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1、电气控制与PLC课程设计题 目:院系名称： 电气I:程专业班级： XXXXX学生姓名： XXX学 号:XXXXXXXX指导教师：XXXXXXXX指导老师签名:目录第1章停车场车位控制系统概述41. 1停车场车位控制系统的控制任务41.2停车场车位控制系统的要求和内容41.3停车场车位控制系统设计目的51.4停车场车位控制系统的设计思想6第2章方案论证62. 1停车场车位控制系统的设计方案62.2方案对比与选择 7第3章停车场车位控制系统硬件设计73. 1主电路73. 2 I/O分配表83.3 I/O接线图93.4元器件选型93.5编程元件的解析11第4章停车场车位控制系统软件设计114.1主流
2、程114.2梯形图12第5章系统调试145. 1硬件调试145.2软件调试145.3性能分析15设计心得15参考文献16附录一梯形图17附录二指令表18附录三主电路20前言可编程控制器(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。FX2n系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。由于FX2n系列具备如下特点：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
3、个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的 灵活性和控制能力。FX2n系列是FX系列PLC为大量实际应用而开发的特殊功能开发了 各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要一一模拟I/O,高速计数器。随着科技的进步，电子技术、计算机技术、通讯技术不断地向各种领域渗透，当今 的停车场车位控制系统己经向智能型的方向转变。先进可靠的停车场控制系统在停车场 管理系统中的作用越来越大。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
4、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。第1章停车场车位控制系统概述1.1停车场车位控制系统的控制任务尚有车位指示灯车位已满指示灯7段灯显示车辆数出口检测器91102113124135146157168入口检测器闸栏图
5、1-1停车场车位控制原理图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. 车位己经满时，有一指示灯显示车位己满，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儿部车。1.2停车场车位控制系统的要求和内容本课题的设计要求如下：1. 采用PLC控制，列出输入输出点分配表；2. 画出PLC的输入输出设备的接线图；3. 利用GX-Developer软件完成梯形图、指令表的
6、程序设计与调试；4. 完成课程设计说明书。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， 进行停车场车位控制的系统设计、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：在停车场入口处有一个接近开关（传感器1）,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2 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， 当车先经过传感器2后经过传感器1时，表示车是出库的。车的数量减一，并据此完 成以下儿点：1. 设计出硬
7、件系统的结构图、接线图等；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，并做出梯形图；4梯形图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。1.3停车场车位控制系统设计目的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。进一步巩固理论知识，培养所学理论
8、知识在实际中的应用能力；掌握一般生产电气 控制系统的设计方法；掌握一般生产电气控制系统的施工设计、安装与调试方法；培养 查阅图书资料、工具书的能力；培养工程绘图、书写技术报告的能力。1-4停车场车位控制系统的设计思想本次的设计思想如下：1. 入库车辆前进时，经过传感器1,此时车位尚未满的话，栅栏向上打开，当达到 上限位置时，栅栏打开停止，同时车辆进入，经过传感器2,栅栏门向下关闭，达到下 限位置时，栅栏门停止关闭，同时计数器A加1；2. 出库时，先经过传感器2,栅栏门向上打开，当达到上限的时候停止打开，同时 车出闸门再经过传感器1,栅栏门向下关闭，当达到下限位时，栅栏门停止动作，计数 器B减1
9、；（计数器B的初始值由计数器A送来）只经过一个传感器则计数器不动作；3. 仓库启用时，先对所有用到的存储单元清零，并应有仓库空显示；4. 设仓库容量为16辆车，则仓库满时应显示车位己满指示灯；5. 若同时有车辆相对入库和出库（即入库车辆经过传感器1,出库车辆经过传感器 2）,应避免误计数。第2章方案论证2.1停车场车位控制系统的设计方案方案一：本设计是基于PLC的停车场控制系统，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
10、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2-1所示：图2-1方案一原理框图方案二：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，停车场的闸门开合闸，另外，传感器所接受到的信号传输给 pic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。其原理框
11、图如下图2-2所示：图2-2方案二原理框图2.2方案对比与选择上述两个方案均是基于PLC来设计的，设计所需要的硬件部分PLC系统都可以提供, 均可以达到设计的要求。方案一所用的程序指令简单易懂，可步骤繁，接线图较复杂； 方案二所用的程序指令简单，步骤较少，利用了计数器C250的双向计数原理，通过两 个输出端口向显示器输送数据，简单且易于实现。通过以上权衡比较，显然方案二是实 现本次设计任务较合理的方案。第3章停车场车位控制系统硬件设计3.1主电路图3-1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。
12、图3-1主电路3.2 I/O分配表作出停车场车位控制系统的输入/输出分配表，见下表3-2：表3-2 I/O分配表输入点输出点启动按钮X0有位指示灯Y0停止按钮XI位满指示灯Y1传感器1X2正转开启闸栏Y2传感器2X3反转关闭闸栏Y3闸栏上限位XI个位数码管显示Y10-Y16闸栏下限位X5十位数码管显示Y20-Y263.3 I/O接线下图为停车场控制系统的接线图，在该接线图中，XI是该系统的总开关，传 感器1接X2输入端，传感器2接X3输入端，L1是停车场车未满指示灯，L2是 车满指示灯，KM1是电机正转的继电器线圈，KM2是电机反转的继电器线圈，停 车场车位控制系统接线图如下图3-3所示：2
13、B- so 123h-56B123i*56 2 31 1 1111 1222 2 Y Ya-be qrg-fF -u 日囚|cIdejr g00o图3-3 UO接线图3.4元器件选型停车场车位控制系统设计中，用到的元器件有P1C模块、传感器、数码管 等，还有各个器件的型号以及产地；我们在选择这些器件时，需要综合各方面额 因素，比如器件性能，经济因素，然后选择出最优的器件这些具体情况见表3-4 所示：表3-4元器件清单仪器名称数量元器件型号厂家PLC模块1块FX2N-48MR上海控菱自动化科技有限公司传感器2个BEN5M-MDT乐清市山电电器有限公司按钮开关6个PB1 PB6上海静洋自动化科技有
14、限公司编程器1个GX Developer导线若干七段数码管1个CL2821AH深圳市彩丽电子有限公司(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，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FX2N-48MR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
15、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，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35所示：图3-5：数码管原理图3.5编程元件的解析1
16、. 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
17、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。第4章停车场车位控制系统软件设计4.1主流程停车场控制系统的车进出模块流程图设计如下图4-1所示:开始传感器2 反应关门关门显示屏显示停车数停止图4-1停车场车位控制系统流程图4.2梯形车辆出库与入库的基本原理相同，只是输入原件与输出原件不同，根据所选 的器件，利用编程软件绘制出图4-2所示的梯形图，以实现对出入库车辆的控制。XCiOOT卜11172130354144I/OnNO*xoo?MOnN1N1W110XOOJ*N2nM2xoo?-M3YOOI4P2RSTDOD?HIYBOO :TBT
18、1DO20 YttOI :MOOT3VOOIM?DEC02(YttOO ；D9第5章系统调试5.1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。5. 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。5.3性能分析本设计是
19、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能满足。设计心得：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
20、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
21、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。总之，本次毕业设计能够能顺利完成，老师们倾注了大量的心血和汗水，在 此，我向老师致以最诚挚的谢意。同时感谢我的是我的室友们，是他们在我课程 设计期间和我一起探讨，一起钻研，使我在设计中的很多的问题都能够轻松解决。 正是他们的帮助才使我的设计能够顺利完成。参考文献:1史国生.范永胜.3胡学林.4吴中俊.5廖常初.6陈立定.7陈金华.电气控制与可编程控制器技术.北京：化学工业出版社，2010.
22、 10电气控制与PLC应用M.北京：电子工业出版社，2007. 7可编程控制器原理及应用国.北京：电子工业出版社，2005. 8可编程控制器原理及应用国.北京：机械工业出版社，2007. 1PLC编程及应用M.北京：机械工业出版社，2002. 8电器控制与可编程控制器国.广州：华南理工大学出版社,2001.3可编程控制器应用技术M.北京：电子工业出版社，1995.3附录一梯形XflOO XOOI0 H-pHOMHO4 MO :1130354144XOO? M)ffi i nTOOXD03T3H2ON2OYOOiXD02ZRST CO D2 :C HI : YBOO :INC DO :T0K20
23、；C YttOI :TI做r w2 :C YBOO ；DEC D9 :T2:附录二指令表0LDXOOO1ORMO2ANIX0013OUTMO4LDPMO6ZRSTDO D27LDPX0029ORMl10ANDMO11ANIT112OUTMl13LDMl14ANIM915ANIY00116OUTYOOO17LDMl18ANDPX00320INCDO21OUTTOK2024LDTO25OUTY00126OUTT1K3029LDPX00330ORM231ANDMO32ANIT333OUTM234LDM235ANIY00136OUTYOOO37LDPX00239ANIM240DECCO41OUTT2K2044LDT245OUTY00146OUTT3K3049LDMO50CMPK10 CO Ml51LDM452SEGDDO K2 YOOO53LDM654SEGDKI K2 Y00155SEGDKO K2 YOOO56LDM657CMPK16 CO M858LDM859SUBDO K10 D260SEGDKI K2 Y00161SEGDD2 K2 YOOO62LDM563ORM861OUTY00365LDM966OUTY00467END附录三主电路
