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1、电气控制与PLC课程设计 设计题目：停车场车位PLC控制 班 级：_电管121 _ 学 号：_9876543210_ _ 姓 名：_大灰狼_ _ 指导教师：_刚刚刚刚_ 日期：2015年7月12日第一章 引言1第二章 系统总体方案设计22.1停车场车位控制系统控制要求22.2停车场车位控制系统设计要求32.3停车场车位控制系统设计思想32.4停车场车位控制系统设计方法4第三章 停车场车位控制系统的硬件电路设计5PLC概述53.1 主电路的设计63.2 停车场车位控制系统I/O分配表73.3停车场车位控制系统I/O接线图7第四章 停车场车位控制系统的设计程序梯形图7第五章 停车场车位控制系统系统
2、调试仿真图7结束语8设计参考书8相关网址8附录：9附录1停车场车位控制系统的设计程序梯形图9附录2停车场车位控制系统系统调试仿真图10第一章 引言 课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综
3、合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。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
4、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。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。第二章 系统总体方案设计2.1停车场车位控制系统控制要求1）.停车场有16个车位，系统设置一个总控按钮，按一下系统工作，再按一下系统停止工作，并设置一个总控按钮指
5、示灯，以表示系统工作状态。2）.停车场入口处和出口处分别各设置两个车辆检测器，其作用为：（1）检测车辆进出状态，并计数以确定停车场实际停车数量。（2）控制出入口道闸的起落。（3）防止道闸砸车。3）停车场入口设置指示灯，以指示车位是否已满；并设置两位七段显示LED，以显示剩余车位。车位已满，来车，入口道闸也不会抬起；车位未满时，来车，入口道闸抬起。4）. 是否来车，由车辆检测器检测，其输出为触点ON或OFF信号。5）. 车辆在道闸下，道闸不允许放下，以防止砸车。6）. 每个车位均设有车辆检测器，以检测该车位是否有车，如无车，该车位指示灯亮。7）. 出口只要检测到有车要出库，出口道闸抬起。2.2停
6、车场车位控制系统设计要求1)根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。2)根据控制要求，编制PLC控制程序，并利用CX_Simulator及CX_Designer进行仿真模拟运行。3)编写设计说明书，内容包括： 设计过程和有关说明。 电气控制系统电路图。 PLC控制程序（梯形图和指令表）。 电器元器件的选择和有关计算。 电气设备明细表。 参考资料、参考书及参考手册。 其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决方法、对课程设计的认识和建议等。2.3停车场车位控制系统设计思想1. 首先打开系统总控制按钮，当有车辆进入时，先经过入
7、口车辆检测器，入口车辆检测器检测到有车，同时车位尚未满时，入口道闸打开，车辆进入，经过闸门时同时防砸检测器检测到有车，计数器加一，车位显示器显示车位减一，当车开过闸门时，防砸检测器没检测到车辆，闸门关闭。2. 当有车辆出库时，先经过出口车辆检测器，出口车辆检测器检测到有车，出口道闸打开，车辆进入，经过闸门时同时防砸检测器检测到有车，计数器减一，车位显示器显示车位加一，当车开过闸门时，防砸检测器没检测到车辆，闸门关闭。3. 系统启动时，对所有存储单元清零，并显示车库空余。4. 该车库容量为16辆车，则车库满时应显示车位已满指示灯5. 当车库内有车时，改库的指示灯亮。2.4停车场车位控制系统设计方
8、法1原理图设计的步骤1)根据要求拟定设计任务。2)根据拖动要求设计主电路。在绘制主电路时，可考虑以下几个方面：每台电动机的控制方式，应根据其容量及拖动负载性质考虑其起动要求，选择适当的起动线路。对于容量小（7.5kW以下）、起动负载不大的电动机，可采用直接起动；对于大容量电动机应采用降压起动。 根据运动要求决定转向控制。根据每台电动机的工作制，决定是否需要设置过载保护或过电流控制措施。根据拖动负载及工艺要求决定停车时是否需要制动控制，并决定采用何种控制方式。设置短路保护及其他必要的电气保护。考虑其他特殊要求：调速要求、主电路参数测量、信号检测等。3)根据主电路的控制要求设计控制回路，其设计方法
9、是：正确选择控制电路电压种类及大小。根据每台电动机的起动、运行、调速、制动及保护要求依次绘制各控制环节（基本电气控制与PLC课程设计指导书单元控制线路）。设置必要的联锁（包括同一台电动机各动作之间以及各台电动机之间的动作联锁）。设置短路保护以及设计任务书中要求的位置保护（如极限位、越位、相对位置保护）、电压保护、电流保护和各种物理量保护（温度、压力、流量等）。按需要设置应急操作。4)根据照明、指示、报警等要求没计辅助电路。5)总体检查、修改、补充及完善。主要内容包括：校核各种动作控制是否满足要求，是否有矛盾或遗漏。检查接触器、继电器、主令电器的触点使用是否合理，是否超过电器元器件允许的数量。检
10、查联锁要求能否实现。检查各种保护能否实现。检查发生误操作所引起的后果与防范措施。6)进行必要的参数计算。7)正确、合理地选择各电器元器件，按规定格式编制元件目录表。8)根据完善后的设计草图，按电气制图标准绘制电气原理线路图，按电气技术中的项目代号要求标注器件的项目代号。第三章 停车场车位控制系统的硬件电路设计PLC概述许多年前开始，就有人预言，PLC将要被PC-BASED控制系统取代。但是，PLC的销售每年都在以一个十分稳定的增长率在上升，目前的PLC已经与十年前的PLC有着很大的区别，十年后的PLC与当前的PLC也将有着很大的不同。但是，有两个方面是不变的：首先，PLC会提供稳定的控制响应，
11、其次，高度的可靠性。PLC有着其它控制产品，如工控机，DCS，单片机等控制产品，所无法替代的特性。1可靠性。可靠性包括产品的有效性和可维修性。可编程控制器的可靠性高，表现在下列几个方面：a)可编程控制器不需要大量的活动部件和电子元件，接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间缩短，因此可靠性得到提高。b)可编程控制器采用一系列可靠性设计方法进行设计，例如冗余设计，掉电保护，故障诊断，报警和运行信息显示和信息保护及恢复。c)可编程控制器有较强的易操作性，它具有编程简单，操作方便，编程的出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。d)可编程控制器的硬件设计方面，采用了一系
12、列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的工业级元件，采用先进的电子加工工艺（SMT）制造，对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等；存储器内容的保护，采用看门狗和自诊断措施，便于维修的设计等。易操作性操作方便：对PLC的操作包括程序的输入和程序更改操作，大多数PLC采用编程器进行程序输入和更改操作。现在的PLC的编程器大部分可以用电脑直接进行，更改程序也可根据所需地址编号、继电器编号或接点号等直接进行搜索或按顺序寻找，然后可以在线或离线更改。b)编程方面：PLC有多种程序设计语言可以使用，梯形图与电气原理图相似；编程语句是功能的缩写，便于记忆；图表语言以过程流程进展为主线，十分适合设计人员与工艺专业人员设
13、计思想的沟通。功能模块图和结构化文本语言，功能清晰，易于理解等优点。c)维修方便：PLC所具有的自诊断功能对维修人员的技术要求较低，当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以根据有关故障代码的显示和故障信号灯的提示等信息，或通过编程器和HMI屏幕的设定，直接找到故障所在的部位，为迅速排除故障和修复节省了时间。灵活性a)编程的灵活性：PLC用的标准编程语言有梯形图、指令表、功能图表、功能模块图和结构化文本编程语言等。使用者只要掌握其中一种编程语言就可进行编程，编程方法的多样性使编程方便。b)扩展的灵活性：PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可以根据应用的规模不断扩展，即进行容量的
14、扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。它不仅可以通过增加输入输出卡件数来增加点数，通过扩展单元扩大容量和功能，可以通过多台PLC的通信来扩大容量和功能。c)操作的灵活性：操作的灵活性指设计工作量、编程工作量、和安装施工的工作量的减少。操作变得十分方便和灵活，监视和控制变得很容易。在继电器顺序控制系统中所需的一些操作得到简化，同生产过程可采用相同的控制台和控制屏等。可编程控制器现在已经成为了一个不可代替的控制系统，它们可以与其它系统通讯，生产调度，诊断自身和设备的故障，这些技术上的改进，让PLC成为今天的各行各业的高质量和产量的重要的贡献者3.1 主电路的设计本设计是基于PLC的停车场控制系统
15、，在停车场进口处装一传感器1，出口处装一传感器2，传感器接受到高电平信号而控制电机的正反转，停车场处的闸门开合。传感器1、2所输出的脉冲分别输入给计数器1、2，计数器1、2将计的数据存储在存储器1、2中，进的车辆数与出的车辆数想减得到的数据再传输给存储器3，存储器3所存储的数据将会传输给数码显示管显示，如显示的数为16时，则门口处的闸门停止工作，如显示的数还没到16时，则闸门继续工作。其原理框图如下图所示 原理框图3.2 停车场车位控制系统I/O分配表输入输出端口作用端口作用0.00系统总开关103.00表示车库已满2.00车辆入口检测101.01车库入口开门2.01入口车辆防砸101.02车
16、库入口关门2.02车辆出口检测101.03车库出口开门2.03出口车辆防砸101.04车库出口关门0.01-0.15,1.00车位检测100.01-100.07,101.00-101.07车位指示灯3.3停车场车位控制系统I/O接线图第四章 停车场车位控制系统的设计程序梯形图见附录1第五章 停车场车位控制系统系统调试仿真图见附录2结束语通过本次课程设计使我比较系统地掌握有关PLC控制系统的设计思想和设计方法，主要对PLC的结构、功能、内部资源等了解并对其进行测试和加以应用的知识得到学习。经过多次的反复实验与分析,对编程能力得到加强同时对所学的知识得到很大的提高与巩固我所做的设计题目是基于PLC
17、的停车场车位控制系统。由于是第一次做PLC的设计，设计起来有一定难度，但后来通过去图书馆找相关书籍，上网找资料，请教老师和同学等方法来获取相关知识，通过一步步解决疑惑来完成我的设计，同时也大大提升了自己知识水平和能力。通过这次课程设计让我们意识到书本上学到的知识一定要通过实践去巩固，而且这也是一种学习方法，只有这样才能真正轻松的掌握一门学问。同时此次课程设计也让我们对学习PLC更加热情， PLC的学习不仅仅是课本理论知识的学习，更重要的是实际的应用，这次的课程设计大大提高了我的实际应用能力。设计参考书1徐世许.电气控制技术与PLC. 北京：人民邮电出版社， 2013. 2谢克明，夏路易.可编程序控制器原理与程序设计. 北京：电子工业出版社，20023CP1H操作手册4. CP1H编程手册相关网址西门子：中国自动化网：欧姆龙：中国工控网：三菱电机自动化：工控大世界：松下PLC：正泰：附录：附录1停车场车位控制系统的设计程序梯形图附录2停车场车位控制系统系统调试仿真图
