车辆出入库管理PLC课程设计系统设有一个显示车库内车辆数量的两位数码管显示器PLC通过一组8位.doc

信电学院学院
课程设计说明书
（2011/2012学年第 二学期）

课程名称 ： PLC应用设计
题 目 ： 车辆出入库管理
专业班级 ：
学生姓名 ： 陈浪
学 号： 090060116
指导教师 ：
设计周数 ： 两周

设计成绩 ：

2012年 月 日

目录

目录 1
第一章 引 言 2
1.1 PLC的基本结构 3
1.2 PLC的工作原理 4
1.2.1输入刷新阶段 4
1.2.2程序执行阶段 4
1.2.3输出刷新阶段 4
第二章 车辆出入库管理系统的构成 5
2.1 整体框架 5
2.2 传感器的布置 5
2.3 显示电路 6
第三章 PLC的I/O端口接线 7
第四章 I/O 口地址分配 8
第五章 程序设计 9
5.1课题内容 9
5.2 计数逻辑 10
5.3 程序流程图 11
5.4 梯形图 12
第六章 总结 16
第七章 元器件清单 17
参考文献 18

第一章 引 言

随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和生产活动大量的使用自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度的提高了生产效率，又进一步的促进了生产力快速发展，并不断的丰富着人们的生活。
早期的自动控制系统是依靠继电-接触器来实现的，其特点是：结构简单、价格低廉、抗干扰能力强，可以实现集中控制和远距离控制，但是其采用固定接线，通用性和灵活性差；又采用触点的开关动作，工作频率低，触点易损坏，可靠性差。
1969年，出现了可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），其特点是：具备逻辑控制、定时、计数等功能，编程语言采用直观的梯形图语言，软件更改方便，通用性和灵活性好。
目前，可编程控制器PLC主要是朝着小型化、廉价化、标准化、高速化、智能化、大容量化、网络化的方向发展，与计算机技术相结合，形成工业控制机系统、分布式控制系统DCS(Distributed Control System)、现场总线控制系统FCS(Field bus Control System)，这将使PLC的功能更强，可靠性更高，使用更方便，适用范围更广
随着汽车特别是私有汽车的普及使用，公共场所和社区汽车流转数量激增，这对车辆的安全停放和管理提出了更高的要求，引进先进的控制技术和管理方式，实现对大型停车场系统的集中化和智能化的安全性管理控制已经成为大规模停车服务管理的必然趋势。针对现有的停车系统管理中存在的缺陷及PLC技术和传感器技术的迅猛发展所带来的新控制方式和管理方式的变革，采用先进的、科学的、合理的设计方法，建立一套基于PLC的车辆出入库管理系统最大限度地提高了停车场的使用率，实现车辆出入库控制、数量统计、信息查询过程的自动化，就显得十分必要。
在设计车辆出入库管理系统前，将车道设计为单道，实现车辆出入库管理。
在车辆出入库时，设置传感器检测车辆到位，
在车辆出入的同时，通过光电传感器的检测，并且光电传感器与PLC的实时通信，以此来统计车库现有车辆的数目，实现车辆计数的自动化。

1.1 PLC的基本结构
1、中央处理单元(CPU) 中央处理单元 (CPU)是PLC的控制核心。它按照PLC系统程序赋予的功能：a. 接收并存储从用户程序和数据；b.检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。
2、存储器 可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。存放系统软件（包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其各种管理程序）的存储器称为系统程序存储器；存放用户程序（用户程序存和数据）的存储器称为用户程序存储器，所以又分为用户存储器和数据存储器两部分。
3．输入接口电路 输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种，在我们实际涉及到的信号当中，开关量最普遍。
4．输出接口电路：可编程序控制器的输出有：继电器输出(M)、晶体管输出(T)、晶闸管输出(SSR)三种输出形式。
5．电源
PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。如FX1S额定电压AC100V—240V，而电压允许范围在AC85V—264V之间。允许瞬时停电在10ms以下，能继续工作。
一般小型PLC的电源输出分为两部分：一部分供PLC内部电路工作；一部分向外提供给现场传感器等的工作电源。
1.2 PLC的工作原理
PLC则是采用循环扫描的工作方式。一个扫描周期主要可分为3个阶段。
1.2.1输入刷新阶段
在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成输入端刷新工作后，将关闭输入端口，转入程序执行阶段。在程序执行期间即使输入端状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，而这些变化必须等到下一工作周期的输入刷新阶段才能被读入。
1.2.2程序执行阶段
在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐步执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输入刷新阶段。
1.2.3输出刷新阶段
当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路（输出映像寄存器），并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。
由此可见，输入刷新、程序执行和输出刷新三个阶段构成PLC一个工作周期，由此循环往复，因此称为循环扫描工作方式。
显然扫描周期的长短主要取决于程序的长短。扫描周期越长，响应速度越慢。由于每个扫描周期只进行一次I/O刷新，即每一个扫描周期PLC只对输入、输出状态寄存器更新一次，所以系统存在输入输出滞后现象，这在一定程度上降低了系统的响应速度。但是由于其对I/O的变化每个周期只输出刷新一次，并且只对有变化的进行刷新，这对一般的开关量控制系统来说是完全允许的，不但不会造成影响，还会提高抗干扰能力。这是因为输入采样阶段仅在输入刷新阶段进行，PLC在一个工作周期的大部分时间是与外设隔离的，而工业现场的干扰常常是脉冲、短时间的，误动作将大大减小。但是在快速响应系统中就会造成响应滞后现象，这个一般PLC都会采取高速模块。
总之，PLC采用扫描的工作方式，是区别于其他设备的最大特点之一，我们在学习和使用PLC当中都应注意。

1.3 PLC特点：

可靠性高(在软硬件上采取措施，平均无故障时间3--5万小时）

功能强大 （A/D,D/A,PID,联网等）

通用性强 （标准I/O接口）

编程简单，使用方便

体积小、结构紧凑、安装、维护方便

第二章 车辆出入库管理系统的构成
2.1 整体框架

2.2 传感器的布置

2.3 显示电路

第三章 PLC的I/O端口接线

第四章 I/O 口地址分配

设计中采用内存为4K，最大I／0点数24点的微处理器(S-200—CPU224，西门子公司产品)。
根据系统控制要求，本系统需计数器3个，3个输入点和15个输出点，所选PLC类型满足系统要求。

输入信号
输出信号
传感器1#
I0.1
发光二极管
Q0.2
传感器2#
I0.2
接LED脚b
Q1.0
报警清零
I0.3
接LED脚a
Q1.1

接LED脚c
Q1.2

接LED脚d
Q1.3

接LED脚e
Q1.4

接LED脚f
Q1.5

接LED脚g
Q1.6

接LED脚b
Q2.0

接LED脚a
Q2.1

接LED脚c
Q2.2

接LED脚d
Q2.3

接LED脚e
Q2.4

接LED脚f
Q2.5

接LED脚g
Q2.6

第五章 程序设计
5.1课题内容
系统设有一个显示车库内车辆数量的两位数码管显示器。PLC通过一组8位的开关量输出口以BCD码形式输出车库内现存车辆的数量，由显示器中的电路实现译码显示。（本项目不考虑显示器的设计制作）
（1）入库车辆前进时，经过1#——2#传感器后计数器加1，后退时经过2#——1#传感器后计数器减1，单经过一个传感器则计数器不动作
（2）出库车辆前进时经过2#——1#传感器后计数器减1，后退时经过1#——2#传感器后计数器加1，单经过一个传感器则计数器不动作
变量约定：
I0.1---1#传感器 I0.2---2#传感器 I0.3---清零
课题要求：
（1）了解某车库的环境、检测方法和控制要求。
（2）绘制PLC系统的电路原理图，并说明I/O编址
（3）编制PLC的程序，并利用实验室设备进行调试，要求能在现有设备上演示控制过程
（4）撰写课程设计说明书.说明书要求阐明各路输入输出信号的名称、作用、信号处理电路或驱动电路的设计，写明设计过程中的分析、计算、比较和选择，画出程序流程图，并附上源程序
（5）完成课程设计说明书。
5.2 计数逻辑
1.光传感器的接收光被遮断时定义为“有信号”；
2.传感器1#完成脉冲同时2#有信号，则启动增计数逻辑；
3.传感器2#完成脉冲同时1#有信号，则启动减计数逻辑；
4.计数值超过+99后从零开始计数并报警（发光二极管）
5.4 梯形图

第六章 元器件清单

元器件(型号)
数量
备注
SIMATIC S7-200
1套
（配专用电源）
共阴极LED
2个

2K电阻
14个

导线1.5mm2

（根据现场情况决定）
参考文献
[1] 李建兴.可编程序控制器应用技术.北京：机械工业出版社，2004.
[2] 陈宇，段鑫.可编程序控制器基础及编程技巧.广州：华南理工大学出版社，2002.
[3] 王永华.现代电器控制及PLC应用技术.北京：北京航空航天大学出版社，2003.
[4] 高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例.北京：人民邮电出版社，2004.
[5] 廖常初.PLC编程及应用.北京：机械工业出版社，2005
[6] 郁汉琪.《电气控制与可编程序控制器》, 东南大学出版社,2003.
[7] 易传禄主编.《可编程序控制器应用指南》 , 上海科普出版社,2004.
[8] 张进秋．可编程控制器原理及应用实例[M]．北京：机械工业出版社，2003．
[9] 汤以范主编《电气与可编程序控制器技术》 . 机械工业出版社,2005.

第七章 个人心得
随着汽车特别是私有汽车的普及使用，对大型停车厂系统的集中化和智能化的安全性管理已经成为大规模停车服务管理的必然趋势。针对现有的停车系统管理中存在的缺陷及PLC技术和传感器技术的迅猛发展所带来的新控制方式和管理方式的变革，采用先进的、科学的、合理的设计方法，建立一套基于PLC车辆出入库管理系统，实现 车辆出入库，数量统计、信息查询过程的自动化，就显得十分必要。
建立提高停车场利用率和方便驾车者的信息系统，通过信息显示牌向寻找停车场的驾车者提供空闲停车场的位置和停车位的满空状况，以及诱导路线指南等信息，最大限度地提高了停车场的使用率。
显示车库内车辆的实际数量外，同时还实现了系统的计算机化的科学管理。本设计中实现的双道闸自动抬、落(出口、人口均安装道闸)控制车辆自动进出；将交通系统中的车辆监测器、信号灯和智能门禁安全系统中的红外对射探测器引人系统；加人非接触式读卡器，使系统实现了智能化控制等属于具创新性的技术。
本设计采用光传感器采集信号，使用完全PLC控制，完成了车辆出入库时的统计和显示工作，能够可靠的准确的无误的进行计数，无论单个车辆怎样的往返运动，都不会出现误计数和漏计数，而且在人通过光传感器时不会误计数。最后采用两个LED做显示，能够显示车库内车辆的实际数量。
优点：本系统采用反复逻辑判定，计数动作准确可靠；设备简单安装方便；自动化程度高便于实现无人值守；抗干扰能力强，环保无污染；便于需要时进行扩展。
缺点：PLC的输出口资源有点过于浪费。
在这次PLC课程设计制作中，指导老师以及同学们都给了我很多的帮助。在这里向他们表示感谢。通过此次的课设，我学到了很多知识，跨越了传统方式下的教与学的体制束缚，通过查资料和搜集有关的文献，培养了自学能力和动手能力。并且由原先的被动的接受知识转换为主动的寻求知识，这可以说是学习方法上的一个很大的突破。在以往的传统的学习模式下，我们可能会记住很多的书本知识，但是通过课程，我们学会了如何将学到的知识转化为自己的东西，学会了怎么更好的处理知识和实践相结合的问题。
总之，收获了很多，为大学三年划上了一个完美的句号。

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成 绩

指导教师
（签字）

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