基于三菱PLC车库自动管理系统的设计.doc

1、目 录摘要1引言1第一章 可编程控制器（PLC）的简介31.1 可编程控制器的定义31.2 可编程控制器与其他工业比较3第二章 FX 系列所用指令的类型42.1 逻辑取及线圈驱动指令LD、LDI、OUT4 2.2 取脉冲指令LDP、LDF42.3 接点串联指令AND、ANI 52.4 接点并联指令OR、ORI 52.5 串联电路块的并联连接指令ORB52.6 并联电路块的串联连接指令 ANB5 2.7 加一指令 INC，减一指令DEC62.8 比较指令CMP62.9BCD 变换 、BIN 变换指令7第三章 车库 PLC 自动管理控制83.1 任务介绍83.2 控制要求9基于三菱 PLC 车库自

2、动管理系统的设计- 1 -3.3 传感器的定义9第四章 车库自动管理控制方案论证94.1 设计方案比较9*4.2 可 编程控制器 类型的 选择114.3 开关量 I/O 模块的选择124.4 方案简介124.5 输入/输出（I/O）接口分配144.6 可编程控制器基本单元外部接线图164.7 可编程控制器扩展模块外部接线图174.8 功能梯形图184.9 控制分析20设计心得21感谢信23参考文献23基于三菱 PLC 车库自动管理系统的设计作者：程超【摘 要】PLC 可编程序控制器：PLC 英文全称 Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义

3、是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.关键词： 可编程序的逻辑控制器(PLC); 停车场; 控制. Abstract PLC programmable controller: PLC English full title Programmable Logic Controller, Chinese full title as the programmable logical controller, the d

4、efinition is: One kind of digital operation operations electronic system, for designs specially in the industry environment 基于三菱 PLC 车库自动管理系统的设计- 2 -application. It uses a kind of programmable memory, uses in its internally stored program, the actuating logic operation, the sequential control, fixed

5、 time, counting and arithmetic operation and so on face users instruction, and through digital either simulation type input/output control each type machinery or production process.Key words: programmable logic controller (PLC); parking; Control引言随着进口汽车大量涌人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

6、的停车场管理技术不断完善，计算机技术、通信技术、网络技术的发展又促进了停车场管理系统功能的强大。但是，现时某些小区小型停车场如要运用大量高新技术就会出现资金不足、维护管理不完善的问题，有时考虑也不够全面，所以目前就要解决车辆管理成本高、服务效率低等问题。 由于小区停车场供住户使用，收费是进行年租或月租形式，要求住户一次性缴费，所以小区停车场即时收费这一环节可省去。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，记录车辆总量，车辆离开时，减少车辆数量。车辆进出指示可完全由 PLC 作为中央控制处理，停车场空位指示可利用价格较不高的数码管显示。

7、PLC 是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于 PLC 内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。入出信息变换、可靠物理实现，可以说是 PLC 实现控制的两个基本要点。入出信息变换靠运行存储于 PLC 内存中的程序实现。PLC 程序既有生产厂家的系统程序(不可更改)，又有用户自行开发的应用（用户）程序。系统程序提供运行平台，同时，还为PLC 程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。什么样的控制要求，就应有什么样的用户程序。可靠物理实现主要靠输人（INPUT）及

8、输出（OUTPUT）电路。PLC 的 I/O 电路，都是专门设计的。输入电路要对输入信号进行滤波，以去掉高频干扰。而且与内部计算机电路在电上是隔离的，靠光耦元件建立联系。输出电路内外也是电隔离的，靠光耦元件或输出继电器建立联系。输出电路还要进行功率放大，以足以带动一般基于三菱 PLC 车库自动管理系统的设计- 3 -的工业控制元器件，如电磁阀、接触器等等。 I/O 电路是很多的，每一输入点或输出点都要有一个 I 或 O 电路。PLC 有多 I/O 用点，一般也就有多少个 I/O用电路。但由于它们都是由高度集成化的电路组成的，所以，所占体积并不大。输入电路时刻监视着输入状况，并将其暂存于输入暂存

9、器中。每一输入点都有一个对应的存储其信息的暂存器。输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点。输出锁存器与输出点也是一一对应的。这里的输入暂存器及输出锁存器实际就是 PLC 处理器 I/O 口的寄存器。它们与计算机内存交换信息通过计算机总线，并主要由运行系统程序实现。把输人暂存器的信息读到 PLC 的内存中，称输入刷新。PLC 内存有专门开辟的存放输入信息的映射区。这个区的每一对应位（bit）称之为输入继电器，或称软接点。这些位置成 1，表示接点通，置成0 为接点断。由于它的状态是由输入刷新得到的，所以，它反映的就是输入状态。第一章 可编程控制器(PLC)简介1.1 可编程控制器的定义 PLC

10、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，多用作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标。随着控制要求的不断提高，许多 PLC 生产厂家进一步优化和完善 PLC 的功能，增加了功能指令，大大拓宽了 PLC 的应用范围，使 PLC 在某基于三菱 PLC 车库自动管理系统的设计- 4 -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。 1.2 可编程控制器与其他工业比较基于 PLC 的别墅型车库自动门管理系统 ，PLC 就物理结构来说有丰富的输

11、入输出端，而从 PLC 的逻辑结构来看，内部有许多软元件，如输入输出继电器、辅助继电器、状态器、计时器和数据寄存器及器件所对应的常开常闭接点，方便对车辆进出、停放的信号输入。 大多数 PLC 的编程方式都有梯形图编程、指令表编程和顺序功能图(SFC)编程，特别是梯形图编程方式，直观易懂。除了运用基本指令可以完成大量工作，功能指令的扩展更为系统开发、调试和维护带来许多便利，本文以梯形图编程方式设计停车场管理系统，无论从设计到功能分析都是极为方便的。可编程控制器的原理是在确立了工作任务，装入了专用程序后成为一种专用机，它采用循环扫描的工作方式，系统工作管理及应用程序执行都是按循环扫描方式完成的。一

12、次循环可分五个阶段，分别为内部处理阶段、通信服务阶段、输入处理阶段、程序执行阶段、输出处理阶段。第二章 FX 系列所用指令的类型2.1 逻辑取及线圈驱动指令 LD、LDI、OUTLD，取指令。表示一个与输入母线相连的常开接点指令，即常开接点辑运算起始。LDI，取反指令。表示一个与输入母线相连的常闭接点指令，即常闭接点逻辑运算起始。OUT，线圈驱动指令，也叫输出指令。基于三菱 PLC 车库自动管理系统的设计- 5 -LD、LDI 两条指令的目标元件是 X、Y、M、S、T、C，用于将接点接到母线上。OUT 是驱动线圈的输出指令，它的目标元件是 Y、M、S、T、C。对输入继电器 X 不能使用。OUT

13、 指令可以连续使用多次。LD、LDI 是一个程序步指令，这里的一个程序步即是一个字。OUT 是多程序步指令，要视目标元件而定。OUT 指令的目标元件是定时器 T 和计数器 C 时，必须设置常数 K。2.2 取脉冲指令 LDP、LDFLDP 取脉冲上升沿，指在输入信号的脉冲上升沿接通一个扫描周期。LDF 取脉冲下降沿，指在输入信号的脉冲下降沿接通一个扫描周期。这两条指令都占两条程序步，他的目标元件为 X、Y、M、S、T、C。LDP、LDF 指令的使用说明如下图所示，使用 LDP 指令，元件 Y0 只在 Y0 的上升沿时（由 OFF 到 ON 时）接通一个扫描周期。使用 LDF 指令，元件 Y1

14、尽在X1 的下降沿时（由 OFF 到 ON 时）接通一个扫描周期。图 2-1 LDP、LDF 指令的使用说明2.3 接点串联指令 AND、ANI AND，与指令。用于单个常开接点的串联。ANI，与非指令。用于单个常闭接点的串联。AND 与 ANI 都是一个程序步指令，它们串联接点的个数没有限制，也就是说这两条指令可以多次重复使用。这两条指令的目标元件为 X、Y、M、S、T、C。2.4 接点并联指令 OR、ORI基于三菱 PLC 车库自动管理系统的设计- 6 -OR，或指令，用于单个常开接点的并联。ORI，或非指令，用于单个常闭接点的并联。OR 与 ORI 指令都是一个程序步指令，它们的目标元件

15、是X、Y、M、S、T、C。这两条指令都是并联一个接点。OR、ORI 是从该指令的当前步开始，对前面的 LD、LDI 指令并联连接。并联的次数无限制。2.5 串联电路块的并联连接指令 ORB两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。串联电路块并联连接时，分支开始用 LD、LDI 指令，分支结果用 ORB 指令。ORB 指令与后述的 ANB指令均为无目标元件指令，而两条无目标元件指令的步长都为一个程序步。ORB指令有时也简称为或块指令。ORB 指令的使用方法有两种：一种是在要并联的每个串联电路块后加 ORB指令；另一种是集中使用 ORB 指令。对于前者分散使用 ORB 指令时，并联电路块的个

16、数没有限制；但对于后者集中使用 ORB 指令时，这种电路块并联的个数不能超过 8 个（即重复使用 LD、LDI 指令的次数限制在 8 次以下） ，所以不推荐用后者编程。2.6 并联电路块的串联连接指令 ANB两个或两个以上接点并联的电路称为并联电路块，分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，使用 ANB 指令。分支的起点用 LD、LDI 指令，并联电路块结束后，使用 ANB 指令与前面电路串联。ANB 指令也简称与块指令，ANB 也是无操作目标元件，是一个程序步指令。2.7 加一指令 INC、减一指令 DEC表 2.1 INC、DEC 指令的助记符、功能、操作数和程序步基于三菱 PLC 车库自

17、动管理系统的设计- 7 -INC、DEC 指令操作数只有一个，且不影响零标志、进位标志和借位标志。下图中的 X0 每次由 OFF 变为 ON 时由D.指定的元件中的数增加一。如果不用脉冲指令，每一个扫描周期都要加 1。在 16 位运算中，32767 再加 1 就变成了-32768。32 位运算时，2147483647 再加 1 就变成了-2147483648.DEC 指令与 INC 指令的处理方法类似。图 2-2 INC、DEC 指令的使用说明2.8、比较指令 CMP表 2.2 CMP 指令的助记符、功能、操作数和程序步操作数助记符 功能S1. S2. D.程序步CMP FNC10 比较比较两

18、个数的大小K、H、KnX 、 KnM、KnS、T、C、D、V、ZY、M、S 三个连续元件CMP、CMPP： 7步DCMP、DCMPP:13 步CMP 指令有 3 个操作数：两个源操作数S1.和S2.，一个目标操作数D.，该指令将S1和S2.进行比较，结果送到D.中。CMP 指令使用如下所示。当操作数助记符 功能D.程序步INC FNC24 加1把目标原件当前值加 1DEC FNC25 减1把目标元件当前值减 2KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、ZINC、INCP、DEC、DECP:三步DINC、DINCP、DDEC、DDECP:五步基于三菱 PLC 车库自动管理系统的设计- 8 -X10

19、 为 ON 时，比较 100 和 C20 当前值的大小，分三种情况分别使 M0、M1、M2中的一个为 ON，另外两个为 OFF；若 X10 为 OFF，则 CMP 不执行，M0、M1、M2的状态保持不变。图 2-3 CMP 指令的使用说明2.9、BCD 变换、BIN 变换指令表 2.3 BCD 指令的助记符、功能、操作数和程序步操作数助记符 功能S. D.程序步BCD FNC18求 BCD 码把二进制转换为 BCD 码BIN FNC19求二进制码把 BCD 码转换成二进制码KnX、 Kny、KnM、 KnS、 5T、S、 D、 V、 ZKnX KnMKnS T CD V ZBCD、BCDP、B

20、IN、BINP：五步DBCD、DBCDP、DBIN、 DBINP：九步BCD 是将原程序中的二进制数转化为 BCD 码送到目标元件中。对于 16 位或32 位二进制操作数，若变换结果超过 099999999 的范围就会出错。BCD 指令常用于将 PLC 中的二进制变换成 BCD 码输出以驱动 LED 显示器。BIN 是将原程序中的 BCD 码转换为而进制数，送到目标元件中。常数 K 不能作为本指令的操作元件。如果原操作数不是 BCD 码就会出错。BIN 指令常用于将 BCD 数字开关的设定值输入到 PLC 中。第三章 车库 PLC 自动管理控制基于三菱 PLC 车库自动管理系统的设计- 9 -3.1 任务介绍课题名称：车库自动管理系统动作流程：图 3-1 车库自动管理系统流程 图3.2 控制要求：当车库前有车,传感器感应动作后车门处于预打开状态，司机再将磁卡进行扫描确认无误，车库门此时才打开。司机可以通过门口的指示板，方便快速的找到空位停放车辆。当车驶入车库后，门自动关闭。若有车需出车库,同样门开、车走、门关。在此基础上还设置了照明灯与计数显示器。即门开灯亮，门关灯灭；车来计数器加“1”，车走计数器 减“1”。但如果车库中的车到达设计所要求的数量，则即使车来、验证磁卡正确，车门也不会开。3.3 传感器的定义