PLC_车辆出入库管理系统

PLC 车库车辆出入库管理

学院：机械与电子工程学院 姓名：谢志明 班级：1130201 学号：[1**********]2 专业：自动化

目录

目录 .............................................................. 1 第一章 引 言 ...................................................... 3 1.1 PLC的基本结构 ............................................. 4 1.2 PLC的工作原理 ............................................. 5

1.2.1输入刷新阶段 ........................................... 5 1.2.2程序执行阶段 ........................................... 5 1.2.3输出刷新阶段 ........................................... 5

第二章 车辆出入库管理系统的构成 ................................... 6 2.1 整体框架 ................................................... 6 2.2 传感器的布置................................................ 6 2.3 显示电路.................................................... 7 第三章 PLC的I/O端口接线 . ......................................... 8 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 ................................................ 10 5.4 梯形图 .................................................... 13 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。

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。

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

在本设计中，总共需要8位LED 数码管和l6个按键，为了节省单片机I ／O 口数以及数码管驱动问

题，在此采用HD7279键盘显示芯片。7279键盘显示芯片为SPI 接口，具有连线简单、无需另加数码管驱动、自身电路简单等优点。显示部分采用1组4位一体共阴数码管，共设置l6个功能键。

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3．2K ，最大I ／0点数640点的微处理器(c200HE—CPU11-E ，欧姆龙公司产品) ，电源使用带有24V DC和AC1 10—120／220—240V 的使用电源(PA204S)

根据系统控制要求，本系统需计数器1个，定时器2个，16个输入点和16个输出点，所选PLC 类型满足系统要求。

第五章 程序设计

5.1课题内容

车库车辆出入库管理PLC 梯形图控制程序设计与调试

1. 控制要求：

（1）入库车辆前进时，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，定时3s 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。

（6）若同时有车辆相对入库和出库（即入库车辆经过1#传感器，出库车辆

经过2#传感器），应避免误计数。

2. I/O编址

2. 编程并调试

3. I/O端子接线图

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#有信号时启动增计数逻辑； 3. 传感器2#有信号时启动减计数逻辑；

4. 传感器1#完成脉冲同时2#有信号，则启动增计数逻辑； 5. 传感器2#完成脉冲同时1#有信号，则启动减计数逻辑； 6. 传感器1#和传感器2#都完成脉冲后进行相应计数动作； 7. 传感器1#和传感器2#都没有信号时进行小复位动作； 8. 增计数与减计数的启动逻辑互锁； 9. 增计数和减计数的进行逻辑互锁。 10. 计数值超过50后报警（发光二极管） 其中：

5.3 程序流程图

车辆入库操作流程

5.4 梯形图

第六章 总结

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。

本设计用发光二极管光模拟传感器采集信号，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，我们6个人一组，分工明确，最终完成了设计任务。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。

第七章 元器件清单

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.