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1、课程设计说明书PLC停车场车位控制系 、 部： 电气与信息工程学生姓名： 肖玲 指导教师： 陆秀令 专 业： 自动化 班 级： 自本0901班引言 可编程控制器（programmable logic controller, PLC ）是一种以微型计算机为核心的通用工业控制器。它是继承了继电器控制器装置的部分突出性能，并与现代的计算机技术和通行技术结合为一体，代表了当前电器控制技术的世界先进水平。 本文阐述了停车场车位控制系统的PLC控制、自动计数、数码显示的一些基本思路和方法，介绍了关于PLC工作特点及运行原理，以及介绍了三菱可编程控制器系列的FX系列 PLC控制器主要功能模块及应用。FX不仅
2、编程简单，通用性强，抗干扰能力强，可靠性高，而且具有易于操作及维护，设计、施工、调试周期短等优点。然后设计了停车场车位控制系统的基本模块及功能，并对系统的主回路和控制回路的硬件部分进行了详细介绍。最后程序分析测试论证停车场车位控制的设计。 关键词：PLC;停车场；车位控制；三菱FX-2n 目录1控制要求、设计任务及工作原理说明41.1设计课题任务41.2设计要求41.3设计工作原理说明52控制系统设计62.1车辆入库流程图62.2 车辆出库流程图72.3硬件配置72.4 控制程序设计分析82.5接线图92.6部分功能语句解释113控制系统程序设计的分析与实现133.1PLC的I/O分配表13作
3、出PLC输入/输出分配表，见表1133.2编程元件的解析133.3 实现的效果144 系统调试及结果分析154.1 硬件调试154.2 软件调试15总结16参考文献17附录1: 梯形图181控制要求、设计任务及工作原理说明1.1设计课题任务 学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行停车场车位运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：(1) 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；(2)系统有启动、停止功能；(3)运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程
4、序和中断程序；(4)程序结构与控制功能自行创新设计；(5)进行系统调试，实现停车场车位的控制要求。1.2设计要求 1如图1-1所示，假设有一停车场共有16个车位。图1-1 停车场车位2在入口处装一传感器，用来检测车辆进入的数目。3在出口处装一传感器，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。6可从7段数码管显示目前停车场共有几部车。1.3设计工作原理说明本设计在停车场闸门口处装两个光电传感器BEN5M-MDT，传感器所接受到的信号控制电机的正反转，停车场的闸门开合
5、闸，另外，传感器所接受到的信号传输给plc控制系统的双向计数器C250，C250具有计数存储功能，并将计数结果实时传输给带译码器的七段数码显示器显示，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。2控制系统设计2.1车辆入库流程图车 进接近开关闭合D0清0D0+1到D0数码显示D0大于 16？结束电机正转电机反转NY图2 -1车进模块流程图2.2 车辆出库流程图车出库接近开关闭合D0-1到D0数码显示电机正转电机反转图2-2 车出模块流程图2.3硬件配置 1、本系统采用的是日本三菱PLC，选用的是FX2n-48MR，它属于继电器输出，有触电，可带交直流负载
6、，输入点数24，输出点数24，总共48个输入输出点。PLC（三菱FX2N48MR）：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三菱FX2N48MR型PLC，该型号PLC是FX系列PLC家族中比较先进的系列。它具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合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，它可以为系统提供最大的灵活性和控制能力。 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，DC1224V供电，NPN/PNP同时输出，遮光ON/入
7、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。图2-3 七段数字译码显示器原理框图2.4 控制程序设计分析根据设计要求，启动按钮开关X1，辅助继电器M1得电，M1常开触点闭合，自锁；M1闭合时，C250开始工作，当计数为16时，C250常开触点闭合，辅助继电器M0得电，M0常开触点闭合，输出继电器Y0得电，车满指示灯亮。M0常闭触点断开，
8、输出继电器Y1失电，车未满指示灯熄灭；M1常开触点闭合时，上升沿微分输出，M2继电器得电，M2常开触点闭合，将0赋值给计数器D0，将1赋值给计数器D1，完成了初始化阶段；当车辆通过停车场入口或出口时，传感器1向计数器输入高电平，X3常开触点闭合，停车场门口处的闸门控制系统总开关Y2闭合，闸门控制系统开始工作，输出继电器Y3得电，常开触点Y3闭合，自锁，闸门打开，车辆通过，当碰到行程开关X6时，X6常闭触点断开，X6常开触点闭合，T0继电器得电， 常开触点T0闭合，自锁，延时1分钟后，输出继电器Y4得电，电机反转关门；当进入一辆车时，X3闭合，D0中存储的数和D1中存储的数相加并赋值给计数器D0
9、中；当出去一辆车时， 5 X4闭合，D0中存储的数减去D1中的数赋值给D0，计数能够实时更新；M1闭合时，计数器D0中存储的数输入七段数字译码显示器实时显示。2.5接线图 下图为停车场控制系统的接线图，在该接线图中，X1是该系统的总开关，BEN5M-DT传感器1接X3输入端，BEN5M-DT传感器2接X4输入端，X6、X7是行程开关，分别接X6、X7输入端。L1是停车场车满指示灯，L2是车未满指示灯，QS是电机正转的总开关，KM1是电机正转的继电器线圈，KM2是电机反转的继电器线圈，Y5至Y12输出的是BCD码，直接接入七段数字译码显示器。图2-4为停车场控制系统接线图 。图2-4为停车场控制
10、系统接线图图2-5为主电路控制图，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，车辆不可通过。图2-5 控制线路主电路图2.6部分功能语句解释 PLS M2：当检测到输入信号是的上升沿时，M2产生一个脉宽为一个扫描周期的脉冲输出信号。 MOV K0 D0：将常数0传送到数据寄存器D0中，并自动转换成二进制数。 MOV K1 D1：将常数1传送到数据寄存器D1中，并自动转换成二进制数。 ADD D0 D1 D0：将源元件D0中的数与源元件D1中的数相加，结果送到目标文件D0中。 SUB D0 D1 D0:：将源元件D0中的数与源元件
11、D1中的数相减，结果送到目标文件D0中。 BCD D0 K2Y5： 将源元件D0中的二进制数转换为BCD码并传送到指定元件中，即七段译码显示器中。3控制系统程序设计的分析与实现 3.1PLC的I/O分配表作出PLC输入/输出分配表，见表1表3-1 PLC输入/输出分配表3.2编程元件的解析 1 X： X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 Y： Y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
12、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。 4T： 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。 5C： C为计数器，主要用来记录脉冲的个数。本设计采用的C250为一相双向的高数计数器，这种计数器固定可编程控制器的一个输入端X3用于上升沿加计数，固定可编程控制器的另一个输入端X4用于上升沿减计数。 6 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。3.3 实现的效
13、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，闸门自动关闭，不会让车辆进入。该控制系统达到了设计要求。 4 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250V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
14、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C250双向计数器，C250进行加减计数存储，并以BCD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
15、要求全能满足。 总结 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（三菱FX2N系列）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,可以对电路的原理及功能更加熟悉,同时提高了设计能力与及对电路的分析能力.同时在软件的编程方面得到更到的提高,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
16、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，我们认识到PLC的强大的功能和广阔的应用领域。真正体会到了科技给我带来的振憾。让我对学习更有兴趣，同时也给我们在探索知识的路上的无限动力。在自己以后的学习中，我们一定要有刻苦努力及钻研精神，结合有创新，充分实现自己的价值，为国家的发展做出自己的贡献。 参考文献1 范永胜电气控制与PLC应用M. 北京：电子工业出版社，2007.7 2 胡学林. 可编程控制器原理及应用M. 北京：电子工业出版社，2005.8 3 吴中俊. 可编程控制器原理及应用M. 北京：机械工业出版社，2007.1 4 陈金华. 可编程控制器应用技术M.北京：电子工业出版社，1995.3 5 廖常初. PLC编程及应用M .北京：机械工业出版社，2002.8 6 陈立定. 电器控制与可编程控制器M. 广州：华南理工大学出版社，2001.3 附录1: 梯形图
