基于plc控制的停车场空位显示系统设计.doc

1.绪论
1.1引言
近20年来，随着我国城市建设速度的加快，改革的不断深入，经济蓬勃发展，物质日益丰富，机动车辆的数量也是飞速上升。城市交通需求量也日益增大。尽管私家车、出租车比重呈现逐年上升的趋势，因此车辆停放依旧是市民最为关注的问题。也许还有不少人对上世纪八、九十年代的“挤车难”记忆犹新，但现在“停车难”的问题更让不少人头疼。车辆停放设施的落后确实是长期困绕市民日常生活的一个老大难问题。近年来各地政府部门投入了大量人力、物力用以改善城市停车设施，随着基础设施和重大工程的建设，以及车辆的淘汰更新和扩容，一定程度上提高了许多停车场的智能管理和安全化，一定程度上缓解了交通问题。但是，简单的基础设施建设和停车管理技术已经不能满足社会日益增长车辆的对停车服务的需求。据国家“十五”汽车工业发展规划，2005年，我国汽车保有量将达到2465-2545万辆。而据有关部门的不完全统计，全国城市每4.84辆机动车才有个一合法的停车位，有的城市每31辆才有一个停车位，已经越来越不适应日夜激增的车辆管理问题。因此大型智能停车场随之而生并且发展势头迅猛，所作为现代大型智能停车场的灵魂---停车场智能管理系统也是日新月异，尤其是近几年随着电子产品及系统软件越来越快的更新周期。
1.2论文的研究内容
(1)针对现有传统停车场管理系统的不足之处，对停车场智能管理系统进行了总体设计，对工作流程进行了优化设计，提高了停车场的运行效率。
(2)利用智能停车管理系统的PLC设计，完成了停车场内是否有停车位由主电脑系统的控制，实现自动控制。
1.3 PLC的发展历程及概况
随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到所有的控制领域。现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一需求，生产设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器就顺应而生。
在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。
个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是: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。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，可以预料： PLC控制技术的应用必将形成世界潮流。

2 课程内容及设计方案
2.1课程设计的目的和任务
全面熟练掌握PLC的硬件组成以及各种指令的应用，使学生掌握小型PLC应用系统设计的步骤，熟悉和掌握PLC开发系统的应用和软件调试过程，通过设计过程中对故障的分析、判断、检修进一步锻炼和培养学生的动手能力。
2.2任务和要求
1、设计系统的PLC外部接线图
2、系统的操作面板
3、设计好顺序功能图
4、系统的T形图
5、按照要求书写课程设计报告
2.3整体方案设计
整个系统有一个启动按钮和一个停止按钮，按下启动按钮，整个控制系统运行，按下停止按钮则系统停止。通过在停车场进出口的传感器感应车辆的出入，从而输入信号。入口出有两个灯，分别是红灯和绿灯作为输出，电路中还有个加减计数器，它的设定值是30。加减计数器随着车辆的进出而加减，一旦计数器达到30，入口处的红灯就亮，提醒司机朋友此停车场的停车位已满。而其他时候进口处都是绿灯，表示此停车场还有可停车位。
总体方案设计归纳如下表所示。
步骤
设计内容
1
设计系统的外部接线图
2
设计系统的操作面板
3
设计系统的顺序功能图
4
设计梯形图
5
仿真调试
6
书写课程设计报告

3 硬件电路设计
3.1 PLC硬件组成框图

图3-1 PLC硬件组成框图

CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。
I/O模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。
编程设备用来生成、检查和修改用户程序，还可以用来监视用户程序的执行情况。它的体积小，携带方便，一般用来给小型PLC编程，或者用于现场调试和维护。
停车场空位显示PLC控制系统设计采用PLC控制系统将大大提高工作效率，和适应工作环境的能力。车辆进出停车场是由PLC为中心控制系统工作的。PLC是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能。因此在运用中，硬件也相对简单，提高了控制系统的可靠性。另外它的编程语言也相对简单。
3.2外部接线图

FX2N-48MR

图3-2 PLC的外部接线图

说明：S1和S2分别是出口和进口的传感器开关，用来给输入信号，在这里加了两个LED用来显示车辆的进出情况，当有车出停车场和进入停车场的时候指示灯1和2分别亮着提示一下。

3.3 操作面板设计

图3-3 控制面板图

说明：最上边是车位显示指示灯，用来显示停车场是否有空位，当绿灯一直亮着时就表示这个时候停车场还有空位，当红灯亮的时候就说明这个停车场没有空位了。中间的是用来停止和启动控制系统的，开始时按下启动按钮然后对应的指示灯就会亮，说明该系统正在运行当中，按下停止按钮系统就停止运行。最下边的两个指示灯分别用来显示当有车进出停车场的时候，传感器接收到信号后，对应的等就会亮一下，是用来监视进出情况用的，即某一段时间停车场的进出频繁程度用的。

3.4顺序功能图
S3·S4

S1
红灯
C200
C200
绿灯
K30
绿灯
绿灯
S2
M0
M1
M2
M3
M4
RST C200
Y1
M8200
C200
Y2
Y1
Y1
M8002

图3-4 顺序功能图

说明：S4是启动按钮，S3是停止按钮，S1是出口传感器，S2是入口传感器;按下S4启动系统，按下S3停止系统运行。S1有信号说明有车辆出去，计数器C200减一，S2有信号说明有车辆进入停车场，计数器C200加一，当C200计数没有达到30时Y1绿灯亮，说明该停车场有空位，当C200计数达到30时Y2红灯亮，显示该停车场没空位。
3.5 梯形图

图3-5 梯形图

说明：S4是启动按钮，S3为停止按钮，S1是出口传感器，S2是入口的传感器。M8200是特殊辅助继电器，C200是32加减法计数器。Y1是绿灯，Y2是红灯。

3.6 指令表

LD M8002
SET M0
LD M0
ANI S3
AND S4
SET M1
RST M0
LD M1
SET M5
RST M1
LD M5
AND S1
SET M2
RST M5
LD M2
SET M3
RST M2
LD M5
AND S2
SET M3
RST M5
LD M3
ANI C200
SET M5
RST M3
LD M3
AND C200
SET M4
RST M3
LD M1
OR M2
OR M3
OUT Y001
LD M4
OUT Y002
LD M2
OUT M8200
LD M3
OUT C200
LD M1
RST C200
END

表3-1 指令语句表

4程序调试
4.1 调试步骤
若用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若用手持编程器编程，应先画出梯形图，然后编程，这样可少出错，速度也快。编程结束后先空调程序，待各个动作正常后，再在设备上调试。为了准确发现系统存在的问题，需要进行系统调试，调试的顺序按照先硬件后软件，先局部后整体的顺序来完成。
（1）硬件调试：
法的接通电源，检查三菱FX2N-48MR可编程控制器是否可以正常工作，接头是否接触良好，然后把其与电脑的通信口连接。
（2）软件调试：
按要求输入梯形图，转换成指令表，并进行语检查，正确后设置正确的通信口，将指令读入到指定的可编程控制器ROM中，进行下一步的调试。
（3）运行调试：
在硬件调试和软件调试正确的基础上，打开三菱FX2N-48MR可编程控制器的“RUN”开关进行调试；观察运行的情况，看是否是随时按下停止按钮可以停止系统运行，或者等待100个脉冲后，系统是否停止运行。
4.2调试运行的显示
将编好的程序输入电脑，检查硬件、软件无误后，可进行运行调试。先确定好PLC型号，写出程序，进行运行监控，可以清晰看出其运行状况。
开始只有常闭触点接通及所有辅助编程元件复位，计算器设定在所要求范围，即M0步。当按下启动按钮S4，系统开始运行，当用车辆进出是对应的传感器会给出信号，然后相应的指示灯也会做出相应的变化。

结束语

通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。
在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。
当然在此次的课程设计中我还做的不够好，对于外部接线图我还很陌生，以后需要多多学习相关的方法。总的来说，这次课程设计还是比较成功的，这离不开我们组员的共同合作，老师的细心指导，还有其他同学的帮助。我会在以后的学习中更加努力，把自己薄弱的方面补充上，为以后的工作打好基础。

参考文献
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[2] 阮友德. 电气控制与PLC实训教程.北京：人民邮电出版社，2006
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[9] 余雷声．电气控制与PLC应用．北京：机械工业出版社，1998
[10] 王红．可编程控制器使用教程．北京：电子工业出版社，2003
[11]宋德玉主编.可编程序控制器原理及应用系统设计技术.北京：冶金工业出版社，2001

目 录

第一章　总 论 3
第一节 项目背景 3
第二节 项目编写依据 4
第二章 项目建设的必要性和可行性 5
第一节 项目建设的可行性 5
第二节 项目建设的必要性 6
第三节 项目建设规模 6
第三章 场址选择 7
第一节 场址现状 7
第二节 场址条件 8
第四章 建筑方案选择 10
第一节 建筑设计指导思想与原则 10
第二节 项目总体规划方案 12
第三节 建筑方案 14
第五章 节能节水措施 20
第一节 节能措施 20
第二节 节水措施 21
第六章 环境影响评价 22
第一节 项目建设对环境的影响 22
第二节 环境保护措施 22
第七章 劳动安全卫生消防 23
第一节 安全设施 23
第二节 消防设施 23
第八章 组织机构与人力资源配置 24
第一节 组织机构 24
第二节 人力资源配置 25
第九章 项目实施进度 25
第一节 建设工期 25
第二节 项目实施进度安排 25
第三节 项目实施进度表 26
第十章 投资估算与资金筹措 26
第一节 投资估算 26
第二节 资金筹措与投资计划 28
第十一章 财务评价 28
第十二章 社会评价 28
第十三章 招标内容、方式和组织形式 29
第十四章 结论 30