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1、目录一 概述.二 装置选择及端口配置.三 系统接线图.四 程序设计思路及流程图.五 系统梯形图.六 调试中问题及解决方法.七 收获与体会.八 参考文献.一 系统概述1.1 PLC简介与应用1.1.1 PLC定义： PLC（Programmable Logic Controller），可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。1.1.2PLC基本构成：PLC实质是一种专用于工业控
2、制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：（1）电源。PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的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。（2）中央处理单元（CPU)。中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；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。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，
3、并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高PLC的可靠性，对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。（3）存储器。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。（4）输入输出接口电路。1现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用
4、是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。2现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。（5）功能模块。如计数、定位等功能模块。（6）通信模块。如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等。1.1.3PLC特点：PLC具有以下鲜明的特点。（1） 功能完善，组合灵活，扩展方便，实用性强。现代PLC所具有的功能及其各种扩展单元、智能单元和特殊功能模块，可以方便、灵活地组成不同规模和要求的控制系统，以适应各种工业控制的需要。以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统
5、，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。2（2） 使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。 PLC的运用能够做到在线修改程序，改变控制的方案而无需拆开机器设备。它能在不同环境下运行，可靠性十分强悍。（3）安装简单，容易维修。PLC可以在各种工业环境下直接运行，只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，写入程序即可运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。PLC还有强大的自检功能，这为它的维修提供了方便。（4）抗干扰能力和可靠性能力都强，远高于其他各种机型。隔离和滤波，是抗干
6、扰的两大主要措施。对PLC的内部电源还采取了屏蔽、稳压、保护等措施，以减少外界干扰，保证供电质量。另外使输入/输出接口电路的电源彼此独立，以免电源之间的干扰。正确的选择接地地点和完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。为适应工作现场的恶劣环境，还采用密封、防尘、抗震的外壳封装结构。通过以上措施，保证了PLC能在恶劣环境中可靠工作，使平均故障间隔时间长，故障修复时间短。（5）环境要求低。PLC的技术条件能在一般高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境下工作，能在强电磁干扰环境下可靠工作。这是PLC产品的市场生存价值。（6）易学易用。PLC是面向工矿企业的工控设备，接口容易，编程语言易于为
7、工程技术人员接受。PLC编程大多采用类似继电器控制电路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此，很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。1.1.4 PLC应用：目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，是一个国家发展高度自动化的标准设备。1.2课程设计控制要求（1）按自动开关开始工作；入库车辆前进时，经过1# 2#传感器后计数器加1；出库车辆前进时经过2# 1#传感器后计数器减1，单经过一个传感器则计数器不动作。由两位数码管显示车库内剩余车位数量，假设最多可停放50辆车，电源接通时照明灯一直亮。（2）
8、增加三个按钮分别实现手动增、减计数和清零1.3系统概述本次课程设计利用可编程逻辑控制器（PLC）设计一个实时统计车库中车辆出入库数目的系统，在此系统中PLC负责通过外围设备判断车辆进出库的方向并计数，同时显示剩余车位数目，同时还要根据外围设备的输入情况实现手动控制统计数目的增减及清零。1.4系统功能能自动判断车辆的出入库方向，实时统计出入库车辆的数目，并显示剩余车位数目（最多为50个，最少为0个），同时还可人工控制显示数目的增减及清零，附加功能为当剩余车位为零时，车库进入方向指示红灯亮，禁止车辆进入，出库方向不受影响，当有车辆出库时指示灯自动熄灭，可进入停车。二 装置选择及端口配置2.1装置选
9、择本次设计采用三菱FX系列中的FX2N（C）装置， 该系列装置具有以下特点：（1）FX系列PLC拥有无以匹及的速度，高级的功能逻辑选件以及定位控制等特点；（2）FX2N是从16路到256路输入/输出的多种应用的选择方案； （3）FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方面都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。 （4）除输入出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。 2.2端口配置该装置引出的输入输出端口各有32个，根据系统设计的需要，选择X000-X005六个输入端口，作为外围设备及手动输入端口
10、，Y000-Y007，Y010-Y011十个输出口，作为输出显示端口，入口指示红灯控制端口及工作只是端口，其中Y000-Y007为驱动七段显示器输出端口，采用两位七段译码显示，具体端口功能分配如下表1端口选择及功能所示：表1 端口选择及功能输入输出输出端口名称功能配置端口名称功能配置端口名称功能配置X000启动按钮Y000显示十位AY006显示个位CX0011#传感器Y001显示十位BY007显示个位DX0022#传感器Y002显示十位CY010入口方向指示红灯X003手动增按钮Y003显示十位DY011工作指示灯X004手动减按钮Y004显示个位AX005手动清零按钮Y005显示个位B三 系
11、统接线图3.1系统接线图根据端口选择画出系统的接线原理图如下图1系统接线图所示：图1系统接线图该系统所需硬件设备为带输入输出引出端口及开关的三菱FX2N(C)，两个带译码器的七段译码显示器以及编程烧录程序的计算机一台。3.2传感器输入电路1#传感器和2#传感器则可以单独组成装置，可以采用红外线收发器，当车辆经过时挡住红外线光线，从而触发对应的传感器动作，使PLC得输入端口闭合，传感器每次动作后延时一段时间复位，为下一次车辆触发准备。如下图2原理图1所示。图2原理图13.3方案选择 实现车辆进出库管理的要求，可以有以下几种方案供选择：方案一：系统中仅由两个传感器先后动作的情况判断车辆的出入库，一
12、个开关作为启动开关，三个开关分别用于手动增加，手动减小和手动清零。方案二：系统中除了使用两个传感器判断车辆的出入库，还在出入库方向个增加一个安装有冲击型压力传感器的减速带，当有车辆进出时会触发其动作，启动开关，手动增加，手动减小和手动清零开关均不变。方案三：可以设置两个车道分别用于进出车库，则每个车道只需设置一个传感器即可，再附加一个压力传感器就能实现进出车库的统计，主程序简单易实现，启动开关，手动增加，手动减小和手动清零开关均不变。方案确定：方案一优点为外围检测硬件电路简单，进出库只用一条道路，节省资源。缺点是主程序需要根据两个传感器的先后动作情况判断车辆是进库还是出库，程序结构有一定复杂程
13、度。同时还会因为传感器的误动作造成计数错误。适合在中小型车库使用，经济性高。方案二优点为通过增加压力传感器可以减小传感器误动作带来的误差，在原来传感器动作的基础上再加上压力传感器的动作系统才会计数一次，避免了传感器误动作时带来的误差。缺点是增加了一个压力传感器，会增加装置的成本，对计数要求高的车库管理可以采用，可以用在大型车库里，方便管理。经济性与抗干扰性能较好。方案三优点是进库，出库车辆分开，方便计数，不需要判断车辆的出入库方向，主程序相对简单易实现，相对于方案一合方案二的可靠性都高，但是增加一条进出道路后，相应的设施成本增加，经济性不高。适合在大型车库使用，增加道路可以避免车辆拥挤，减少交通事故发生的概率，附加压力传感器可以减少误计数的次数，剩余车位统计更精确。本次课程设计要求为本次课程设计利用可编程逻辑控制器（PLC）设计一个实时统计车库中车辆出入库数目的系统，在此系统中P
