停車場(chǎng)設(shè)計(jì).doc

基于PLC控制的停車場(chǎng)車位管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2014屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)成果基于PLC控制的停車場(chǎng)車位管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著進(jìn)口汽車大量涌入和國(guó)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(guó)的停車場(chǎng)管理技術(shù)不斷完善，計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展又使停車場(chǎng)管理的系統(tǒng)功能得以提高?，F(xiàn)在小區(qū)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)重點(diǎn)要做到準(zhǔn)確指示車輛進(jìn)出，車輛進(jìn)入時(shí)給與司機(jī)準(zhǔn)確的車位數(shù)量與具體位置，車輛進(jìn)入后，記錄車輛數(shù)量，車輛離開時(shí)，減少車輛數(shù)量。車輛進(jìn)出指示可完全由PLC作為中央控制來處理，停車場(chǎng)空位指示可利用價(jià)格較不高的數(shù)碼管顯示。本文主要運(yùn)用可編程控制器（PLC）對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)出及停放指示進(jìn)行管理的方案。本停車場(chǎng)由50位停車位、入口檢測(cè)器、出口檢測(cè)器、道閘管理系統(tǒng)、尚有車位指示燈、車位已滿指示燈等部分組成。在設(shè)計(jì)硬件的基礎(chǔ)上，對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用組態(tài)軟件建立人機(jī)監(jiān)控界面，包括組態(tài)界面的制作方案，功能語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)，最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，并給出相關(guān)的參考程序，使自動(dòng)按序停放過程得以實(shí)現(xiàn)，并能實(shí)時(shí)的監(jiān)控停放過程。關(guān)鍵詞：停車場(chǎng)，智能管理系統(tǒng)，PLC，傳感器目錄第一章 停車場(chǎng)的概述11.1 停車場(chǎng)的種類11.2 停車場(chǎng)管理模式的發(fā)展11.3 停車場(chǎng)智能系統(tǒng)的意義2第二章 PLC的簡(jiǎn)介32.1 PLC的起源32.2 PLC 的基本知識(shí)32.3 PLC的發(fā)展42.4 PLC的系統(tǒng)組成42.5 PLC的特點(diǎn)5第三章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)73.1 PLC的選擇73.1.1 PLC的品牌73.1.2 品牌優(yōu)缺點(diǎn)比較73.2 七段數(shù)碼管選擇83.2.1 七段數(shù)碼管概述83.2.2 LED七段數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)方式93.2.3 LED七段數(shù)碼管簡(jiǎn)介103.3 傳感器選擇103.3.1 傳感器的概念103.3.2 各類車位傳感器的比較10第四章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)134.1 系統(tǒng)整體框架134.2 停車場(chǎng)示意圖134.3 系統(tǒng)電路144.3.1 系統(tǒng)主電路144.3.2 系統(tǒng)控制原理圖144.4 PLC的I/O口分布15第五章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)165.1 車輛進(jìn)去控制流程圖設(shè)計(jì)165.2 程序設(shè)計(jì)17總結(jié)20致謝21參考文獻(xiàn)22附錄一 I/O表23附錄二 硬件系統(tǒng)圖24附錄三 PLC外部原理接線圖25附錄四 控制程序梯形圖26附錄五 指令表程序28第一章 停車場(chǎng)的概述隨著科技的進(jìn)步，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)不斷地向各種領(lǐng)域滲透，當(dāng)今的停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)已經(jīng)向智能型的方向轉(zhuǎn)變。先進(jìn)可靠的停車場(chǎng)控制系統(tǒng)在停車場(chǎng)管理系統(tǒng)中的作用越來越大。利用PLC控制停車的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)是一種高效快捷、公正準(zhǔn)確、科學(xué)經(jīng)濟(jì)的停車場(chǎng)管理手段，是停車場(chǎng)對(duì)于車輛實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)管理的綜合。從用戶的角度看，其服務(wù)高效、準(zhǔn)確無誤；從管理者的角度看，其易于操作維護(hù)、動(dòng)化程序度高、大大減輕管理者的勞動(dòng)強(qiáng)度；從投資者的角度看，徹底杜絕失誤及任何形式的作弊，防止停車費(fèi)用流失，是投資者的回報(bào)有了可靠的保證。系統(tǒng)以PLC為信息載體，通過智能傳感器記錄車輛進(jìn)出信息，結(jié)合工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)控制機(jī)電一體化外圍設(shè)備，從而控制進(jìn)出停車場(chǎng)的各種車輛。1.1 停車場(chǎng)的種類停車場(chǎng)的形式經(jīng)歷了從露天、平面、人工收費(fèi)到地下、自動(dòng)計(jì)費(fèi)停車場(chǎng)到塔式、立體、智能取車、自動(dòng)計(jì)費(fèi)的發(fā)展歷程。根據(jù)停放位置的區(qū)別，停車場(chǎng)又分為路內(nèi)停車場(chǎng)、路外停車場(chǎng)和機(jī)械式停車場(chǎng)。依據(jù)建筑物類型的不同，又可分為市區(qū)公共建筑群大型停車場(chǎng)、綜合建筑樓專用停車場(chǎng)、辦公區(qū)域?qū)Ｓ玫孛嫱＼噲?chǎng)、住宅小區(qū)專用停車場(chǎng)。停車場(chǎng)分為簡(jiǎn)易型和管理型：簡(jiǎn)易型停車場(chǎng)只要求用閘桿控制車的進(jìn)出，適用于一般政府大樓、軍隊(duì)大樓、企業(yè)自有地下車庫(kù)：管理型停車場(chǎng)對(duì)停放車輛進(jìn)行收費(fèi)，根據(jù)客戶需選擇配套設(shè)備。1.2 停車場(chǎng)管理模式的發(fā)展停車場(chǎng)的管理模式呈現(xiàn)出從人工管理到智能化管理的發(fā)展趨勢(shì)。未來5年中國(guó)的智能停車場(chǎng)市場(chǎng)的發(fā)展要看是否有政府導(dǎo)向，如果有會(huì)有一個(gè)良性發(fā)展，如果沒有還是各自為政，但總的來說停車場(chǎng)市場(chǎng)會(huì)向更加合理化、人性化、智能化發(fā)展。國(guó)外的停車場(chǎng)市場(chǎng)發(fā)展，是分幾步走的。臨時(shí)停車場(chǎng)收費(fèi)管理系統(tǒng)發(fā)展過程為卡片收費(fèi)管理、打孔紙票、條碼紙票、磁條紙票，目前發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用磁條紙票。收費(fèi)方式發(fā)展過程為出口收費(fèi)方式、中央收費(fèi)方式、自動(dòng)收費(fèi)方式。固定客戶停車管理發(fā)展過程為磁卡、近距離感應(yīng)卡、有源遠(yuǎn)距離感應(yīng)卡、還有車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、編碼遙控停車場(chǎng)管理系統(tǒng)等等。中國(guó)的智能停車場(chǎng)市場(chǎng)發(fā)展也會(huì)跟著國(guó)外的發(fā)展走，但發(fā)展過程會(huì)比國(guó)外快。1.3 停車場(chǎng)智能系統(tǒng)的意義目前國(guó)內(nèi)只能停車場(chǎng)發(fā)展的重點(diǎn)主要放在車主車輛的安全和防盜、停車場(chǎng)的收費(fèi)、減少人為管理失誤等等。如在進(jìn)出口安裝車輛進(jìn)出感應(yīng)器，可以提醒車主取卡、刷卡，還可以防止道閘砸車，車輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)可以防止偷車者以次換好的偷竊行為，完善的收費(fèi)軟件可以防止保安人員以公充私。智能誘導(dǎo)系統(tǒng)還處于初始階段，在一些大型的公共停車場(chǎng)使用者為了尋找一個(gè)空停車，常常在車場(chǎng)里傷透腦筋，增加了不必要的繞行和徒步走的時(shí)間，這種現(xiàn)象在大型地下車庫(kù)及多層車庫(kù)最常見。完善的誘導(dǎo)系統(tǒng)需要在每個(gè)車位安裝傳感器設(shè)備，會(huì)增加經(jīng)營(yíng)者的投資，但可以方便使用者，提高停車場(chǎng)的利用率，是市場(chǎng)反賊的趨勢(shì)。結(jié)合成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，還可以將各停車場(chǎng)的信息進(jìn)行交流和公布，通過信息臺(tái)，在公共場(chǎng)所設(shè)置電子公告牌，給使用者提供最方便的停車信息。本畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)停車場(chǎng)智能控制管理上引入了PLC技術(shù)，對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行了一個(gè)關(guān)于PLC為主的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第二章 PLC的簡(jiǎn)介2.1 PLC的起源1968年美國(guó)通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求：1968年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程邏輯控制器PDP14，在美國(guó)通用汽車公司的生產(chǎn)線上使用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程邏輯控制器，稱Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC。1969年，美國(guó)研制出世界第一臺(tái)PDP14；1971年，日本研制出第一臺(tái)DSC8；1973年，德國(guó)研制出第一臺(tái)PLC；1974年，中國(guó)研制出第一臺(tái)PLC。在近代工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域主要分為PLC，工控機(jī)和嵌入式控制，而PLC自1968年誕生以后以驚人的速度成為了這一領(lǐng)域的主導(dǎo)者，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非常可靠的控制應(yīng)用。其主要原因，在于它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需 要。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術(shù)來面對(duì)市場(chǎng)份額逐漸縮小所帶來的沖 擊，尤其是工業(yè)PC所帶來的沖擊。PLC需要解決的問題依然是新技術(shù)的采用、 系統(tǒng)開放性和價(jià)格。2.2 PLC 的基本知識(shí)PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller），是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為 基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控 制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?？傊删幊炭刂破魇且慌_(tái)專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它是將傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相融合而發(fā)展起來的一種新型的控制裝置。在具體的國(guó)內(nèi)工業(yè)應(yīng)用中，由于它不是針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，因此它的硬件應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要來進(jìn)行配置，其軟件則根據(jù)控制要求進(jìn)行編寫。2.3 PLC的發(fā)展為了適應(yīng)市場(chǎng)的各方面的需求，各生產(chǎn)廠家對(duì)PLC不斷進(jìn)行改進(jìn)，推出功能更 加強(qiáng)大、結(jié)果更加完美的新產(chǎn)品。這些新產(chǎn)品總體來說，朝兩個(gè)方向發(fā)展：一個(gè) 向超小型、專用化和低價(jià)格的方向發(fā)展，以進(jìn)行單機(jī)控制；另一個(gè)是向大型化、 高速化、多功能化和分布式全自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，以適應(yīng)現(xiàn)代化的大型工廠、 企業(yè)自動(dòng)化的需要。近年來，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，以微處理器為核心的 可編程控制器（PLC）得到了迅猛的發(fā)展。早期的 PLC 主要用于順序控制，今 天的 PLC 已經(jīng)能夠應(yīng)用于閉環(huán)控制、運(yùn)動(dòng)控制以及復(fù)雜的分布式控制系統(tǒng)，已 逐步發(fā)展成為有一類解決自動(dòng)化問題的有效而便捷的方式。由于 PLC 自身具有 功能完善、結(jié)構(gòu)模塊化、開發(fā)容易、操作方便、性能穩(wěn)定、可靠性高、性價(jià)比高、 等優(yōu)點(diǎn)，因而在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景，并被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化 的三大支柱之一。而且隨著集成電路的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，PLC 必將能夠獲 得更大的發(fā)展空間。2.4 PLC的系統(tǒng)組成PLC主體由三部分組成，主要包括中央處理器 CPU、存儲(chǔ)系統(tǒng)和輸入、輸出接口。PLC 系統(tǒng)框圖如圖2-1，2-2。圖2-1 PLC系統(tǒng)框圖圖2-2 PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.5 PLC的特點(diǎn)1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。由于PLC模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路，所以的 I/O接口電路均采用光電隔離;在結(jié)構(gòu)上對(duì)、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮;在硬件上采用隔離、濾波、屏蔽、接地等抗干擾措施;在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施。以上這些使PLC 具有較高的抗干擾能力。2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)在PLC控制系統(tǒng)中，只需要在PLC輸入/輸出端子上接入相應(yīng)的信號(hào)線即可， 不需要連接如繼電器之類的低壓電器和大量而又復(fù)雜的硬件接線線路，大大簡(jiǎn) 化了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。PLC 的輸入/輸出可直接與交流220V、直流24V等強(qiáng)電相連，并且具有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。3編程方便，易于使用PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易， 編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器 12 電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電 器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。4功能完善PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜?各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。在PLC內(nèi)部具 備許多控制功能，如：邏輯控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、步進(jìn)控制、PID控制、 數(shù)據(jù)控制、通信和聯(lián)網(wǎng)，還有其他特殊功能模塊。5設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系 統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè) 備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。6體積小，維護(hù)操作方便PLC體積小，質(zhì)量輕，便于安裝，不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境 下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。第三章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 PLC的選擇3.1.1 PLC的品牌現(xiàn)在市場(chǎng)上流行的品牌種類繁多，其中國(guó)外品牌有：三菱、西門子、ABB、 GE、歐姆龍、施耐德、霍尼韋爾、羅克韋爾等，大型PLC屬西門子和ABB整體性能全面、優(yōu)越些，中小型的三菱、歐姆龍、西門子的市場(chǎng)占有率高些，其中 ABB、西門子、霍尼韋爾、羅克韋爾價(jià)格高些，基本每個(gè)品牌都有其大中小型的 PLC。3.1.2 品牌優(yōu)缺點(diǎn)比較OMRON PLC：首先，程序的代號(hào)太繁瑣(如:輸入端子1的代號(hào)是0.01，輸出端 子1是100.01，而內(nèi)部的繼電器卻有40.00什么的)；再次，PLC編程器結(jié)構(gòu)太大(帶 24V變壓)，像個(gè)箱子一樣，遠(yuǎn)沒有松下，KEYENCE的小巧;再加上數(shù)據(jù)線因針孔相 插的原因，容易損壞；最后，OMRON PLC實(shí)在是比較貴，除了一些重要的設(shè)備上 使用外，真的不如用其它PLC.；故OMRON一般只能使用在重型機(jī)械的控制及要 求穩(wěn)點(diǎn)性能高的設(shè)備上。KEYENCE PLC：首先，他的程序代號(hào)相對(duì)于除OMRON外的PLC來說還是 有點(diǎn)繁瑣(如輸入點(diǎn)1的代號(hào)是0001，輸出點(diǎn)1的代號(hào)是501，內(nèi)部繼電器代號(hào)有 1000等)；再者，這種PLC相對(duì)而言較為小巧(主要是比較矮)，不自帶24V變壓；最后，KEYENCE PLC較為容易燒點(diǎn)(主要是輸出點(diǎn)).而且相對(duì)而言價(jià)格比較貴。三菱PLC：三菱PLC有自帶24V變壓和外置24V變壓兩種：外置變壓的結(jié)構(gòu)與KEYENCE的較為相似，比較矮.內(nèi)置變壓的比較高；三菱PLC性能比較穩(wěn)定，燒點(diǎn)的現(xiàn)象沒有KEYENCE那么嚴(yán)重(但也有發(fā)生)；三菱PLC程序代號(hào)較為簡(jiǎn)單(如:輸入點(diǎn)1用X1，輸出點(diǎn)1用Y1，內(nèi)部斷電器有M1等)。成本方面較 OMRON、 KEYENCE便宜。松下PLC：老型號(hào)的松下PLC體積很小，輸入輸出的點(diǎn)都是積中在一起與 OMRON擴(kuò)展口有點(diǎn)相似.；新型號(hào)在模仿KEYENCE 及三菱等PLC輸入輸出用一個(gè)一個(gè)的接線點(diǎn)表示;松下PLC可以說優(yōu)缺并存，優(yōu)點(diǎn)在于體積小，價(jià)格 低.缺點(diǎn)在于，容易燒點(diǎn)，這種PLC有時(shí)，你接到設(shè)備上閑置一段時(shí)間都有可能燒點(diǎn)。 西門子：功能強(qiáng)大，體現(xiàn)再邏輯處理、通訊等，有自己的通訊方式，產(chǎn)品貴14哦，主要是ab的以價(jià)格高為體現(xiàn)日系的比較便宜，操作編程簡(jiǎn)單，一般用小系統(tǒng)。因?yàn)榫蛡€(gè)人而言，三菱FX2N型PLC相對(duì)比較熟悉，所以選用三菱FX2N系列的PLC。3.2 七段數(shù)碼管選擇3.2.1 七段數(shù)碼管概述七段數(shù)碼管是數(shù)碼管的一種是半導(dǎo)體發(fā)光器件，數(shù)碼管可分為七段數(shù)碼管和 八段數(shù)碼管，區(qū)別在于八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元，其基本 單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管還分有共陰極和共陽(yáng)極的工作方式。LED數(shù)碼管的工作原理管及其編碼方式LED數(shù)碼管是一種電流發(fā)光器件。它既可以工作在恒流狀態(tài)，又可以工作在脈沖電流狀態(tài)。在平均電流相同的情況下，脈沖工作狀態(tài)課產(chǎn)生比直流工作狀 態(tài)較強(qiáng)的亮度，一般每秒鐘可導(dǎo)通100500次，每次為幾個(gè)毫秒；LED有單個(gè) 發(fā)光二極管、七段（或八段）LED數(shù)碼管和LED點(diǎn)陣顯示器等類型。發(fā)光顏色 有紅、綠、黃等。LED數(shù)碼管每段正常發(fā)光需要直流電流1020mA，發(fā)光二極 管發(fā)光時(shí)，其正向?qū)▔航禐?.7V左右。七段LED數(shù)碼管是由7個(gè)LED按一定的圖形排列組成，如圖3-1（a）所示， 七段LED數(shù)碼管的各個(gè)二級(jí)管分別稱為a、b、c、d、e、f、g段，有些七段數(shù)碼管增加一個(gè)dp段表示小數(shù)點(diǎn)，也稱為八段LED數(shù)碼管。七段LED數(shù)碼管有兩種結(jié)構(gòu)：共陰極七段LED數(shù)碼管和共陽(yáng)極七段LED數(shù)碼管，如圖3-1（b）（c）所示。所有二級(jí)管的陰極接在一起的稱為共陰極七段 LED數(shù)碼管；所有二級(jí)管的陽(yáng)極接在一起的稱為共陽(yáng)極七段LED數(shù)碼管。共陽(yáng) 極七段LED數(shù)碼管工作時(shí)，二級(jí)管的公共陽(yáng)極接電平“1”，各段的陰極接與共陽(yáng)極七段碼相對(duì)應(yīng)的電平。共陰極七段LED數(shù)碼管工作時(shí)，二級(jí)管的公共陰極接低電平，各段的陽(yáng)極接與共陰極七段碼相對(duì)應(yīng)的電平。在實(shí)際應(yīng)用中，除公共極外，其他各極應(yīng)串接一個(gè)電阻后再接相應(yīng)電平。電阻的作用是限制流過LED中的電流以保證在發(fā)光時(shí)二級(jí)管不因電流過大而被燒壞。圖3-1 七段LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)原理將數(shù)碼管的引腳和PLC的數(shù)據(jù)輸出口相連，控制輸出的數(shù)據(jù)可以使數(shù)碼管 顯示不同的數(shù)字和字符，通常稱控制控制二級(jí)管的8位字節(jié)數(shù)據(jù)為段選碼。七段 LED數(shù)碼管的段選碼如表3.1所示?？梢钥闯?，共陰極和共陽(yáng)極的段選碼互為補(bǔ)數(shù)。3.2.2 LED七段數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)方式七段數(shù)碼驅(qū)動(dòng)方式主要分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示，每一種驅(qū)動(dòng)方式都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，控制方式也不一樣。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)PLC的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使 用BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多。在靜態(tài)顯示方式下，N塊數(shù)碼管件都處于選通狀態(tài)；每一塊數(shù)碼管的段選線和一個(gè)8位的并行口相連，只要控制顯示位的段選碼，就可顯示出相應(yīng)的字符。由于顯示器件不同的I/O控制，所以靜態(tài)顯示方式的每一位都可以獨(dú)立顯示，在同一時(shí)刻每一位顯示的字符可以不同。（2）動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示是將所有數(shù)碼管通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管 輪流受控顯示。將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a，b，c，d，e，f，g，dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)PLC輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于PLC對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。由于設(shè)計(jì)所需要的數(shù)碼管不多，它是由 PLC 輸出控制的，PLC 輸出的是高 電平并且在設(shè)計(jì)中數(shù)碼管是動(dòng)態(tài)變化的，所以驅(qū)動(dòng)方式要是動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)。所以 選擇共陰極動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)的數(shù)碼管。3.2.3 LED七段數(shù)碼管簡(jiǎn)介L(zhǎng)ED顯示系統(tǒng)是PLC 控制系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于顯示各種參數(shù)的 值，以便使現(xiàn)場(chǎng)工作人員能夠及時(shí)掌握生產(chǎn)過程。工業(yè)控制系統(tǒng)中常用的顯示器件有CRT、LED數(shù)碼管、LCD等。CRT不僅 可以進(jìn)行字符顯示，而且可以進(jìn)行畫面顯示，和計(jì)算機(jī)配合使用，可以十分方便 地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的管理和監(jiān)視。但由于CRT體積大，價(jià)格昂貴，所以只適用于大型微機(jī)控制系統(tǒng)。在中小型的控制過程中，為了使工作人員能夠在現(xiàn)場(chǎng)直接看 到生產(chǎn)情況和報(bào)警信號(hào)，經(jīng)常選用LED數(shù)碼管和LCD作為顯示器件。LED數(shù)碼管和LCD都具有體積小，功耗低，響應(yīng)速度快，易于匹配，可靠性高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。LED數(shù)碼管是一種功耗極低的顯示元件，在儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中的使用較多，而LED 數(shù)碼管成本低廉，配置靈活，多用于PLC控制系統(tǒng)中， 所以選用LED數(shù)碼管顯示。3.3 傳感器選擇3.3.1 傳感器的概念傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的 信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的 信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。3.3.2 各類車位傳感器的比較（1）超聲波車輛檢測(cè) 超聲波車輛檢測(cè)器是根據(jù)聲波的傳播和反射原理通過對(duì)發(fā)射波和反射波的時(shí)差測(cè)量實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量的設(shè)備。檢測(cè)原理如圖3-2所示。圖3-2 超聲波車輛檢測(cè)（2）電感線圈式車輛檢測(cè)環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器是一種基于電磁感應(yīng)原理車輛檢測(cè)器它的傳感器是一個(gè)埋在路面下通有一定工作電流的環(huán)形線圈一般為2m*1.5m。當(dāng)車輛通過環(huán)形地埋線圈或停在環(huán)形地埋線上時(shí)車輛自身鐵質(zhì)切割磁通線，引起線圈回路電感量的變化，檢測(cè)器通過檢測(cè)該電感量就可以檢測(cè)出車輛的存在。（3）紅外車輛檢測(cè)，紅外檢測(cè)器利用紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外光至物體表面，然后返回到接收管進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)原理如圖3-3所示。圖3-3 紅外檢測(cè)紅外檢測(cè)器相對(duì)超聲波車輛檢測(cè)及電感式線圈檢測(cè)價(jià)格便宜，且安裝簡(jiǎn)單，它能安裝在有桿臂上，橋上，或信號(hào)燈頂端，通常不需要昂貴的市政施工，同時(shí)對(duì)于路面和路基的類型和狀況的影響可以忽略。故本系統(tǒng)采用的紅外檢測(cè)器進(jìn)行車輛檢測(cè)。各類車位傳感器車位檢測(cè)是大型室內(nèi)專業(yè)停車場(chǎng)實(shí)現(xiàn)車位自動(dòng)化定點(diǎn)管理的基礎(chǔ)，車位傳感器則是其中的關(guān)鍵部位。目前對(duì)車位占、空狀態(tài)的檢測(cè)常采用地感線圈檢測(cè)器、超聲波車位傳感器等常用方式。近來亦有采用視頻車位檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)對(duì)車位的檢測(cè)。電感線圈檢測(cè)方式常被用于停車場(chǎng)的出入控制系統(tǒng)。視頻車位檢測(cè)器則采用視頻圖像處理技術(shù)，采用攝像頭同時(shí)監(jiān)控多個(gè)車位，并將車位的占用信息傳遞到上位控制計(jì)算機(jī)。除了傳送簡(jiǎn)單的車位占用情況信心外，還可以傳送現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控圖片。視頻車位檢測(cè)系統(tǒng)通常由圖像采集、圖像處理、網(wǎng)絡(luò)通信、顯示控制及電源五大模塊組成。系統(tǒng)對(duì)車位狀態(tài)的監(jiān)測(cè)需要強(qiáng)大的信息處理能力。超聲波車位傳感器則采用超聲波測(cè)距的工作原理，利用超聲波發(fā)射、被測(cè)物體反射、回波接收后的時(shí)差來測(cè)量被測(cè)距離的一種非接觸式測(cè)量?jī)x器。能夠檢測(cè)車輛是否停在車位上，具有防誤檢功能，如防相鄰車位誤檢，人員在停車位誤檢、障礙物誤檢等。由于使用超聲波偵測(cè)，不會(huì)像使用紅外線、微波等偵測(cè)方式容易受外在環(huán)境變化或干擾造成誤報(bào)問題。由于每個(gè)傳感器都有獨(dú)立的防干擾功能，也不受周圍傳感器的干擾。檢測(cè)車位占、空狀態(tài)可以采用光電、電磁、紅外檢測(cè)等多種方法設(shè)計(jì)車位傳感器，但從檢測(cè)原理及工程實(shí)施來看，超聲波檢測(cè)器具有造價(jià)低、非埋設(shè)、無附加反射裝置、免維修和抗靜電干擾等優(yōu)點(diǎn)，有利于網(wǎng)絡(luò)群測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成?；诔暡▊鞲衅鞯纳鲜鰞?yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)中對(duì)停車場(chǎng)車位的檢測(cè)選用超聲波車位傳感器。第四章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)整體框架整體系統(tǒng)主要由PLC程序控制，傳感器檢測(cè)進(jìn)出的車輛，數(shù)碼管顯示車庫(kù)停車情況，如圖4-1。圖4-1 整體系統(tǒng)運(yùn)行4.2 停車場(chǎng)示意圖I0.0為啟動(dòng)按鈕，控制程序的啟動(dòng)，每次開始程序會(huì)自動(dòng)初始化，I0.2為入口車輛檢測(cè)傳感器，每次有車進(jìn)入停車場(chǎng)，I0.2就會(huì)有一個(gè)脈沖進(jìn)入，使計(jì)數(shù)器加一，控制面板上的顯示也會(huì)顯示加一；I0.3為出口車輛檢測(cè)傳感器，每次有車從停車場(chǎng)出來時(shí)，出口傳感器就會(huì)給CPU一個(gè)脈沖，使計(jì)數(shù)器減一，同時(shí)控制面板上的指示燈也會(huì)相映的減一，當(dāng)停車場(chǎng)內(nèi)有空位時(shí)，控制面板上的綠燈就會(huì)亮起，提示司機(jī)停車場(chǎng)有空位，當(dāng)紅燈亮起，就表示停車場(chǎng)停車位已滿，提示司機(jī)此停車場(chǎng)暫時(shí)不能再停車。3012345678910111213141516171819202122232425圖4-2 停車場(chǎng)車位指示板4.3 系統(tǒng)電路4.3.1 系統(tǒng)主電路道閘正反轉(zhuǎn)控制原理如圖4-3所示。 圖4-3 道閘正反轉(zhuǎn)控制原理4.3.2 系統(tǒng)控制原理圖PLC硬件接線圖如圖4-4所示。圖4-4 停車場(chǎng)PLC硬件接線圖4.4 PLC的I/O口分布根據(jù)所選的三菱PLC的特點(diǎn)可知，I/O口的分配如表4-1所示。表4-1 PLC外部輸入/輸出點(diǎn)（I/O）輸入輸出啟動(dòng)X000車位滿LED信號(hào)（紅）Y000停止X001有車位LED信號(hào)（綠）Y0011#傳感器X002電機(jī)正轉(zhuǎn)Y0022#傳感器X003電機(jī)反轉(zhuǎn)Y0033#傳感器X004蜂鳴器Y0334#傳感器X005定時(shí)器T0閘門下限X006輸出低八位BCD碼Y004-Y011閘門上限X007輸出高八位BCD碼Y012-Y019復(fù)位按鈕X008第五章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1 車輛進(jìn)去控制流程圖設(shè)計(jì)車輛進(jìn)出庫(kù)流程圖是系統(tǒng)整個(gè)工作過程流程，首先由PLC控制，當(dāng)有車駛?cè)雮鞲衅鳈z測(cè)，數(shù)碼管顯示車位是否滿，如果沒有車位，系統(tǒng)不會(huì)工作，車進(jìn)不了車庫(kù)。當(dāng)車位不滿時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)給PLC，由PLC發(fā)出信號(hào)控制自動(dòng)門打開，車輛進(jìn)庫(kù)停車，同時(shí)在里面的傳感器檢測(cè)到汽車進(jìn)庫(kù)成功，經(jīng)傳感器把檢測(cè)到的信號(hào)發(fā)給PLC，經(jīng)PLC程序控制發(fā)出信號(hào)給數(shù)碼管顯示車位情況。出庫(kù)和進(jìn)庫(kù)一樣原理。車輛進(jìn)出庫(kù)如圖5-1所示。圖5-1 車輛進(jìn)出庫(kù)流程圖5.2 程序設(shè)計(jì)如上梯形圖所示，大門關(guān)閉停止的梯形圖功能是使得大門關(guān)閉且到達(dá)下限時(shí)停止關(guān)閉，可以同一個(gè)線圈實(shí)現(xiàn)進(jìn)車時(shí)的關(guān)門、出車時(shí)的關(guān)門以及同時(shí)有車進(jìn)出時(shí)的關(guān)門，而開門則不同，不是時(shí)候的開門需用各個(gè)時(shí)刻的相應(yīng)線圈控制，也有相應(yīng)的三個(gè)時(shí)刻。所以，啟動(dòng)按鈕X000按下，M0線圈得電，當(dāng)有車進(jìn)入時(shí)，觸動(dòng)1#傳感器X002，且有車位時(shí)使得線圈M4得電，接通電機(jī)正轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)車時(shí)候的開門，當(dāng)觸碰到閥門上限X006時(shí)開門動(dòng)作停止，車進(jìn)入，當(dāng)觸碰到2#傳感器X003時(shí)，接通電機(jī)反轉(zhuǎn)，門關(guān)閉，到達(dá)下限時(shí)，關(guān)門動(dòng)作停止；當(dāng)有車出去時(shí)，觸碰到4#傳感器X005，接通電機(jī)正轉(zhuǎn)，門打開，到達(dá)上限時(shí)開門動(dòng)作停止，車輛接觸到3#傳感器X004時(shí)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，關(guān)門，到達(dá)下限，關(guān)門動(dòng)作停止；當(dāng)同時(shí)有車進(jìn)出時(shí)，只有1#傳感器和4#傳感器同時(shí)接通的時(shí)候才能實(shí)現(xiàn)進(jìn)時(shí)和出時(shí)的大門同時(shí)打開，離開時(shí)相同，只有2#傳感器和3#傳感器同時(shí)接通的時(shí)候才能實(shí)現(xiàn)進(jìn)時(shí)和出時(shí)的大門同時(shí)關(guān)閉。再者，接一個(gè)加減計(jì)數(shù)器，并設(shè)定值為25，根據(jù)加減計(jì)數(shù)器的工作原理，當(dāng)M8200閉合時(shí)為加法計(jì)數(shù)器C200，當(dāng)M8200閉合時(shí)為減法計(jì)數(shù)器C200，可以在梯形圖上將X004與M8200線圈串接，出車時(shí)接通M8200線圈并計(jì)數(shù)，便實(shí)現(xiàn)了減1的目的，與此相反，進(jìn)車時(shí)不接通M8200線圈并計(jì)數(shù)，便實(shí)現(xiàn)了加1的目的，同時(shí)通過BCD碼轉(zhuǎn)換并輸送到顯示屏上顯示。當(dāng)計(jì)數(shù)器C200計(jì)數(shù)滿時(shí)，使得車位滿（紅色）LED燈Y000置1，Y001清零，計(jì)數(shù)未滿時(shí)使有車位（綠色）LED燈Y001置1，Y000清零，便可實(shí)現(xiàn)車位滿與未滿的指示?？偨Y(jié)通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我比較系統(tǒng)地掌握有關(guān)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，主要對(duì)PLC的結(jié)構(gòu)、功能、內(nèi)部資源等了解并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試和加以應(yīng)用的知識(shí)得到學(xué)習(xí)。經(jīng)過多次的反復(fù)實(shí)驗(yàn)與分析，可以對(duì)電路的原理及功能更加熟悉，同時(shí)提高了設(shè)計(jì)能力與及對(duì)電路的分析能力。同時(shí)在軟件的編程方面得到更大的提高，對(duì)編程能力得到加強(qiáng)。同時(shí)對(duì)所學(xué)的知識(shí)得到很大的提高與鞏固。我所做的設(shè)計(jì)題目是基于PLC的停車為控制系統(tǒng)。由于是第一次做PLC的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)起來有一定難度，但后來通過去圖書館找相關(guān)書籍，上網(wǎng)找資料，請(qǐng)教老師和同學(xué)等方法來獲取相關(guān)知識(shí)，通過一步步解決疑惑來完成我的設(shè)計(jì)，同時(shí)也大大提升了自己的知識(shí)水平和能力。通過這次課程設(shè)計(jì)讓我們意識(shí)到書本上學(xué)到的知識(shí)一定要通過實(shí)踐去鞏固，而且這也是一種學(xué)習(xí)方法，只有這樣才能真正輕松的掌握一門學(xué)問。同時(shí)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)也讓我們對(duì)學(xué)習(xí)PLC更加熱情，我們認(rèn)識(shí)到PLC的強(qiáng)大的功能和廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。真正體會(huì)到了科技給我?guī)淼恼鸷?。讓我?duì)學(xué)習(xí)更加有興趣，同時(shí)也給我們?cè)谔剿髦R(shí)的路上的無限動(dòng)力。在自己以后的學(xué)習(xí)中，我們一定要有刻苦努力及鉆研精神，結(jié)合有創(chuàng)新，充分實(shí)現(xiàn)自己的價(jià)值，為國(guó)家的反展做出自己的貢獻(xiàn)。在設(shè)計(jì)期間，我要感謝黃海容指導(dǎo)老師對(duì)我們的悉心指導(dǎo)及幫助和同學(xué)對(duì)我們的無私幫助，使得我們能夠順利完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。致謝至此，畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的寫作可以畫上圓滿的句號(hào)了。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我?guī)椭畲蟮木褪俏业闹笇?dǎo)老師黃海容。在我中途調(diào)試時(shí)遇到的困難，老師都給我做了詳細(xì)的分析指導(dǎo)，讓我對(duì)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(duì)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(huì)我針對(duì)問題尋求解決的方法。慚愧的是我沒有好好把握這三年的美好時(shí)光，沒有好好學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，荒廢了好多，每次都是差不多，總覺得差不多就好了，感激的是有幫助我的同學(xué)和老師，他們無微不至的關(guān)懷是我一升都不會(huì)忘記的，我將會(huì)永遠(yuǎn)記住他們!在這里衷心地對(duì)黃海容老師說聲謝謝。老師，您辛苦了！參考文獻(xiàn)1.許廖 王淑英電氣控制與PLC應(yīng)用第4版，機(jī)械工業(yè)出版社，20092.廖常初 PLC編程及應(yīng)用第3版.北京：機(jī)械機(jī)械工業(yè)出版社，20083.肖峰 賀哲榮PLC編程100例北京：中國(guó)電力出版社，20094.吳中俊，黃永紅可編程程序控制器原理及應(yīng)用第2版