1、车库车辆出入库管理 PLC 车库出入管理课程名称可编程控制器设计题目 车库车辆出入库管理 院 系 电气工程系 专 业 电子一班 年 级 2010 级 姓 名 郑玥 指导教师 许金福 西南交通大学峨眉校区72013 年 4 月 15 日课 程 设 计 任 务 书专 业 电气电子一班 姓 名 郑 玥 学 号 开题日期 2013 年 4 月 01 日 完成日期 2013 年 4 月 15 日题 目 车库车辆出入库 一设计的目的随着人们生活水平的提高汽车产业的发展人们对车库的需要日益增长对车库门自动化控制是今后车库智能化发展的必然趋势此目的是为了方便对车库的管理以及控制 二设计的内容及要求1 入库车辆
2、前进时经过 1 传感器2 传感器后计数器 A 加 1 后退时经过 2 传感器1 传感器后计数器 B 减 1 计数器 B 的初始值由计数器 A 送来只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 传感器1 传感器后计数器 B减 1 后退时经过 1 传感器2 传感器后计数器 A 加 1 只经过一个传感器则计数器不动作 3 车辆入库或出库时均应有警铃报警可分别设置定时 3 秒钟 4 仓库启用时先对所有用到的存储单元清零并应有仓库空显示 5 若设仓库容量为 50 辆车则仓库满时应报警并显示指导教师 签章 年 月 日汽车车库控制系统的设计摘要随着汽车产业的发展人们对车库的需求量日益增长 对车
3、库门自动控制是今后车库向智能化发展的必然趋势本文主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控制的说明系统流程图外部接线图梯形图必要的文字说明介绍了以 PLC 为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
4、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触点易损坏可靠性差1969 年出现了可编程逻辑控制器 PLCProgrammable 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 DCSDistributed Contro System 现场总线控制系统 FCSField bus Control System 这将是 PLC 的功能更强可靠性更
5、高使用更方便适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可编程控制器 PLC 的简介可编程控制器的定义PLC 是一种可编程的数字逻辑控制设备早期用于开关量的逻辑控制多用作控制电动机正反转和电磁阀的开关动作从而控制
6、机械设备的运转只要合理分配输入输出点根据控制要求设计梯形图采用基本指令和步进指令就可达到控制目标随着控制要求的不断提高许多 PLC 生产厂家进一步优化和完善 PLC 的功能增加了功能指令大大拓宽了 PLC 的应用范围使 PLC 在某种程序上可以代替控制器和计算机的协同工作系统为工业生产和民用控制设计提供方便 PLC 的基本结构PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机相同基本构成为 a 电源 PLC 的电源在整个系统中起着十分重要的作用如果没有一个良好的可靠的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
7、内可以不采取其它措施而将 PLC 直接连接到交流电网上去 b 中央处理单元 CPU 中央处理单元 CPU 是 PLC 的控制中枢它按照 PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据检查电源存储器 IO 以及警戒定时器的状态并能诊断用户程序中的语法错误当 PLC 投入运行时首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据并分别存入 IO 映象区然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 IO 映象区或数据寄存器内等所有的用户程序执行完毕之后最后将 IO 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置如此循环运行直到
8、停止运行 为了进一步提高 PLC 的可靠性近年来对大型 PLC 还采用双 CPU 构成冗余系统或采用三 CPU 的表决式系统这样即使某个 CPU 出现故障整个系统仍能正常运行 c 存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器 d 输入输出接口电路 1现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路作用是 PLC与现场控制的接口界面的输入通道 2现场输出接口电路由输出数据寄存器选通电路和中断请求电路集成作用 PLC 通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号 e 功能模块 如计数定位等功能模块 f 通信模块 如以太网 RS485Profibu
9、s-DP 通讯模块等分析控制系统的控制要求 熟悉被控对象的工艺要求确定必须完成的动作及动作完成的顺序归纳出顺序功能图 2 选择适当类型的 PLC 根据生产工艺要求确定 IO 点数和 IO 点的类型数字量模拟量等并列出 IO 点清单进行内存容量的估计适当留有余量根据经验对于一般开关量控制系统用户程序所需存储器的容量等于 IO 总数乘以 8 对于只有模拟量输入的控制系统每路模拟量需要 100 个存储器字对于既有模拟量输入又有模拟量输出的控制系统每路模拟量需要 200 个存储器字确定机型时还要结合市场情况考察 PLC 生产厂家的产品及其售后服务技术支持网络通信等综合情况选定性能价格比好一些的PLC
10、机型 3 硬件设计 根据所选用的 PLC 产品了解其使用的性能按随机提供的资料结合实际需求同时考虑软件编程的情况进行外电路的设计绘制电气控制系统原理接线图 4 软件设计 1 软件设计的主要任务是根据控制系统要求将顺序功能图转换为梯形图在程序设计的时候最好将使用的软元件如内部继电器定时器计数器等列表标明用途以便于程序设计调试和系统运行维护检修时查阅 2 模拟调试将设计好的程序下载到 PLC 主单元中由外接信号源加入测试信号可用按钮或小开关模拟输入信号用指示灯模拟负载通过各种指示灯的亮暗情况了解程序运行的情况观察输入输出之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计要求并及时修改和调整程序直到满足设计要求为
11、止 5 现场调试 在模拟调试合格的前提下将 PLC 与现场设备连接现场调试前要全面检查整个 PLC 控制系统包括电源接地线设备连接线 IO 连线等在保证整个硬件连接正确无误的情况下才可送电将 PLC 的工作方式置为 RUN 反复调试消除可能出现的问题当试运一定时间且系统运行正常后可将程序固化在具有长久记忆功能的存储器中做好备份第一章 车库车辆出入库控制 11 课程设计分析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控制道闸的开关来实现车辆出入的自动化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并显示在数码管上实现车
12、辆计数的自动化图 11 车库车辆出入库示意图第二章 PLC 控制21 车库车辆进出库 PLC 硬件控制电路设计本次设计选用三菱 FX2N-32MR-001 AC100240V 输入 16 点输出 16 点 表 21 IO 分配表 电气元件 PLC 元件 电气元件 PLC 元件 功能 输入光电传感器 1 X0 输出电机正转继电器 Y8 门上升 光电传感器 2 X1 电机反转继电器 Y9 门下降 IC 卡启动信号 X2 蜂鸣器 Y6 车辆出入库报警 称重传感器 1 X3 报警灯 Y7 车库满了报警称重传感器 2 X4 Y Y0Y3 低位控制显示到位行程开关 1X5 Y Y4 Y5 高位控制显示 到
13、位行程开关 2 X6 车库启用按钮 X7 数码管启用开关 X8 22 传感器选择21 光电传感器的选择光电开关有光导通当车辆通过时光电开关信号通过导线传送给 PLC 如图 22所示图 22 光电开关无光导通 com 称重传感器的选择对称重传感器设定车辆检测范围当称重传感器检测车辆到位信号传到 PLC进行相应的程序运行桥式测力称重传感器 CYB-605S 受力方式和外形尺寸如图23 所示图 23 称重传感器受力方式与外形 com 传感器型号参数所选用的各种传感器型号及其参数如表 22 所示表 22 所选传感器型号参数一览表传感器名称 传感器参数光电传感器 Q 23 系列对射板式发射器 E 型号
14、Q236E Q23 系列对射板式接受器 R 型号 Q23SN6R检测距离 8 m 供电电压 24V dc 输出形式互补型固态 NPN特点聚焦式焦距为 50mm短距离和长距离直接反射式以及光纤式可见红色光源易于安装及对准带自诊断功能有 LED 状态指示灯1030V dc 供电电压互补型输出树脂密封电路及坚固的 ABS 外壳防护等级 IP67 和 NEMA6可选电缆式或接插件式接线方式产品附带安装支架桥式测力称重传感器 型号 CYB-605S 供桥电压 1024V输出灵敏度20mVV420mA15V非线性 002FS 重复性 0015FS迟滞 002FS 蠕变 002FS30min灵敏度温漂 00
15、016FS 零点温漂 00026FS零点平衡10FS输入阻抗 3655 输出阻抗 3653 绝缘电阻 5000M温度补偿范围-1055工作温度范围-3585安全过载能力 150FS极限过载能力 200FS传感器材料不锈钢合金钢引线方式直接引线 23 IC 卡检测仪IC 卡仪器是用于识别身份的装置当车主无接触刷卡时信号传到 PLC 通过程序的运行使道闸打开车辆驶入 24 车库车辆出入库 PLC 控制程序根据控制要求绘制出车库车辆出入库的程序流程图图 24 车库车辆出入库系统流程图第三章电动机正反转电路图图 31 电动机正反转电气原理图电动机的正反转是通过继电器 KM1 与 KM2 实现的 KM1
16、 线圈控制电动机正传门打开 KM2 线圈控制电动机反转门关闭第章程序设计1 控制门程序图 1 控制门程序规定的LD X2OUT M0LD X3OR M1AND NOT X5OUT M1LD X4OR M2AND NOT X6OUT M2LD M0AND M1LD ONT M2AND X1AND LDOR Y8 OR NOT X5OUT Y8车辆入库时 IC 卡确认后从 X2 输入后使 M0 为 ON 且 X3 同时接通使 Y8 置为ON 电机正转使门打开当到达打开位置后触动到位行程开关 X5 使 Y8 置为 OFF 电机停止转动车辆通过门行至规定位置后触动称重传感器 2 使 X4 置为 ON
17、使的 Y9置为 ON 电机反转使门关闭当道闸碰到到位开关 2 后 X6 接通后使 Y9 置为 OFF 电机停止转动汽车出库时当光电传感器 2 得到信号后使 X1 得到信号后 Y8 置为 ON使电机正转道闸打开当碰到到位开关 1 时使得 Y8 为 OFF 电机停止正转车辆通过道闸行置称重传感器 1 后使 Y9 为 ON 电机反转使得道闸关闭当碰到到位开关 2时使 Y9 为 OFF 电机停止转动车辆计数程序LD X7RST D0LD D0AND NOT X7SET M3LD M3OUT TOK30AND X1INC D0RST M3LD X1AND NOT X0SET M4LD M4OUT T1K
18、30AND X0DEC D0RST M4LD T0OR T1OUT Y6图 2 车辆计数程序当 X7 接通后车库启用寄存器 D0 复位车辆入库时当光电传感器 1 得到信号后 X0 接通后 M3 置为 1 等到光电传感器 2 的到信号后 X1 为 ON 时寄存器 D1 加 1同时对 M3 复位在车辆出库时光电传感器 2 得到信号后 X1 接通后 M4 置为 1 等到光电传感器 1 得到信号后 X0 为 ON 时寄存器 D0 减 1 当车库进出库时计时 30 秒后 T0 和 T1 接通 Y6 置 1 蜂鸣器报警拉响 3 数码管显示程序图 3 数码管显示接通 X8 开关数码管启用将寄存器 D0 内的
19、数转换为成 BCD码 Y3Y0 若当 D0 为 50 时即车库已满 M6 置 1 报警灯进行报警接线图结束语在老师正确指导积极和不懈努力下经过多天的学习与研究终于完成这一份课程设计本来以为自己对可编程控制器原理的知识掌握的还比较好但是到做课程设计的时候才发现自己存在着诸多不足其中就有很多基础知识都不是很完善很多知识都掌握的不是很扎实但是毕竟我们还是将这个课程设计做出来了设计过程中通过针对性地查找资料了解有关 PLC 方面的资料既增长了自己的知识面补充最新的专业知识又提高了自己的应用能力和实践能力对学过的课本理论知识起到了很好的温习作用通过对车库车辆出入库管理设计让我很好的运用了 PLC 的知识对课本知识进一步的消化和巩固这次课程设计终于顺利完成了这个设计让我受益良多只要用心去学习不怕困难不管多么艰难我们都能取得成功参考文献1 张鹤鸣刘耀元可编程控制器原理及应用教程M 北京大学出版社20072 王万丽郝庆文臧永福三菱系列 PLC 原理及应用M 人民邮电出版社20093 王永华现代电气控制及 PLC7Y1K0DBCD5M50K0DCMP8X9Y9Y0X1M6X2M1X2M8Y8Y5X1M0M2M2M6X4X1M3XM50M2XX10M6Y7
