高性能控制装置。PL
4、C 的基本单元包括中央控制器（CPU） 、存储器、输入单元和输出单元 。除了基本单元,PLC 还可以追加许多扩展模块,从而增强其功能和性能。PLC 就物理结构来说有丰富的输入输出端,而从 PLC 的逻辑结构来看,内部有许多软元件 ,如输入输出继电器、辅助继电器、状态器、计数器、计时器和数据寄存器及器件所对应的常开常闭接点,方便对车辆进出、停放、计数、计时的信号输入和车辆停放数量、位置的显示。大多数 PLC 的编程方式都有梯形图编程、指令表编程和顺序功能图（SFC）编程,特别是梯形图编程方式,直观易懂 。除了运用基本指令可以完成大量工作,功能指令的扩展更为系统开发、调试和维护带来许多便利,本文以
5、梯形图编程方式设计停车场管理系统,无论从设计到功能分析都是极为方便的。三、系统设计本文讨论的是以一个能容纳 22 辆车（一般为小型车）的车库为例的小区停车场,进行管理系统的设计。3.1 身份识别及道闸开关道闸前的地下埋设车辆检测器 ,当车辆停在道闸前,检测器会向 PLC 发出信号告知将有车辆进入,道闸处于准备打开状态,只要身份识别正确,道闸立即打开。在车库入口要安装车辆拍照识别系统和道闸 , 车辆拍照识别系统触发信号线连接到 PLC 的一个输入端,当车辆驶入车库门口时, 该系统通过对来自摄像头的图像帧进行神经算法运算，在复杂多变的背景中提取出车辆牌照的文本信息，经系统比对之后识别身份,证明是该
6、小区住户, 系统发出信号告知 PLC 准与车辆通过,PLC 驱动输出端,输出端发出信号使道闸打开。道闸后的地下也要埋设检测器,车辆通过后,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。下面是身份识别和道闸开关功能示意图和 I/O 分配表如下:图 1 身份识别与道闸开关示意图输入 输出车辆检测器1 X0入库道闸电动机正转 Y0身份识别开关 X1入库道闸电动机反转 Y1车辆检测器2 X2出库道闸电动机正转 Y2入库道闸限位开关 X3出库道闸电动机反转 Y3车辆检测器3 X4 指示灯Y20Y27,Y30Y37,Y40Y45车辆检测器4 X5 出库道闸限位开关
7、 X6 红外线检测装置X10X17,X20X27,X30X35 图 2 I/O 分配表在 I/O 表中，X1 表示身份识别开关。X0 表示车辆检测装置开关,只要车辆驶到道闸前,车辆检测器发出信号使 X0 闭合,辅助继电器 M1 进入准备通电状态;只要身份识别正确,X1 闭合,支路 1 通电,驱动辅助继电器 M0,其接点 M0 闭合,M1 马上通电,M1接点动作,使输出线圈 Y0 置位,其相应的输出端 Y0 发出信号控制道闸升降的电动机正转,同时复位 Y1 线圈,确保道闸没有反转信号,这时道闸就打开,车辆通过。车辆通过以后,经过道闸后车辆检测器,检测器发出信号使开关X2 闭合,首先把 Y0 输出
8、线圈复位,即道闸电动机正转信号复位,同时置位 Y1 输出线圈,使电动机反转,道闸关闭。同时设定一个数据寄存器 D0,作为对车库车辆总数的记录,然后用 BCD 功能指令使 D0 中的二进制数转换成十进数输出到以 Y10 为首的八个输出端,驱动车库大门指示板上的显示管。最后,在道闸关闭的终点安装一个限位开关 X3,当道闸回复原位时,X3 接点接通,使电动机反转信号复位。3.2 指示板我们将在车库入口，以及入口后的拐弯处安装两面不同的指示板 ,分别告知车辆司机整个车库的可停放数量和可停放的位置。假设车库是按如下图左侧的结构设计,那么在可停放位置的指示板上则按照下图右侧的方式排放指示灯。车库和指示板的
9、示意图如下:图 4 停车场指示板注：红色表示指示灯熄灭图 3 车辆进入管理梯形图图 5 车位显示梯形图当某一位置没有停放车辆时,相应编号的指示灯变亮,司机看见时就可以按照指示进入车库按位停车。这个部分同样可以用梯形编程图来实现。车位显示程序,相对比较简单,所用到的软元件有输入端元件 X10X17,X20X27,X30X35,输出端元件Y20Y27,Y30Y37,Y40Y45,输入输出元件共计 20 对。只要在车位顶部安装红外检测装置,就可以对车位有无车辆进行检测。当车位无车辆时,相应输入继电器不通电,常闭接点合上,输出端所联接的指示灯亮,如图 4 中 8 号和 19 号灯亮,证明这两个车位为空
10、。而其余位置有车,所以相应的指灯熄灭。3.3 车辆出库车辆出库,要减少车辆数量记录,并且在车库出口也要安装出口车辆检测器和道闸。下面是车辆出库的梯形图。由图六可以看出,车辆出库与入库的基本原理相同,只是输入元件和输出元件不同,出库与入库所用到的元件必须区分开。并且,要使车辆数量减少,用 DEC 功能指令使记录车辆数的数据寄存器 D0 减 1,最后道闸关闭。图 6 车辆出口梯形编程图四、 外壳与骨架的选材系统的骨架是支撑整个系统的基础,根据本系统的设计方案,要求骨架必须具有坚固、易加工等特点。而系统外壳,要在保证系统美观性的同时,同样具有易加工、坚固等特点。所以,系统骨架与外壳材料的选择,将直接
11、影响系统使用时的耐久性与稳定性。在本设计中,选用了白色无味无毒的聚丙烯塑料板材,作为搭建系统骨架的材料,其厚度为 8mm。同时,以白色无味无毒且易加工的 ABS 塑料板材,作为系统的外壳材料。五、 结束语本设计中依然存在着许多问题，系统中的许多功能和作用，都因资源有限以及个人能力有限而未能得到进一步地改进与完善，但由以上这个简单的例子我们依旧可以看出,运用 PLC 设计车库管理系统非常方便。无论是从设计思路还是设计过程都十分清晰,使得人们运用起来得心应手,并且调试管理简单明了。PLC 无论在工业生产上还是在民用商用设计上都显示出很大的发展潜力,将会的未来的日子里继续发挥作用。我也将在未来的日子
12、里努力钻研，希望能够发掘自己的潜力，提高设计水平。最后，感谢老师们三年以来不辞辛劳地悉心教导，特别是本次毕业设计的指导老师-林晓鹏老师，在此期间给您添了许多麻烦，再次感谢您对我们付出，望今后工作顺利，身体健康！参考文献:1、顾战松、陈铁年编著.可编程控制器原理与应用，国防工业出版社，2、廖常初主编.可编程序控制器应用技术，重庆大学出版社3、王卫星编著.可编程控制器原理及应用，中国水利水电出版社，4、孙振强编著.可编程控制器原理及应用教程，清华大学出版社5、 陈立定、吴玉香、苏开才编电气控制与可编程控制器，广州：华南理工大学出版社200l6、吴亦锋.可编程序控制器原理与应用速成.第一版.福州:福建科学技术出社,2004:110-1657、三菱 FX 系列可编程序控制器系统手册，三菱公司。8、陈立定.电气控制与可编程序控制器的原理及应用.第一版.北京:机械工业社,2004:1-499、张进秋,陈永利,张中民.可编程控制器原理及应用实例.第一版.北京:机械工业出版社,2004:318-33910、吴晓君,扬向明.电气控制与可编程控制器应用.第一版.北京:中国建材工业出版社,2004:64-7511、王立权,王宗义,王淑钧,徐伟.可编程控制器原理及应用.第一版.哈尔滨:哈尔滨工程大出版社,2004:206-207
