plc車庫自動門

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1、目 錄 摘要……………………………………………………………………………………1 引言……………………………………………………………………………………1 第一章 可編程控制器（PLC）的簡介………………………………………………3 1.1可編程控制器的定義……………………………………………………………3 1.2可編程控制器與其他工業(yè)比較…………………………………………………3 第二章 FX系列所用指令的類型……………………………………………………4 2.1邏輯取及線圈驅(qū)動指令LD、LDI、OUT…………………………………………4 2.2取脈沖指令LDP、LDF………………………

2、……………………………………4 2.3接點串聯(lián)指令A(yù)ND、ANI…………………………………………………………5 2.4接點并聯(lián)指令OR、ORI……………………………………………………………5 2.5串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接指令ORB………………………………………………5 2.6并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接指令A(yù)NB………………………………………………5 2.7加一指令I(lǐng)NC，減一指令DEC……………………………………………………6 2.8比較指令CMP……………………………………………………………………6 2.9BCD變換、BIN變換指令…………………………………………………………7 第

3、三章 車庫PLC自動管理控制……………………………………………………8 3.1任務(wù)介紹…………………………………………………………………………8 3.2控制要求…………………………………………………………………………9 3.3 傳感器的定義……………………………………………………………………9 第四章 車庫自動管理控制方案論證………………………………………………9 4.1設(shè)計方案比較……………………………………………………………………9 *4.2可編程控制器類型的選擇……………………………………………………11 4.3開關(guān)量I/O模塊的選擇……………………………………………………

4、……12 4.4方案簡介………………………………………………………………………12 4.5輸入/輸出（I/O）接口分配……………………………………………………14 4.6可編程控制器基本單元外部接線圖…………………………………………16 4.7可編程控制器擴(kuò)展模塊外部接線圖…………………………………………17 4.8功能梯形圖……………………………………………………………………18 4.9 控制分析………………………………………………………………………20 設(shè)計心得……………………………………………………………………………21 感謝信…………………………………………………………

5、……………………23 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………23 基于三菱PLC車庫自動管理系統(tǒng)的設(shè)計 作者：王玲 【摘  要】PLC可編程序控制器：PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程. 關(guān)鍵詞： 可編程序的邏輯控制器(PLC); 停車場; 控制

6、. Abstract     PLC programmable controller: PLC English full title Programmable Logic Controller, Chinese full title as the programmable logical controller, the definition is: One kind of digital operation operation's electronic system, for designs specially in the industry e

7、nvironment application. It uses a kind of programmable memory, uses in its internally stored program, the actuating logic operation, the sequential control, fixed time, counting and arithmetic operation and so on face user's instruction, and through digital either simulation type input/output co

8、ntrol each type machinery or production process. Key words: programmable logic controller (PLC); parking; Control 引言 隨著進(jìn)口汽車大量涌人和國內(nèi)汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，大中城市的汽車數(shù)量劇增，從而引發(fā)了停車管理問題。近幾年，我國的停車場管理技術(shù)不斷完善，計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展又促進(jìn)了停車場管理系統(tǒng)功能的強大。但是，現(xiàn)時某些小區(qū)小型停車場如要運用大量高新技術(shù)就會出現(xiàn)資金不足、維護(hù)管理不完善的問題，有時考慮也不夠全面，所以目前就要解決車輛管理成本高、服

9、務(wù)效率低等問題。   由于小區(qū)停車場供住戶使用，收費是進(jìn)行年租或月租形式，要求住戶一次性繳費，所以小區(qū)停車場即時收費這一環(huán)節(jié)可省去。小區(qū)停車場管理系統(tǒng)重點要做到準(zhǔn)確指示車輛進(jìn)出，車輛進(jìn)入時給與司機準(zhǔn)確的車位數(shù)量與具體位置，車輛進(jìn)入后，記錄車輛總量，車輛離開時，減少車輛數(shù)量。車輛進(jìn)出指示可完全由PLC作為中央控制處理，停車場空位指示可利用價格較不高的數(shù)碼管顯示。 PLC是基于電子計算機，且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的電控制器。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實現(xiàn)控制，而主要靠運行存儲于PLC內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息變換實現(xiàn)控制。入出信息變換、可靠物理實現(xiàn)，可

10、以說是PLC實現(xiàn)控制的兩個基本要點。入出信息變換靠運行存儲于PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。PLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序(不可更改)，又有用戶自行開發(fā)的應(yīng)用（用戶）程序。系統(tǒng)程序提供運行平臺，同時，還為PLC程序可靠運行及信號與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計。什么樣的控制要求，就應(yīng)有什么樣的用戶程序?？煽课锢韺崿F(xiàn)主要靠輸人（INPUT）及輸出（OUTPUT）電路。PLC的I/O電路，都是專門設(shè)計的。輸入電路要對輸入信號進(jìn)行濾波，以去掉高頻干擾。而且與內(nèi)部計算機電路在電上是隔離的，靠光耦元件建立聯(lián)系。輸出電路內(nèi)外也是電隔離的，靠光耦元件或輸出繼電器建立聯(lián)系。輸出電路還要進(jìn)行

11、功率放大，以足以帶動一般的工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等等。 I/O電路是很多的，每一輸入點或輸出點都要有一個I或O電路。PLC有多I/O用點，一般也就有多少個I/O用電路。但由于它們都是由高度集成化的電路組成的，所以，所占體積并不大。輸入電路時刻監(jiān)視著輸入狀況，并將其暫存于輸入暫存器中。每一輸入點都有一個對應(yīng)的存儲其信息的暫存器。輸出電路要把輸出鎖存器的信息傳送給輸出點。輸出鎖存器與輸出點也是一一對應(yīng)的。這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實際就是PLC處理器I/O口的寄存器。它們與計算機內(nèi)存交換信息通過計算機總線，并主要由運行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。把輸人暫存器的信息讀到PLC的內(nèi)存中，稱輸入刷新。PL

12、C內(nèi)存有專門開辟的存放輸入信息的映射區(qū)。這個區(qū)的每一對應(yīng)位（bit）稱之為輸入繼電器，或稱軟接點。這些位置成1，表示接點通，置成0為接點斷。由于它的狀態(tài)是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入狀態(tài)。 第一章 可編程控制器(PLC)簡介 1.1 可編程控制器的定義     PLC是一種可編程的數(shù)字邏輯控制設(shè)備，早期用于開關(guān)量的邏輯控制，多用作控制電動機正反轉(zhuǎn)和電磁閥的開關(guān)動作，從而控制機械設(shè)備的運轉(zhuǎn)。只要合理分配輸入、輸出點，根據(jù)控制要求設(shè)計梯形圖，采用基本指令和步進(jìn)指令就可達(dá)到控制目標(biāo)。隨著控制要求的不

13、斷提高，許多PLC生產(chǎn)廠家進(jìn)一步優(yōu)化和完善PLC 的功能，增加了功能指令，大大拓寬了PLC的應(yīng)用范圍，使PLC 在某種程序上可以代替控制器和計算機的協(xié)同工作系統(tǒng)，為工業(yè)生產(chǎn)和民用控制設(shè)計提供方便。  1.2 可編程控制器與其他工業(yè)比較 基于PLC的住宅小區(qū)停車場管理系統(tǒng) ，PLC就物理結(jié)構(gòu)來說有豐富的輸入輸出端，而從PLC的邏輯結(jié)構(gòu)來看，內(nèi)部有許多軟元件，如輸入輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)器、計數(shù)器、計時器和數(shù)據(jù)寄存器及器件所對應(yīng)的常開常閉接點，方便對車輛進(jìn)出、停放、計數(shù)、計時的信號輸入和車輛停放數(shù)量、位置的顯示。 大多數(shù)PLC的編程方式都有梯形圖編程、指

14、令表編程和順序功能圖(SFC)編程，特別是梯形圖編程方式，直觀易懂。除了運用基本指令可以完成大量工作，功能指令的擴(kuò)展更為系統(tǒng)開發(fā)、調(diào)試和維護(hù)帶來許多便利，本文以梯形圖編程方式設(shè)計停車場管理系統(tǒng)，無論從設(shè)計到功能分析都是極為方便的。 可編程控制器的原理是在確立了工作任務(wù)，裝入了專用程序后成為一種專用機，它采用循環(huán)掃描的工作方式，系統(tǒng)工作管理及應(yīng)用程序執(zhí)行都是按循環(huán)掃描方式完成的。一次循環(huán)可分五個階段，分別為內(nèi)部處理階段、通信服務(wù)階段、輸入處理階段、程序執(zhí)行階段、輸出處理階段。 第二章 FX系列所用指令的類型 2.1 邏輯取及線圈驅(qū)動指令 LD、LDI、OUT

15、 LD，取指令。表示一個與輸入母線相連的常開接點指令，即常開接點輯運算起始。 LDI，取反指令。表示一個與輸入母線相連的常閉接點指令，即常閉接點邏輯運算起始。 OUT，線圈驅(qū)動指令，也叫輸出指令。 LD、LDI兩條指令的目標(biāo)元件是X、Y、M、S、T、C，用于將接點接到母線上。 OUT是驅(qū)動線圈的輸出指令，它的目標(biāo)元件是Y、M、S、T、C。對輸入繼電器X不能使用。OUT指令可以連續(xù)使用多次。 LD、LDI是一個程序步指令，這里的一個程序步即是一個字。OUT是多程序步指令，要視目標(biāo)元件而定。 OUT指令的目標(biāo)元件是定時器T和計數(shù)器C時，必須設(shè)置常數(shù)K。 2.2 取脈沖指令

16、LDP、LDF LDP取脈沖上升沿，指在輸入信號的脈沖上升沿接通一個掃描周期。 LDF取脈沖下降沿，指在輸入信號的脈沖下降沿接通一個掃描周期。 這兩條指令都占兩條程序步，他的目標(biāo)元件為X、Y、M、S、T、C。 LDP、LDF指令的使用說明如下圖所示，使用LDP指令，元件Y0只在Y0的上升沿時（由OFF到ON時）接通一個掃描周期。使用LDF指令，元件Y1盡在X1的下降沿時（由OFF到ON時）接通一個掃描周期。 圖2-1 LDP、LDF指令的使用說明 2.3 接點串聯(lián)指令 AND、ANI AND，與指令。用于單個常開接點的串聯(lián)。 ANI，與非指令

17、。用于單個常閉接點的串聯(lián)。 AND與ANI都是一個程序步指令，它們串聯(lián)接點的個數(shù)沒有限制，也就是說這兩條指令可以多次重復(fù)使用。這兩條指令的目標(biāo)元件為X、Y、M、S、T、C。 2.4 接點并聯(lián)指令 OR、ORI OR，或指令，用于單個常開接點的并聯(lián)。 ORI，或非指令，用于單個常閉接點的并聯(lián)。 OR與ORI指令都是一個程序步指令，它們的目標(biāo)元件是X、Y、M、S、T、C。這兩條指令都是并聯(lián)一個接點。 OR、ORI是從該指令的當(dāng)前步開始，對前面的LD、LDI指令并聯(lián)連接。并聯(lián)的次數(shù)無限制。 2.5 串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接指令 ORB 兩個或兩個以上的接點串聯(lián)連接的電路

18、叫串聯(lián)電路塊。串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時，分支開始用LD、LDI指令，分支結(jié)果用ORB指令。ORB指令與后述的ANB指令均為無目標(biāo)元件指令，而兩條無目標(biāo)元件指令的步長都為一個程序步。ORB指令有時也簡稱為或塊指令。 ORB指令的使用方法有兩種：一種是在要并聯(lián)的每個串聯(lián)電路塊后加ORB指令；另一種是集中使用ORB指令。對于前者分散使用ORB指令時，并聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制；但對于后者集中使用ORB指令時，這種電路塊并聯(lián)的個數(shù)不能超過8個（即重復(fù)使用LD、LDI指令的次數(shù)限制在8次以下），所以不推薦用后者編程。 2.6 并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接指令A(yù)NB 兩個或兩個以上接點并聯(lián)的電路稱為并聯(lián)

19、電路塊，分支電路并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)連接時，使用ANB指令。分支的起點用LD、LDI指令，并聯(lián)電路塊結(jié)束后，使用ANB指令與前面電路串聯(lián)。 ANB指令也簡稱與塊指令，ANB也是無操作目標(biāo)元件，是一個程序步指令。 2.7加一指令I(lǐng)NC、減一指令DEC 表2.1 INC、DEC指令的助記符、功能、操作數(shù)和程序步 助記符 功能 操作數(shù) 程序步 [D.] INC FNC24加1 把目標(biāo)原件當(dāng)前值加1 KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z INC、INCP、DEC、DECP:三步 DINC、DINCP、DDEC、DDECP:五步 DEC FNC25減1 把

20、目標(biāo)元件當(dāng)前值減2 INC、DEC指令操作數(shù)只有一個，且不影響零標(biāo)志、進(jìn)位標(biāo)志和借位標(biāo)志。 下圖中的X0每次由OFF變?yōu)镺N時由[D.]指定的元件中的數(shù)增加一。如果不用脈沖指令，每一個掃描周期都要加1。在16位運算中，32767再加1就變成了-32768。32位運算時，2147483647再加1就變成了-2147483648.DEC指令與INC指令的處理方法類似。 圖2-2 INC、DEC指令的使用說明 2.8、比較指令 CMP 表2.2 CMP指令的助記符、功能、操作數(shù)和程序步 助記符 功能 操作數(shù) 程序步 [S1.] [S2.] [D.

21、] CMP FNC10 比較 比較兩個數(shù)的大小 K、H、KnX、KnM、KnS、T、C、D、V、Z Y、M、S三個連續(xù)元件 CMP、CMPP：7步DCMP、DCMPP:13步 CMP指令有3個操作數(shù)：兩個源操作數(shù)[S1.]和[S2.]，一個目標(biāo)操作數(shù)[D.]，該指令將[S1]和[S2.]進(jìn)行比較，結(jié)果送到[D.]中。CMP指令使用如下所示。當(dāng)X10為ON時，比較100 和C20當(dāng)前值的大小，分三種情況分別使M0、M1、M2中的一個為ON，另外兩個為OFF；若X10為OFF，則CMP不執(zhí)行，M0、M1、M2的狀態(tài)保持不變。 圖2-3 CMP指令的

22、使用說明 2.9、BCD變換、BIN變換指令 表2.3 BCD指令的助記符、功能、操作數(shù)和程序步 助記符 功能 操作數(shù) 程序步 [S.] [D.] BCD FNC18 求BCD碼 把二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為BCD碼 KnX、 Kny、 KnM、 KnS、 5T、 S、 D、 V、 Z KnX KnM KnS T C D V Z BCD、BCDP、BIN、BINP：五步 DBCD、DBCDP、DBIN、 DBINP：九步 BIN FNC19 求二進(jìn)制碼 把BCD碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼 BCD是將原程序中的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為BCD碼送到目標(biāo)元件中

23、。對于16位或32位二進(jìn)制操作數(shù)，若變換結(jié)果超過0~99999999 的范圍就會出錯。 BCD指令常用于將PLC中的二進(jìn)制變換成BCD碼輸出以驅(qū)動LED顯示器。 BIN是將原程序中的BCD碼轉(zhuǎn)換為而進(jìn)制數(shù)，送到目標(biāo)元件中。常數(shù)K不能作為本指令的操作元件。如果原操作數(shù)不是BCD碼就會出錯。 BIN指令常用于將BCD數(shù)字開關(guān)的設(shè)定值輸入到PLC中。 第三章 車庫PLC自動管理控制 3.1任務(wù)介紹 課題名稱：車庫自動管理系統(tǒng) 動作流程： 圖3-1 車庫自動管理系統(tǒng)流程圖 3.2控制要求：

24、當(dāng)車庫前有車,傳感器感應(yīng)動作后車門處于預(yù)打開狀態(tài)，司機再將磁卡進(jìn)行掃描確認(rèn)無誤，車庫門此時才打開。司機可以通過門口的指示板，方便快速的找到空位停放車輛。當(dāng)車駛?cè)胲噹旌?，門自動關(guān)閉。 若有車需出車庫,同樣門開、車走、門關(guān)。在此基礎(chǔ)上還設(shè)置了照明燈與計數(shù)顯示器。即門開燈亮，門關(guān)燈滅；車來計數(shù)器加“1”，車走計數(shù)器 減“1”。但如果車庫中的車到達(dá)設(shè)計所要求的數(shù)量，則即使車來、驗證磁卡正確，車門也不會開。 3.3 傳感器的定義 傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定關(guān)系的、便于應(yīng)用的另一種量的測量裝置。 傳感器的定義具體包含： ①傳感器是測量裝置，能完成檢測任務(wù)； ②它的輸入量

25、是某一被測量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等； ③它的輸出量是某種物理量，這種量應(yīng)便于傳輸、轉(zhuǎn)換、傳輸、處理、顯示等，它可以是氣、光、電，但主要是電量。 第四章 車庫自動管理系統(tǒng)方案論證 4.1設(shè)計方案比較 通常傳統(tǒng)電機控制采用落后繼電接觸器控制方式，中間繼電器和時間繼電器太多，體積大，功能少，壽命短，線路復(fù)雜，接點多，造成故障多可靠性差，維修困難；而采用微電子技術(shù)由于集成電路（IC）的系統(tǒng)芯片種類繁多，體積大，設(shè)計周期長，費用低，工藝復(fù)雜，抗干擾性差，可靠性差；而可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，綜合了計算機技術(shù)、通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自

26、動控制裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點，近年來在工業(yè)自動控制、機電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。  車庫自動管理控制用PLC控制有很多優(yōu)點，它主要通過軟件控制，從而省去了硬件開發(fā)工作，外圍電路很少，大大提高了系統(tǒng)的可靠性與抗干擾能力；由于它簡單易行的可編程序功能，無須改變系統(tǒng)的外部硬件接線，便能改變系統(tǒng)的控制要求，使系統(tǒng)的“柔性”大大提高。 4.2 可編程控制器類型的選擇 目前市場上可編程控制器種類繁多，有三菱的、西門子的、歐姆龍的、飛利浦的等。同一品牌的可編程控制器也有很多類型，僅三菱電機的FX系列FX1s、F

27、X1N、FX2N、FX2NC這四個系列 4.2.1 可編程控制器的結(jié)構(gòu)選擇 首先可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)分整體式、疊裝式、模塊式三種。此設(shè)計預(yù)準(zhǔn)備選擇的是三菱FX2N系列可編程控制器，因其是FX中最高級的模塊，它吸取了整體式與模塊式的優(yōu)點，不用基板僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個整齊的長方體，輸入輸出點數(shù)的配置也相當(dāng)靈活。它擁有無以匹及的速度、高級的功能、邏輯選件以及定位控制等特點。 FX2N是從16到256路輸入/輸出的多種應(yīng)用的選擇方案。非常適合我的多輸入多輸出容量選擇。 4.2.2 可編程控制器I/O點數(shù)的確定 一般來講，可編程控制器控制系統(tǒng)的規(guī)模的大小是用輸入、輸出的點

28、數(shù)來確定的。在設(shè)計系統(tǒng)時，應(yīng)準(zhǔn)確統(tǒng)計被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)并考慮今后調(diào)整和工藝改進(jìn)的需要，在實際統(tǒng)計I/O點數(shù)的基礎(chǔ)上，一般應(yīng)加上10%~20%的備用量。 對于整體式的基本單元，輸入/輸出點數(shù)是固定的，不過三菱的FX系列中不同型號的輸入輸出的點數(shù)的比例也不同，根據(jù)輸入/輸出點數(shù)的比例情況，可以選用只有輸入或輸出點的擴(kuò)展單元或模塊。 根據(jù)以上所描述的，我設(shè)計的輸入有25個點數(shù)，輸出有31個點數(shù)。再加上10%-20%的備用量 輸入約有25*（1+10%）=28到25*（1+20%）=30 輸出約有31*（1+10%）=35到31*（1+20%）=38 經(jīng)計算總共（25+3

29、1）*（1+10%）=62 到（25+24）*（1+20%）=68 所以合計后大概一共需要62到68個輸入輸出點數(shù)。 4.2.3 用戶存儲器容量的估算 用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點數(shù)、控制要求、運算存儲量、程序結(jié)構(gòu)等。因此，在程序設(shè)計之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗，對于開關(guān)量控制系統(tǒng)，用戶程序存儲器的容量等于I/O信號總數(shù)乘以8。 可編程控制器的程序存儲器容量通常以字或步為單位，例如1K字、2K步等。程序由字構(gòu)成的，每一個程序步占一個存儲器單元，每個存儲單元為兩個字節(jié)。 由于程序已經(jīng)經(jīng)過開發(fā)、調(diào)試，所以可以清晰明了地看出程序存儲器容量為102步。

30、 4.2.4 可編程控制器的處理速度應(yīng)滿足實時控制的要求 由于可編程控制器是采用順序掃描的工作方式，從輸入信號到輸出控制存在著滯后現(xiàn)象，即輸入量的變化一般要在1~2掃描周期之后才能反映到輸出端，這對于大多數(shù)應(yīng)用場合來講來說是允許的。 可編程控制器的類型選擇基本據(jù)根據(jù)以上四點。最后參考上述的選型要求再加上查找PLC的相關(guān)資料。查表可看出FX2N-80MR-001型號的可編程控制器是最適合的。但現(xiàn)在市面上FX2N-80MR-001型號的PLC較貴，所以最終我選擇FX2N-64MR-001型號的PLC以及擴(kuò)展模塊FX2N-16EYR共同來完成本程序設(shè)計。 FX2N-64MR-001型號

31、的含義 (1)“64”表示輸入/輸出總點數(shù)； (2)“M”表示基本單元類型； (3)“R”表示繼電器輸出形式； (4)“001”表示專為我國生產(chǎn)的產(chǎn)品。 FX2N-16EYR型號的含義 (1)“16”表示輸入/輸出總點數(shù)； (2)“EY”表示輸出專用擴(kuò)展模塊； (3)“R”表示繼電器輸出形式； 4.3 開關(guān)量I/O模塊的選擇 開關(guān)量輸入模塊的電壓一般為DC24V和AC220V兩種。直流輸入可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入裝置連接，三菱FX系列直流輸入模塊的公用端已接在內(nèi)部電源的0V，因此直流輸入不需要外接直流電源，所以我選擇的是直流輸入的。 開關(guān)量輸出模塊

32、有繼電器輸出、晶體管輸出、及雙向可控硅輸出。繼電器輸出工作電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力強。一般控制系統(tǒng)的輸出變化不是很頻繁，就優(yōu)先選用繼電器型，并且繼電器心輸出價格最低，也容易購買。所以輸出模塊我選擇繼電器型。 4.4方案簡介 4.4.1 車輛入庫要求    在車庫入口要安裝身份識別裝置和道閘，身份識別裝置觸發(fā)信號線連接到PLC的一個輸入端，當(dāng)車輛駛?cè)胲噹扉T口時，司機插入身份識別磁卡，經(jīng)讀卡器識別身份，證明是該小區(qū)住戶，讀卡器發(fā)出信號告知PLC準(zhǔn)予車輛通過，PLC驅(qū)動輸出端，輸出端發(fā)出信號使道閘打開。道閘前的

33、地下埋設(shè)車輛檢測器，當(dāng)車輛停在道閘前，檢測器會向PLC發(fā)出信號告知將有車輛進(jìn)入，道閘處于準(zhǔn)備打開狀態(tài)，只要身份識別正確，道閘立即打開，同時照明燈開啟。道閘后的地下也要埋設(shè)檢測器，車輛通過后，告知PLC要增加一輛汽車的數(shù)量，并在車庫門前數(shù)碼顯示管中顯示出當(dāng)前庫內(nèi)車輛數(shù)。最后控制道閘反轉(zhuǎn)，照明燈關(guān)閉。 4.4.2 車輛出庫要求   車輛出庫，要減少車輛數(shù)量記錄，并且在車庫口也要安裝出口道閘和身份識別裝置。 要使車輛數(shù)量減少，用DEC功能指令使記錄車輛數(shù)的數(shù)據(jù)寄存器D0減l，最后道閘反轉(zhuǎn)，燈滅。 圖4-1是數(shù)碼顯示管示意圖，它此時表示的是車庫內(nèi)有車12輛。

34、 圖4-1 LED數(shù)碼顯示 4.4.3 指示板要求  車庫入口處應(yīng)該安裝指示板，告知車輛司機整個車庫的停放狀況，包括數(shù)量和可停放的位置。假設(shè)車庫是5行4列的設(shè)計，占地面積大概800平方米，那么在指示板上也應(yīng)該按照5行4列的方式安裝指示燈，并把每一個車位編號。 當(dāng)某—位置已經(jīng)停放車輛時，相應(yīng)編號的指示燈變亮，司機看見時就可以按照指示進(jìn)入車庫按位停車。這個部分同樣可以用梯形編程圖來實現(xiàn)。車位顯示程序，相對比較簡單，所用到的軟元件有輸入端元件Xl0～X17，X20～X27，X30～X33，輸出端元件Y10～Y17，Y20～Y27，Y30～Y33，輸入輸出都是4排5列，共計20對

35、。只要在車位頂部安裝紅外檢測裝置，就可以對車位有無車輛進(jìn)行檢測。當(dāng)車位有車輛時，相應(yīng)輸入繼電器通電，常開接點閉合，輸出端所聯(lián)接的指示燈亮，如圖中2號、3號、4號、10號和12號等燈亮，證明這些車位有車。而其余位置沒車，所以相應(yīng)的指燈熄滅。 司機可以根據(jù)指示燈的亮滅情況方便快速的找到停車位置。 圖4-2 顯示板示意圖 4.5 輸入/輸出（I/O）接口分配 根據(jù)以上要求可以對輸入輸出點數(shù)進(jìn)行分配 表4.1 車庫自動管理系統(tǒng)I/O分配表 輸入 輸出 器件 器件號 功能說明 器件

36、器件號 功能說明 SQ1 X0 車庫外的感應(yīng)裝置 KM1 Y0 道閘正轉(zhuǎn)電動（門開） SQ2 X2 車庫內(nèi)的感應(yīng)裝置 KM2 Y1 道閘反轉(zhuǎn)電動（門關(guān)） SB1 X1 身份識別磁卡 2 Y2 照明燈 SB2 X3 開門限位 SB3 X4 關(guān)門限位 SQ11 X10 車位1感應(yīng)裝置 3 Y10 車位1指示燈 SQ12 X11 車位2感應(yīng)裝置 4 Y11 車位2指示燈 SQ13 X12 車位3感應(yīng)裝置 6 Y12 車位3指示燈 SQ14 X13 車位4感應(yīng)裝置 7 Y13

37、 車位4指示燈 SQ15 X14 車位5感應(yīng)裝置 8 Y14 車位5指示燈 SQ16 X15 車位6感應(yīng)裝置 9 Y15 車位6指示燈 SQ17 X16 車位7感應(yīng)裝置 10 Y16 車位7指示燈 SQ18 X17 車位8感應(yīng)裝置 11 Y17 車位8指示燈 SQ19 X20 車位9感應(yīng)裝置 12 Y20 車位9指示燈 SQ20 X21 車位10感應(yīng)裝置 13 Y21 車位10指示燈 SQ21 X22 車位11感應(yīng)裝置 14 Y22 車位11指示燈 SQ22 X23 車位12感應(yīng)裝置 15 Y23

38、車位12指示燈 SQ23 X24 車位13感應(yīng)裝置 16 Y24 車位13指示燈 SQ24 X25 車位14感應(yīng)裝置 17 Y25 車位14指示燈 SQ25 X26 車位15感應(yīng)裝置 18 Y26 車位15指示燈 SQ26 X27 車位16感應(yīng)裝置 19 Y27 車位16指示燈 SQ27 X30 車位17感應(yīng)裝置 20 Y30 車位17指示燈 SQ28 X31 車位18感應(yīng)裝置 21 Y31 車位18指示燈 SQ29 X32 車位19感應(yīng)裝置 22 Y32 車位19指示燈 SQ30 X33 車位20感應(yīng)裝

39、置 23 Y33 車位20指示燈 表4.2 擴(kuò)展單元I/O分配 擴(kuò)展單元輸出 器件 器件號 功能說明 1 Y40 BCD碼個位輸出第1位 2 Y41 BCD碼個位輸出第2位 3 Y42 BCD碼個位輸出第3位 4 Y43 BCD碼個位輸出第4位 5 Y44 BCD碼十位輸出第1位 6 Y45 BCD碼十位輸出第2位 7 Y46 BCD碼十位輸出第3位 8 Y47 BCD碼十位輸出第4位 4.6 外部接線圖 圖4-3 可編程控制器基本單元外部接線圖

40、圖4-3 可編程控制器擴(kuò)展模塊外部接線圖 4.7 功能梯形圖 圖4-4 功能梯形圖 控制分析 ： 當(dāng)車庫外有車時，傳感器SQ1感測到信號從而使X0閉合接通中間繼電器M0，使門處于預(yù)打開狀態(tài)。此時插上身份識別卡，若為本小區(qū)用戶則身份識別正確X1動作接通Y0并自鎖，啟動道閘正轉(zhuǎn)，門打開。Y0動作同時，接通Y2這一通路并自鎖，使照明燈開啟。當(dāng)門開啟碰到開門

41、限位X3后，斷開Y0這一狀態(tài)，此時車可以進(jìn)入車庫。當(dāng)車庫內(nèi)傳感應(yīng)器（X2）感應(yīng)到車來到時，接通Y1使刀閘反轉(zhuǎn)，門處于關(guān)的狀態(tài)。這時開門限位X3復(fù)位（長動），當(dāng)門碰到關(guān)門限位X4（長動）后，使其動作。斷開關(guān)門狀態(tài)Y1與照明燈Y2。 當(dāng)車庫內(nèi)有車需要出庫時，車內(nèi)傳感器X2首先動作，接通中間繼電器M1，使門處于預(yù)打開狀態(tài)，此時插上身份識別卡，識別正確X1動作，Y0被接通自鎖，門被開啟，打開開門動作Y0，同時照明燈Y2接通，燈亮，當(dāng)其碰到開門限位X3后斷開Y0停止開門狀態(tài)，門已打開，車可以通過。當(dāng)車開出庫外，使車外感應(yīng)系統(tǒng)X0動作，接通Y1，門處于關(guān)的狀態(tài)，當(dāng)碰到關(guān)門限位X4后，門已關(guān)好。同時照明

42、燈Y2熄滅。 每當(dāng)車庫外面停一輛車，首先車庫外傳感器X0動作，接通中間繼電器M0，使其自鎖接通。其后身份識別無誤X1動作，啟動Y0，道閘正轉(zhuǎn)，門開啟。在門開啟的那一個上升沿使寄存器中的值加一，這就是INC指令的作用。詳細(xì)的INC指令參見第二章2.1節(jié)的INC加“1”指令。 當(dāng)需要有車出庫時，首先車庫內(nèi)傳感器X1動作，接通中間繼電器M1，使其自鎖接通。身份識別無誤X1動作，啟動Y0是道閘正轉(zhuǎn)，門開啟。在門開啟的那一個上升沿寄存器中的值自動減“1”。這就是DEC指令的作用。詳細(xì)的DEC指令可參見第二章2.1節(jié)的減“1”指令。 每當(dāng)門從閉合到開啟的那一瞬間（即電路圖中使用的Y0上升沿），寄存器

43、D0中的數(shù)量值通過LED顯示器顯示出來，此動作就是靠BCD指令實現(xiàn)的。BCD指令常用于將PLC中的二進(jìn)制數(shù)變換成BCD碼輸出以驅(qū)動LED顯示。詳細(xì)的BCD變換指令參見第二章2.9節(jié)。 CMP指令在此程序中是為了保證車庫中車數(shù)量不超過所制定的輛數(shù)（20輛）當(dāng)少于20輛時M3動作；等于20輛時M4動作；大于20輛時M5動作。那么根據(jù)這些我可以限制車進(jìn)出的數(shù)量，即當(dāng)車庫內(nèi)車停滿20輛后，Y0不會動作，門將不會打開。CMP指令的詳細(xì)介紹參見第二章2.8節(jié)CMP比較指令。 設(shè)計心得 寫到設(shè)計心得了，走到這一步真的很不容易。首先拿到這個題目我第一次讀過去，腦袋里留下了大概的設(shè)計要求

44、。也就是一般的車進(jìn)出車庫，進(jìn)出時的門開門關(guān)這是車庫所必需的要求。LED顯示器根據(jù)車進(jìn)出的情況顯示車庫內(nèi)的車輛數(shù)。還有就是指示板可以方便司機快速的找到空車位置。一看到指示板的要求，我就想到可以用傳感器來完成感應(yīng)要求。這些都是簡單的控制，看一下就可以想象到車進(jìn)出的情況。但到了真正編寫程序的時候，發(fā)現(xiàn)并不是那么容易的。如果把設(shè)計程序中的出庫與入庫所用到原件都分開，就相對簡單些，但所用的程序步會很多。為了減少輸入輸出點數(shù)，程序在車庫外和車庫內(nèi)各只用到了一個傳感器（即車庫進(jìn)出都只用一個門），那么無論車進(jìn)還是車出，那扇門都得做出相應(yīng)的動作（車來門開車走門關(guān)）。雖然這一動作很簡單，但用程序編出來并不是那么容

45、易的。 一開始編出來的程序，進(jìn)行調(diào)試時，表現(xiàn)的是當(dāng)有車需入庫時，門會打開，道閘正轉(zhuǎn)（Y0接通）。但當(dāng)有車需要出庫時，刀閘并不正傳反而反轉(zhuǎn)。也就是由于時間沒把握好，接通了Y1。最終結(jié)果就是門本來就是關(guān)著的但有車要出車庫時，門卻再次接通關(guān)的動作怎么還繼續(xù)關(guān)呢？然后通過不斷的調(diào)試改進(jìn)、調(diào)試改進(jìn)。加了中間繼電器，分別感應(yīng)外面和里面的前后動作，利用時間的前后順序來互鎖，這樣才不會把開門和關(guān)門動作搞混。還有最主要的是開門限位X3和關(guān)門限位X4一定要用長動按鈕。前后對比圖如下5-1圖。 圖5-1 改進(jìn)對比圖 還有就是當(dāng)車庫進(jìn)滿車后，即便有車出庫，車庫中車數(shù)量并不滿20輛時。卻出現(xiàn)了再

46、有車來，車庫門也不會打開的問題。經(jīng)過不斷的改進(jìn)方案，推翻方案，改進(jìn)方案，推翻方案。最后只將中間繼電器的位置改變了一下，問題就解決了。改進(jìn)前后梯形圖如下圖。 圖5-2 改進(jìn)對比圖 再者就是編程完后的PLC選型，需要我再把輸入輸出點數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計計算，再對比書中的有限PLC型號，選擇最適合程序的PLC。 經(jīng)過這次的設(shè)計讓我知道做什么事都不是輕而易舉就可以完成的，往往一個成果的完成需要經(jīng)過無數(shù)次的失敗后才能獲得。這就需要極大的耐心，并有周密的思維對一次次的失敗結(jié)果進(jìn)行對比，只有層層推進(jìn)，抓住原因，成功的彼岸才不會遙遠(yuǎn)。 調(diào)試與評估 按照設(shè)計要求，程序至此已全部設(shè)計完成。但在做調(diào)試時，

47、我想到了另一個問題。 在說這個問題之前，我先再把車庫自動管理的要求重申一遍。首先，當(dāng)車庫外來輛車，車外傳感器感應(yīng)到，門處于預(yù)打開狀態(tài)，插上磁卡，核對正確后門開。車開到車庫內(nèi)，里面的傳感器感應(yīng)到，門再關(guān)閉。此時的計數(shù)器加一，照明燈也由開啟到關(guān)閉。 下面我要說的問題就是：這車如果是一輛一輛來，這些動作做的是完全游刃有余。但如果有好幾輛車幾乎同時到達(dá)車庫前，那么后面一輛車就要等前面一輛車開進(jìn)車庫，車庫門關(guān)好后。下一輛車才能插上磁卡，再等待庫門的開啟，進(jìn)入車庫。這樣一來，當(dāng)上下班高峰期時車庫前可能很擁擠。因為這僅僅是有車需入庫已那么麻煩，若這時又有車需出庫，那么對于進(jìn)出車庫的行人來說太浪費時間了

48、。而對于車庫的那扇門也將是件超負(fù)荷的事，它將不停地開啟關(guān)閉開啟關(guān)閉，因為它每開啟一次只有一輛車可以進(jìn)車庫（出車庫），而下一輛車要等前一輛車進(jìn)庫后，經(jīng)過門關(guān)再門開才能進(jìn)車庫。 如果不按此規(guī)章進(jìn)出，那么計數(shù)器、照明燈也將不會照要求行事，整個系統(tǒng)將會混亂… 致 謝 至此，畢業(yè)設(shè)計論文的寫作可以畫上圓滿的句號了。這次畢業(yè)設(shè)計對我?guī)椭畲蟮木褪俏业闹笇?dǎo)老師張松林。在我中途調(diào)試時遇到的困難，老師都給我做了詳細(xì)的分析指導(dǎo)，讓我對程序有了更深的了解，在分析琢磨中層層向正確的結(jié)果邁進(jìn)，最終找到解決的對策。老師的做法正應(yīng)于那句授人以魚不如授人以漁的說法，是他真正教會我針對問題尋求解決的方法。

49、在這里衷心地對張松林老師說聲謝謝。老師，您辛苦了！ 最后愿母校明天能夠更加輝煌騰達(dá)。 【參考文獻(xiàn)】 (1)可編程控制器原理及應(yīng)用教程 清華大學(xué)出版社 [J] 主編 孫振強 (2) PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實踐   人民郵電出版社     [J] 編著 求是科技 (3) 可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用    北京理工大學(xué)出版社   [J] 編著 夏辛明 (4) 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)     機械工業(yè)出版社    [J] 主編 王也仿 (5) 可編程控制器原理與應(yīng)用      中國電力出版社    [J] 主編 郁漢琪 (6) 可編程序控制器（PLC）應(yīng)用技術(shù)  山東科學(xué)技術(shù)出版社 [J] 編著 徐德