基于-PLC停车场车位控制系统设计

唐山学院《可编程控制器》课程设计题目停车场车位控制系统设计系(部)信息工程系班级11电本3班姓名学号指导教师201X年月日至201X年月日共1周201X年月日课程设计成绩评定表出勤情况出勤天数缺勤天数成绩评定出勤情况及设计过程表现（20分）课设答辩（20分）设计成果（60分）总成绩（100分）提问（答辩）问题情况综合评定指导教师签名：年月日目录1引言.................................................................................................................................11.1停车场概述...........................................................................................................11.2PLC的简介...........................................................................................................12硬件设计.........................................................................................................................32.1总体设计................................................................................................................32.2设计思路................................................................................................................32.3CPU226的I/O接线图.........................................................................................63软件设计.........................................................................................................................73.1编程软件介绍........................................................................................................73.2总体设计................................................................................................................74程序调试.......................................................................................................................10总结...................................................................................................................................11参考文献...........................................................................................................................121引言1.1停车场的概述近20年来，随着我国城市建设速度的加快，城市交通需求量也日益增大。尽管私家车、出租车比重呈现逐年上升的趋势，因此车辆停放依旧是市民最为关注的问题。为了使交通更加便捷畅通，智能交通系统（ITS）的理念越来越受到人们的关注，该系统将先进的计算机处理技术、信息技术、数据通信传输技术、自动控制技术、人工智能及电子技术等有效地综合运用于停车场智能管理体系中，建立一种在区域性全方位发挥作用的准时、快捷、高效的停车智能管理体系。由于城市人口相对密集，无论是私家车辆还是公交车辆都不能真正满足正常的停放，公交需求更很大。所以在停车场智能管理领域，相应的也出现了PLC停车场智能管理的概念，即含有高科技的智能系统，与普通的停车系统不同的是，它能以PLC技术为基础来解决停车难的问题，直接为目标安全、迅速地到达目的地。因此，在大力加强车辆停放智能管理的建设方面，尤其在实现快捷、便利、安全这一点上拥有很大的发展空间和潜力。为此，本文对停车场智能控制管理上引入了PLC技术，对停车场进行了一个关于PLC为主的系统设计。1.2PLC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，多用于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的。随着控制要求的不断提高，许多PLC生产厂家进一步优化和改善PLC的功能，增加了功能指令，大大拓宽了PLC的应用围，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具有可靠性高、功能性强和编程简单等有点，所以深受设计人员的喜爱。PLC就如同一部计算机与蓄电器控制设备相结合的新型高性能控制装置。PLC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实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：a、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%)围，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去b.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，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。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，近年来对大型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。c、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。d、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。e、功能模块，如计数、定位等功能模块。f、通信模块，如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等。下面是PLC的基本单元结构图如图1.1所示外部输入内部设备外部输出输入接口电源CPU存储器通讯接口输出接口图1.1PLC硬件组成框图2硬件设计2.1总体设计控制面板的设计也相当重要，可以显示停车场的停车数量，当停车场有空位时未满灯亮，提示司机朋友可以把车停放在该停车场，当满灯亮起时，提示司机停车场已满，不能再在此提车场停放车辆，还有系统总的控制按钮，控制系统的启停，控制面板如图2.1。图2.1控制面板2.2设计思路利用经验法法设计电路，运用了自加与自减模块控制车辆的进入与离开。当车辆进入停车场时加1，当车辆离开停车场时减1。两个输出对应车位满与未满。7个输出对应数码管显示车辆数量。16个输出分别显示各个车位的停车情况。当车辆进入时触发一个传感器I0.0，程序中模拟上升沿，当上升沿到来时，VB10加1。同样，当车辆离开时触发另一个传感器I0.1，程序中模拟上升沿，当上升沿到来时，VB10自减1.未满16时，Q0.0有输出，满16时，Q0.1输出，Q0.0停止输出。Q1.0-Q1.6为数码管显示。Q2.0-Q3，7为车位显示。如表2.1：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号入口检测红外感应器SB1I0.0出口检测红外感应器SB2I0.1车位检测1压力传感器SQ0I1.0车位检测2压力传感器SQ1I1.1车位检测3压力传感器SQ2I1.2车位检测4压力传感器SQ3I1.3车位检测5压力传感器SQ4I1.4车位检测6压力传感器SQ5I1.5车位检测7压力传感器SQ6I1.6车位检测8压力传感器SQ7I1.7车位检测9压力传感器SQ8I2.0车位检测10压力传感器SQ9I2.1车位检测11压力传感器SQ10I2.2车位检测12压力传感器SQ11I2.3车位检测13压力传感器SQ12I2.4车位检测14压力传感器SQ13I2.5车位检测15压力传感器SQ14I2.6车位检测16压力传感器SQ15I2.7输出信号入口闸门开关线圈KM1Q0.0出口闸门开关线圈KM2Q0.1数码管a（个位）数码管aQ3.0数码管b数码管bQ3.1数码管c数码管cQ3.2数码管d数码管dQ3.3数码管e数码管eQ3.4数码管f数码管fQ3.5数码管g数码管gQ3.6数码管a（十位）数码管aQ4.0数码管b数码管bQ4.1数码管c数码管cQ4.2数码管d数码管dQ4.3数码管e数码管eQ4.4数码管f数码管fQ4.5数码管g数码管gQ4.6车位指示1灯泡SQ0Q1.0车位指示2灯泡SQ1Q1.1车位指示3灯泡SQ2Q1.2车位指示4灯泡SQ3Q1.3车位指示5灯泡SQ4Q1.4车位指示6灯泡SQ5Q1.5车位指示7灯泡SQ6Q1.6车位指示8灯泡SQ7Q1.7车位指示9灯泡SQ8Q2.0车位指示10灯泡SQ9Q2.1车位指示11灯泡SQ10Q2.2车位指示12灯泡SQ11Q2.3车位指示13灯泡SQ12Q2.4车位指示14灯泡SQ13Q2.5车位指示15灯泡SQ14Q2.6车位指示16灯泡SQ15Q2.72.3CPU226的I/O接线图图2.2CPU226的I/O接线图3软件设计3.1编程软件介绍本次课设我们所使用的编程软件是V4.0STEP7MicroWINSP3。V4.0STEP7MicroWINSP3提供软件工具帮助调试和测试程序。软件编程特征包括：监视S7-200正在执行的用户程序状态，为S7-200指定运行程序的扫描次数，强制变量值等。其他功能有：（1）运动控制（2）创建调制解调模块程序（3）USS协议库（4）Modbus从站协议指令（5）使用配方（6）使用数据记录（7）PID自整定和PID整定控制面板等。3.2总体设计系统由入口闸栏检测、出口闸栏检测、空车位指示灯和满车位指示灯以及数码显示灯系统组成。在设计中应用了常开触点、常闭触点、比较指令、置位和复位指令、计数器等指令来实现功能。停车场车位控制系统能自动识别车辆进入，车辆出去，车库满或未满和引导车辆停放到当前最小车位处