基于PLC的车库门自动控制系统.docx
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基于PLC的车库门自动控制系统
【摘要】随着汽车产业的发展，人们对车库的需求量日益增长。
智能车库将是信息社会最重要的基础设施之一，停车场管理控制系统则是现代建筑中不可或缺的一部分.随着计算机控制技术的发展，停车场管理控制系统的功能及软硬件设施也伴随其发展而不断改进。
本文主要阐述了车库自动门的设计思想与程序编制,应用PLC作为现场控制器,对现场设备进行信号采集与控制。
控制的说明、系统流程图、外部接线图、梯形图必要的文字说明介绍了以PLC为应用的车库自动门的系统软件设计.根据管理及控制功能需求，充分研究了相关系统组件的工作原理及性能指标，据此进行系统功能设计及硬件选型。
此系统对车库的管理有很大的帮助、对疏导交通流量、提高道路通行能力有明显的效果,有很大的实用价值。
【关键字】可编程控制器S7—200自动车库控制系统
第1章概述
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了自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度上提高了生产效率,又进一步的促进了生产力的快速发展，并不断的丰富着人们的生活。
近20年来，随着我国城市建设速度的加快，城市交通需求量也日益增大，城市人口相对密集,无论是私家车辆还是公交车辆都不能真正满足正常的停放，公交需求更很大。
因此车辆停放依旧是市民最关注的问题。
在超级市场、公共建筑、银行、别墅车库门,经常使用自动门控制系统。
早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，已经逐渐被淘汰。
1969年,出现了可编程逻辑控制器PLC（ProgrammableLogicController），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。
PLC控制自动门由于具有故障率低、可靠性高、维修方便等优点，因而得到广泛的应用。
所以在停车场智能管理领域，相应的也出现了PLC停车场智能管理的概念,即含有高科技的智能系统，与普通的停车系统不同的是，它能以PLC技术为基础来解决停车难的问题，直接为目标安全、迅速地到达目的地。
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，车辆进入车库后,记录车辆总量；车辆离开车库时,减少车辆数量。
车辆进出指示可完全由PLC进行中央控制处理,停车场空位指示可利用价格便宜的数码管显示。
因此,在大力加强车辆停放智能管理的建设方面，尤其在实现快捷、便利、安全这一点上拥有很大的发展空间和潜力。
为此，本文对停车场智能控制管理上引入了PLC技术，对停车场进行了一个关于PLC为主的系统设计.
第2章停车场控制系统硬件设计
2.1可编程控制器PLC的选型
PLC目前主要的品牌有：
美国AB，比利时ABB，松下，西门子，汇川,三菱,欧姆龙,台达，富士，施耐德，信捷创研等。
本设计中采用西门子公司的S7-200型PLC，其优越的性能表现为极高的可靠性极丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作,丰富的内置集成功能,实时特性，强劲的通讯能力，丰富的扩展模块。
1。
S7—200的特征
（1）体积小，尺寸:
160×80×62mm由于其紧凑的设计,S7—200可以适合于任何机器控制环境。
（2）易于使用:
通过STEP7-Micro/Dos软件可以非常方便地为S7—200编程,而且该软件能够在任何一台IBM兼容个人计算机上使用，哪怕是一台286的微机，要求MS—DOS5。
0以上。
（3）灵活多用:
S7—200的输入/输出点可以支持各个领域的设备,如:
光电传感器，驱动马达按钮开关,灯,泵，搅拌器等。
2。
S7—200的主要组成部件
（1）中央处理器（CPU）：
是控制系统的大脑,它根据用户程序进行控制，此次选择CPU224作为本设计的主机。
（2）输入和输出（I/O）:
是系统的控制点，输入用于监视现场装置，输出用于控制执行机构。
（3）编程口：
用于连接编程设备,例如，一台计算机或一个手持编程器如图2—1所示。
图2-1S7—200简易组成连接图
3.编程软件
S7-200的编程软件叫做STEP7-Micro/Dos它基于MS-Dos5.0上的版本。
STEP7-Micro/Dos的编程语言有两种表示方法:
指令表和梯形图。
2.2．汽车车库自动门电气控制系统的平面图
汽车车库自动门电气控制系统控制的平面图如图2—2所示。
说明：
超声波开关:
红色区域为超声波的感应范围,当小车进入到这个范围，超声波开关被触发，常闭变常开，常开变常闭。
它的初始状态是上面为常闭触点,下面为常开触点.
光电开关:
当有物体穿过开关，并遮住了光束,那么开关的状态常闭变常开,常开变常闭.它的初始状态是上面为常闭触点,下面为常开触点。
门下限开关：
当门下降,碰到它时，门下限开关会有动作,那么开关的状态常闭变常开，常开变常闭。
由于现在门是关闭的，因此它的初始状态是上面为常开触点，下面为常闭触点。
门上限开关：
当门上升时,碰到它时，门上限开关会有动作,那么开关的状态常闭变常开,常开变常闭.它的初始状态是上面为常闭触点，下面为常开触点。
门位电动机：
采用直流驱动，按正负方向接入电源,电动机正转（门上升），反之,电动机反转（门下降）。
2。
2。
2 控制要求
PLC投入运行,系统处于初始状态,准备好启动.
库门设计为卷帘式,用一个电机来拖动卷帘。
正转接触器KM1使电机开门，反转接触器KM2使电机关门。
在库门的上方装设一个超声波探测开关S01,超声波开关发射超声波。
1）按下启动按扭，当有人或车由外到内进入超声波发射范围时，超声波开关便检测出超声回波,从而产生输出电信号（S01=ON）,由该信号启动接触器KM1，电机M正转使卷帘上升开门，当到达开门限位开关位置时，电机停止运行。
2）如果此时车不想停入车库,需要离开，车离开超声波发射范围，5秒后，车库门自动关闭.如果此时车又想开进车库,再次进入超声波发射范围，车库门停止关闭，进行开门动作.
3）当车开到车库门下时，在库门的下方装设一套光电开关S02，用以检测是否有物体穿过库门。
光电开关由两个部件组成,一个是能连续发光的光源；另一个是能接收光束，并能将之转换成电脉冲的接收器。
若行车（人）遮断了光束，光电开关S02便检测到这一物体,产生电脉冲，在延时定时器5秒后,由该信号启动接触器KM2，使电机M反转，从而使卷帘开始下降关门，当门移动到关门限位开关时，电机停止运行。
4）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外进入超声波发射范围时,则立即停止关门，并自动进入开门程序.
5）考虑到自动门在出现故障或在维修的时候，用自动控制从在一定问题，增加手动开门和关门开关.
2。
3 控制程序的编制，并画出硬件接线图
2.3.1主接线路如下图所示：
图2—3车库自动门主电路电路图
2。
3。
2PLC硬件连接线路如下图所示：
控制过程：
按下电子锁开关I0.0，电动机正转卷帘门打开，同时照明灯打开。
当电动机正转碰到上限位开关I0.1时,电动机停止转动卷帘门停止打开.汽车开始驶进车库.全部进入后,按下电子锁I0.3关门,电动机反转卷帘门开始关闭。
当到达下限位开关I0.2时，电动机停止转动，卷帘门关闭完成.最后按下I0。
5关闭照明灯.或者有一个声音信号I0。
6声控开关促使照明灯打开，计时器开始计时，10秒后照明灯自动关闭.如此循环。
第4章停车场控制系统软件设计
4.1设计功能顺序如下图所示:
4。
1．1车开进车库:
1）、运行项目，按下启动按钮SB5；按键盘的向上方向键,控制小车前进;当小车进入超声波区域时，车库门开启，到达上限位停止开门。
2）、车继续前进，当车穿过光电开关,开进车库时，定时器开始计时，3s后，开始关门，到达关门下限位时停止关门.
2、车开出车库：
1）、按下手动开门按钮后,车库门开启，到达上限位时，停止开门。
2）、车开出车库时,穿过关电开关和超声波区域,最后离开超声波区域，此时门自动关闭,无需手动去关门。
2。
4、I/O口及定时器/计数器说明
I/O口分配表：
类别
元件
端子号
作用
输
入
SB1
I0.0
超声波开关
SB2
I0.1
开门上限开关
SB3
I0。
2
开门下限开关
SB4
I0.3
关电开关
SB5
I0.4
启动/停止开关
SB6
I0.5
手动开门开关
SB7
I0.6
手动关门开关
输
出
KM1
Q0.0
电机正转接触器
KM2
Q0。
1
电机反转接触器
定时器说明：
类别
器件号
设定值
作用
定时器
T38
3S
车触关电开关后,3秒后关自动门
控制过程：
按下电子锁开关I0。
0，电动机正转卷帘门打开，同时照明灯打开.当电动机正转碰到上限位开关I0。
1时，电动机停止转动卷帘门停止打开.汽车开始驶进车库。
全部进入后，按下电子锁I0。
3关门，电动机反转卷帘门开始关闭。
当到达下限位开关I0.2时,电动机停止转动，卷帘门关闭完成。
最后按下I0.5关闭照明灯。
或者有一个声音信号I0.6声控开关促使照明灯打开，计时器开始计时,10秒后照明灯自动关闭.如此循环。
2.5梯形图
2.6指令表
网络1
LDI0.0
OQ0.0
AI0。
4
OI0.5
ANI0.1
ANI0.3
=Q0。
0
网络2
LDNI0.0
OQ0.1
AI0。
4
ANI0。
2
=Q0.1
网络3
LDNI0。
3
OM0.0
AI0。
4
ANI0.0
=M0.0
网络4
LDM0.0
AI0。
4
ANT38
TONT38,30
网络5
LDT38
AI0.4
OI0。
6
ANI0。
2
=Q0。
1
第五章心得体会
拿到这个课题时，我第一次读过去，脑袋里留下了大概的设计要求。
就是电动机正反转控制自动门的打开与关闭，还有就是限位开关控制自动门电动机的到位停止.这是汽车进出库必须的要求。
还有就是室照明灯的要求.这些都是一些简单的控制,看一下就可以想象出来车进出的情况.但是到了真正编写程序的时候,发现并不是那么的容易.车库门电子锁打开，如果光线差的话照明灯也打开.然后车进入库内，门自动关闭。
到了这一环节，我一开始是考虑用两个压力传感器库外库内各一个,当车入库时，碰到外面的传感器时自动门不动作，而碰到室内的压力传感器时门就会关闭，车出库时反之。
可是，当我在编程序的时候，发现并不是那么简单,编着编着发现我自己就被绕进去了。
后来没办法去求助了一下同学，研究了好长时间，发现我们能力有限，虽然很简单，但是却很饶人。
于是我就回来继续思考，我想到了另一个方案，就是在自动门的下面放一个压力传感器，然后用一个定时器，30秒左右的时间，当汽车走到车库门口时,碰到压力传感器，然后计时器开始工作,30秒后接收到信号,门开始自动关闭。
并且简化了程序，避免了两个传感器交叉使用时会产生的混乱。
但是,我又发现另一个问题，如果车行道门口突然停住了,定时器五秒后门开始关闭，这样的话就出现了一个致命的错误，而且上网查了一下压力传感器的价格，发现他不是太便宜，用在家用车库中不切实际。
结果发现不可行。
后来，经过老师的指导，用电子锁控制自动门的关闭，结果发现可行,并且能达到要求的控制要求。
在此设计完成之际，我要衷心感谢三年来一直真心爱护我，热情帮助我的老师和同学们。
在这个设计中我既感到了很多的不足，也学到了很多的知识。
最后，谨向所有曾经关心和帮助我的老师和同学表示感谢.向审阅本设计的各位老师表示深深地谢意.祝愿母校飞黄腾达!
通过这次设计使我学会如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。
更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。
设计过程，也好比是我们人类成长的历程,常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。
在此,我非常感谢在毕业设计期间给与我帮助的人们。
我首先向指导老师茅红霞老师表达诚挚的谢意，她严谨的治学态度，广博的理论知识，丰富的工作经验，务实的工作态度，使我受益匪浅。
我不仅从她的身上学到了许多的学习方法，还学会了很多做人的道理，这将是我终身受益。
在整个设计过程中,茅老师提出来宝贵的意见和建议,指导我如何准备材料,整理文章以及写设计过程中提出了许多解决方案，才使我的毕业设计获得全面改进，顺利完成。
本设计中依然存在着许多问题,系统中的许多功能和作用，都因资源有限以及个人能力有限而未能得到进一步地改进与完善,但由以上这个简单的例子我们依旧可以看出,运用PLC设计车库管理系统非常方便。
无论是从设计思路还是设计过程都十分清晰，使得人们运用起来得心应手，并且调试管理简单明了。
PLC无论在工业生产上还是在民用商用设计上都显示出很大的发展潜力，将会的未来的日子里继续发挥作用。
我也将在未来的日子里努力钻研,希望能够发掘自己的潜力,提高设计水平。
最后，感谢老师们三年以来不辞辛劳地悉心教导，特别是本次毕业设计的指导老师—-——林晓鹏老师，在此期间给您添了许多麻烦,再次感谢您对我们付出，望今后工作顺利,身体健康!
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