plc停车场车位控制系统

PLC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二○一六年六月目录摘要..............................................................................................11设计要求与方案论证...................................................................21.1设计要求............................................................................21.2方案论证与对比.................................................................21.2.1方案一.......................................................................21.2.2方案二.......................................................................31.2.3方案对比与选择.......................................................32控制系统的设计..........................................................................42.1控制程序流程图设计.........................................................43硬件系统的设计..........................................................................53.1PLC的选型......................................................................53.2七段数码管的设计.............................................................53.3车位传感器........................................................................63.3.1车位传感器工作原理及选型....................................63.3.2各类车位传感器.......................................................63.4道闸开关系统.....................................................................74停车场软件系统的设计...............................................................84.1输入/输出I/O口分配........................................................84.2控制程序设计分析.............................................................85系统调试及结果分析.................................................................115.1硬件调试...........................................................................115.2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21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LED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，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