1、哈尔滨科学技术职业学院毕 业 论 文论 文 题 目：车辆出入库管理 PLC 设计专 业： 电气自动化 班 级 （学 号）： 10 级 （ 105800043 ）论 文 作 者： 李燕芳 指 导 教 师： 王石峰 完 成 时 间： 2012 年 06 月 05 日目 录目 录 .1摘 要 .2绪 论 .3第 1章 课程设计题目与设计分析 .41.1课程设计题目、车辆出入库管理 .41.2 课程设计分析 .4第 2章 车辆出入库管理系统构 .52.1车辆出入库管理系统工作流程图如图 2.1所示： .52.2 系统功能构成及相关元器件 .6第三章 PLC 设计 .83.1 PLC设计分析 .83.2
2、 PLC控制系统 .103.3 PLC的 I/O接线图 .113.4 触摸屏的显示与控制功能 .123.5 传感器位置与选择 .133.6 IC卡检测仪 .16第四章 电气原理图 .164.1电气原理总图 .164.2 电动机正反转电路图 .17第五章 系统程序设计 .175.1道闸控制程序 .175.2车辆计数程序 .195.3故障报警程序 .205.4 A/D转换控制程序 .21第六章 设计总结 .236.1方案可行性 .236.2方案优缺点 .236.3方案的改进 .23致谢 .24附 录 A .26附 录 B .27摘 要随着汽车的普及使用，公共场所和社区流转数量激增，这对车辆的安全停
3、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，实现对大型停车库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。停车场管理系统重点要做到准确指示车辆进出，车辆进入时给予司机准确的车位数量，车辆进入后，记录车辆总量，车辆离开时，减少车辆数量。车辆进出指示可完全由 PLC 作为中央控制处理器。本文主要阐述了车库自动门的设计思想与程序编制,对该系统进行了各方面的分析，对各方面要求的系统加以详细叙述，车辆出入库管理系统构成、控制的说明、电气原理流程图、外部接线图、梯形图必要的文字说明介绍了以 PLC 控制的梯形图程序应用的车库自动门的系统软件设计。此系统对车库的管理有很大
4、的帮助、对疏导交通流量、提高道路通行能力有明显的效果，有很大的实用价值。对现有的停车系统管理实现以下要求：车辆出入库自动化、数量统计自动化、信息查询自动化。关键词：PLC；梯形图程序；系统软件；自动门 ；控制系统绪 论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了自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度上提高了生产效率，又进一步的促进了生产力的快速发展，并不断的丰富着人们的生活。早期的自动化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；有采用触点的开关动作，工作频率低
5、。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，形成工业控制及系统、分布式控制系统 DCS（Distributed Contro System） 、现场总线控制系统 FCS（Field bus Control System） ，这将是 PLC 的功能更强，可靠性更高，使用更方便，适
6、用范围更广。在超级市场、公共建筑、银行、别墅车库门，经常使用自动门控制系统。早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，已经逐渐被淘汰。PLC 控制自动门由于具有故障率低、可靠性高、维修方便等优点，因而得到广泛的应用。由于直流电动机的调速范围宽广，调速性能平滑，直流电动机超载能力较强，热动和制动转矩较大，所以执行时使用直流电动机。本设计主要是针对别墅型车库自动门的自动开关控制而论，自动门控制装置系统有检测元件、可编程控制器（PLC） 、电动机、声控开关、光控开关、灯、电子锁组成。第 1章 课程设计题目与设计分析1.1课程设计题目、车辆出入库管理1.1.1课题内容：编制一个用 PLC 控制的车辆出入
7、库管理梯形图控制程序，控制要求如下：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。3设计触摸屏与 PLC 的连接，实时显示车库内车辆的实际数量。4车库内车辆数目可以人工通过触摸屏设定，清零。1.1.2 课题要求：1画出 PLC I/O 端口接线图，并按图接线。 （包括触摸屏）2编制控制程序，并画出梯形逻辑图。3完成课程设计说明书。4对传感器进行选型，并说明选型理由。5. 光电传感器
8、选用有光导通型。1.2 课程设计分析随着汽车的普及使用，公共场所和社区流转数量激增，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，实现对大型停车库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。停车场管理系统重点要做到准确指示车辆进出，车辆进入时给予司机准确的车位数量，车辆进入后，记录车辆总量，车辆离开时，减少车辆数量。车辆进出指示可完全由 PLC 作为中央控制处理。对现有的停车系统管理实现以下要求：车辆出入库自动化、数量统计自动化、信息查询自动化。1.2.1 车辆出入库自动化的实现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
9、。在车辆出入库时，设置传感器检测车辆到位，再设置身份识别检测器，通过PLC 与触摸屏的联系控制道闸的开关来实现车辆出入的自动化。1.2.2 数量统计自动化的实现在车辆出入的同时，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。1.2.3 信息查询自动化的实现车辆出入情况与车库统计的数量，通过 PLC 与触摸屏的通讯连接，在触摸屏上显示，实现信息查询的自动化。第 2章 车辆出入库管理系统构2.1车辆出入库管理系统工作流程图如图 2.1所示：图 2.1 车辆出入库管理系统工作流程图上图是设计的车辆管理系统工作流程图，其中包括很多功能，
10、有车辆的检测识别功能，车辆计数功能，道闸自动开关功能，还有一个是报警系统功能，在下文独立说明。下图是车辆管理系统示意图：道闸在关闭位置自动 手动触动称重传感器 1触动称重传感器 2按下触摸屏打开控制检测到正确的 IC 卡信号道闸打开否车辆出库车辆进库经过光电传感器1#，再经过 2#,寄存器加 1触动称重传感器 2经过光电传感器2#，再经过 1#,寄存器减 1触动称重传感器 1车辆出入库经过两个光电传感器，寄存器相应加减 1否按下触摸屏关闭控制道闸关闭结束否开始道闸打开否否道闸打开图 2.2 车辆出入库单道管理示意图2.2 系统功能构成及相关元器件2.2.1 汽车检测功能汽车检测的功能主要表现在
11、对车辆身份的识别与车辆到位的检测,当检测功能完成时，所启动了道闸开关系统，使用的设备仪器主要有刷卡仪器和称重传感器。身份识别：当车辆准备进车库时，停在刷卡区旁，车主使用 IC 信息卡，通过刷卡仪器，检测正确后将车主信号传到 PLC 控制器中，完成身份识别。车辆到位检测：在车辆停在刷卡区的同时，汽车触动 1#称重传感器，管理系统检测到压力传感信号，有车辆准备进入车库。2.2.2 道闸开关功能道闸开关主要是通过 PLC 控制电动机正反转与到位开关实现的，所使用的设备主要有电动机和到位开关。当车辆准备进车库，在完成汽车检测时，PLC 控制电动机正转，道闸打开，车辆开进并触动 2#称重传感器，PLC
12、控制电动机反转，道闸关闭；当车辆准备出车库，在车辆触动 2#光电传感器时，PLC 控制电动机正转，道闸打开，车辆出道闸并触动 1#称重传感器，PLC 控制电动机反转，道闸关闭。2.2.3 车辆计数功能车辆计数主要是通过 PLC 处理两个光电传感器信号，完成车辆计数功能。当车辆触动 1#光电传感器，再触动 2#光电传感器，PLC 寄存器加 1，当车辆触动 2#光电传感器，再触动 1#光电传感器时，PLC 寄存器减 1，两个光电传感器的位置如图 2.2 所示。2.2.4 故障报警功能故障报警功能主要是错误信号通过 PLC 处理控制显示屏警示灯开关与报警蜂鸣器的开关。错误信号 1：在车辆检测中，IC
13、 卡信息检测错误，导致报警。错误信号 2：在车辆出入库单道管理中，会出现车辆出入的同时，另一辆车准备出入，导致光电传感器几乎同时触发，故障报警启动。开始两光电传感器前后接通时间不超过 10S检测到错误的 IC 卡信号报警排除故障按下报警解除按钮报警解除结束否图 2.2.4 车辆报警系统流程图上图是车库管理系统报警流程图，在设计过程中，设置两个报警源，在其它情况下的报警员可以认为控制处理。第三章 PLC 设计3.1 PLC设计分析3.1.1 模块选用本次设计选用三菱 FX2N系列 PLC。FX2N系列 PLC 的小型化、高速度、高性能都是相当于 FX 系列中最高档次的超小形程序装置。除输入输出
14、16-25 点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接、模拟控制、定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的 PLC。在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行 16-256 点的灵活输入输出组合。可选用 16/32/48/64/80/128 点的主机，采用最小 8 点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。丰富的软元件应用指令中有多个可使用的简单指令、高速处理指令、输入过滤常数可变，中断输入处理，直接输出等。便利指令数字开关的数据读取，16 位数据的读取，矩阵输入的读取，7 段显示器输出等。数据处理、数据检索、数据排列、三角函数运算、平方根、浮点小数运算等。特殊用
15、途、脉冲输出（20KHZ/DC5V，10KHZ/DC12V-24V） ，脉宽调制，PID 控制指令等。外部设备相互通信，串行数据传送，ASCII code 印刷，HEXASCII 变换，校验码等。时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法、读出、写入等。3.1.2 FX2N系列 PLC的特点1.集成型高性能，CPU、电源、输入输出三为一体。对 6 种基本单元，可以以最小 8 点为单元连接输入输出扩展设备，最大可以扩展输入输出 256 点。2.高速运算基本指令：0.08s/指令应用指令:1.52数 100s/指令3.安心、宽裕的存储器规格，内置 8000 步 RAM 存贮器，安装存储盒后，最大可以扩展到 16000 步。4.丰富的软元件范围
