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1、 電氣控制與PLC 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 題目： 車庫(kù)車輛出入庫(kù)管理 專業(yè)班次： 自動(dòng)化1004班 姓 名： 劉@@ 學(xué) 號(hào)： ********************** 指導(dǎo)教師： *** 學(xué) 期： 2012-2013學(xué)年 第一學(xué)期 日 期： 2012.12 目 錄

2、 摘要 2 1 引言 3 1.1與本課題有關(guān)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3 1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu) 4 1.3 PLC的工作原理 5 1.4 PLC發(fā)展新動(dòng)向 6 1.5 PLC發(fā)展歷史 6 1.6 PLC的選型 7 2.1 技術(shù)參數(shù)和條件 8 2.2 整體方案設(shè)計(jì) 8 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及端口分布 9 3.1 整體框架 9 3.2 傳感器型號(hào)參數(shù) 9 3.3 IC卡檢測(cè)儀 10 3.4 PLC選型及I／O點(diǎn)分配 11 3.5 PLC輸入電路設(shè)計(jì) 11 3．5．1 車輛檢測(cè)器 11 3．5．2 輸入接口電路 12 3.6 PLC輸出

3、電路設(shè)計(jì) 12 3.7 系統(tǒng)整體框圖 12 3.8 光傳感器的布置方案 12 3.9 I/O 口地址分配 14 4 程序設(shè)計(jì) 15 4.1 控制要求 15 4.2 程序流程圖 16 4.3 計(jì)數(shù)邏輯 17 4.4 梯形圖 18 結(jié) 束 語(yǔ) 21 摘要 介紹了PLC在立體停車庫(kù)中的應(yīng)用，詳細(xì)討論了整個(gè)控制系統(tǒng)的功能以及硬件和軟件設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：PLC 光傳感器 可靠性 車輛 1 引言 隨著城市經(jīng)濟(jì)的騰飛，停車難已到了刻不容緩的地步。在寸土寸

4、金的市中心，特別是賓館、商場(chǎng)、購(gòu)物中心等車輛集中的地區(qū)，只有向空中、向地下發(fā)展，建造相當(dāng)數(shù)量的立體停車庫(kù)已是必不可少。 1.1與本課題有關(guān)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著汽車數(shù)量的激增，我國(guó)城市交通壓力大大增加，迫切需要新建、擴(kuò)建和改建相應(yīng)的城市道路、交通管理設(shè)施以及各類停車設(shè)施。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，截止2008年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)生產(chǎn)汽車934．5萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)5．2％，我國(guó)國(guó)內(nèi)汽車銷量為938．05萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)6．7％。由于汽車數(shù)的增長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于停車位的增長(zhǎng)，我國(guó)每年停車位的缺口高達(dá)300多萬(wàn)個(gè)，城市停車位遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。當(dāng)前我國(guó)的汽車與車位數(shù)量之比約為5：1，而正常的平衡比例應(yīng)當(dāng)是1:1.2，差距很

5、大，需要大量增加停車位，在城市土地資源緊缺的情況下通過(guò)地面增加車位己難以滿足要求［32］。 通常國(guó)內(nèi)外解決停車難的問(wèn)題有以下辦法：廣場(chǎng)型停車場(chǎng)、路邊停車區(qū)、地下停車場(chǎng)、機(jī)械式立體車庫(kù)。在寸土寸金的城市中心不可能浪費(fèi)大面積土地來(lái)用于停泊車輛的廣場(chǎng)型停車場(chǎng)或者路邊停車區(qū)；地下停車場(chǎng)存在著施工周期長(zhǎng)及造價(jià)較高的局限性[1]。此狀況下機(jī)械式立體車庫(kù)的有點(diǎn)十分明顯。 機(jī)械式立體車庫(kù)具有以下優(yōu)點(diǎn)[28]，第一，節(jié)約空間。一般情況下，其占地面積約為平面停車場(chǎng)的1/2~1/20，機(jī)械式“立體”車庫(kù)在地下和地面都可安裝，最大的好處就是可以充分利用小面積向高空發(fā)展，盡量多存車輛，是土地資源緊缺、車輛容量大的場(chǎng)

6、所最佳停車方式。例如，在空間有限的居民小區(qū)地面上最適合使用“垂直循環(huán)”式立體車庫(kù)。這種車庫(kù)每組H 層，也就是說(shuō)，在原來(lái)只可停放一輛車的面積上建起的立體車庫(kù)可以停放H 輛車。 第二，自動(dòng)化操控，使用方便。立體停車庫(kù)自動(dòng)化程度很高，可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)式升降，例如，小區(qū)居民下班回來(lái)停車，只要按一下與車位號(hào)對(duì)應(yīng)的號(hào)碼，這個(gè)車位就會(huì)旋轉(zhuǎn)著降落到地面，待車主停好車輛后，再按號(hào)碼，車位又回旋上升、復(fù)位。安裝了立體車庫(kù)的大型地下停車場(chǎng)則配套安裝停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)，由經(jīng)過(guò)專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)的工作人員進(jìn)行!24小時(shí)值守調(diào)度。 第三，立體車庫(kù)建設(shè)成本大大低于傳統(tǒng)停車場(chǎng)。據(jù)了解，傳統(tǒng)停車場(chǎng)的占地和建設(shè)成本相當(dāng)高昂。一般說(shuō)來(lái)，

7、普通地上停車位每個(gè)占地15平方米左右，地下停車場(chǎng)每個(gè)車位的占地面積則至少在25平方米以上。如果使用立體停車庫(kù)，在30平方米的空地上就可以停放一組8車位立體停車庫(kù)，平均每個(gè)車位占地面積不到4平方米。就建設(shè)成本而言，目前小區(qū)房產(chǎn)開發(fā)商建一個(gè)地下車位需投資6-8萬(wàn)元，某些高檔寫字樓地下停車位的建設(shè)成本更是高達(dá)十幾萬(wàn)元。如果安裝立體車庫(kù)，在空間面積不變的情況下盡量增加停車位，可以將每個(gè)停車位的建設(shè)成本攤薄到5—6萬(wàn)元。 第四，安全可美化環(huán)境。配備自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，各種安全機(jī)構(gòu)，自動(dòng)報(bào)警，消防系統(tǒng)及其他防范設(shè)施。汽車不會(huì)損壞，丟失。因地制宜，利用零星空地，配以外形美觀的車庫(kù)，美化城市環(huán)境[2]。 對(duì)立體

8、車庫(kù)的系統(tǒng)理論研究較少，特別是對(duì)立體車庫(kù)的主體框架鋼結(jié)構(gòu)精確理論計(jì)算和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)較少，不能深化產(chǎn)業(yè)。通過(guò)有限元技術(shù)可以節(jié)約設(shè)計(jì)成本和制造費(fèi)用，快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，深化我國(guó)的立體車庫(kù)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。 從機(jī)械式立體車庫(kù)的類型看，應(yīng)用較多的是升降橫移類，占總量的83％，其所占比例隨著機(jī)械立體車庫(kù)在我國(guó)還是新興產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委將“城市立體車庫(kù)”列為“近期行業(yè)技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)”。然而目前我國(guó)立體車庫(kù)行業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)未能完善統(tǒng)一：許多立體車庫(kù)生產(chǎn)廠家以仿制為主，自主開發(fā)能力弱，缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；式立體車庫(kù)的發(fā)展還會(huì)繼續(xù)上升。所以本文在升降橫移式立體車庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基

9、礎(chǔ)上，深入地對(duì)升降橫移式立體車庫(kù)的主體框架與載車板進(jìn)行有限元分析是十分必要、迫切。 1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu) 1.中央處理器（CPU） 中央處理器（CPU）是PLC的控制核心。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能：a.接收并存儲(chǔ)從用戶程序和數(shù)據(jù)；b.檢測(cè)電源，存儲(chǔ)器，I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。 2.存儲(chǔ)器 可編程控制器的存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。存放系統(tǒng)軟件（包括監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令解釋程序、故障診斷程序及其各種管理程序）的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器；存放用戶程序的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器，所以又分為用戶存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存

10、儲(chǔ)器兩部分。 輸入輸出信號(hào)有開關(guān)量、模擬量、數(shù)字量三種，以開關(guān)量最普遍。 4.輸出信號(hào)電路 可編程控制器的輸出有：繼電器輸出（M）、晶體管輸出（T）、晶閘管輸出（SSR）三種輸出形式。 5.電源 PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。一般小型PLC的電源輸出為兩部分：一部分供PLC內(nèi)部電路工作；一部分向外提供給現(xiàn)場(chǎng)傳感器等的工作電源。 1.3 PLC的工作原理 PLC則是采用循環(huán)掃描的工作方式。一個(gè)掃描周期主要可分為3個(gè)階段。 1.輸入刷新階段 在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成輸入端刷新工作后，將關(guān)閉出入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行

11、階段。在程序執(zhí)行期間即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變，而這些變化必須等到下一步周期的輸入刷新階段才能被讀入。 2.程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入端的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輔助存儲(chǔ)器和輸出狀態(tài)寄存器。當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉(zhuǎn)入輸入刷新階段。 3.輸出刷新階段 當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路（輸出映像寄存器），并通過(guò)一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)際輸出。由此可見，輸入刷新、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段構(gòu)成PLC一個(gè)工作周期，因此稱為循

12、環(huán)掃描方式。顯示掃描周期的長(zhǎng)短主要取決于程序的長(zhǎng)短。掃描周期越長(zhǎng)，響應(yīng)速度越慢。由于每個(gè)掃描周期只進(jìn)行一次I/O刷新，即每一個(gè)掃描周期PLC只對(duì)輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，所以系統(tǒng)存在輸入輸出之后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。但是由于其對(duì)I/O的變化每個(gè)周期只輸出刷新一次，并且只對(duì)有變化的進(jìn)行刷新，這對(duì)一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是完全允許的，不但不會(huì)造成影響，還會(huì)提高抗干擾能力。總之，PLC采用掃描的工作方式，是區(qū)別于其他設(shè)備的最大特點(diǎn)之一。 1.4 PLC發(fā)展新動(dòng)向 PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)

13、行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于、、、電力、建材、機(jī)械制造、、輕紡、、及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，它具有高可靠性、抗干擾能力強(qiáng)、功能強(qiáng)大、靈活，易學(xué)易用、體積小，重量輕，價(jià)格便宜的特點(diǎn)。 1：產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展 大：I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。 小：由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 2：PLC在閉環(huán)過(guò)程控制中應(yīng)用日益廣泛 3：不斷加強(qiáng)通訊功能 4：.新器件和模塊不斷推出 高檔的PLC除

14、了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專用化模塊。 5：編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化 有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng) 6：發(fā)展容錯(cuò)技術(shù) 采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 7：追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。 1.5 PLC發(fā)展歷史 起源：1968年美國(guó)通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程控制器 PDP—14 ，在美國(guó)通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用

15、于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC。 1969年，美國(guó)研制出世界第一臺(tái)PDP-14 1971年，日本研制出第一臺(tái)DCS-8 1973年，德國(guó)研制出第一臺(tái)PLC 1974年，中國(guó)研制出第一臺(tái)PLC 發(fā)展：20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic C

16、ontroller（PLC）。 20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 20世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30～40%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)

17、能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。 1.6 PLC的選型 現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的PLC有三菱、西門子、歐姆龍、松下等。 三菱PLC結(jié)構(gòu)靈活、傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定、范圍廣、成本低、適用面廣但是數(shù)據(jù)處理比西門子弱。 西門子PLC性能強(qiáng)大、可操作性強(qiáng)、有相配套的伺服系統(tǒng)和組態(tài)軟件但是價(jià)

18、錢太高。 2 內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案 2.1 技術(shù)參數(shù)和條件 利用PLC控制停車場(chǎng)的空位顯示，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。停車場(chǎng)的空位為200個(gè)，停車場(chǎng)全空是啟動(dòng)按鈕SB1后，根據(jù)出口，入口的車輛檢測(cè)傳感器S1、S2的檢測(cè)，計(jì)算是否有空位？若有空位，點(diǎn)亮入口的綠色指示燈L1，則點(diǎn)亮入口的紅色指示燈L2。 1、停車場(chǎng)的空位有200個(gè)。 2、啟動(dòng)按鈕SB1在停車場(chǎng)全空時(shí)按下，另設(shè)停止按鈕SB2。 3、出口、入口的車輛檢測(cè)傳感器各1個(gè)，用來(lái)檢測(cè)車輛的進(jìn)出。 4、入口的指示燈兩個(gè)，用來(lái)指示有無(wú)空位。 2.2 整體方案設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)有一個(gè)啟動(dòng)按鈕和一個(gè)停止按鈕，按下

19、啟動(dòng)按鈕，整個(gè)控制系統(tǒng)運(yùn)行，按下停止按鈕則系統(tǒng)停。通過(guò)在停車場(chǎng)進(jìn)出口的傳感器感應(yīng)車輛的出入，從而輸出信號(hào)。入口有兩個(gè)燈，分別是紅燈和綠燈作為輸出，電路中還有個(gè)加減計(jì)數(shù)器，它的設(shè)定值是200。加減計(jì)數(shù)器隨著車輛的進(jìn)出而加減，一旦計(jì)數(shù)器達(dá)到200，入口出得紅燈就亮，提醒司機(jī)朋友此停車場(chǎng)的停車位已滿。而其他時(shí)候都為綠燈，表示此停車場(chǎng)還有停車位。 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及端口分布 3.1 整體框架 1．入庫(kù)車輛前進(jìn)時(shí)，經(jīng)過(guò)1# → 2#傳感器后計(jì)數(shù)器加1，后退時(shí)經(jīng)過(guò)2# → 1#傳感器后計(jì)數(shù)器減1，單經(jīng)過(guò)一個(gè)傳感器則計(jì)數(shù)器不動(dòng)作。 2．出庫(kù)車輛前進(jìn)時(shí)經(jīng)過(guò)2# →

20、 1#傳感器后計(jì)數(shù)器減1，后退時(shí)經(jīng)過(guò)1# → 2#傳感器后計(jì)數(shù)器加1，單經(jīng)過(guò)一個(gè)傳感器則計(jì)數(shù)器不動(dòng)作。 3．設(shè)計(jì)一個(gè)由兩位數(shù)碼管及相應(yīng)的輔助元件組成的顯示電路，顯示車庫(kù)內(nèi)車輛的實(shí)際數(shù)量。 3.2 傳感器型號(hào)參數(shù) 所選用的各種傳感器型號(hào)及其參數(shù)如表2.2所示： 表2.2 所選傳感器型號(hào)、參數(shù)一覽表 傳感器名稱 傳感器參數(shù) 光電傳感器：Q23系列偏振反射板式 光電傳感器：Q23系列偏振反射板式 Q23系列對(duì)射板式發(fā)射器（E） 型號(hào)：Q236E Q23系列對(duì)射板式接受器（R） 型號(hào)：Q23SN

21、6R 檢測(cè)距離：8 m 供電電壓：24V dc 輸出形式：互補(bǔ)型固態(tài) NPN 特點(diǎn)：聚焦式焦距為50mm ? 短距離和長(zhǎng)距離直接反射式以及光纖式 ? 可見紅色光源易于安裝及對(duì)準(zhǔn) ? 帶自診斷功能，有LED狀態(tài)指示燈 ? 10～30V dc 供電電壓 ? 互補(bǔ)型輸出 ? 樹脂密封電路及堅(jiān)固的ABS外殼 ? 防護(hù)等級(jí)IP67和NEMA6 ? 可選電纜式或接插件式接線方式 ? 產(chǎn)品附帶安裝支架 橋式測(cè)力稱重傳感器 型號(hào)：CYB-605S 供橋電壓：10~24V 輸出靈敏度：≈2.0mV/V、4~20mA、

22、1~5V 非線性：0.02%FS 重復(fù)性：0.015%FS 遲滯：0.02%FS 蠕變：0.02%FS/30min 靈敏度溫漂：0.0016%FS/℃ 零點(diǎn)溫漂：0.0026%FS/℃ 零點(diǎn)平衡：1.0%FS 輸入阻抗：3655 輸出阻抗：3653 絕緣電阻：5000M 溫度補(bǔ)償范圍：-10~55℃ 工作溫度范圍：-35~85℃ 安全過(guò)載能力：150%FS 極限過(guò)載能力：200%FS 傳感器材料：不銹鋼/合金鋼 引線方式：直接引線 3.3 IC卡檢測(cè)儀 IC卡儀器是用于識(shí)別身份的裝置，

23、當(dāng)車主無(wú)接觸刷卡時(shí)，信號(hào)傳到PLC，通過(guò)程序的運(yùn)行使道閘打開，車輛駛?cè)搿? 1 管理系統(tǒng)總體 本管理系統(tǒng)采用可編程控制器[PLC]控制車輛出入庫(kù)流程，單片機(jī)控制讀卡部分[2.3]。PLC系統(tǒng)和讀卡機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行串行通信，使整個(gè)系統(tǒng)合作完成車輛出入庫(kù)智能化集中管理工作。此外，另一部分票務(wù)系統(tǒng)用PC機(jī)來(lái)管理，可與PLC測(cè)控系統(tǒng)通過(guò)串行通信構(gòu)成一個(gè)完整的上、下位機(jī)管理系統(tǒng)。 根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)可劃分為基于PLC的測(cè)控電路設(shè)計(jì)、基本8051單片機(jī)的讀卡器設(shè)計(jì)和讀卡器與PLC主控器之間的串行通信電路設(shè)計(jì)等三大部分， 2 PLC測(cè)控電路 PLC測(cè)控電路主要由檢測(cè)量輸入部分、控制量輸出

24、部分、控制運(yùn)算部分三大部分組成下面分別介紹各部分的設(shè)計(jì)方法。 3 PLC測(cè)控電路設(shè)計(jì) PLC測(cè)控電路主要由檢測(cè)量輸入部分、控制量輸出部分、控制運(yùn)算部分三大部分組成。 3.4 PLC選型及I／O點(diǎn)分配 設(shè)計(jì)中采用內(nèi)存為3．2K，最大I／0點(diǎn)數(shù)640點(diǎn)的微處理器，電源使用帶有24V DC和AC1 10—120／220—240V的使用電源根據(jù)系統(tǒng)控制要求，本系統(tǒng)需計(jì)數(shù)器1個(gè)，定時(shí)器2個(gè)，16個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)，所選PLC類型滿足系統(tǒng)要求。 3.5 PLC輸入電路設(shè)計(jì) PLC依據(jù)接收到的車輛檢測(cè)信號(hào)判斷是否允許車輛通過(guò)道口，因此車輛檢測(cè)器的選用與輸入通道的接口電路設(shè)計(jì)是非常重要的。

25、 3．5．1 車輛檢測(cè)器 車輛檢測(cè)器又稱車輛感應(yīng)器、地感感應(yīng)器或地感線圈，由一組環(huán)線圈與電流感應(yīng)數(shù)字電路板組成，地感線圈埋于道口欄桿前后地下5～10 cm處，當(dāng)線圈上面沒(méi)有車輛時(shí)，車輛感應(yīng)器和地感線圈之間產(chǎn)生一個(gè)平衡點(diǎn)，車輛感應(yīng)器輸出一個(gè)低電平到CPU；當(dāng)?shù)馗芯€圈上面有車輛時(shí)，地感線圈形成的磁場(chǎng)分布狀況發(fā)生改變，車輛感應(yīng)器輸出高電平到CPU。PLC通過(guò)對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)測(cè)判斷，即可得到所需的車輛檢測(cè)信號(hào)。 3．5．2 輸入接口電路 為了保證能在惡劣的環(huán)境中使用，PLC輸入接口需采用隔離措施。采用光電耦合器為電流輸入型，能有效地避免輸入端引線可能引入的電磁場(chǎng)干擾和輻射干擾。 3.6 P

26、LC輸出電路設(shè)計(jì) PLC通過(guò)控制直流電動(dòng)機(jī)的起、停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速來(lái)驅(qū)動(dòng)道閘按要求抬起和降落，從而對(duì)出人道口的車輛進(jìn)行放行或禁行。此外通過(guò)控制指示燈指示車輛通行情況，控制顯示牌顯示車庫(kù)存放車輛情況。 3.7 系統(tǒng)整體框圖 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過(guò)光傳感器進(jìn)行信息采集之后，傳到可編程控制器進(jìn)行處理，然后經(jīng)過(guò)一系列相關(guān)處理之后，在數(shù)碼管顯示相應(yīng)的車輛數(shù)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛輸入庫(kù)管理。 3.8 光傳感器的布置方案 光傳感器的布置安裝需要考慮誤計(jì)數(shù)和漏計(jì)數(shù)問(wèn)題，注意控制兩個(gè)傳感器之間的距離，用程序驗(yàn)證進(jìn)出車庫(kù)的是否是車輛，當(dāng)人通過(guò)傳感器時(shí)不可以計(jì)數(shù)；其次，采用邏輯互鎖方式，啟動(dòng)

27、加計(jì)數(shù)則要鎖定減計(jì)數(shù)，產(chǎn)生加計(jì)數(shù)脈沖時(shí)則要鎖定減計(jì)數(shù)脈沖。如此以保證可靠性；最后，及時(shí)的進(jìn)行復(fù)位處理，以免車輛在傳感器附近作往返運(yùn)動(dòng)時(shí)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)。 3.9 I/O 口地址分配 電氣元件 PLC元件 功能 電氣元件 PLC元件 功能 輸入 光電傳感器1 X0 檢測(cè)車是否進(jìn)入 輸

28、出 電機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器 Y8 門上升 光電傳感器2 X1 檢測(cè)車是否進(jìn)入 電機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器 Y9 門下降 IC卡啟動(dòng)信號(hào) X2 身份驗(yàn)證 蜂鳴器 Y6 車輛出入庫(kù)報(bào)警 稱重傳感器1 X3 檢測(cè)入庫(kù)開門 報(bào)警燈 Y7 車庫(kù)滿了報(bào)警 稱重傳感器2 X4 檢測(cè)出庫(kù)開門 數(shù)碼管位選 Y4，Y5 數(shù)碼管顯示 到位行程開關(guān)1 X5 門上限 數(shù)碼管段選 Y3Y2Y1Y0 數(shù)碼管顯示內(nèi)容 到位行程開關(guān)2 X6 門下限 車庫(kù)啟用按鈕 X7 復(fù)位寄存器 數(shù)碼管啟用開關(guān) X8 啟用數(shù)碼管 4 程序設(shè)計(jì)

29、 4.1 控制要求 （1）入庫(kù)車輛前進(jìn)時(shí)，經(jīng)過(guò)1# → 2#傳感器后計(jì)數(shù)器加1，后退時(shí)經(jīng)過(guò)2# → 1#傳感器后計(jì)數(shù)器減1，單經(jīng)過(guò)一個(gè)傳感器則計(jì)數(shù)器不動(dòng)作。 （2）出庫(kù)車輛前進(jìn)時(shí)經(jīng)過(guò)2# → 1#傳感器后計(jì)數(shù)器減1，后退時(shí)經(jīng)過(guò)1# → 2#傳感器后計(jì)數(shù)器加1，單經(jīng)過(guò)一個(gè)傳感器則計(jì)數(shù)器不動(dòng)作。 （3）設(shè)計(jì)一個(gè)由兩位數(shù)碼管及相應(yīng)的輔助元件組成的顯示電路，顯示車庫(kù)內(nèi)車輛的實(shí)際數(shù)量。 4.2 程序流程圖 開始 程序初始化 傳感器A發(fā)出信號(hào) PLC起動(dòng)計(jì)數(shù)器C0 車輛數(shù)量=50？ 紅燈亮 綠燈亮，車庫(kù)門動(dòng)作

30、 傳感器B發(fā)出信號(hào) 計(jì)數(shù)器C0加1 傳感器C發(fā)送信號(hào) 出口門動(dòng)作，計(jì)數(shù)器C0減1 結(jié)束 Y N 4.3 計(jì)數(shù)邏輯 （1）光傳感器的接收被遮斷時(shí)，定義“有信號(hào)”

31、； （2）傳感器1#完成脈沖同時(shí)2#有信號(hào)，啟動(dòng)增計(jì)數(shù)邏輯； （3）傳感器2#完成脈沖同時(shí)1#有信號(hào)，啟動(dòng)減計(jì)數(shù)邏輯 （4）傳感器1#和傳感器2#都完成脈沖后進(jìn)行相應(yīng)計(jì)數(shù)動(dòng)作； （5）傳感器1#和傳感器2#都沒(méi)有信號(hào)后進(jìn)行小復(fù)位動(dòng)作； （6）增計(jì)數(shù)和減計(jì)數(shù)的啟動(dòng)邏輯互鎖； （7）增計(jì)數(shù)和減計(jì)數(shù)的進(jìn)行邏輯互鎖； （8）計(jì)數(shù)值超過(guò)+99后從零開始計(jì)數(shù)并未報(bào)警（發(fā)光二極管或者蜂鳴器） 10001---啟動(dòng) 10006---1#傳感器10002---停止 10007---2#傳感器 10003---清零 00001---倉(cāng)庫(kù)空顯示10004--- =“1”入庫(kù)操作 10004--- =

32、“0”出庫(kù)操作 10005--- =“1”前進(jìn)操作10005--- =“0”后退操作 4.4 梯形圖 1、控制門程序 圖4.1 控制門程序 車輛入庫(kù)時(shí)，IC卡確認(rèn)后從X2輸入后使M0為ON，且X3同時(shí)接通使Y8置為ON，電機(jī)正轉(zhuǎn)使門打開，當(dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定的打開位置后觸動(dòng)到位行程開關(guān)X5使Y8置為OFF,電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，車輛通過(guò)門，行至規(guī)定位置后，觸動(dòng)稱重傳感器2使X4置為ON，使的Y9置為ON，電機(jī)反轉(zhuǎn)使門關(guān)閉，當(dāng)?shù)篱l碰到到位開關(guān)2后X6接通后使Y9置為OFF，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。汽車出庫(kù)時(shí)，當(dāng)光電傳感器2得到信號(hào)后使X1得到信

33、號(hào)后Y8置為ON，使電機(jī)正轉(zhuǎn)，道閘打開，當(dāng)碰到到位開關(guān)1時(shí)使得Y8為OFF，電機(jī)停止正轉(zhuǎn)，車輛通過(guò)道閘行置稱重傳感器1后使Y9為ON，電機(jī)反轉(zhuǎn)使得道閘關(guān)閉，當(dāng)碰到到位開關(guān)2時(shí)使Y9為OFF，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 2、車輛計(jì)數(shù)程序 圖4.2 車輛計(jì)數(shù)程序 當(dāng)X7接通后，車庫(kù)啟用寄存器D0復(fù)位，車輛入庫(kù)時(shí)當(dāng)光電傳感器1得到信號(hào)后X0接通后，M3置為“1”，等到光電傳感器2的到信號(hào)后X1為ON時(shí)寄存器D1加1，同時(shí)對(duì)M3復(fù)位；在車輛出庫(kù)時(shí)，光電傳感器2得到信號(hào)后X1接通后M4置為“1”，等到光電傳感器1得到信號(hào)后X0為ON時(shí)寄存器D0減1。當(dāng)車庫(kù)進(jìn)出庫(kù)時(shí)，計(jì)時(shí)30秒后，T0和T1接通Y

34、6置“1”，蜂鳴器報(bào)警拉響。 3、數(shù)碼管顯示程序 圖4.3 數(shù)碼管顯示程序 接通X8開關(guān)，數(shù)碼管啟用，將寄存器D0內(nèi)的數(shù)轉(zhuǎn)換為成BCD碼，即Y3~Y0，Y4，Y5為片選信號(hào)，顯示的數(shù)據(jù)分別存在D1，D2中，D1表示十位，D2表示個(gè)位，若當(dāng)D0為50時(shí)即車庫(kù)已滿，M6置“1”，報(bào)警燈進(jìn)行報(bào)警。 結(jié) 束 語(yǔ) 本設(shè)計(jì)采用光傳感器采集信號(hào)，使用PLC控制，用數(shù)碼管顯示，本設(shè)計(jì)可以可靠準(zhǔn)確的完成了車輛出入庫(kù)時(shí)的統(tǒng)計(jì)和顯示工作，無(wú)論車輛往返情況如何，都不會(huì)出現(xiàn)誤計(jì)數(shù)和漏計(jì)數(shù)，在外界干擾情況較大的情況下，都不會(huì)出現(xiàn)相關(guān)的誤計(jì)數(shù)。兩個(gè)LED數(shù)碼管顯示，既經(jīng)濟(jì)實(shí)用又方便。 本設(shè)

35、計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：計(jì)數(shù)動(dòng)作準(zhǔn)確可靠，設(shè)備安裝簡(jiǎn)單，性價(jià)比高，自動(dòng)化程度高，抗干擾能力強(qiáng)，剩余端口便于其他功能的擴(kuò)展。 設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)針對(duì)性地查找資料，了解有關(guān)PLC方面的資料，既增長(zhǎng)了自己的知識(shí)面，補(bǔ)充最新的專業(yè)知識(shí)，又提高了自己的應(yīng)用能力和實(shí)踐能力，對(duì)學(xué)過(guò)的課本理論知識(shí)起到了很好的溫習(xí)作用。通過(guò)對(duì)車庫(kù)車輛出入庫(kù)管理設(shè)計(jì)，讓我很好的運(yùn)用了PLC的知識(shí)，對(duì)課本知識(shí)進(jìn)一步的消化和鞏固。 隨著汽車特別是私有汽車的普及使用，對(duì)大型停車廠系統(tǒng)的集中化和智能化的安全性管理已經(jīng)成為大規(guī)模停車服務(wù)管理的必然趨勢(shì)。針對(duì)現(xiàn)有的停車系統(tǒng)管理中存在的缺陷及PLC技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展所帶來(lái)的新控制方式和

36、管理方式的變革，采用先進(jìn)的、科學(xué)的、合理的設(shè)計(jì)方法，建立一套基于PLC車輛出入庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) 車輛出入庫(kù)，數(shù)量統(tǒng)計(jì)、信息查詢過(guò)程的自動(dòng)化，就顯得十分必要。 建立提高停車場(chǎng)利用率和方便駕車者的信息系統(tǒng)，通過(guò)信息顯示牌向?qū)ふ彝＼噲?chǎng)的駕車者提供空閑停車場(chǎng)的位置和停車位的滿空狀況，以及誘導(dǎo)路線指南等信息，最大限度地提高了停車場(chǎng)的使用率。 顯示車庫(kù)內(nèi)車輛的實(shí)際數(shù)量外，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)化的科學(xué)管理。本設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)的雙道閘自動(dòng)抬、落(出口、人口均安裝道閘)控制車輛自動(dòng)進(jìn)出；將交通系統(tǒng)中的車輛監(jiān)測(cè)器、信號(hào)燈和智能門禁安全系統(tǒng)中的紅外對(duì)射探測(cè)器引人系統(tǒng)；加人非接觸式讀卡器，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

37、了智能化控制等屬于具創(chuàng)新性的技術(shù)。 本設(shè)計(jì)采用光傳感器采集信號(hào)，使用完全PLC控制，完成了車輛出入庫(kù)時(shí)的統(tǒng)計(jì)和顯示工作，能夠可靠的準(zhǔn)確的無(wú)誤的進(jìn)行計(jì)數(shù)，無(wú)論單個(gè)車輛怎樣的往返運(yùn)動(dòng)，都不會(huì)出現(xiàn)誤計(jì)數(shù)和漏計(jì)數(shù)，而且在人通過(guò)光傳感器時(shí)不會(huì)誤計(jì)數(shù)。最后采用兩個(gè)LED做顯示，能夠顯示車庫(kù)內(nèi)車輛的實(shí)際數(shù)量。 優(yōu)點(diǎn)：本系統(tǒng)采用反復(fù)邏輯判定，計(jì)數(shù)動(dòng)作準(zhǔn)確可靠；設(shè)備簡(jiǎn)單安裝方便；自動(dòng)化程度高便于實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守；抗干擾能力強(qiáng)，環(huán)保無(wú)污染；便于需要時(shí)進(jìn)行擴(kuò)展。 缺點(diǎn)：PLC的輸出口資源有點(diǎn)過(guò)于浪費(fèi)。 在這次PLC課程設(shè)計(jì)制作中，指導(dǎo)老師以及同學(xué)們都給了我很多的幫助。在這里向他們表示感謝

38、。通過(guò)此次的課設(shè)，我學(xué)到了很多知識(shí)，跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學(xué)的體制束縛，通過(guò)查資料和搜集有關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動(dòng)手能力。并且由原先的被動(dòng)的接受知識(shí)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)的尋求知識(shí)，這可以說(shuō)是學(xué)習(xí)方法上的一個(gè)很大的突破。在以往的傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式下，我們可能會(huì)記住很多的書本知識(shí)，但是通過(guò)課程，我們學(xué)會(huì)了如何將學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己的東西，學(xué)會(huì)了怎么更好的處理知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合的問(wèn)題。 為期三周的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，在此由衷感謝朱娟娟老師的悉心指導(dǎo)，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲泻椭螌W(xué)態(tài)度，我受益匪淺。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，從對(duì)知識(shí)理論層次的理解，到實(shí)際的理解和應(yīng)用，我學(xué)習(xí)了很多東西。從忙著查詢相關(guān)資料，到相關(guān)模塊的理解和應(yīng)用，一下子

39、使自己感到知識(shí)需要從理論到實(shí)際有很長(zhǎng)的路要走，在這段路程中，收益于老師的諄諄教導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助，在此，衷心感謝! 參考文獻(xiàn) ［1］楊蘭春等.電梯曳引機(jī)設(shè)計(jì).安裝.維修機(jī)械工業(yè)出版社，2000，46—58 ［2］陸傳貴，排隊(duì)論.北京郵電學(xué)院出版社.1999.115—134. ［3］張啟君.立體車庫(kù)的主要型式及技術(shù)特點(diǎn).機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新.1999.79 ［4］任伯森.等機(jī)械式立體停車庫(kù).海洋出版社.2001.25－35 ［5］譚青，謝堅(jiān).電梯式立體車庫(kù)

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