电气控制与PLC课程设计说明书题 目： 车辆出入库电气控制系统设计 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 评语：成绩：指导老师签名： 日期： 目录一 系统背景描述及设计要求31.1系统背景描述31.2设计要求4二 方案论证42.1硬件结构42.2设计方案52.3方案比较及方案具体确定6三车辆出去库管理的构成63.1 车辆出去库管理系统的构想63.3系统的主电路原理图83.3 显示电路83.4 I/O口分配表93.5 I/O接线图103.5 元器件的选型10四软件设计114.1 主流程图114.2 梯形图13五系统调试14设计心得15参考文献16附录一：元件清单17附录二:主电路原理图18附录三：PLC控制原理图19附录四：PLC控制接线图20一 系统背景描述及设计要求1.1系统背景描述可编程逻辑控制器是一种以微处理器为核心的计算机系统，它是在继电器控制和计算机控制的基础上发展而来的一种新型工业自动控制装置。早期的PLC在功能上只能实现逻辑控制，因而被称为可编程逻辑控制器，其主要特点是用简单的程序完成复杂的逻辑控制，同继电器控制系统相比具有可靠性高、控制逻辑容易改变、外接线简单等特点。随着微电子技术和微计算机技术的发展,PLC不仅可以实现逻辑控制,还能实现模拟量、运动和过程控制以及数据处理及通信。因此,美国电气制造商协会于1980年将它正式命名为可编程控制器,为避免与个人计算机的简称混淆,习惯上仍称为PLC。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（ProgrammbleLogicController），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（DistributedControlSystem）、现场总线控制系统FCS（FieldbusControlSystem），这将使PLC得功能更强，可靠性更高，使用更方便，适用范围更广。近几年，随着停车需求的不断增长，车辆出入库的规模也越来越趋于大型化。因此车辆出入库管理系统也向大型化、复杂化和高科技化方向发展。自动化的车辆出入库已经成为智能交通和智能建筑的重要组成部分。随着经济的发展和停车需求的增长，车辆出入库管理系统的下一个技术发展方向将是智能化、网络化、集成化、人性化。提高车辆出入库的运行效率、加强安全性以及与智能交通系统的信息互动，把相关科学技术发展领域的最新成果合理有效的应用到智能车辆出入库的完善和发展中是当前车辆出入库研究领域的首要任务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设计要求车辆出入库控制系统由入出库读卡器，入库车辆存在检测器，入库栏杆机（当有车辆压住检测线圈时，控制器可以输出一个开关信号，当车辆离开时，控制器的输出开关信号打开）、出库车辆存在检测器、出库栏杆机、库里车辆数显示器（2位7段数码管，车库共有50个车位）组成。栏杆机有单相异步电机拖动250W，AC220V。1、车辆入库时，车辆检测器检测到车辆，并且司机取出入库卡刷卡后，栏杆机电机正转，栏杆机抬起，车位显示器的车位数减1。2、当入库车辆驶离入库自动栏杆机后，栏杆机电机反转，栏杆机自动下落。3、车辆出库时，车辆检测器检测到车辆，并且司机取取出入库卡刷后，栏杆机电机正转，栏杆机抬起，车位显示器的车位数加1。4、当入库车辆驶离出库自动栏杆机后，栏杆机电机反转，栏杆机自动下落。5、控制器采用PLC控制。二 方案论证2.1硬件结构由系统的设计要求首先设计出系统的基本硬件组成：（1）控制器（2）出入库栏杆机（3）出入库车辆存在检测器（4）出入库刷卡器（5）显示器图2-1硬件结构图2.2设计方案1. 方案1系统总体设计为单车道，既入库车道与出库车道为同一车道（1）车辆入库入库车辆前进时，经过1#2#称重传感器后计数器加1，后退时经过2# 1#称重传感器后计数器减1，单经过一个称重传感器则计数器不动作。（2）车辆出库出库车辆前进时经过2* 1*称重传感器后计数器减1，后退时经过1# 2#称重传感器后计数器加1，单经过一个称重传感器则计数器不动作。2. 方案2系统总体设计为双车道，即入库车道与出库车道分开。（1）车辆入库车辆经入库车道入库时，当车辆压线时，采用地感线圈1检测到车辆，司机取出入库卡刷卡后，使控制器PLC发出开信号，栏杆机电机正转，栏杆机抬起。当栏杆机抬起时，PLC得到计数信号，数码管显示器显示数减1。当车辆将离开检测区域，地感线圈2检测到车辆后触发PLC，PLC向自动栏杆机发出关信号，关闭电动机得到信号，栏杆机自动下落。（2）车辆出库车辆经出库车道出库时，当车辆压线时，采用地感线圈3检测到车辆后，司机收回卡后，使控制器PLC发出开信号，栏杆机电机正转，栏杆机抬起。当栏杆抬起时，PLC得到计数信号，数码管显示器显示数加1。当车辆将离开检测区域，地感线圈4检测到车辆后触发PLC，PLC向自动栏杆机发出关信号，栏杆机关闭电机动作，栏杆机自动下落。2.3方案比较及方案具体确定当车流量比较大的时候，使用单车道因为出库车辆和入库车辆要经过同一个车道，而且出入库通道是斜坡，更易造成事故发生。造成车辆的出入拥挤，使用不便。但如果是双车道，可又有效解决这个问题，出库车辆在一边，入库车辆在另一边，使停车也更加方便。采用两个称重传感器发出的信号同时控制栏杆的开闭，还要负责计数功能。容易产生失误。而且采用称重计传感器计数没有使用地感线圈准确。比如当时差比较小时两边各有十个人站在线上，则也会造成计数，产生错误。而地感线圈则不会产生这样的失误经过上述方案比较，选择方案2。三车辆出去库管理的构成3.1 车辆出去库管理系统的构想车辆入库时，地感线圈1检测到车辆，司机刷入库卡后，栏杆机电机正转，栏杆机抬起，车位显示器的车位数减1。当入库车辆驶离入库自动栏杆机后，进入入库的地感线圈2，栏杆机电机反转，栏杆机自动下落。车辆出库时，地感线圈3检测到车辆，司机刷库卡后，栏杆机电机正转，栏杆机抬起，车位显示器的车位数加1。当入库车辆驶离出库自动栏杆机后，进入地感线圈4，栏杆机电机反转，栏杆机自动下落。传感器布置图和总体框架见图。地感线圈4地感线圈3地感线圈1地感线圈2刷卡器1刷卡器2栏杆入库出库图3.1 传感器布置图PLC显示器地感线圈刷卡器栏杆图3.2 总体框架图3.3系统的主电路原理图图3.3 系统的主电路原理图3.3 显示电路显示电路为了节省I/O口资源，采用两个四脚七段LED显示器，其电路图如图3.4所示。Y0 Y1 Y2 Y3Y4 Y5 Y6 Y7图3.4 显示电路3.4 I/O口分配表输入注释输出注释X0总启动Y0LED个位输入X1总停止Y1LED个位输入X2入口地感线圈1Y2LED个位输入X3入库开启上限位Y3LED个位输入X4入口地感线圈2Y4LED十位输入X5入库关闭下限位Y5LED十位输入X6出口地感线圈3Y6LED十位输入X7出口开启上限位Y7LED十位输入X10出口地感线圈4Y10入口门开启X11出口关闭下限位Y11入口门关闭X12刷卡器1Y12出口门开启X13刷卡器2Y13出口门关闭图3.5 I/O分配表3.5 I/O接线图图3.6 I/O接线图 3.5 元器件的选型PLC的选择：因为本次设计输入口共用了11个，输出口用了12个。根据PLC的选取规则要保留15%左右的备用I/O口,所以至少要选择32个I/O口的PLC。根据经济与适用的原则，PLC的生产厂家主要是三菱，台达，西门子等。在经济与适用之间平衡，选择相对便宜，性能稳定可靠的三菱FX2N-32MR。地感线圈的选择：选择PD132。产品优点四种频率4档灵敏度可调灵敏度提升功能。当检查器检查到车辆时会自动将灵敏度提升到最高,当车辆离开线圈后恢复到之前设置的灵敏度。面板上的DIP5置为OFF时停用此功能。增强滤波功能当环境电磁扰动大,导致检测器频繁误动作时,可将DIP6拨至ON,增大滤波系数,滤除扰动。但应注意：当环境正常时将DIP6拔至ON端,可能会降低检测器的灵敏度。脉冲输出设置检测器的继电器2（Relay2）输出500毫秒的脉冲信号,由前面板拨码开关DIP7选择输出时刻是在车辆进入线圈时还是车辆离开线圈时。存在输出时间设置检测器的继电器1（Relay1）输出存在信号。当DIP8被拔至OFF时,为有限存在输出,有限时间为10分钟（即当车压在线圈上超过10分钟后,检测器会自动复位,重新初始化为无车状态）。当DIP8拔至ON时为永久存在（即车压在线圈上时,一直有存在输出直到车辆离开线圈）。刷卡系统的选择：选择JX-TCC-001。1.读卡距离远，可加装“远距离读头”实现不停车刷卡功能。2系统可对卡的有效性进行自动识别。3地感检测到有车方可取卡，取卡后方可开闸、有效避免了临时车辆不取卡进场的混乱。4.出卡机出卡的同时即可完成读卡。5.对讲帮助功能，方便车主与管理中心联系，形成远程呼叫与帮助，方便用户使用。6.中、英、繁三种字体显示屏多种方式滚动显示自定义的公共信息。7.自动计费和扣费（储值卡）、期卡显示有效期。8.地感检测到有车，车主按取卡按钮方可取卡，出卡过程中自动写卡与读卡，取卡后立即开闸，有效避免了无车人员按键取卡的混乱；超时未取卡后，出卡机自动回收卡片，避免了卡片的丢失。四软件设计4.1 主流程图如图4.1所示开始地感线圈1？取卡？入口开地感线圈2？入口关地感线圈3？收卡？出口开地感线圈4？出口关开始YNNYYYNNYYNN记数减1记数加1存储器图4.1 主流程图4.2 梯形图图4.2 系统梯形图