車輛出入庫管理系統(tǒng)設(shè)計

1、車輛出入庫管理系統(tǒng)目錄1引言11.1PLC 的特點(diǎn)11.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)2.1.3 PLC的工作原理 .3.2車輛出入庫管理系統(tǒng)的構(gòu)成42.1整體框架4.2.2傳感器的布置4.2.3顯示電路5.3 PLC的I/O端口接線6.4 I/O 口地址分配75程序設(shè)計8.5.1課題內(nèi)容85.2計數(shù)邏輯9.5.3 程序流程圖9.5.4梯形圖106元器件清單 147總結(jié)148致謝159參考文獻(xiàn)151引言隨著生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的日常生活和生產(chǎn)活動大量的使用 自動化控制，不僅節(jié)約了人力資源，而且很大程度的提高了生產(chǎn)效率，又進(jìn)一步的促進(jìn)了生產(chǎn)力快速發(fā)展，并不斷的豐富著人們的生活。早期的自動控制系

2、統(tǒng)是依靠繼電-接觸器來實(shí)現(xiàn)的，其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、價格 低廉、抗干擾能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)距離控制，但是其采用固定接線， 通用性和靈活性差；又采用觸點(diǎn)的開關(guān)動作，工作頻率低，觸點(diǎn)易損壞，可靠性 差。1969 年，出現(xiàn)了可編程邏輯控制器 PLC( Programmable Logic Controller )， 其特點(diǎn)是：具備邏輯控制、定時、計數(shù)等功能，編程語言采用直觀的梯形圖語言， 軟件更改方便，通用性和靈活性好。目前，可編程控制器PLC主要是朝著小型化、廉價化、標(biāo)準(zhǔn)化、高速化、智能化、 大容量化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，形成工業(yè)控制機(jī)系統(tǒng)、分 布式控制系統(tǒng)DCS(Dist

3、ributed Control System)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS(Field bus Control System)，這將使PLC的功能更強(qiáng)，可靠性更高，使用更方便，適 用范圍更廣。隨著汽車特別是私有汽車的普及使用，公共場所和社區(qū)汽車流轉(zhuǎn)數(shù)量激增， 這對車輛的安全停放和管理提出了更高的要求，引進(jìn)先進(jìn)的控制技術(shù)和管理方 式，實(shí)現(xiàn)對大型停車場系統(tǒng)的集中化和智能化的安全性管理控制已經(jīng)成為大規(guī)模 停車服務(wù)管理的必然趨勢。針對現(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)展所帶來的新控制方式和管理方式的變革，采用先進(jìn)的、科學(xué)的、合理的設(shè)計方法，建立一套基于PLC的車輛出入庫管理系統(tǒng)

4、最大限度地提 高了停車場的使用率，實(shí)現(xiàn)車輛出入庫控制、數(shù)量統(tǒng)計、信息查詢過程的自動化， 就顯得十分必要。1.1 PLC的特點(diǎn)PLC之所以能夠發(fā)展，除了它順應(yīng)了工業(yè)自動化的客觀要求之外，更重要的 一方面是由于它具備許多適合工業(yè)控制的優(yōu)點(diǎn)，較好地解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問題。它具有以下幾個顯著特點(diǎn):1.1.1可靠性高，抗干擾性強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅 剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的 1110-11100，因觸點(diǎn)接觸不良

5、造成的故障大為減少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時間達(dá)到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一1.1.2功能強(qiáng)大，性價比高一臺小型PLC內(nèi)有成百上千種可供用戶使用的編程軟件， 有很強(qiáng)的功能，可 以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能，與相同的繼電控制系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格 比。1.1.3編程簡易，現(xiàn)場可維修梯形圖是使用最多的PLC的編程語言，其圖形符號和表達(dá)方式與繼電控制電 路圖相似。梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電控制電路圖的電氣人員， 只需要花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制程序

6、，而且可以根據(jù)現(xiàn)場的情況，在生產(chǎn)現(xiàn)場一邊調(diào)試邊修改程序，以適應(yīng)生產(chǎn)需要。1.1.4壽命長，體積小，能耗低PLC平均無故障時間可達(dá)到數(shù)萬小時以上，使用壽命可達(dá)幾十年。對于復(fù)雜 的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，因此，控 制柜的體積可以縮小到原來的一半到10分之1。特別是小型PLC的體積僅相當(dāng)于兩個繼電器的大小，且能耗僅為數(shù)瓦，所以它是機(jī)電一體化設(shè)備的理想控制裝 置。1.1.5功能強(qiáng)，性能價格比高一臺小型PLC內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性能價格比。 可篇程序控制器可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，

7、實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)1. 中央處理單元（CPU）:中央處理單元（CPU）是PLC的控制核心。它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能：a.接收并存儲從用戶程序和數(shù)據(jù)；b.檢查電源、存儲器、 I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。2. 存儲器：可編程序控制器的存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲 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）的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器；存放用戶程序（用 戶程序存和數(shù)據(jù)）的存儲器稱為用戶程序存儲器，所以又分為用戶存儲器和數(shù)據(jù) 存儲器兩部分。3. 輸入接口電路：輸入輸出信

8、號有開關(guān)量、模擬量、數(shù)字量三種，在我們實(shí) 際涉及到的信號當(dāng)中，開關(guān)量最普遍。4. 輸出接口電路：可編程序控制器的輸出有：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的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可靠 得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重 視。一般交流電壓波動在+10%（+15%范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接 連接到交流電網(wǎng)上去。如FX1S額定電壓AC100240V,而電壓允許范圍在 AC85V 264V之間。允許瞬時停電在10ms以下，能繼續(xù)工作。一般小型PLC的電源輸出分為兩

9、部分：一部分供PLC內(nèi)部電路工作；一部分 向外提供給現(xiàn)場傳感器等的工作電源。1.3 PLC的工作原理PLC是采用循環(huán)掃描的工作方式。一個掃描周期主要可分為3個階段。1.3.1 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)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。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)容也不會改變，而這些變化必須等到下一工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。1.3.2 程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行， 并將 相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。

10、 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。1.3.3 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），并通過一疋輸出方式輸出，驅(qū)動外部相應(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)行和輸出刷新三個階段構(gòu)成 PLC個工作周期， 由此循環(huán)往復(fù)，因此稱為循環(huán)掃描工作方式。顯然掃描周期的長短主要取決于程序的長短。 掃描周期越長，響應(yīng)速度越慢。 由于每個掃描周期只進(jìn)行一次I/O刷新，即每一個掃描周期PLC只對輸入、輸出 狀態(tài)寄存器更新一次，所以系統(tǒng)存在輸入輸出滯后現(xiàn)象， 這在一定程度上降低了 系統(tǒng)的響應(yīng)速度。但是由

11、于其對I/O的變化每個周期只輸出刷新一次，并且只對 有變化的進(jìn)行刷新，這對一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許的，不但不會造 成影響，還會提高抗干擾能力。這是因?yàn)檩斎氩蓸与A段僅在輸入刷新階段進(jìn)行， PLC在一個工作周期的大部分時間是與外設(shè)隔離的，而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈 沖、短時間的，誤動作將大大減小。但是在快速響應(yīng)系統(tǒng)中就會造成響應(yīng)滯后現(xiàn) 象，這個一般PLC都會采取高速模塊?？傊琍LC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。車輛出入庫管理系統(tǒng)的構(gòu)成2.1整體框架光傳感器圖2.1整體框架可編程控制器2.2傳感器的布置入口2.3顯示電路2#車庫圖2.2傳感器的布置COM接5卩電源PL

12、CF1.O-P1 62KXTSt! rF2. 0-P2. E2KXTH1Q1 2接LED腳bQ1 2接LED腳且Q1.加接LED腳匚搏LED腳也Q1.硼接LED腳8Q接LED腳fQ1Q接LED腳莒Q22接LED腳bQ2卻接LED腳且Q2%接LED腳cQ23接LED腳dQE接LED腳巳Q2.54援LED腳fQ2Q接LED腳g圖2.3顯示電路3 PLC的I/O端口接線在本設(shè)計中，總共需要8位LED數(shù)碼管和16個按鍵，為了節(jié)省單片機(jī)I /O 口數(shù)以及數(shù)碼管驅(qū)動問題，在此采用 HD7279鍵盤顯示芯片。7279鍵盤顯示芯片 為SPI接口，具有連線簡單、無需另加數(shù)碼管驅(qū)動、自身電路簡單等優(yōu)點(diǎn)。顯示 部分

13、采用1組4位一體共陰數(shù)碼管，共設(shè)置16個功能鍵。PLC的I/O端口接線傳感器1#10.110 2畫IoutICOM2KX78B rP2 0-F2 62KXTQ1.0P接 LEDBJPbQ1.2摟LED腳aQ1腫tatED腳匚r Qr接LED腳也Q1.4P捋LED腳亡Q接LED聯(lián)FQ1.6PP播LED腳gQ2.0P接LED腳bQ2.1P接LED腳aQ2 2捲LED啣cQ2.3P接LED腳MQ2.4P接LED腳亡Q25p接 LEDMP FQ16o接LED腳g圖3.1 I/O 端口接線4 I/O 口地址分配設(shè)計中采用內(nèi)存為 3. 2K,最大I /0點(diǎn)數(shù)640點(diǎn)的微處理器（C200HECPU11-E歐

14、姆龍公司產(chǎn)品），電源使用帶有 24V DC和AC1 10-120/220240V 的使用電源（PA204S）。根據(jù)系統(tǒng)控制要求，本系統(tǒng)需計數(shù)器 1個，定時器2個，16個輸入點(diǎn)和16 個輸出點(diǎn)，所選PLC類型滿足系統(tǒng)要求。輸入信號輸出信號傳感器1#I0.1發(fā)光二極管Q0.2傳感器2#I0.2接LED腳bQ1.0懸空I0.3接LED腳aQ1.1接LED腳cQ1.2接LED腳dQ1.3接LED腳eQ1.4接LED腳fQ1.5接LED腳gQ1.6接LED腳bQ2.0接LED腳aQ2.1接LED腳cQ2.2接LED腳dQ2.3接LED腳eQ2.4接LED腳fQ2.5接LED腳gQ2.6圖4.1 I/O

15、口地址分配5程序設(shè)計5.1課題內(nèi)容1.入庫車輛前進(jìn)時，經(jīng)過1# f 2#傳感器后計數(shù)器加1,后退時經(jīng)過2# f 1# 傳感器后計數(shù)器減1,單經(jīng)過一個傳感器則計數(shù)器不動作。2 出庫車輛前進(jìn)時經(jīng)過2# f 1#傳感器后計數(shù)器減1,后退時經(jīng)過1# f 2#傳 感器后計數(shù)器加1,單經(jīng)過一個傳感器則計數(shù)器不動作。3設(shè)計一個由兩位數(shù)碼管及相應(yīng)的輔助元件組成的顯示電路，顯示車庫內(nèi)車輛 的實(shí)際數(shù)量。變量約定：10001-啟動 10006-1# 傳感器10002-停止 10007-2# 傳感器10003-清零00001-倉庫空顯示10004-=“ T入庫操作10004-=“0”出庫操作10005-=“ T前進(jìn)操

16、作10005-=“0”后退操作5.2 計數(shù)邏輯1.光傳感器的接收光被遮斷時定義為“有信號”；2傳感器1#有信號時啟動增計數(shù)邏輯；3傳感器2#有信號時啟動減計數(shù)邏輯；4傳感器1#完成脈沖同時2#有信號，則啟動增計數(shù)邏輯;5傳感器2#完成脈沖同時1#有信號，則啟動減計數(shù)邏輯;6傳感器1#和傳感器2#都完成脈沖后進(jìn)行相應(yīng)計數(shù)動作;7傳感器1#和傳感器2#都沒有信號時進(jìn)行小復(fù)位動作；8. 增計數(shù)與減計數(shù)的啟動邏輯互鎖；9. 增計數(shù)和減計數(shù)的進(jìn)行邏輯互鎖。10. 計數(shù)值超過+99后從零開始計數(shù)并報警（發(fā)光二極管） 其中：條件2和條件3為“方向判定條件1”；條件4和條件5為“方向判定條件2”；5.3 程序

17、流程圖車輛入庫操作流程5.4 梯形圖FBOGRAM CDIvIMEMTS 網(wǎng)絡(luò)1 NetfQik TitleNetwork 匚 omment10.1I0.2M0.0網(wǎng)絡(luò)210.1M0.2M0.1IpH，I(M01|_|網(wǎng)絡(luò)8IIC3|M0.6MO.OM0.5I / II / If M0.5TI II Ik 丿網(wǎng)絡(luò)9IC4M0.5MOOM0.6I I|I IPIC )M0.6網(wǎng)絡(luò)10M0.1M0.5M16MO.O網(wǎng)絡(luò)11M0.6M0.3QO.OM0.5M0.2MO.OA卜網(wǎng)絡(luò)18I0L3J1ENSESENOINOUT-QB1圖5.2梯形圖6元器件清單表7.1中列出了各元器件。表7.1元器件清單元

18、器件（型號）數(shù)量備注SIMATIC S7-3001套（配專用電源）XUZ-A502套（光電開關(guān)）共陰極LED2個2K電阻14個2導(dǎo)線1.5mm（根據(jù)現(xiàn)場情況決定）總結(jié)建立提高停車場利用率和方便駕車者的信息系統(tǒng)，通過信息顯示牌向?qū)ふ彝?車場的駕車者提供空閑停車場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的使用率。顯示車庫內(nèi)車輛的實(shí)際數(shù)量外，同時還實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的計算機(jī)化的科學(xué)管理。 本設(shè) 計中實(shí)現(xiàn)的雙道閘自動抬、落（出口、人口均安裝道閘）控制車輛自動進(jìn)出；將交 通系統(tǒng)中的車輛監(jiān)測器、信號燈和智能門禁安全系統(tǒng)中的紅外對射探測器引人系 統(tǒng)；加入非接觸式讀卡器，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

19、了智能化控制等屬于具創(chuàng)新性的技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：本系統(tǒng)采用反復(fù)邏輯判定，計數(shù)動作準(zhǔn)確可靠；設(shè)備簡單安裝方便；自動化程度高便于實(shí)現(xiàn)無人值守；抗干擾能力強(qiáng)，環(huán)保無污染；便于需要時進(jìn)行擴(kuò)展。缺點(diǎn)：PLC的輸出口資源有點(diǎn)過于浪費(fèi)。致謝時間過的真快，剛進(jìn)大學(xué)那一幕感覺還在眼前清晰可見，可轉(zhuǎn)眼又進(jìn)入 了大三，從當(dāng)初那個懵懂稚嫩中學(xué)生經(jīng)歷了大學(xué) 2年多的磨練也已經(jīng)逐漸的 老練，在大學(xué)這個象牙塔里收獲的不僅是知識，更是生活，學(xué)習(xí)，待人處世 的方法。成長是在大學(xué)生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴中獲得。本論文是在我導(dǎo)師賀道坤老師的指導(dǎo)下順利完成的，他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài) 度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。在此 謹(jǐn)向賀道坤老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。最后,請各位老師在百忙之中審閱我的論文，提出寶貴意見，給予指導(dǎo)， 謝謝。參考文獻(xiàn)1 李建興.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.2 陳宇，段鑫.可編程序控制器基礎(chǔ)及編程技巧.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2002.3 王永華.現(xiàn)代電器控制及PLC應(yīng)用技術(shù).北京：