车辆出入库plc控制系统课程设计Word格式文档下载.docx
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2、当入库车辆驶离入库自动栏杆机后，栏杆机电机反转，栏杆机自动下落。
3、车辆出库时，车辆检测器检测到车辆，并且司机取取出入库卡刷后，栏杆机电机正转，栏杆机抬起，车位显示器的车位数加1。
4、当入库车辆驶离出库自动栏杆机后，栏杆机电机反转，栏杆机自动下落。
5、控制器采用PLC控制。
2方案论证
2.1硬件结构
由系统的设计要求首先设计出系统的基本硬件组成：
（1）控制器
（2）出入库栏杆机
（3）出入库车辆存在检测器
（4）出入库刷卡器
（5）显示器
图2-1硬件结构图
2.2设计方案
1.方案1
系统总体设计为单车道，既入库车道与出库车道为同一车道
（1）车辆入库
入库车辆前进时，经过1*→2*称重传感器后计数器加1，后退时经过2#→1#称重传感器后计数器减1，单经过一个称重传感器则计数器不动作。
（2）车辆出库
出库车辆前进时经过2*→1*称重传感器后计数器减1，后退时经过1#→2#称重传感器后计数器加1，单经过一个称重传感器则计数器不动作。
2.方案2
系统总体设计为双车道，即入库车道与出库车道分开。
车辆经入库车道入库时，当车辆压线时，采用称重传感器1#检测到车辆后，司机取出入库卡刷卡后，使控制器PLC发出开信号，栏杆机电机正转，栏杆机抬起。
当光电传感器1#与光电传感器2#先后被触发后，PLC得到计数信号，数码管显示器显示数减1。
当车辆将离开检测区域，称重传感器2#检测到车辆后触发PLC，PLC向自动栏杆机发出关信号，栏杆机电机反转，栏杆机自动下落。
车辆经出库车道出库时，当车辆压线时，采用称重传感器3#检测到车辆后，司机取出入库卡刷卡后，使控制器PLC发出开信号，栏杆机电机正转，栏杆机抬起。
当光电传感器3#与光电传感器4#先后被触发后，PLC得到计数信号，数码管显示器显示数加1。
当车辆将离开检测区域，称重传感器4#检测到车辆后触发PLC，PLC向自动栏杆机发出关信号，栏杆机电机反转，栏杆机自动下落。
2.3方案比较及方案具体确定
当车流量比较大的时候，使用单车道因为出库车辆和入库车辆要经过同一个车道，而且出入库通道是斜坡，更易造成事故发生。
造成车辆的出入拥挤，使用不便。
但如果是双车道，可又有效解决这个问题，出库车辆在一边，入库车辆在另一边，使停车也更加方便。
采用两个称重传感器发出的信号同时控制栏杆的开闭，还要负责计数功能。
容易产生失误。
而且采用称重计传感器计数没有使用光电传感器准确。
比如当时差比较小时两边各有十个人站在线上，则也会造成计数，产生错误。
而光电传感器则不会产生这样的失误
经过上述方案比较，选择方案2。
2、系统总体具体方案确定：
本次设计选用三菱FX2N-48MR-001。
FX2N系列PLC的小型化、高速度、高性能都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。
除输入输出16-25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接、模拟控制、定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。
在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256点的灵活输入输出组合。
可选用16/32/48/64/80/128点的主机，采用最小8点的扩展模块进行扩展。
可根据电源及输出形式，自由选择。
丰富的软元件应用指令中有多个可使用的简单指令、高速处理指令、输入过滤常数可变，中断输入处理，直接输出等。
便利指令数字开关的数据读取，16位数据的读取，矩阵输入的读取，7段显示器输出等。
数据处理、数据检索、数据排列、三角函数运算、平方根、浮点小数运算等。
特殊用途、脉冲输出（20KHZ/DC5V，10KHZ/DC12V-24V），脉宽调制，PID控制指令等。
外部设备相互通信，串行数据传送，ASCIIcode印刷，HEX<
-->
ASCII变换，校验码等。
时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法、读出、写入等。
FX2N系列PLC的特点
1、集成型高性能，CPU、电源、输入输出三为一体。
对6种基本单元，可以以最小8点为单元连接输入输出扩展设备，最大可以扩展输入输出256点。
2、高速运算
基本指令：
0.08μs/指令
应用指令:
1.52～数100μs/指令
3、安心、宽裕的存储器规格
内置8000步RAM存贮器
安装存储盒后，最大可以扩展到16000步。
4、丰富的软元件范围
辅助继电器：
3072点，
定时器：
256点
计数：
235点
数据寄存器；
8000点
5、除了具有输入输出16～256点的一般速途，还有模拟量控制、定位控制等特殊控制。
6、面向海外的产品适合各种安全规
3.1.3FX2N系列PLC编程语言
●指令表编程指令表是以LD、AND、OUT等顺序控制指令输入方式，这种方式写顺序程序是基本输入方式，但控制内容难于看懂，建议不用。
●梯形图编程梯形图程序采用顺序控制信号及软元件号，在图形的画面上作出序控制的电路图的方法，这种方法是用触点符号与线圈符号表示顺序控制回路，因而容易理解程序的内容，但最终还生成指令表。
3.1.4FX2N系列PLC各种软元件
●输入（X）各基本单元中，按X000-X007……等按8进制的方式分配输入继电器下载程序的时候，可以通过选择输入滤波器的滤波值更改输入滤波时间，也时可以用指令更改滤波值，同时也可以通过刷新指令即时更新输入端口的物理状态达到高速输入。
●输出（Y）各基本单元中，输出Y0-Y7……等按8进制的方式分配输出继电器可以通过快速指令，立即刷新输出。
●辅助继电器（M）可编程控制器内部具有的继电器，这种继电器有别于输入输出继电器，它不能获取外部的输入，也不能直接驱动外部负载，只能在程序中无限使用。
●定时器（T）对于可编程控制器内的时钟脉冲进行减法计算，当减到0的的时候，输出触点动作，利用基于时钟脉冲的定时器，可以检测到0-32768个时基脉冲。
●计数器（C）供可编程控制器的内部信号使用，16位计数范围1-32767，计数速度与扫描速度有关。
如果是外部高速计数，与扫描无关。
对于没有使用到的到计数器，相应的寄存器可以做普通数据存器用，但在执行批复位的时候，会把数据清零。
●数据寄存器是存储数据用的软元件，在FXPLC中可编程控制器的数据寄存器都16位的，FXPLC中D0-D64分配给定时器、计数器用，如果没有使用到，可以当做普通的数据寄存器用。
输入/输出信号在PLC接线端子上的地址分配是进行PLC控制系统设计的基础。
对软件设计来说，I/O地址分配以后才可进行编程；
对控制柜及PLC的外围接线来说，只有I/O地址确定以后，才可以绘制电气接线图、装配图，让装配人员根据线路图和安装控制柜。
图2-2，入库栏杆图
出入库车辆存在检测器由光电传感器与称重传感器共同总成
1.光电传感器的选择
光电开关有光导通，当车辆通过时，光电开关信号通过导线床送给PLC，如下图所示：
图2-3光电开关无光导通示意图
2.称重传感器的选择
对称重传感器设定车辆检测范围，当称重传感器检测车辆到位，信号传到PLC，进行相应的程序运行，桥式测力称重传感器CYB-605S受力方式和外形尺寸如下图所示：
图2-4称重传感器受力方式与外形参照图
3.传感器型号参数
所选用的各种传感器型号及其参数如下表所示：
表2-1所选传感器型号、参数一览表
传感器名称
传感器参数
光电传感器：
Q23系列偏振反射板式
Q23系列对射板式发射器（E）型号：
Q236E
Q23系列对射板式接受器（R）型号：
Q23SN6R
检测距离：
8m
供电电压：
24Vdc
输出形式：
互补型固态NPN
特点：
聚焦式焦距为50mm
•短距离和长距离直接反射式以及光纤式
•可见红色光源易于安装及对准
•带自诊断功能，有LED状态指示灯
•10～30Vdc供电电压
•互补型输出
•树脂密封电路及坚固的ABS外壳
•防护等级IP67和NEMA6
•可选电缆式或接插件式接线方式
•产品附带安装支架
桥式测力称重传感器
型号：
CYB-605S供桥电压：
10~24V
输出灵敏度：
≈2.0mV/V、4~20mA、1~5V
非线性：
0.02%FS重复性：
0.015%FS
迟滞：
0.02%FS蠕变：
0.02%FS/30min
灵敏度温漂：
0.0016%FS/℃零点温漂：
0.0026%FS/℃
零点平衡：
±
1.0%FS
输入阻抗：
365±
5
输出阻抗：
3
绝缘电阻：
5000M
温度补偿范围：
-10~55℃
工作温度范围：
-35~85℃
安全过载能力：
150%FS
极限过载能力：
200%FS
传感器材料：
不锈钢/合金钢
引线方式：
直接引线
IC卡刷卡器是用于识别身份的装置，当车主无接触刷卡时，信号传到PLC，通过程序的运行使道闸打开，车辆驶入。
图2-5IC卡刷卡器示意图
两位七段数码管
图2-6车辆入库车道传感器位置示意图
3硬件设计
3.1系统的原理方框图
系统基本原理：
车辆入库时，压住检测线，称重传感器1#检测到车辆，并且当司机刷卡后，栏杆上升接触器1#线圈接通，栏杆上升，当上升到一定位置时，碰到行程开关1#，接触器1#线圈断电，电机停止，栏杆依靠惯性继续减速上升，直到最后上升到位。
栏杆打开后，车辆开始进入，光电传感器1#与2#先后检测到车辆通过后，向PLC发出信号，LED显示器显示数减1.当车辆开出检测区域时，将经过称重传感器2#，传感器检测到车辆通过后（并且是在已刷卡的前提下），向PLC发出信号，PLC控制栏杆下降接触器2#线圈接通，栏杆下降，当下降到一定位置时，碰到行程开关2#，接触器2#线圈断电。
电机停止，栏杆依靠惯性继续减速下降，直到最后下降到位。
车辆出库时，压住检测线，称重传感器3#检测到车辆，并且当司机刷卡后，栏杆上升接触器3#线圈接通，栏杆上升，当上升到一定位置时，碰到行程开关3#，接触器3#线圈断电，电机停止，栏杆依靠惯性继续减速上升，直到最后上升到位。
栏杆打开后，车辆开始进入，光电传感器3#与4#先后检测到车辆通过后，向PLC发出信号，LED显示器显示数加1.当车辆开出检测区域时，将经过称重传感器4#，传感器检测到车辆通过后（并且是在已刷卡的前提下），向PLC发出信号，PLC控制栏杆下降接触器4#线圈接通，栏杆下降，当下降到一定位置时，碰到行程开关4#，接触器4#线圈断电。
经上述方案原理说明，得出系统的原理方框图MM2
图3-1系统的原理框图
3.2主电路图
图3-2主电路图
3.3I/O点分配
表3.1PLC输入输出端口、外围设备及文字符号
PLC输入/输出端口
对应外围设备
X000
称重传感器1#（车库入口）
X001
称重传感器2#（车库入口）
X002
称重传感器3#（车库出口）
X003
称重传感器4#（车库出口）
X004
光电传感器1#（车库入口）
X005
光电传感器2#（车库入口）
X006
光电传感器3#（车库出口）
X007
光电传感器4#（车库出口）
X008
IC卡刷卡器1#（入口）
X009
IC卡刷卡器2#（出口）
X010
栏杆到位开关1#（入口）
X011
栏杆到位开关2#（入口）
X012
栏杆到位开关3#（出口）
X013
栏杆到位开关4#（出口）
Y000
电动机正转接触器1#线圈（入口上升到位）
Y001
电动机反转接触器2#线圈（入口下降到位）
Y002
电动机正转接触器3#线圈（出口上升到位）
Y003
电动机反转接触器4#线圈（出口下降到位）
Y004
单片机89C51控制个位七段数码管
Y005
单片机89C51控制十位七段数码管
3.4I/O接线图
图3-3I/O接线图
3.5元器件选择
表3-2电气元件一览表
名称
型号
品牌
数量
主电机
YZD7134-250W
北京金荣峰电机厂
2
熔断器
RL1-15
正泰
1
交流电机1#正转接触器
JZ7-44
施耐德
交流电机1#反转接触器
交流电机2#正转接触器
交流电机2#反转接触器
称重传感器
CYB-605S
北京恒奥德
4
光电传感器
Q236E
美国邦纳
PLC
FX2N-48MR-001
三菱
刀开关
HD13
台达
栏杆
ND10-DZ
张家港宏力机械有限公司
IC卡刷卡器
QS-IC01
松下
七段数码管
KYS
科颖
导线
1.5MM2
100M
限位开关
ISO-M16
单片机
89C51
青岛凯得利
4软件设计
4.1主程序流程图
（1）车辆入库流程图
图4-1车辆入库程序流程图
（1）车辆出库流程
图4-2车辆出库程序流程图
4.2梯形图
图4-3程序梯形图
5系统调试
程序调试：
将将编写好的程序输入三菱PLC中，通过对三菱PLC的各个输入点X0;
X1;
X2;
X3;
X4;
X5;
X6;
X7;
X8;
X9;
X10;
X11;
X12;
X13;
点控制命令的输入，进而观察到Y0;
Y1;
Y2;
Y3;
Y4;
Y5;
的动作，从而对程序进行调试。
设计心得
评价
本设计采用光传感器采集信号，使用完全PLC控制，完成了车辆出入库时的统计和显示工作，能够可靠的准确的无误的进行计数，无论单个车辆怎样的往返运动，都不会出现误计数和漏计数，而且在人通过光传感器时不会误计数。
最后采用两个LED做显示，能够显示车库内车辆的实际数量。
优点
本系统采用反复逻辑判定，计数动作准确可靠；
设备简单安装方便；
自动化程度高便于实现无人值守；
抗干扰能力强，环保无污染；
便于需要时进行扩展。
双车道对于小型停车库实用，小型车库车辆出入不拥堵，双车道车辆出入库管理系统的自动化与信息自动化完全能够服务于各种社区小型车库。
信息自动化程度高，外来车辆无法进入车库。
管理方便，车辆出入自动化。
缺点
表现在具有一定的局限性，不适用于大型车库的广泛应用，对于车辆也有限制，不能过长过重。
在出入口处，设置电子狗，提高安全性；
车辆信息的检测装置在车辆上，当车辆经过出入口时就实现车辆的身份识别，方便车主。
PLC的输出口资源有点过于浪费。
参考文献
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