车辆出入库管理PLC系统设计

泰山职业技术学院 毕业设计 论文 题 目 车辆出入库管理 系统设计 系 部 机电工程系 专 业 机电一体化 学 号 学生姓名 指导教师 二 O 一六年 六 月 二十六 日 泰山职业技术学院 毕业论文 设计 任务书 课题名称 车辆出入库管理 系统设计 系 部 机电工程系 专 业 机电一体化 学生姓名 学 号 指导教师 二 O 一六 年 六 月 二十六 日 泰山职业技术学院毕业论文 II 一 毕业论文 设计 的目的与要求 目的 通过实习期间的锻炼 把理论与实践结合起来 要求 1 在教师的指导下根据选定的课题 在顶岗实习阶段 结合实际 上 网查找资料 向企业同事请教 初步确定论文的大体结构 2 初步写出论文原稿 3 与指导教师进行沟通 完善论文结构 确定论文格式和内容 4 打印论文 进行毕业答辩 二 毕业论文 设计 的内容 本设计采用光传感器采集信号 使用完全 控制 完成 了车辆出入库时的统计和显示工作 能够准确无误的进行计数 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 泰山职业技术学院毕业论文 III 三 毕业论文 设计 进程的安排 序 号 论文 设计 各阶段名称 日 期 备 注 1 选择毕业论文提名 2016 2 26 2 查找材料 2 26 3 20 3 实际调研 3 21 4 18 4 初写论文 4 19 5 16 5 指导教师审稿 5 17 6 10 6 确定论文 2016 6 23 四 任务执行日期 自 2016 年 2 月 26 日起 至 2016 年 6 月 26 日止 学 生 签字 指导教师 签字 系 主 任 签字 毕业设计 论文 成绩评定表 系部 专业 班级 姓 名 设计 论文 总成绩 设计 论文 题目 指导教师评语 评定成绩 签名 年 月 日 评 阅 人 评 语 评定成绩 签名 年 月 日 答 辩 小 组 评 语 答辩成绩 组长签名 年 月 日 注 设计 论文 总成绩 指导教师评定成绩 40 评阅人评定成绩 30 答辩成绩 30 泰山职业技术学院毕业论文 I 目 录 1 引言 3 1 1PLC 的特点 3 1 2 PLC 的基本结构 4 1 3 PLC 的工作原理 5 2 车辆出入库管理系统的构成 2 1 整体框架 7 2 2 传感器的布置 7 2 3 显示电路 8 3 PLC 的 I O 端口接线 9 4 I O 口地址分配 10 5 程序设计 5 1 课题内容 11 5 2 计数逻辑 12 5 3 程序流程图 13 6 元器件清单 14 7 总结 15 8 致谢 15 9 参考文献 15 泰山职业技术学院毕业论文 II 泰山职业技术学院毕业论文 1 摘 要 本设计采用光传感器采集信号 使用完全 控制 完成了车辆出入库时的统计和 显示工作 能够准确无误的进行计数 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 为了节省单片机 口数以及数 码管驱动 采用了 键盘显示芯片 采用了循环扫描的工作方式 最 后采用两个 做显示 能够显示车库内车辆的实际数量 为了防止意外计数错误 本系统采用反复程序校验 来提高系统的可靠性 首先 注意控制两个传感器之间的距 离 用程序验证进出车库的是否是车辆 当人通过传感器时不计数 其次 采用逻辑互 锁方式 启动加计数则要锁定减计数 产生加计数脉冲时则要锁定减计数脉冲 如此以 保证可靠性 最后 及时的进行复位处理 以免车辆在传感器附近作往返运动错误计数 关键词 读卡器 光传感器 智能控制 车辆出入库管理 Design of PLC system for vehicle out of storage management abstract The vehicle out of storage management system design Abstract This design uses the light sensor signal acquisition use PLC control complete vehicle storage and display of statistical work To be able to accurately count whether a single vehicle to move back and forth there are no error count and counting loss but also in people through the optical sensor 泰山职业技术学院毕业论文 2 without error count In order to save chip I O port number and the digital tube driver using HD7279keyboard display chip PLC uses a circular scanning mode Finally using two LED display can display the actual number of the vehicles in the garage In order to prevent accidents counting error the system used repeatedly checking procedures to enhance the reliability of the system First of all pay attention to control the distance between the two sensor program verification of whether a vehicle into the garage when through the sensor does not count secondly the logical interlock manner starting with counting is to lock the minus count and count pulse when the lock by counting pulses so as to ensure the reliability of the final timely reset treatment so as to avoid the vehicle in the vicinity of the sensor makes reciprocating motion error count Key word PLC card reader optical sensor intelligent control vehicle out of storage management 泰山职业技术学院毕业论文 3 1 引言 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自动化控制 不仅节约了人力资源 而且很大程度的提高了生产效率 又进一步的促进了生产力快速 发展 并不断的丰富着人们的生活 早期的自动控制系统是依靠继电 接触器来实现的 其特点是 结构简单 价格低廉 抗干扰能力强 可以实现集中控制和远距离控制 但 是其采用固定接线 通用性和灵活性差 又采用触点的开关动作 工作频率低 触点易 损坏 可靠性差 1969 年 出现了可编程逻辑控制器 PLC Programmable Logic Controller 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 目前 可编程控制器 PLC 主要是朝着小 型化 廉价化 标准化 高速化 智能化 大容量化 网络化的方向发展 与计算机技 术相结合 形成工业控制机系统 分布式控制系统 DCS Distributed Control System 现 场总线控制系统 FCS Field bus Control System 这将使 PLC 的功能更强 可靠性更高 使用更方便 适用范围更广 随着汽车特别是私有汽车的普及使用 公共场所和社区 汽车流转数量激增 这对车辆的安全停放和管理提出了更高的要求 引进先进的控制技 术和管理方式 实现对大型停车场系统的集中化和智能化的安全性管理控制已经成为大 规模停车服务管理的必然趋势 针对现有的停车系统管理中存在的缺陷及 PLC 技术和 传感器技术的迅猛发展所带来的新控制方式和管理方式的变革 采用先进的 科学的 合理的设计方法 建立一套基于 PLC 的车辆出入库管理系统最大限度地提高了停车场 的使用率 实现车辆出入库控制 数量统计 信息查询过程的自动化 就显得十分必要 1 1 PLC 的特点 PLC 之所以能够发展 除了它顺应了工业自动化的客观要求之外 更重要的一方面是 由于它具备许多适合工业控制的优点 较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠 安全 灵活 方便 经济等问题 它具有以下几个显著特点 1 1 1 可靠性高 抗干扰性强 传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器 时间继电器 由于触点接触不良 容易出现故障 PLC 用软件代替大量的中间继电器和时间继电器 仅剩下与输入和输 出有关的少量硬件 接线可减少互继电器控制系统的 1 10 1 100 因触点接触不良造成 的故障大为减少 PLC 采取了一系列硬件和软件抗干扰措施 具有很强的抗干扰能 力 平均无故障时间达到数万小时以上 可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场 泰山职业技术学院毕业论文 4 PLC 已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一 1 1 2 功能强大 性价比高 一台小型 PLC 内有成百上千种可供用户使用的编程软件 有很强的功能 可以实现非 常复杂的控制功能 与相同的继电控制系统相比 具有很高的性能价格比 1 1 3 编程简易 现场可维修 梯形图是使用最多的 PLC 的编程语言 其图形符号和表达方式与继电控制电路图相似 梯形图语言形象直观 易学易懂 熟悉继电控制电路图的电气人员 只需要花几天时间 就可以熟悉梯形图语言 并用来编制程序 而且可以根据现场的情况 在生产现场一边 调试边修改程序 以适应生产需要 1 1 4 寿命长 体积小 能耗低 PLC 平均无故障时间可达到数万小时以上 使用寿命可达几十年 对于复杂的控制系 统 使用 PLC 后 可以减少大量的中间继电器和时间继电器 因此 控制柜的体积可 以缩小到原来的一半到 10 分之 1 特别是小型 PLC 的体积仅相当于两个继电器的大小 且能耗仅为数瓦 所以它是机电一体化设备的理想控制装置 1 1 5 功能强 性能价格比高 一台小型 PLC 内有成百上千个可供用户使用的编程元件 有很强的功能 可以实现非 常复杂的控制功能 与相同功能的继电器相比 具有很高的性能价格比 可篇程序控制 器可以通过通信联网 实现分散控制 集中管理 1 2 PLC 的基本结构 1 中央处理单元 CPU 中央处理单元 CPU 是 PLC 的控制核心 它按照 PLC 系统程 序赋予的功能 a 接收并存储从用户程序和数据 b 检查电源 存储器 I O 以及警戒 定时器的状态 并能诊断用户程序中的语法错误 2 存储器 可编程序控制器的存储 器分为系统程序存储器和用户程序存储器 存放系统软件 包括监控程序 模块化应用 功能子程序 命令解释程序 故障诊断程序及其各种管理程序 的存储器称为系统程序 存储器 存放用户程序 用户程序存和数据 的存储器称为用户程序存储器 所以又分 为用户存储器和数据存储器两部分 3 输入接口电路 输入输出信号有开关量 模拟 量 数字量三种 在我们实际涉及到的信号当中 开关量最普遍 4 输出接口电路 可编程序控制器的输出有 继电器输出 M 晶体管输出 T 晶闸管输出 SSR 三种输 出形式 5 电源 PLC 的电源在整个系统中起着十分重要得作用 如果没有一个良 泰山职业技术学院毕业论文 5 好的 可靠得电源系统是无法正常工作的 因此 PLC 的制造商对电源的设计和制造也 十分重视 一般交流电压波动在 10 15 范围内 可以不采取其它措施而将 PLC 直 接连接到交流电网上去 如 FX1S 额定电压 AC100V 240V 而电压允许范围在 AC85V 264V 之间 允许瞬时停电在 10ms 以下 能继续工作 一般小型 PLC 的电 源输出分为两部分 一部分供 PLC 内部电路工作 一部分向外提供给现场传感器等的 工作电源 1 3PLC 的工作原理 PLC 是采用循环扫描的工作方式 一个扫描周期主要可分为 3 个阶段 1 3 1 输入刷新阶段 在输入刷新阶段 CPU 扫描全部输入端口 读取其状态并写入输入状态寄存器 完成 输入端刷新工作后 将关闭输入端口 转入程序执行阶段 在程序执行期间即使输入端 状态发生变化 输入状态寄存器的内容也不会改变 而这些变化必须等到下一工作周期 的输入刷新阶段才能被读入 1 3 2 程序执行阶段 在程序执行阶段 根据用户输入的控制程序 从第一条开始逐步执行 并将相应的逻辑 运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器 当最后一条控制程序执行完毕 后 即转入输入刷新阶段 1 3 3 输出刷新阶段 当所有指令执行完毕后 将输出状态寄存器中的内容 依次送到输出锁存电路 输出映 像寄存器 并通过一定输出方式输出 驱动外部相应执行元件工作 这才形成 PLC 的 实际输出 由此可见 输入刷新 程序执行和输出刷新三个阶段构成 PLC 一个工作周 期 由此循环往复 因此称为循环扫描工作方式 显然扫描周期的长短主要取决于程 序的长短 扫描周期越长 响应速度越慢 由于每个扫描周期只进行一次 I O 刷新 即 每一个扫描周期 PLC 只对输入 输出状态寄存器更新一次 所以系统存在输入输出滞 泰山职业技术学院毕业论文 6 后现象 这在一定程度上降低了系统的响应速度 但是由于其对 I O 的变化每个周期只 输出刷新一次 并且只对有变化的进行刷新 这对一般的开关量控制系统来说是完全允 许的 不但不会造成影响 还会提高抗干扰能力 这是因为输入采样阶段仅在输入刷新 阶段进行 PLC 在一个工作周期的大部分时间是与外设隔离的 而工业现场的干扰常 常是脉冲 短时间的 误动作将大大减小 但是在快速响应系统中就会造成响应滞后现 象 这个一般 PLC 都会采取高速模块 总之 PLC 采用扫描的工作方式 是区别于其 他设备的最大特点之一 泰山职业技术学院毕业论文 7 2 车辆出入库管理系统的构成 2 1 整体框架 图 2 1 整体框架 2 2 传感器的布置 入口 1 2 车库 图 2 2 传感器布置 光 传 感 器 显示可编 程控 制器 泰山职业技术学院毕业论文 8 2 3 显示电路 图 2 3 显示电路 泰山职业技术学院毕业论文 9 3 PLC 的 I O 端口接线 在本设计中 总共需要 8 位 LED 数码管和 l6 个按键 为了节省单片机 I O 口数以及 数码管驱动问题 在此采用 HD7279 键盘显示芯片 7279 键盘显示芯片为 SPI 接口 具有连线简单 无需另加数码管驱动 自身电路简单等优点 显示部分采用 1 组 4 位一 体共阴数码管 共设置 l6 个功能键 PLC 的 I O 端口接线 图 3 1 I O 端口接线 泰山职业技术学院毕业论文 10 4 I O 口地址分配 设计中采用内存为 3 2K 最大 I 0 点数 640 点的微处理器 c200HE CPU11 E 欧姆龙公司产品 电源使用带有 24V DC 和 AC1 10 120 220 240V 的使用电源 PA204S 根据系统控制要 求 本系统需计数器 1 个 定时器 2 个 16 个输入点和 16 个输出点 所选 PLC 类型满足系统要求 图 4 1 I O 口地址分配 泰山职业技术学院毕业论文 11 5 程序设计 5 1 课题内容 1 入库车辆前进时 经过 1 2 传感器后计数器加 1 后退时经过 2 1 传感器后计数器减 1 单经过一个传感器则计数器不动作 2 出库车辆前进时经过 2 1 传感器后计数器减 1 后退时经过 1 2 传感器后计数器加 1 单经过一个传感器则计数器不动作 3 设计一个由两位数码管及相应的辅助元件组成的显示电路 显示 车库内车辆的实际数量 变量约定 10001 启动 10006 1 传感器 10002 停止 10007 2 传感器 10003 清零 00001 仓库空显示 10004 1 入库操作 10004 0 出库操作 10005 1 前进操作 10005 0 后退操作 泰山职业技术学院毕业论文 12 5 2 计数逻辑 1 光传感器的接收光被遮断时定义为 有信号 2 传感器 1 有信号时启动增计数逻辑 3 传感器 2 有信号时启动减计数逻辑 4 传感器 1 完成脉冲同时 2 有信号 则启动增计数逻辑 5 传感器 2 完成脉冲同时 1 有信号 则启动减计数逻辑 6 传感器 1 和传感器 2 都完成脉冲后进行相应计数动作 7 传感器 1 和传感器 2 都没有信号时进行小复位动作 8 增计数与减计数的启动逻辑互锁 9 增计数和减计数的进行逻辑互锁 10 计数值超过 99 后从零开始计数并报警 发光二极管 其中 条 件 2 和条件 3 为 方向判定条件 1 条件 4 和条件 5 为 方向判定 条件 2 开始 泰山职业技术学院毕业论文 13 N N Y N Y N Y 6 元器件清单 别卡是否有控制器自动判效 车辆感应器检测是否有车辆 结束 触发管理系统进入工作状态 控制器记录进场信息 并上传过服务器 地感线圈检测车辆是 否入库 允许车辆入库 在读卡区域内读卡 入库关闭 报警系统不允许进场 等待处 理 泰山职业技术学院毕业论文 14 表 7 1 中列出了各元器件 元器件 型号 数量 备注 SIMATIC S7 300 1 套 配专用电源 XUZ A50 2 套 光电开关 共阴极 LED 2 个 2K 电阻 14 个 导线 1 5mm2 根据现场情况决定 总结 建立提高停车场利用率和方便驾车者的信息系统 通过信息显示 牌向寻找停车场的驾车者提供空闲停车场的位置和停车位的满空状况 以及诱导路线指南等信息 最大限度地提高了停车场的使用率 显 示车库内车辆的实际数量外 同时还实现了系统的计算机化的科学管 理 本设计中实现的双道闸自动抬 落 出口 人口均安装道闸 控制 车辆自动进出 将交通系统中的车辆监测器 信号灯和智能门禁安全 系统中的红外对射探测器引人系统 加入非接触式读卡器 使系统实 现了智能化控制等属于具创新性的技术 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 缺点 PLC 的输出口资源有点过于浪费 泰山职业技术学院毕业论文 15 致谢 本文是在赵春娥老师的悉心指导下完成的 从论文选题 课题调研 试验指导 理 论分析到论文撰写 无不倾注了老师的心血和汗水 老师科学严谨的治学态度 踏踏实 实的工作作风 平易近人 无私奉献的人格魅力深深感染了我 激励着我 使我终生受 益 三年的学习生活 老师不仅在学业上 而且生活上也给予我无微不至的关怀和帮助 使我得以顺利完成学业 在此 谨向赵春娥老师致以衷心的感谢和深深的敬意 感谢三年来与我同甘共苦的同学 我会永远记住我们一起走过的日子 向所有曾经 关心和帮助过我的老师 同学和朋友致以诚挚的谢意 最后 感谢我的家人 尤其是我的父母 感谢他们对我的无私付出 大力支持和关 心照顾 可编程序控制器应用技术 可编程序控制器基础及编程技巧 现代电器控制及 PLC 应用技术 可编程控制器应用技术与设计实例 电气控制与可编程序控制器 可编程序控制器应用指南