停车场车位控制

1现代控制技术及PLC控制课程设计姓名郭文秀学号2010322101班级101专业机械电子工程院别机械工程学院指导教师李杰2013年7月5日2引言随着进口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、通信技术、网络技术的发展又使停车场管理的系统功能得以提高。现在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，车辆进入后，记录车辆数量，车辆离开时，减少车辆数量。车辆进出指示可完全由PLC作为中央控制来处理，停车场空位指示可利用价格较不高的数码管显示。停车场车位管理系统，它由固定在停车场中的管理控制器、埋设在车位处的电动车位锁及移动控制器相互连接构成；管理控制器包括传感器接收模块、逻辑控制电路及驱动控制电路；电动车位锁的电源端与驱动控制电路的电源输出端连接；移动控制器中设有数据读写控制电路、无线遥控发射模块及电池，该无线遥控发射模块通过移动控制器外部设置的遥控天线与管理控制器的接收天线进行无线信号连接，具有极大的实用价值。3目录第1章停车场车位控制的功能要求及原理说明要求…………………………11.1设计要求……………………………………………………………………11.2PLC系统选择……………………………………………………………….11.3设计工作原理说明…………………………………………………………2第2章控制系统的设计…………………………………………………………22.1车场车位引导系统概述……………………………………………………22.2系统结构……………………………………………………………………22.3控制程序流程图……………………………………………………………32.4硬件配置……………………………………………………………………42.5输入输出编址………………………………………………………………42.6PLC接线图及控制电路主电路图………………………………………...52.7编程元件的解析…………………………………………………………....52.8程序梯形图及语句表……………………………………………………....5第3章设计的结果……………………………………………………………....6第4章系统调试及结果分析……………………………………………………64.1硬件调试……………………………………………………………………64.2软件调试……………………………………………………………………64.3性能分析……………………………………………………………………6总结…………………………………………………………………………………7参考文献……………………………………………………………………………8附录一……………………………………………………………………………....9附录二……………………………………………………………………………....10附录三……………………………………………………………………………....114第1章停车场车位控制的功能要求及原理说明1.1设计要求（1）如图一所示，假设有一停车场共有十六个车位。图一停车场分布图（2）假设停车场共有16个空位。（3）在入口处装设有一传感器，用来检测车辆进入的数目。（4）在出口处装设有一传感器，用来检测车辆出去的数目。（5）尚有车位时，入口闸栏才可以将门开启让车辆进入停放，并有一指示灯表示尚有车位。（6）车位已经满时，则有一指示灯显示车位已满，且入口闸栏不能开启让车辆进入停放。（7）可以从7段数码管上显示目前停车场共有几部车。1.2PLC系统选择选择合适的机型是PLC控制系统硬件配置的关键问题。目前国内外生产PLC的厂家很多，如西门子、三菱、松下、欧姆龙、LG、ABB等，不同厂家的PLC产品虽然基本功5能相似，但有些特殊的功能、价格、服务,另外编程指令和编程软件都不相同。PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争最佳的性能价格比。选择时应主要考虑到合理的结构型式,安装方式的选择,相应的功能要求,响应速度要求,系统可靠性的要求,机型尽量统一等因素。根据以上的信息，结合我们的需要，选择情况如下：本次设计要求开始、停止、2个行程开关和两个传感器共6个输入接口，控制车满和有位2个指示灯，电机正反转及2个七段显示屏共18输出接口，所以选用CPU222并扩展2个EM222模块满足控制要求。1.3设计工作原理说明本设计是在停车场入口处有一个接近开关（传感器SQ1），当有车经过入口的时候，接近开关输出脉冲，经PLC输出控制电机的线圈，使电机正转，闸栏开启，当车接触到出传感器（SQ2）时，表示车是入库的，车的数量加一，车库里车得数量经过数码管显示出来。同理，当车先经过SQ2后经过SQ1时，表示车是出库的。车的数量减一。第2章控制系统的设计2.1车场车位引导系统概述系统控制方案停车场车位管理系统的主要功能是远距离监测停车场各个车位占用情况，并将有关信息反馈到控制中心，对车位的空闲状况作出相应的指示。通过相关配置，实现车位检索和车位使用引导；车位监控、时间设定、报表输出；设置密码，防盗报警等主要功能，用户可选择其中的一项或多项配置。停车场车位显示屏模拟实际布局状态，放置于相应区域位置，用LED显示车位状态。当车位有空置时，对应LED灯亮；当有车辆停泊时，对应车数LED发光，对行驶车位进行相应的引导。用户进入后，观察车位显示屏，根据分区指示的路标，寻找空置车位，并指导车辆驶往该处停泊。本系统是一项集传感技术、自动控制、数据处理、数据传输、局部网络连等多种技术于一体的产品，各部件具有安装简便易行，使用两线制半双工串行通讯方式，连线少，管理容量大（目前可同时管理多达512个车位的大型停车场），设定密码可防止车辆被盗，具有声显示，用户操作简便直观等特点，是为物业管理提供的另一种停车场管理模式。2.2系统结构车位检测及引导子系统由两部分构成，一部分为车位状态检测，另一部分由各分区入口处LED灯显示占用车位的多少。6本系统的完整配置由以下主要部分组成：(1)传感器感应装置；（2）LED显示灯；2.3控制程序流程图由上述具体控制要求，可作出停车场车位控制系统在启动运行时的程序框图，如下图所示。NNYYNY七段显示屏重置是否有车进入停车是否有车出触发传感器1传感器1无反应有位指示灯是否亮大门不开开门不开门触发传感器2关门触发传感器2开门计数器加1触发传感器1关门计数器减1传感器2无反应不开门七段显示屏显示当前停车场已停车数七段显示屏重置结束7图2.1控制程序流程图2.4硬件配置1、本系统采用的是西门子SIMATICS7-200系列PLC，选用的是CPU222，它属于AC220V供电/继电器输出，有触点，可带交直流负载，输入点数8，输出点数6，总共14个输入输出点。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CPU222又扩展了两个模块EM222。由于S7-200系列PLC具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格、丰富的功能模块以及强大的指令系统，使得S7-200PLC可以近乎完美地满足小规模的控制要求。它最主要的特点：较高的可靠性、丰富的指令集、丰富的内置集成功能、实时特性强和强大的通信能力。2、传感器（BEN5M-MDT）：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，DC12－24V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，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2-3。SEGD码显示译码器，驱动器七段数码管，显示十进制数图2-3七段数字译码显示器原理框图2.5输入输出编址停车场车位系统输入开关及控制该系统的输出端在PLC中的I/O地址分配表如表2-1所示。表2-1I/O地址分配表控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信启动信号常用开关SB1I0.0停止信号常用开关SB2I0.5传感器1输入信号接近开关SQ1I0.1传感器2输入信号接近开关SQ2I0.28号闸栏上限位信号行程开关SQ3I0.3闸栏下限位信号行程开关SQ4I0.4输出信号车位满信号指示灯HL1Q0.2有车位信号指示灯HL2Q0.3电机正转信号电动机KM1Q0.0电机反转信号电动机KM2Q0.1七段显示屏1信号七段显示屏SEG1Q2.0-Q2.6七段显示屏2信号七段显示屏SEG2Q3.0-Q3.62.6PLC接线图及控制电路主电路图下图2-1为停车场控制系统的接线图，在该接线图中，SB1是该系统的启动总开关，SB2是该系统停止总开关，传感器1接I0.1输入端，传感器2接I0.2输入端，SQ3、SQ4是行程开关，分别接I0.3、I0.4输入端，HL1是停车场车满指示灯，HL2是车未满指示灯，KM1是电机正转的继电器线圈，KM2是电机反转的继电器线圈，Q2.0-Q2.6、Q3.0-Q3.6输出的是BCD码，分别接七段数字译码显示器（图见附录一）。主电路控制图（见附录二），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2.7编程元件的解析1．I：I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于编程。2．Q：Q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。3.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。4．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。5．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。2.8程序梯形图及语句表根据程序模块及停车场车位控制的逻辑关系，可绘出梯形图控制程序，并写出其语句表（见附录二）。9第3章设计的结果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，闸门自闭，不会让车辆进入。该控制系统达到了设计要求。第4章系统调试及结果分析4.1硬件调试PLC内部为输入电路所提供的电压是24V,BEN5M-DT光电传感器的驱动电压为24V，其输出电路能配置220V的交流电源，恰好可以直接驱动负载，满足其输出指标，按接线图接好线，七段数码显示器能实时显示数据，证明PLC选型正确，光电传感器的选择符合要求。4.2软件调试按接线图接好线后，将程序的指令用FX-GP编程软件输入到PLC系统中，编程器直接对PLC的用户程序储存器进行读写操作。采用脱机编程方式将所编制的用户程序存入编程器的ROM中后，经过多次调试。4.3性能分析本设计是基于PLC的停车场车位控制系统，光电传感器能够迅速将采集到的信号传输给PLC中的计数器，计数器进行加减计数存储，并以SEGD码传输给七段译码显示器，显示器能够实时显示停车场的停车数目。PLC具有可靠性高、控制程序可变，具有良好的柔性、功能强，性能价格高等特点。该系统自动化程度高，可靠性高，用PLC可以使该设计的要求全