1、1PLC 停车场控制系统设计系 部： 电子信息工程系 专 业： 应用电子 班 级： 12 应用电子 学生姓名： 李仁志 指导教师： 刘国富 职称 副教授 完成时间： 2014.11.25 前 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2车辆管理成本高、服务效率低等问题。采用 PLC 编程无疑就能解决这些问题。PLC 就是
2、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
3、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 录第一章 可编程控制器(PLC)简介（5）1.1 PLC 的诞生（5）31.2 PLC 组成（5）1.3 PLC 特点 （5）1.4 PLC 的应用（6）第二章 FX 系列所用基本指令的类型（8）2.1 逻辑取及线圈驱动指令 LD、LDI、OUT（8）2.2 取脉冲指令LDP、LDF（8）2.3 接点串联指令 AND、AN （8）2.4 接点并联指令 OR、ORI（8）2.5 加一指令 INC、减一指令 DEC （9）2.6 比较指令
4、 CMP（9）第三章 停车场车位控制的功能要求及设计方案介绍（10）3.1 设计要求（10）3.2 系统工作过程（11）第四章 控制系统的设计（12）4.1 车辆入库与出库流程图设 （12）4.1.1 车辆入库流程图 （12）4.1.2 车辆出库流程图（13）4.2 硬件配置 (13)4.3 PLC 的 I/O 分配表（14）4.4 控制程序设计分析(14)4.5 接线图(17)4.6 编程元件的解析 (18)4第五章 系统调试及结果分析 (20)5.1 硬件调试 (20)5.2 软件调试 (20)5.3 性能分析 (20)5.4 设计的结果 (20)第六章 设计总结 (21)附录 （22）附
5、录一 (22)附录二（23）参考文献 （25）5第一章 可编程控制器(PLC)简介1.1 PLC 的诞生随着计算机控制技术的不断发展，可编程控制器的应用已广泛普及，成为自动化技术的重要组成。可编程控制器最先出现在美国，1968 年，美国的汽车制造公司通用汽车公司(GM)提出了研制一种新型控制器的要求，并从用户角度提出新一代控制器应具备以下十大条件：（1）编程简单，可在现场修改程序；（2）维护方便，最好是插件式；（3）可靠性高于继电器控制柜；（4）体积小于继电器控制柜；（5）可将数据直接送入管理计算机；（6）在成本上可与继电器控制柜竞争；（7）输入可以是交流 115V（即用美国的电网电压）；（8
6、）输出为交流 115V、2A 以上，能直接驱动电磁阀；（9）在扩展时，原有系统只需要很小的变更；（10）用户程序存储器容量至少能扩展到 4KB。条件提出后，立即引起了开发热潮。1969 年，美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台可编程序控制器，并应用于通用汽车公司的生产线上。当时叫可编程逻辑控制器 PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。紧接着，美国 MODICON 公司也开发出同名的控制器，1971 年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制成了日本第一台可编程控制器。1973 年，西欧国家也
7、研制出他们的第一台可编程控制器。61.2 PLC 的组成PLC 主要由 CPU 模块、输入模块、输出模块、电源和编程器组成，CPU 模块通过输入模块将外部控制现场的控制信号读入 CPU 模块的存储器中，经过用户程序处理后，再将控制信号通过输出模块来控制外部控制现场的执行机构。1.3 PLC 特点（1）编程简单，使用方便 梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其符号与继电器电路原理图相似。有继电器电路基础的电气技术人员只要很短的时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序，梯形图语言形象直观，易学易懂。 （2）控制灵活，程序可变，具有很好的柔性 可编程序控制器产品采用模块化形式，配备有品
8、种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，不用改变硬件，方便快速地适应工艺条件的变化，具有很好的柔性。 （3）功能强，扩充方便，性能价格比高可编程序控制器内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的逻辑判断、数据处理、PID 调节和数据通信功能，可以实现非常复杂的控制功能。如果元件不够，只要加上需要的扩展单元即可，扩充非常方便。与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。 （4）控制系统设计及施工的工作量少，维
9、修方便 可编程序控制器的配线与其它控制系统的配线比较少得多，故可以省下大量的配线，减少大量的安装接线时间，开关柜体积缩小，节省大量的费用。可编程序控制器有较强的带负载能力、可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。一般可用接线端子连接外部接线。可编程序控制器的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能，便于迅速地排除故障。 （5）可靠性高，抗干扰能力强 可编程序控制器是为现场工作设计的，采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，硬件措施如屏蔽、滤波、电源调整与保护、隔离、后备电池等，例如，西门子公司 S7-200 系列 PLC 内部 EEPROM 中，储存用户原程序和预设值在一个较长时间段（190 小时） ，
10、所有中间数据可以通过一个超级电容器保持，如果选配电池模块，可以确保停电后中间数据能保存 200 天。软件措施如故障检测、信息保护和恢复、警戒时钟，加强对程序的1.4 PLC 的应用目前，可编程序控制器已经广泛地应用在各个工业部门。随着其性能价格比的不断提高，应用范围还在不断扩大，主要有以下几个方面： （1）逻辑控制 可编程序控制器具有“与”、“或”、“非”等逻辑运算的能力，可以实现逻辑运算，用触点和电路的串、并联，代替继电器进行组合逻辑控制，定时控制与顺序逻辑控制。数字量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动生产线，其应用领域最为普及，包括微电子、家电行业也有广泛的应用。 7（2）运动控制
11、可编程序控制器使用专用的运动控制模块，或灵活运用指令，使运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。随着变频器、电动机起动器的普遍使用，可编程序控制器可以与变频器结合，运动控制功能更为强大，并广泛地用于各种机械，如金属切削机床、装配机械、机器人、电梯等场合。 （3）过程控制 可编程序控制器可以接收温度、压力、流量等连续变化的 模拟量，通过模拟量 I/0 模块，实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的 A/D 转换和 D/A转换，并对被控模拟量实行闭环 PID（比例-积分-微分）控制。现代的大中型可编程序控制器一般都有 PID 闭环控制功能，此功能已经广泛地应用于工业生产、加热炉、
12、锅炉等设备，以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。（4）数据处理 可编程序控制器具有数学运算、数据传送、转换、排序和 查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以是运算的中间参考值，也可以通过通信功能传送到别的智能装置，或者将它们保存、打印。数 据处理一般用于大型控制系统，如无人柔性制造系统，也可以用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 （5）构建网络控制 可编程序控制器的通信包括主机与远程 I/0 之间 的通信、多台可编程序控制器之间的通信、可编程序控制器和其他智能控制设备(如计算机、变频器)之间的通信。可编程序控制器与其他智能控制设备一起
13、，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。当然，并非所有的可编程序控制器都具有上述功能，用户应根据系统的需要选择可编程序控制器，这样既能完成控制任务，又可节省成本和资金。 8第二章 FX 系列所用基本指令的类型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。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
14、、C。对输入继电器 X 不能使用。OUT 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
15、描周期。使用 LDF 指令，元件 Y1 尽在X1 的下降沿时（由 OFF 到 ON 时）接通一个扫描周期。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、ORIOR，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，它们的目标元件是X、Y、M、S、T、C。这两条指令都是并联一个接点
16、。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。92.5 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2.6、比较指令 CMPCMP 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X10 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。表 2.2
17、CMP 比较指令操作数助记符 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10第三章 停车场车位控制的功能要求及设计方案介绍3.1 设计要求1.如图 3-1 所示，假设有一停车场共有 16 个车位。 12349567801尚 有 车 位 指 示 灯车 位 已 满 指 示 灯出 口 检 测 传 感 器入 口 检 测 传 感 器 闸 栏七 段 灯 显 示 车 辆 数图 3-1 控制系统设计图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.有车位时，入口闸栏才将门开启让车辆进入，并有指示灯示表示尚有车位。5.车位满时，则有一指示灯显示车位已满，且入口闸栏不能开启让车进入。6.可以用七段数码显示管上显示目前停车场共有几部车。
