基于S7-200PLC停车场自动控制设计

学号1151401114《电气控制与可编程控制技术》课程设计（2011级本科）题目：基于S7-200PLC停车场自动控制设计系（部）院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化作者姓名：康维鹏指导教师：张静职称：副教授完成日期：2014年6月30日课程设计任务书学生姓名康维鹏学号1151401114专业方向电力系统班级11级（1）班题目名称基于S7-200PLC停车场自动控制设计一、设计要求及任务1．设计要求停车场车位控制系统要求如下：1.停车场共有16个空位。2.在入口处装设一传感器，用来检测车辆进入的数目。3.在出口处装设一传感器，用来检测车辆出去的数目。4.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。5.车位已经满时，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。6.可以从7段数码管上显示目前停车场共有几部车。二、设计的主要内容1.完成控制系统的硬件设计，主要包括：电气元件的选择、电气原理图设计、可编程控制器输入输出接线图设计及控制面板设计等。2.完成控制梯形图的软件设计，主要包括：控制程序流程图设计、梯形图程序设计及仿真调试。3.完成课程设计说明书的撰写，主要包括：封面、目录、设计任务书、设计总体思路、硬件设计、软件设计、总结体会、参考文献等三、设计进度安排第一周星期二下达设计任务书，了解控制系统设计相关知识星期二～星期四查阅文献资料，确定控制系统的总体设计方案，完成控制系统的硬件设计星期五完成控制系统的软件设计及调试第二周星期一～星期二继续完成控制系统的软件设计及调试星期三～星期四撰写课程设计说明书星期五答辩指导老师签字:目录第1章设计的目的和意义........................................................................................12.1停车场车位控制系统工作说明.............................................................................12.2停车场车位控制系统运行框图.....................................................................22.4停车场车位控制系统I/O分配表.................................................................32.5停车场车位控制系统I/O接线图..................................................................4第3章停车场车位控制系统的程序设计................................................................5第4章系统调试仿真................................................................................................134.1硬件调试.......................................................................................................134.2软件调试.......................................................................................................13第5章设计结论........................................................................................................15参考文献......................................................................................................................1611第1章设计的目的和意义随着社会的发展，倒计时在各行各业应用的越来越广泛，工业、技术、机械、医疗、农业等等，PLC的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC把各种信息输入相应的程序，对于不同的要求，我们只要根据需要，修改一些程序，这样就可以实现我们想要的效果。利用PLC控制停车的停车场管理系统是一种高效快捷、公正准确、科学经济的停车场管理手段，是停车场对于车辆实行动态和静态管理的综合。从用户的角度看，其服务高效、准确无误；从管理者的角度看，其易于操作维护、动化程度高、大大减轻管理者的劳动强度；从投资者角度看，彻底杜绝失误及任何形式的作弊，防止停车费用流失，使投资者的回报有了可靠的保证。系统以PLC为信息载体，通过智能传感器记录车辆进出信息，结合工业自动化控制技术控制机电一体化外围设备，从而控制进出停车场的各种车辆本文主要运用可编程控制器（PLC）对停车场进出及停放指示进行管理的方案。本停车场由16个停车位、入口检测器、出口检测器、道闸管理系统、尚有车位指示灯、车位已满指示灯等部分组成。在设计硬件的基础上，对软件进行设计，采用组态软件建立人机监控界面，包括组态界面的制作方案，功能语言的实现，最后对系统进行调试，并给出相关的参考文献，使控制车辆进出过程得以实现。关键词：停车场车位；PLC控制；S7-200。第2章总体设计2.1停车场车位控制系统工作说明停车场由启动开关控制，先对所有用到的存储单元清零，并且停车场已停车辆数目由数码管显示。当汽车先经过传感器一时，此时车位尚未满的话，由传感器1以控制实现开栅门，栅栏向上打开，当达到上限位置时，栅栏打开停止，此时汽车方能驶入，当汽车经过传感器2时，由传感器2实现关门，栅栏门向下关闭，达到下限位置时，栅栏门停止关闭，并且数码管实现加以后显示；当汽车先经过传感器2时，由传感器2以控制实现开栅门，栅栏门向上打开，当达到上限的时候停止打开，此时汽车方能驶出，当汽车经过传感器1时，由传感器1实现关门，栅栏门向下关闭，当达到下限位时，栅栏门停止动作，并且数码管实现减一后显示。停车场容量为16辆车，若停车场还有车位则可由指示灯进行提醒，若车库车位已满则仓库满时有车位已满指示灯进行提醒。2当同时有车辆同时进出时（即进入车辆经过传感器1，出来车辆经过传感器2），不进行加减计数，数码管保持原样显示。2.2停车场车位控制系统运行框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，如图3-1所示。图2-1运行框图开始始七段显示屏重置是否有车出是否有车进进出触发传感器1置不开门开门关门开门触发传感器2传感器1无反应触发传感器1大门不开传感器2无反应有位指示灯是否亮不开门屏重置触发传感器2关门计数器减1计数器加1七段显示屏显示当前停车场已停车数停止32.4停车场车位控制系统I/O分配表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3-1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号启动信号常用开关SB1I0.0停止信号常用开关SB2I0.5传感器1输入信号接近开关SP1I0.1传感器2输入信号接近开关SP2I0.2闸栏上限位信号行程开关SQ1I0.3闸栏下限位信号行程开关SQ2I0.4输出信号尚有车位指示灯指示灯HL1Q0.2车位已满指示灯指示灯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SEG1Q1.0-Q1.6七段显示屏2信号七段显示屏SEG2Q2.0-Q2.642.5停车场车位控制系统I/O接线图CPU226及EM223的的I/O接线图如图2-2所示。EM2238DIDC/8DQRELAYS7-226DC/DC/DCCPU图2-2I/O接线图5第3章停车场车位控制系统的程序设计3.1梯形图根据控制程序流程图和输入/输出分配表编写梯形图如下67910111213第4章系统调试仿真4.1硬件调试根据系统要求选择相应的硬件设备，并根据I/O分配，按要求连接电路，并检查电路是否正确，确保电路安全后打开电源开关，等待软件调试和程序下载。之后操作各个输入量进行相应的功能检验。4.2软件调试按接线图接好线后，用STEP7编程软件编辑程序指令，完成程序编辑后，进行程序编译检查程序是否存在语法错误，无误后导出，然后使用S7-200汉化版软件进行仿真，观察运行过程。其中，进入三辆车，然后再使出一辆车的仿真图如图4-1所示。图4-1其中，进入六辆车仿真图如图4-2所示。14图4-2其中，进入十辆车仿真图如图4-3所示。图4-315其中，进入六辆车仿真图如图4-4所示。图4-4第5章设计结论纵观两周的设计过程，可以说在这一过程中我的收获很大，充分认识到自己的薄弱环节，通过理论分析与实践的反复论证，许多问题都有了较好的解决方案。软件部分采用各部分程序直接转的方式，依次实现了PLC流程图、梯形图、指令表三种机械手控制方式。用此种方法编写程序条理清晰，连贯性强，但若要增加其它机械手控制方式或进行扩展，程序会变得相当复杂而且容易出错，出错后调试修改也很困难。收进的方式是将各部分程序写成程序，方便调用和调试。此种方法的优点是程序编写比较简单，不需要再编写分支、汇合状态移图的程序，且由于本课对定时精确度要求并不高，适宜采用。若是在对定时精度要求比较高的情况下，应采用单片机的中断功能进行硬件定时。通过此次设计，了解了停车场车位控制系统的工作原理，其中电路及软件实现是此次设计的主要部分。作为一个好的控制系统必须把各种控制都考虑在内之外，还要考虑安全控制。16参考文献[1]张晓锋.电气控制与可编程控制技术及应用.北京：机械工业出版社，2010.[2]黄永红.电气控制与PLC应用技术.北京：机械工业出版社，2011.[3]史国生主编.电气控制与可编程控制技术.北京：化学工业出版社，2004.[4]张万忠.可编程控制器入门与应用实例（西门子S7-200系列).北京：清华大学出版社，2007.[5]王永华.现代编程及可编程控制技术.北京：北京航空航天大学出版社，2002.[6]吴晓君，《电子控制课程设计指导》，北京：中国建材工业出版社，2007.[7]周美兰,周封,王岳宇编著.PLC电气控制与组态设计.北京：科学出版社2003年5月[8]程子华.PLC原理与编程实例分析.北京：国防工业出版社2007年1月[9]李道霖.电气控制与PLC原理及应用.北京：电子工业出版社，2006,7月[10]曾宪国.PLC在三相异步电动机中的应用.中国知网：专业班级电气工程及其自动化课程设计题目：基于S7-200PLC停车场自动控制系统设计课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：评定项目评分成绩1.选题合理、目的明确（10分）2.设计方案可行性、创新性（20分）3.设计结果（系统原理图、源程序、调试运行结果）（30分）4.平时成绩（态度认真、遵守纪律）（10分）5.设计报告的规范性、参考文献充分（不少于5篇）（10分）6.答辩（20分）总分最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字：年月日18