1、誠 信 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業項目報告/論文車輛出入庫管理PLC控制設計是本人在指導老師的指導下，獨立研究、寫作的成果。論文中所引用是他人的無論以何種方式發布的文字、研究成果，均在論文中以明確方式標明。本聲明的法律結果由本人獨自承擔。 作者簽名： 年 月 日 2012屆畢業項目摘 要:停車場管理系統重點要做到準確指示車輛進出，車輛進入時給予司機準確的車位數量，車輛進入后，記錄車輛總量，車輛離開時，減少車輛數量。車輛進出指示可完全由PLC作為中央控制處理。對現有的停車系統管理實現以下要求：車輛出入庫自動化、數量統計自動化、信息查詢自動化。具有汽車檢測功能, 道閘開關功能, 車輛計數功能

2、, 故障報警功能。將單道設計為雙道，出入不沖突；在出入口處，設置電子狗，提高安全性；車輛信息的檢測裝置在車輛上，當車輛經過出入口時就實現車輛的身份識別，方便車主。單道對于小型停車庫實用，小型車庫車輛出入不擁堵，單道車輛出入庫管理系統的自動化與信息自動化完全能夠服務于各種社區小型車庫。關鍵詞：PLC , 智能收費系統 , 車輛出入庫管理 , 安全管理Take to:Parking management system key to achieve accurate indication of vehicles, vehicle access to give drivers accurately t

3、he number of parking spaces, vehicles entering, records the vehicle gross, vehicles leave, reduced number of vehicles. Vehicle import and instructions can be completely by PLC as the central control processing. The existing parking management system to achieve the following requirements: the vehicle

4、 storage automation, quantity statistics automation, information automation. Auto detection, vehicle road gate switch function, counting function, fault alarm function. The single channel design for the double channel conflict, discrepancy; in the entrance, is set electronic dog, improve the safety;

5、 the vehicle information detection device on a vehicle, when a vehicle passes through the passageway when the vehicle identification, convenience for drivers. Single channel for small garage utility, small garage vehicle access is not crowded, the single vehicle out of storage management system of a

6、utomation and information automation can serve a variety of communities of small garage.Key words: PLC, intelligent charging system, vehicle in and out of storage management, security management目 錄1、 課程設計題目與設計分析1 1.1 課程設計題目1 1.2 課程設計分析 1 2、 車輛出入庫管理系統構成2 2.1車輛出入庫管理系統工作流程圖 2 2.2 系統功能構成及相關元器件 3 3、 PLC設

7、計 4 3.1 PLC設計分析 4 3.2 PLC控制系統 6 3.3 PLC的I/O接線圖 7 3.4 觸摸屏的顯示與控制功能 8 3.5 傳感器位置與選擇 9 3.6 IC卡檢測儀11 4、 電氣原理圖12 4.1電氣原理總圖12 4.2 電動機正反轉電路圖13 5、 系統程序設計13 5.1道閘控制程序13 5.2車輛計數程序14 5.3故障報警程序15 5.4 A/D轉換控制程序17 6、 設計總結18 6.1方案可行性18 6.2方案優缺點18 6.3方案的改進18 參考文獻19 車輛出入庫管理PLC控制設計1、 課程設計題目與設計分析1.1 課程設計題目 車輛出入庫管理1.1.1

8、課題內容：編制一個用PLC控制的車輛出入庫管理梯形圖控制程序，控制要求如下：1入庫車輛前進時，經過1# 2#傳感器后計數器加1，后退時經過2# 1#傳感器后計數器減1，單經過一個傳感器則計數器不動作。2出庫車輛前進時經過2# 1#傳感器后計數器減1，后退時經過1# 2#傳感器后計數器加1，單經過一個傳感器則計數器不動作。3設計觸摸屏與PLC的連接，實時顯示車庫內車輛的實際數量。4車庫內車輛數目可以人工通過觸摸屏設定，清零。1.1.2 課題要求：1畫出PLC I/O端口接線圖，并按圖接線。（包括觸摸屏）2編制控制程序，并畫出梯形邏輯圖。3完成課程設計說明書。4對傳感器進行選型，并說明選型理由。5

9、. 光電傳感器選用有光導通型。1.2 課程設計分析停車場管理系統重點要做到準確指示車輛進出，車輛進入時給予司機準確的車位數量，車輛進入后，記錄車輛總量，車輛離開時，減少車輛數量。車輛進出指示可完全由PLC作為中央控制處理。對現有的停車系統管理實現以下要求：車輛出入庫自動化、數量統計自動化、信息查詢自動化。1.2.1 車輛出入庫自動化的實現在設計車輛出入庫管理系統前，將車道設計為單道，實現車輛出入庫管理。在車輛出入庫時，設置傳感器檢測車輛到位，再設置身份識別檢測器，通過PLC與觸摸屏的聯系控制道閘的開關來實現車輛出入的自動化。1.2.2 數量統計自動化的實現 在車輛出入的同時，通過光電傳感器的檢

10、測，并且光電傳感器與PLC的實時通信，以此來統計車庫現有車輛的數目，實現車輛計數的自動化。1.2.3 信息查詢自動化的實現車輛出入情況與車庫統計的數量，通過PLC與觸摸屏的通訊連接，在觸摸屏上顯示，實現信息查詢的自動化。2、 車輛出入庫管理系統構成2.1車輛出入庫管理系統工作流程圖如圖2.1所示經過光電傳感器1#，再經過2#,寄存器加1觸動稱重傳感器2否結束開始道閘打開否道閘在關閉位置自動手動傳感器1傳感器2按下觸摸屏打開控制檢測到正確的IC卡信號道閘打開否車輛出庫車輛進庫經過光電傳感器2#，再經過1#,寄存器減1觸動稱重傳感器1車輛出入庫經過兩個光電傳感器，寄存器相應加減1按下觸摸屏關閉控制

11、道閘關閉否否道閘打開圖2.1 車輛出入庫管理系統工作流程圖上圖是設計的車輛管理系統工作流程圖，其中包括很多功能，有車輛的檢測識別功能，車輛計數功能，道閘自動開關功能，還有一個是報警系統功能，在下文獨立說明。下圖是車輛管理系統示意圖：圖2.2 車輛出入庫單道管理示意圖2.2 系統功能構成及相關元器件2.2.1 汽車檢測功能汽車檢測的功能主要表現在對車輛身份的識別與車輛到位的檢測,當檢測功能完成時，所啟動了道閘開關系統，使用的設備儀器主要有刷卡儀器和稱重傳感器。身份識別：當車輛準備進車庫時，停在刷卡區旁，車主使用IC信息卡，通過刷卡儀器，檢測正確后將車主信號傳到PLC控制器中，完成身份識別。車輛到

12、位檢測：在車輛停在刷卡區的同時，汽車觸動1#稱重傳感器，管理系統檢測到壓力傳感信號，有車輛準備進入車庫。2.2.2 道閘開關功能 道閘開關主要是通過PLC控制電動機正反轉與到位開關實現的，所使用的設備主要有電動機和到位開關。當車輛準備進車庫，在完成汽車檢測時，PLC控制電動機正轉，道閘打開，車輛開進并觸動2#稱重傳感器，PLC控制電動機反轉，道閘關閉；當車輛準備出車庫，在車輛觸動2#光電傳感器時，PLC控制電動機正轉，道閘打開，車輛出道閘并觸動1#稱重傳感器，PLC控制電動機反轉，道閘關閉。2.2.3 車輛計數功能車輛計數主要是通過PLC處理兩個光電傳感器信號，完成車輛計數功能。 當車輛觸動1

13、#光電傳感器，再觸動2#光電傳感器，PLC寄存器加1，當車輛觸動2#光電傳感器，再觸動1#光電傳感器時，PLC寄存器減1，兩個光電傳感器的位置如圖2.2所示。2.2.4 故障報警功能故障報警功能主要是錯誤信號通過PLC處理控制顯示屏警示燈開關與報警蜂鳴器的開關。錯誤信號1：在車輛檢測中，IC卡信息檢測錯誤，導致報警。錯誤信號2：在車輛出入庫單道管理中，會出現車輛出入的同時，另一輛車準備出入，導致光電傳感器幾乎同時觸發，故障報警啟動。開始兩光電傳感器前后接通時間不超過10S檢測到錯誤的IC卡信號報警排除故障按下報警解除按鈕報警解除結束否圖2.3 車輛報警系統流程圖上圖是車庫管理系統報警流程圖，在

14、設計過程中，設置兩個報警源，在其它情況下的報警員可以認為控制處理。3、PLC設計3.1 PLC設計分析3.1.1 模塊選用本次設計選用三菱FX2N系列PLC。FX2N系列PLC的小型化、高速度、高性能都是相當于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入輸出16-25點的獨立用途外，還可以適用于在多個基本組件間的連接、模擬控制、定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。在基本單元上連接擴展單元或擴展模塊，可進行16-256點的靈活輸入輸出組合。可選用16/32/48/64/80/128點的主機，采用最小8點的擴展模塊進行擴展。可根據電源及輸出形式，自由選擇。豐富的軟元件應用指令中

15、有多個可使用的簡單指令、高速處理指令、輸入過濾常數可變，中斷輸入處理，直接輸出等。便利指令數字開關的數據讀取，16位數據的讀取，矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。數據處理、數據檢索、數據排列、三角函數運算、平方根、浮點小數運算等。特殊用途、脈沖輸出（20KHZ/DC5V，10KHZ/DC12V-24V），脈寬調制，PID控制指令等。外部設備相互通信，串行數據傳送，ASCII code印刷，HEX<->ASCII變換，校驗碼等。時計控制內置時鐘的數據比較、加法、減法、讀出、寫入等。3.1.2 FX2N系列PLC的特點1、集成型高性能，CPU、電源、輸入輸出三為一體。對6種基本單元，可

16、以以最小8點為單元連接輸入輸出擴展設備，最大可以擴展輸入輸出256點。2、高速運算基本指令：0.08s/指令 應用指令:1.52數100s/指令3、安心、寬裕的存儲器規格    內置8000步RAM存貯器    安裝存儲盒后，最大可以擴展到16000步。 4、豐富的軟元件范圍輔助繼電器：3072點，定時器：256點計數：235點 數據寄存器；8000點   5、除了具有輸入輸出16256點的一般速途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。6、面向海外的產品適

17、合各種安全規3.1.3 FX2N系列PLC編程語言 指令表編程指令表是以LD、AND 、OUT 等順序控制指令輸入方式，這種方式寫順序程序是基本輸入方式，但控制內容難于看懂，建議不用。 梯形圖編程梯形圖程序采用順序控制信號及軟元件號，在圖形的畫面上作出序控制的電路圖的方法，這種方法是用觸點符號與線圈符號表示順序控制回路，因而容易理解程序的內容，但最終還生成指令表。3.1.4 FX2N系列PLC各種軟元件 輸入(X) 各基本單元中，按X000-X007等按8 進制的方式分配輸入繼電器下載程序的時候，可以通過選擇輸入濾波器的濾波值更改輸入濾波時間，也時可以用指令更改濾波值，同時也可以通過刷新指令即

18、時更新輸入端口的物理狀態達到高速輸入。輸出(Y) 各基本單元中，輸出Y0-Y7等按8 進制的方式分配輸出繼電器可以通過快速指令，立即刷新輸出。輔助繼電器(M) 可編程控制器內部具有的繼電器，這種繼電器有別于輸入輸出繼電器，它不能獲取外部的輸入，也不能直接驅動外部負載，只能在程序中無限使用。 定時器(T) 對于可編程控制器內的時鐘脈沖進行減法計算，當減到0 的的時候，輸出觸點動作，利用基于時鐘脈沖的定時器，可以檢測到0-32768 個時基脈沖。 計數器(C) 供可編程控制器的內部信號使用，16 位計數范圍1-32767，計數速度與掃描速度有關。如果是外部高速計數，與掃描無關。對于沒有使用到的到計

19、數器，相應的寄存器可以做普通數據存器用，但在執行批復位的時候，會把數據清零。 數據寄存器是存儲數據用的軟元件，在FXPLC 中可編程控制器的數據寄存器都 16位的，FXPLC 中D0-D64分配給定時器、計數器用，如果沒有使用到，可以當做普通的數據寄存器用。 3.2 PLC控制系統輸入/輸出信號在PLC接線端子上的地址分配是進行PLC控制系統設計的基礎。對軟件設計來說，I/O地址分配以后才可進行編程；對控制柜及PLC的外圍接線來說，只有I/O地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據線路圖和安裝控制柜。 分配輸出點地址時，要注意負載類型的問題。在車輛出入庫管理系統，PLC控制系

20、統如下圖所示：圖3.1 PLC控制系統圖如上圖所示，PLC的外圍設備包括光電傳感器、稱重傳感器、電機。它的信息流主要表現在光電傳感器信號、觸摸屏控制信號、稱重傳感器通過A/D轉換后的信號，通過PLC計算控制電機，在將信息顯示在觸摸屏上。 PLC的輸入/輸出端口與對應的外圍設備和文字符號如下表：表3.1 PLC輸入輸出端口、外圍設備及文字符號PLC輸入/輸出端口對應外圍設備X000光電傳感器1（車庫入口）X001光電傳感器2（車庫出口）X002IC卡啟動信號X003觸摸屏上的手動打開道閘按鈕X004觸摸屏上的手動關閉道閘按鈕X005稱重傳感器1（車庫入口）X006稱重傳感器2（車庫出口）X010

21、到位行程開關1（打開位）X011到位行程開關2（關閉位）X012IC卡報錯信號X013觸摸屏上的報警復位按鈕X014觸摸屏上的寄存器復位按鈕Y000觸摸屏上的系統報警顯示燈Y001電機正轉繼電器Y002電機反轉繼電器Y003觸摸屏上的系統正常運行指示燈Y004蜂鳴器3.3 PLC的I/O接線圖根據PLC的I/O地址分配，選擇PLC的型號為FX2N-32MR-001(AC100240V,輸入16點，輸出16點)，A/D轉換器的型號為FX2N-2AD,接線圖如下： 圖3.2 PLC的I/O接線圖3.4 觸摸屏的顯示與控制功能應用GOTDsigner2軟件設計出圖3.3和圖3.4所示的觸摸屏界面，將

22、PLC中的軟元件連接到對應的觸摸屏的上虛擬的器件上，通過個人PC與觸摸屏的連接，將其界面直接下載到所選擇的觸摸屏中去。圖3.3 車輛出入庫管理觸摸屏主界面圖3.4 車輛出入庫管理觸摸屏報警狀態位顯示界面顯示：當前車輛數目、系統工作狀態、報警項目控制：道閘的手動開關、報警解除、清零、車輛數目設定各顯示與控制符號說明如表3.1所示3.5 傳感器位置與選擇3.5.1 傳感器的位置在單道車輛出入庫管理系統中，使用了兩個光電傳感器，兩個稱重傳感器，一個IC卡檢測箱，在施工建設中，要知道它們相應的位置，如下圖所示：圖3.5 車輛出入庫傳感器位置示意圖3.5.2 傳感器選擇1.光電傳感器的選擇光電開關有光導

23、通，當車輛通過時，光電開關信號通過導線床送給PLC，如下圖所示：圖3.6 光電開關無光導通示意圖 2.稱重傳感器的選擇 對稱重傳感器設定車輛檢測范圍，當稱重傳感器檢測車輛到位，信號傳到PLC，進行相應的程序運行，橋式測力稱重傳感器CYB-605S受力方式和外形尺寸如下圖所示：圖3.7 稱重傳感器受力方式與外形參照圖3.傳感器型號參數所選用的各種傳感器型號及其參數如下表所示：表3.2 所選傳感器型號、參數一覽表傳感器名稱傳感器參數光電傳感器：Q23系列偏振反射板式Q23系列對射板式發射器（E） 型號：Q236E Q23系列對射板式接受器（R） 型號：Q23SN6R檢測距離：8 m 供電電壓：24

24、V dc 輸出形式：互補型固態 NPN特點：聚焦式焦距為50mm 短距離和長距離直接反射式以及光纖式 可見紅色光源易于安裝及對準 帶自診斷功能，有LED狀態指示燈 1030V dc 供電電壓 互補型輸出 樹脂密封電路及堅固的ABS外殼 防護等級IP67和NEMA6 可選電纜式或接插件式接線方式 產品附帶安裝支架觸摸屏制品型號：A985GOT-TAB 顯示色：256色屏幕類別：廣闊視角TFT液晶視角/亮度：左右上下各80°/200cd/m2畫面尺寸：12.1解像度：800×600觸摸鍵數：50×38電源輸入：AC 240V記憶體容量：內置1M（最多可增至9M）觸摸屏

25、與PLC連接： RS232C個人PC機與觸摸屏的連接線：FX-232CAB-1, FX-232CAB-2 or F2-232CAB-1橋式測力稱重傳感器型號：CYB-605S 供橋電壓：1024V輸出靈敏度：2.0mV/V、420mA、15V非線性：0.02%FS 重復性：0.015%FS遲滯：0.02%FS 蠕變：0.02%FS/30min靈敏度溫漂：0.0016%FS/ 零點溫漂：0.0026%FS/零點平衡：±1.0%FS輸入阻抗：365±5輸出阻抗：365±3絕緣電阻：5000M溫度補償范圍：-1055工作溫度范圍：-3585安全過載能力：150%FS極限

26、過載能力：200%FS傳感器材料：不銹鋼/合金鋼引線方式：直接引線3.6 IC卡檢測儀IC卡儀器是用于識別身份的裝置，當車主無接觸刷卡時，信號傳到PLC，通過程序的運行使道閘打開，車輛駛入。4、 電氣原理圖4.1電氣原理總圖圖4.1 車庫管理電氣原理總圖電動機、PLC、觸摸屏共用220V電源，傳感器通過開關電源接到公用的220V電源，如上圖所示。低壓電氣元件選用如下表所示：表4.1 電氣元件一覽表符號名稱型號規格數量M主電機J02-21-41.1Kw 380V 1410r/min1FU熔斷器RL1-15500V8A1QF1斷路器C65N 3PC10A1QF2QF4低壓斷路器C65N 2PC8A

27、3KM1交流電機正轉接觸器JZ7-445A線圈電壓127V1KM2交流電機反轉接觸器JZ7-455A線圈電壓127V1IPS開關電源HTS-25F-2424V 1.1A14.2 電動機正反轉電路圖電動機的正反轉控制道閘的開關，電氣圖如下：圖4.2 電動機正反轉電氣原理圖電動機的正反轉是通過繼電器KM1與KM2實現的，KM1線包控制電動機正傳，道閘打開，KM2線包控制電動機反轉，道閘關閉。5、系統程序設計5.1道閘控制程序0 LD X002 13 OR X0041 OUT M0 14 LD X0052 OUT M3 15 ANT X0003 LD M0 16 ORB4 OR X003 17 OR

28、 Y0025 AND X005 18 ANT X0116 LDI X006 19 OUT Y0027 AND X001 20 LD M38 ORB 21 OR Y0039 OR Y001 22 ANT Y00010 ANT X010 23 OUT Y00311 OUT Y001 24 ENDS12 LD X006自動控制：車輛入庫時，有正確的IC卡信號從X002輸入后使M0、M3為ON，且X005同時接通使Y001置為ON，電機正轉使道閘打開，當到達規定的打開位置后觸動到位行程開關X010使Y001置為OFF,電機停止轉動，車輛通過道閘，行至規定位置后，觸動稱重傳感器2使X006置為ON，使的

29、Y002置為ON，電機反轉使道閘關閉，當道閘碰到到位開關2后X011接通后使Y002置為OFF，電機停止轉動。汽車出庫時，當光電傳感器2得到信號后使X001得到信號后Y001置為ON，使電機正轉，道閘打開，當碰到到位開關1時使得Y001為OFF，電機停止正轉，車輛通過道閘行置稱重傳感器1后使Y002為ON，電機反轉使得道閘關閉，當碰到到位開關2時使Y002為OFF，電機停止轉動。M3為ON時Y003接通使正常運行指示燈工作。手動控制：當按下X003時使Y001置為ON道閘打開，當按下X004時使Y002置為ON道閘關閉。5.2車輛計數程序0 LDT X000 18 LD X0011 RST M

30、1 19 ANT X0002 LDI X001 20 SET M23 RST M2 21 LD M24 LD X000 22 AND X0005 ANI X001 23 ANI M56 SET M1 24 SUB D17 LD M1 31 RST M28 AND X001 32 LD X0149 ANI M4 33 RST D110 ADD D1 K1 D1 36 END17 RST M1對M1、M2復位后，車輛入庫時當光電傳感器1得到信號后X000接通后，M1置為“1”，等到光電傳感器2的到信號后X001為ON時寄存器D1加1，同時對M1復位；在車輛出庫時，光電傳感器2得到信號后X001接通

31、后M2置為“1”，等到光電傳感器1得到信號后X000為ON時寄存器D1減1，當X014接通后寄存器D1復位。5.3故障報警程序0 LD M1 16 LD X0121 OUT T0 K50 17 OR M64 LDI T0 18 OUT M65 AND X001 19 LD M46 OR M4 20 OR M57 OUT M4 21 OR M68 LD M2 22 OR Y0009 OUT T1 K50 23 ANT X01312 LDI T1 24 OUT Y00013 AND X000 25 OUT Y00414 OR M5 26 ENDS15 OUT M5當M1被置1后定時器T0開始計數，在5s之內若光電傳感器2所連的X001被接通，則使M4置為ON且自鎖,當M2被置1后定時器T1開始計數，在5s之內若光電傳感器1所連的X000被接通，則使M5置為ON且自鎖；當IC卡的錯誤信號從X012傳入后，使M6置為ON且自鎖；當M4、M5、M6中任意為ON時有Y000和Y004輸出使得報警燈和蜂鳴器同時工作并且通過Y004自鎖，按下X013使Y000和Y004關閉。5.4 A/D轉換控制程序0 LD M80001 TO K1 K17 H0 K110 TO K0 K17