课程设计停车场车位控制系统

重庆邮电大学移通学院自动化系

可编程逻辑控制器 课程设计报告

题 目

系 别

专业名称 班 级 学 号

姓 名 指导教师

重庆邮电大学移通学院自动化系制

2013 年 6 月

《可编程逻辑控制器》课程设计任务书

——供10级自动化、电气工程及其自动化、电气工程与自动化专业学生用 引言：《可编程逻辑控制器》课程设计是该课程的一个重要教学环节，既有别于毕业设计，又不同于课堂教学。它需要学生统筹运用所学基本理论、基本方法对现实生活中的实际系统进行设计和调试。

一、 设计题目五：停车场车位控制系统

本设计要求熟练使用西门子公司的S7-200系列产品各基本指令和部分应用指令，根据控制要求进行PLC梯形图编程，实现停车场车位控制系统的设计。

二、 系统工作过程说明

图1是车位控制系统示意图，假设停车场有9个车位，在入口处装设一传感器，用来检测车辆进入的数目，在出口处装设一传感器用来检测车辆出去的数目，如果尚有车位时，入口闸栏才可以将门开启让车辆进入停放，并有一指示灯表示尚有车位；车位已满时，则有一指示灯显示车位已满，且入口闸栏不能开启让车辆进入。同时可以从7段数码管上显示目前停车场共有几部车。

图1 停车场车位控制系统示意图

如图1所示，本设计具体要求完成以下工作过程：

（1）入库车辆前进时，经过1#传感器，此时车位尚未满的话，栅栏向上打开，

当达到上限位置时，栅栏打开停止，同时车辆进入，经过2#传感器，栅栏门向下关闭，达到下限位置时，栅栏门停止关闭，同时计数器A加1； （2）出库时，先经过2#传感器，栅栏门向上打开，当达到上限的时候停止打开，

同时车辆出闸门再经过1#传感器，栅栏门向下关闭，当达到下限位时，栅栏门停止动作，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。

（3）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。

（4）若设仓库容量为9辆车，则仓库满时应报警并显示。

（5）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。

三、 设计步骤：

（1）对系统进行需求分析，确定I/O点数，分配I/O地址； （2）画出PLC硬件接线图； （3）绘制PLC梯形图； （4）绘制时序图； （5）简述工作过程。

摘要

本设计针对目前停车场车位控制系统存在的集成自动化程度低、可靠性差和运行效率低下的不足，结合目前工业领域的应用技术，设计了一种技术较先进、性能可靠、自动化的程度较高的停车场车位控制系统。本文针对停车场车位控制系统中存在的问题，把PLC可编程序控制器和变频器应用于停车场车位控制系统上，同时对问题进行了较深入的研究。

本文阐述了停车场车位控制系统的PLC控制、自动计数、数码显示的一些基本思路和方法，介绍了关于PLC工作特点及运行原理，以及介绍了三菱可编程控制器系列的FX2N系列 PLC控制器主要功能模块及应用。FX不仅编程简单，通用性强，抗干扰能力强，可靠性高，而且具有易于操作及维护，设计、施工、调试周期短等优点。然后设计了停车场车位控制系统的基本模块及功能，并对系统的主回路和控制回路的硬件部分进行了详细介绍。最后程序分析测试论证停车场车位控制的设计。 关键词：PLC 停车场 车位控制 FX C250计数器。

一、绪论

1、设计目的

随着进口汽车大量涌人和国内汽车工业的不断发展，大中城市的汽车数量剧增，从而引发了停车管理问题。近几年，我国的停车场管理技术不断完善，计算机技术、通信技术、网络技术的发展又促进了停车场管理系统功能的强大。率低等问题。 由于小区停车场供住户使用。小区停车场管理系统重点要做到准确指示车辆进出，车辆进入时给与司机准确的车位数量与具体位置，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，停车场空位指示可利用价格较不高的数码管显示。

一种停车场车位管理系统，它由固设在停车场中的管理控制器、埋设在车位处的电动车位锁及移动控制器相互连接构成；管理控制器包括传感器接收模块、逻辑控制电路及驱动控制电路；电动车位锁的电源端与驱动控制电路的电源输出端连接；移动控制器中设有数据读写控制电路、无线遥控发射模块及电池，该无线遥控发射模块通过移动控制器外部设置的遥控天线与管理控制器的接收天线进行无线信号连接。本实用新型通过将管理控制器、移动控制器及电动车位锁可以方便的实现停车场车位的有效管理，具有极大的实用价值。

2、设计内容

随着科技的进步，电子技术、计算机技术、通讯技术不断地向各种领域渗透，当今的停车场车位控制系统已经向智能型的方向转变。先进可靠的停车场控制系统在停车场管理系统中的作用越来越大。

利用PLC控制停车的停车场管理系统是一种高效快捷、公正准确、科学经济的停车场管理手段，是停车场对于车辆实行动态和静态管理的综合。从用户的角度看，其服务高效、准确无误；从管理者的角度看，其易于操作维护、动化程度高、大大减轻管理者的劳动强度；从投资者角度看，彻底杜绝失误及任何形式的作弊，防止停车费用流失，使投资者的回报有了可靠的保证。

系统以PLC为信息载体，通过智能传感器记录车辆进出信息，结合工业自动化控制技术控制机电一体化外围设备，从而控制进出停车场的各种车辆。

3、要实现的目标

图1是车位控制系统示意图，假设停车场有9个车位，在入口处装设一传感器，

用来检测车辆进入的数目，在出口处装设一传感器用来检测车辆出去的数目，如果尚有车位时，入口闸栏才可以将门开启让车辆进入停放，并有一指示灯表示尚有车位；车位已满时，则有一指示灯显示车位已满，且入口闸栏不能开启让车辆进入。同时可以从7段数码管上显示目前停车场共有几部车。

图1 停车场车位控制系统示意图

如图1所示，本设计具体要求完成以下工作过程：

（1）入库车辆前进时，经过1#传感器，此时车位尚未满的话，栅栏向上打开，

当达到上限位置时，栅栏打开停止，同时车辆进入，经过2#传感器，栅栏门向下关闭，达到下限位置时，栅栏门停止关闭，同时计数器A加1； （2）出库时，先经过2#传感器，栅栏门向上打开，当达到上限的时候停止打开，

同时车辆出闸门再经过1#传感器，栅栏门向下关闭，当达到下限位时，栅栏门停止动作，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。

（3）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。

（4）若设仓库容量为9辆车，则仓库满时应报警并显示。

（5）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。

※ 方便、快捷、准确的满位显示服务功能； ※ 车辆保管的安全性功能； ※ 经济合理的运营成本；

二、系统分析及硬件设计

1 设计要求 假如停车场有8个车位 1. 在入口处装设一传感器,用来检测车辆进入的数目 2. 在出口处装设一传感器,用来检测车辆出去的数目 3. 尚有车位时,入口可以进入 4. 用数码管显示车的数目

2、系统I/O分配

I/O分布图

输入继电器 功能作用 加控制 减控制 输入 输出点 I0.1 I0.2 VB0 输出继电器 功能作用 LED显示数字 LED显示数字 输出 输出点 Q0.0-----Q0.7 Q0.0------Q0.7 Q2.0 输入 VB0 输出 Q2.1

3、PLC外围接线

启动传感器进车信号传感器出车信号停止Q0.0I0.0I0.1I0.2I0.3Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.61MML+Q2.0Q2.11LAC 220

三、系统软件设计

1、系统流程图

0I0.2I0.1Q1.0Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5指示灯Q2.1亮车辆可以驶入 数码管显示01I0.2I0.1Q1.0Q0.4Q0.5指示灯Q2.1亮车辆可以驶入 数码管显示12I0.2I0.1Q1.0Q0.0Q0.1Q0.3Q0.4Q0.6指示灯Q2.1亮车辆可以驶入 数码管显示23I0.2I0.1Q1.0Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.6指示灯Q2.1亮车辆可以驶入 数码管显示34I0.2I0.1Q1.0Q0.1Q0.2Q0.5Q0.6指示灯Q2.1亮车辆可以驶入 数码管显示45I0.2I0.1Q1.0Q0.0Q0.2Q0.3Q0.5Q0.6指示灯Q2.1亮车辆可以驶入 数码管显示56I0.2I0.1Q1.0Q0.0Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6指示灯Q2.1亮车辆可以驶入 数码管显示67I0.1I0.2Q1.0Q0.0Q0.1Q0.2指示灯Q2.1亮车辆可以驶入 数码管显示78Q1.1Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6指示灯Q2.0亮车辆不可以驶入 数码管显示8

2、系统程序设计

2.1车场车位引导系统概述

停车场车位管理系统的主要功能是远距离监测停车场各个车位占用情况，并将有关信息反馈到控制中心，对车位的空闲状况作出相应的指示。通过相关配置，实现车位检索和车位使用引导；车位监控、时间设定、报表输出；设置密码，防盗报警等主要功能，用户可选择其中的一项或多项配置。

停车场车位显示屏模拟实际布局状态，放置于相应区域位置，用LED显示车位状态。当车位有空置时，对应LED灯亮；当有车辆停泊时，对应车数LED发光，对行驶车位进行相应的引导。用户进入后，观察车位显示屏，根据分区指示的路标，寻找空置车位，并指导车辆驶往该处停泊。

本系统是一项集传感技术，自动控制，数据处理，数据传输，局部网络连接等多种技术于一体的产品，各部件具有安装简便易行，使用两线制半双工串行通讯方式，连线少，管理容量大（目前可同时管理多达512个车位的大型停车场），设定密码可防止车辆被盗，具有声显示，用户操作简便直观等特点，是为物业管理提供的另一种停车场管理模式。

该系统具备以下功能： ※ 物体识别——监测 ※ 信息收集——通讯 ※ 状态显示——输出 同时该系统满足以下要求：

※ 正确识别车辆数目，并准确显示车辆数目。

※ 可靠地工作在具有各种光照强度、电磁干扰、废气、烟尘侵蚀的停车场。 ※ 工程采用常规安装方法，无需特别的工具，由普通的工程人员即可完成安装 2.2 系统结构

车位检测及引导子系统由两部分构成，一部分为车位状态检测，另一部分由各分区入口处LED灯显示占用车位的多少。

本系统的完整配置由以下主要部分组成： (1) 传感器感应装置；

(2) LED显示灯；

四、 系统调试

4.1 硬件调试

PLC内部为输入电路所提供的电压是24V,BEN5M-DT光电传感器的驱动电压为24V，其输出电路能配置250V的交流电源，恰好可以直接驱动负载，满足其输出指标，按接线图接好线，七段数码显示器能实时显示数据，证明PLC选型正确，光电传感器的选择符合要求。

4.2 软件调试

按接线图接好线后，将程序的指令用FX-GP编程软件输入到PLC系统中，编程器直接对PLC的用户程序储存器进行读写操作。采用脱机编程方式将所编制的用户程序存入编程器的ROM中后，经过多次调试。 4.3性能分析

本设计是基于PLC的停车场车位控制系统，光电传感器能够迅速将采集到的信号传输给PLC中的C250双向计数器，C250进行加减计数存储，并以BCD码传输给七段译码显示器，显示器能够实时显示停车场的停车数目。PLC具有可靠性高、控制程序可变，具有良好的柔性、功能强，性能价格高等特点。该系统自动化程度高，可靠性高，用PLC可以使该设计的要求全能满足。

总结

通过本次课程设计使我比较系统地掌握有关PLC控制系统的设计思想和设计方法，主要对PLC（s7-200）的结构、功能、内部资源等了解并对其进行测试和加以应用的知识得到学习。经过多次的反复实验与分析,可以对电路的原理及功能更加熟悉,同时提高了设计能力与及对电路的分析能力.同时在软件的编程方面得到更到的提高,对编程能力得到加强.同时对所学的知识得到很大的提高与巩固.我所做的设计题目是基于PLC的停车场车位控制系统。由于是第一次做PLC的设计，设计起来有一定难度，但后来通过去图书馆找相关书籍，上网找资料，请教老师和同学等方法来获取相关知识，通过一步步解决疑惑来完成我的设计，同时也大大提升了自己知识水平和能力。通过这次课程设计让我们意识到书本上学到的知识一定要通过实践去巩固，而且这也是一种学习方法，只有这样才能真正轻松的掌握一门学问。同时此次课程设计也让我们对学习PLC更加热情，我们认识到PLC的强大的功能和广阔的应用领域。真正体会到了科技给我带来的振憾。让我对学习更有兴趣，同时也给我们在探索知识的路上的无限动力。在自己以后的学习中，我们一定要有刻苦努力及钻研精神，结合有创新，充分实现自己的价值，为国家的发展做出自己的贡献。

参考文献

【1】 廖常初.PLC编程及应用.第3版.北京：机械工业出版社，2008 【2】 许翏.电机与电气控制技术.北京：机械工业出版社，2005 【3】 肖峰，贺哲荣. PLC编程100例.北京：中国电力出版社，2009

【4】 吴中俊，黄永红.可编程序控制器原理及应用.第2版.北京：机械工业出版

社,2004

【5】 谢克明，夏路易.可编程序控制器原理与程序设计.北京：电子工业出版社，2004 【6】 贾德胜.PLC应用开发实用子程序.北京：人民邮电出版社，2006

附录一: 梯形图

图（一）：

图（二）

I0.0I0.3M0.0M0.0M0.0ENMOV-BENO置数码管初值VB0SM0.10INOUTM0.0I0.1PVB0ENINC-BENOENSEGENOINOUTVB0VB0INOUTQB0M0.0I0.2PVB0ENDEC-BENOENSEGENOINOUTVB0VB0INOUTQB0M0.0VB0==B8Q2.0指示灯L2亮车辆不能进入Q2.1M0.0VB0<=B7指示灯L1亮车辆可以进入附录二: 指令表

0 LD X001 1 OR MI 2 OUT M1 3 LD M1

4 OUT 9 LD 10 OUT 11 LD 12 OUT 13 LDI 14 OUT 15 LD 16 OR 17 ANI 18 OUT 19 LD 20 OR 21 ANI 22 OUT 23 LD 24 OR 25 ANI 26 OUT 29 LD 30 ANI C250 K16 C250 M0 M0 Y000 M0 Y001 X003 Y002 M0 Y002 X003 Y003 X006 Y003 X006 T0 X007

T0 K600 T0 X007

31 OUT Y004 32 LD M1 33 PLS M2 35 LD M2

36 MOV K0 D0 41 LD M2

42 MOV 47 LD 48 ADD 55 LD 56 SUB 63 LD 64 BCD 69 END K1 D1 X003

D0 D1 X004

D0 D1 M1

D0 K2Y005 D0 D0