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1、电气控制与PLC课程设计设计项目：车库车辆出入库管理（项目七） 前言 随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和生产活动大量的使用自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度的提高了生产效率，又进一步的促进了生产力快速发展，并不断的丰富着人们的生活。 本设计是基于PLC的车辆出入库管理系统，采用LED来显示车库是否满。使用两个压力感器来监控车辆的进出并完成计数工作，车辆进入时经过两个传感器使显示数字加一，车辆外出时经过两个传感器使计数器数字减一，但当车辆只经过一个传感器时不计数。 为了防止意外计数错误，本系统采用反复程序校验，来提高系统的可靠性。 首先，注意控制两个传感器之间的距离，用程
2、序验证进出车库的是否是车辆，当人通过传感器时不计数；其次，采用逻辑互锁方式，启动加计数则要锁定减计数，产生加计数脉冲时则要锁定减计数脉冲，如此以保证可靠性；最后，及时的进行复位处理，以免车辆在传感器附近作往返运动时错误计数。目录1 可编程控制器（PLC）的简介51.1 PLC的基本结构51.2 PLC的工作原理61.2.1输入刷新阶段61.2.2程序执行阶段61.2.3输出刷新阶段61.3课题设计目的和发展趋势71.3.1课题研究目的及实际意义71.3.2车辆出入库智能管理系统发展概况及趋势71.4课题设计思想82 方案分析与论证92.1 方案的分析92.1.1 模块选用92.1.2 FX2N
3、系列PLC各种软元件92.2 方案的论证103 程序设计113.1 课程设计题目113.1.1 控制要求：113.2 方案制作113.2.1 车库车辆出入库简单示意图：113.2.2 传感器的选择123.2.3 车库车辆出入库PLC控制程序流程图163.3 车库车辆进出库PLC控制I/O分配表173.4 控制门程序183.4.1 程序指令表183.4.2 梯形图183.5 车辆计数程序193.5.1 程序指令表193.5.2 梯形图203.6 数码管显示程序213.6.1 程序指令表213.6.2 梯形图214 总结225 参考文献231 可编程控制器（PLC）的简介1.1 PLC的基本结构
4、1、中央处理单元(CPU)： 中央处理单元 (CPU)是PLC的控制核心。它按照PLC系统程序赋予的功能：a. 接收并存储从用户程序和数据；b.检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。 2、存储器： 可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。存放系统软件（包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其各种管理程序）的存储器称为系统程序存储器；存放用户程序（用户程序存和数据）的存储器称为用户程序存储器，所以又分为用户存储器和数据存储器两部分。 3、输入接口电路： 输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种，在我们实际涉及到的信
5、号当中，开关量最普遍。4输出接口电路：可编程序控制器的输出有：继电器输出(M)、晶体管输出(T)、晶闸管输出(SSR)三种输出形式。5电源： PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。如FX1S额定电压AC100V240V，而电压允许范围在AC85V264V之间。允许瞬时停电在10ms以下，能继续工作。一般小型PLC的电源输出分为两部分：一部分供PLC内部电路工作；一部分向外提供给现场传感器等的工
6、作电源。1.2 PLC的工作原理PLC则是采用循环扫描的工作方式。一个扫描周期主要可分为3个阶段。1.2.1输入刷新阶段在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成输入端刷新工作后，将关闭输入端口，转入程序执行阶段。在程序执行期间即使输入端状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，而这些变化必须等到下一工作周期的输入刷新阶段才能被读入。1.2.2程序执行阶段在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐步执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输入刷新阶段。1.2.3输出刷新阶段当所有
7、指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路（输出映像寄存器），并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。由此可见，输入刷新、程序执行和输出刷新三个阶段构成PLC一个工作周期，由此循环往复，因此称为循环扫描工作方式。 显然扫描周期的长短主要取决于程序的长短。扫描周期越长，响应速度越慢。由于每个扫描周期只进行一次I/O刷新，即每一个扫描周期PLC只对输入、输出状态寄存器更新一次，所以系统存在输入输出滞后现象，这在一定程度上降低了系统的响应速度。但是由于其对I/O的变化每个周期只输出刷新一次，并且只对有变化的进行刷新，这对一般的开关量控制系统来说
8、是完全允许的，不但不会造成影响，还会提高抗干扰能力。这是因为输入采样阶段仅在输入刷新阶段进行，PLC在一个工作周期的大部分时间是与外设隔离的，而工业现场的干扰常常是脉冲、短时间的，误动作将大大减小。但是在快速响应系统中就会造成响应滞后现象，这个一般PLC都会采取高速模块。总之，PLC采用扫描的工作方式，是区别于其他设备的最大特点之一，我们在学习和使用PLC当中都应注意。1.3课题设计目的和发展趋势1.3.1课题研究目的及实际意义随着城市建设的加快以及汽车数量的急剧增加，智能车库成为当前停车改革的必然趋势，尤其是在寸土寸金的大城市，采用智能车库是解决停车难问题的必然出路。针对现有独立的智能车库存
9、在PLC控制的弊端独家研制开发了本套智能车库管理系统。将智能车库与车库管理两个不同的行业无缝的链接在一起，推动了行业的新发展。1.3.2车辆出入库智能管理系统发展概况及趋势车辆出入库智能管理系统是利用高度自动化的设备对车库进行安全、有效的管理，最大限度的减少人员费用和人为失误造成的损失，大大提高整个车库的安全性与使用效率。 中国的车库智能管理系统市场兴起在2001年，目前还处于初级发展阶段，各种品牌不断涌现，市场比较混乱，归结起来其现状主要表现为以下几点： 市场发展空间很大。车库管理由于前期中国车辆增长情况与车库规划间差距较大，全国车辆与车位之比高达5:1，为解决停车问题，未来车库智能管理系统
10、市场发展空间很大；由于中国车库智能管理系统市场还处于初级发展阶段，市场上品牌繁杂，没有形成主流品牌，这也是市场发展不成熟的表现；产品可靠性较低，技术含量不高；成套设备的系统多由集成商提供，能提供成套设备的生产厂家不多，系统稳定性、可靠性不易控制；部分商家售后服务不到位；国内系统、组装系统与国外系统的市场占有率之比约为2:1:1。由于价格因素影响，国内产品主要用于一般小区与中低档写字楼，国外产品则用于比较知名的高档智能建筑；系统智能化程度较低，如车位引导系统应用不多；从趋势上看，车库智能管理系统应向更高程度的智能化、合理化、人性化方向发展。我国车库智能管理系统市场需求剧增。2010年全国共生产1
11、826万辆，销售1806万辆汽车，显然我国已经成为一个汽车消费大国。但随之而来各大城市出现了马路拥堵，乱停乱放等问题。马路拥堵，一线城市已经出台了汽车限购政策和国家公务用车使用政策，但车辆乱停乱放除了国家完善相关法律之外，车辆的停放配套也必须一并跟上。由于土地容量有限，车位的数量也僧多粥少，停车所引发的社会问题日趋严重。停车所涉及的社会问题是多方面的，涉及城市规划、汽车保有量的增长与停车资源配套的失衡、轨道交通停车配套等诸多问题。1.4课题设计思想随着社会经济的发展，人们生活水平的提高，汽车已越来越多的进入家庭，汽车消费时代已悄然来临，车库的建设也是方兴未艾，车库智能管理系统也已经在大部分车库
12、发挥着重要作用，在为人们停车带来方便的同时也具有良好的社会效益和经济效益。为了满足小区车库智能化管理的要求，设计编写了本方案，主要包括车库出入口智能管理系统和车库智能车位引导系统，侧重点在于车位诱导和车辆检测。智能车库成为当前停车改革的必然趋势，将智能车库与车库管理两个不同的行业无缝的链接在一起。由于市场发展空间很大，车库智能管理系统将会向智能化、合理化、人性化方向发展；同时由于智能车库的增加，将会解决诸多停车所引发的社会问题。2 方案分析与论证2.1 方案的分析在车辆出入库时，设置传感器检测车辆到位，在设置身份识别检测器，通过PLC控制道闸的开关来实现车辆出入的自动化，在车辆出入的同时，通过
13、光电传感器的检测。并且光电传感器与PLC的实时通信，以此来统计车库现有的车辆的数目，并显示在数码管上，实现车辆计数的自动化。2.1.1 模块选用本次设计选用三菱FX2N系列PLC。FX2N系列PLC的小型化、高速度、高性能都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。除输入输出16-25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接、模拟控制、定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256点的灵活输入输出组合。可选用16/32/48/64/80/128点的主机，采用最小8点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。
14、丰富的软元件应用指令中有多个可使用的简单指令、高速处理指令、输入过滤常数可变，中断输入处理，直接输出等。便利指令数字开关的数据读取，16位数据的读取，矩阵输入的读取，7段显示器输出等。数据处理、数据检索、数据排列、三角函数运算、平方根、浮点小数运算等。特殊用途、脉冲输出（20KHZ/DC5V，10KHZ/DC12V-24V），脉宽调制，PID控制指令等。外部设备相互通信，串行数据传送，ASCII code印刷，HEXASCII变换，校验码等。时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法、读出、写入等。2.1.2 FX2N系列PLC各种软元件 输入(X) 各基本单元中，按X000-X007等按8 进制
15、的方式分配输入继电器下载程序的时候，可以通过选择输入滤波器的滤波值更改输入滤波时间，也时可以用指令更改滤波值，同时也可以通过刷新指令即时更新输入端口的物理状态达到高速输入。输出(Y) 各基本单元中，输出Y0-Y7等按8 进制的方式分配输出继电器可以通过快速指令，立即刷新输出。辅助继电器(M) 可编程控制器内部具有的继电器，这种继电器有别于输入输出继电器，它不能获取外部的输入，也不能直接驱动外部负载，只能在程序中无限使用。 定时器(T) 对于可编程控制器内的时钟脉冲进行减法计算，当减到0 的的时候，输出触点动作，利用基于时钟脉冲的定时器，可以检测到0-32768 个时基脉冲。 计数器(C) 供可编程控制器的内部信号使用，16 位计数范围1-32767，计数速度与扫描速度有关。如果是外部高速计数，与扫描无关。对于没有使用到的到计数器，相应的寄存器可以做普通数据存器用，但在执行批复位的时候，会把数
