目錄TOC\o"1-2"\u第1章控制流程工藝分析 21.1控制過程描述 21.2控制工藝分析 2第2章控制系統總體方案設計 32.1系統硬件組成 32.2控制方法分析 42.3I/O分配 42.4系統接線圖設計 5第3章控制系統梯形圖程序設計 53.1控制程序流程圖設計 53.2控制程序梯形圖設計 6第四章監控系統設計 94.1PLC與上位監測軟件通訊 94.2上位監測系統組態設計 94.3實現的效果 9第五章系統調試及結果分析 115.1系統調試及解決的問題 115.2結果分析 11第六章課程設計心得 12參考文獻 13附錄 14第1章控制流程工藝分析1.1控制過程描述假設有一停車場共有16個車位,在入口處裝設一傳感器,用來檢測車輛進出的數目,在出口處裝設一傳感器,用來檢測車輛出去的數目,尚有車位時,入口閘欄才可以將門開啟讓車輛進入停放,并有一指示燈表示尚有車位,車位已滿時,則有一指示燈顯示車位已滿,且入口閘欄不能開啟讓車輛進入,可以從七段數碼管上顯示目前停車場共有幾部車?？刂圃韴D如下所示：數碼顯示C250雙向計數器車進/出數碼顯示C250雙向計數器車進/出Y/N16合/開閘合/開閘 1.1原理框圖1.2控制工藝分析根據設計要求，啟動按鈕開關X1，輔助繼電器M1得電，M1常開觸點閉合，自鎖；M1閉合時，C250開始工作，當計數為16時，C250常開觸點閉合，輔助繼電器M0得電，M0常開觸點閉合，輸出繼電器Y0得電，車滿指示燈亮。M0常閉觸點斷開，輸出繼電器Y1失電，車未滿指示燈熄滅；M1常開觸點閉合時，上升沿微分輸出，M2繼電器得電，M2常開觸點閉合，將0賦值給計數器D0，將1賦值給計數器D1，完成了初始化階段；當車輛通過停車場入口或出口時，傳感器1向計數器輸入高電平，X3常開觸點閉合，停車場門口處的閘門控制系統總開關Y2閉合，閘門控制系統開始工作，輸出繼電器Y3得電，常開觸點Y3閉合，自鎖，閘門打開，車輛通過，當碰到行程開關X6時，X6常閉觸點斷開，X6常開觸點閉合，T0繼電器得電，常開觸點T0閉合，自鎖，延時1分鐘后，輸出繼電器Y4得電，電機反轉關門；當進入一輛車時，X3閉合，D0中存儲的數和D1中存儲的數相加并賦值給計數器D0中；當出去一輛車時，X4閉合，D0中存儲的數減去D1中的數賦值給D0，計數能夠實時更新；M1閉合時，計數器D0中存儲的數輸入七段數字譯碼顯示器實時顯示。程序指令見附錄。第2章控制系統總體方案設計2.1系統硬件組成1、PLC（三菱FX2N—32MR）：根據控制要求統計系統所需的輸入點數與輸出點數，并考慮要有一定的余量，在本系統中我們采用了三菱FX2N—32MR型PLC，該型號PLC是FX系列PLC家族中比較先進的系列。它具備如下特點：最大范圍的包容了標準特點、程式執行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為系統提供最大的靈活性和控制能力。2、傳感器（BEN5M-MDT）：它是一種測距的光電傳感器，具有測距遠（最遠可達到5米），采用反射鏡反射的檢測方式，DC12－24V供電，NPN/PNP同時輸出，遮光ON/入光ON選擇。3、七段數字譯碼顯示器：由于在PLC系統中工作的是二進制的數字信號，而人們習慣十進制的數字或運算結果，因此需要數字顯示器，顯示出便于人們觀測、查看的十進制數字，因此本設計選擇了七段數字譯碼顯示器，譯碼顯示器主要由譯碼器和驅動器兩部分組成，通常二者都集成在一塊芯片中。2.2控制方法分析本設計在停車場閘門口處裝兩個光電傳感器BEN5M-MDT，傳感器所接受到的信號控制電機的正反轉，停車場的閘門開合，另外，傳感器所接受到的信號傳輸給plc控制系統的雙向計數器C250，C250具有計數存儲功能，并將計數結果實時傳輸給帶譯碼器的七段數碼顯示器顯示，如顯示的數為16時，則門口處的閘門停止工作，如顯示的數還沒到16時，則閘門繼續工作。2.3I/O分配輸入信號輸出信號啟動按鈕X1車滿信號燈L1Y0上升沿加計數輸入X3車未滿信號燈L2Y2上升沿減計數輸入X4正轉接觸器KM1Y3行程開關X6X6反轉接觸器KM2Y4行程開關X7X7BCD碼輸出Y5Y14表2.1I/O分配表說明：1．X：X為輸入繼電器，它的作用是接受并存儲外部輸入的開關量信號，和對應的輸入端子相連，同時提供無數的常開和常閉軟觸點用于編程。2．Y：Y為輸出繼電器，它的作用是具有一常開硬觸點用于向外部負載發送信號，每一輸出繼電器的常開硬觸點與可編程控制器的一個輸出點相連直接驅動負載，它也提供了無數的常開和長閉軟觸點用于編程。3.M：M為輔助繼電器，它是由軟件來實現的，用于狀態暫存，移位輔助運算及賦予特殊功能的一類編程元件，其作用類似于繼電接觸控制系統中的中間繼電器，絕大多數的繼電器線圈由用戶程序驅動。4．T：T為定時器，作用相當于繼電接觸控制中的通電延時型時間繼電器。5．C：C為計數器，主要用來記錄脈沖的個數。本設計采用的C250為一相雙向的高數計數器，這種計數器固定可編程控制器的一個輸入端X3用于上升沿加計數，固定可編程控制器的另一個輸入端X4用于上升沿減計數。6．D：D為數據寄存器。2.4系統接線圖設計圖2.2停車場控制及系統接線圖圖為停車場控制系統的接線圖，在該接線圖中，X1是該系統的總開關，BEN5M-DT傳感器1接X3輸入端，BEN5M-DT傳感器2接X4輸入端，X6、X7是行程開關，分別接X6、X7輸入端。L1是停車場車滿指示燈，L2是車未滿指示燈，QS是電機正轉的總開關，KM1是電機正轉的繼電器線圈，KM2是電機反轉的繼電器線圈，Y5至Y12輸出的是BCD碼，直接接入七段數字譯碼顯示器。第3章控制系統梯形圖程序設計 3.1控制程序流程圖設計停車場控制系統的車進模塊流程圖設計如下圖：圖3.1車進模塊流程圖停車場控制系統的車出模塊流程圖設計如下:圖3.2車出模塊流程圖3.2控制程序梯形圖設計圖3.3控制程序梯形圖設計第四章監控系統設計4.1PLC與上位監測軟件通訊PLC支持點對點接口協議、多點接口協議等多種協議。這里監測PC機的組態軟件通過串行通訊口的PPI通訊模式獲取并顯示車位狀態信息。本文管理PC機與PLC間即采用自由口通訊模式自定義通訊協議并通過PLC提供的PC/PPI電纜及信息發送及接收指令、調用相關中斷事件等資源控制PLC的串行通訊與C編制的PC機通訊接口程序交換信息。在自由口通訊中需要雙方約定數據通訊格式。所需發送與接受的數據信息可集中在若干連續的字中，放到數據緩沖區中通過一條指令即可接受或發送。數據信息傳送到PLC的數據緩沖區后，PLC根據卡號將信息傳遞到不同的緩沖區，利用PLC周期性的掃描工作方式，在掃描過程中排隊處理各動作車位、車輛的相關信息。根據流程碼節點中得操作符編碼到執行模板匹配表中進行匹配，可以匹配的流程碼節點展開，得到模板的編號，如不展開則生成傳遞操作數的執行碼。模板匹配完成后開始填充內容。所有執行碼都生成完畢后，需執行程序中的地址回填到執行碼中，最終生成可供微處理器執行的機器碼。4.2上位監測系統組態設計組態軟件通過I/O驅動程序從現場I/O設備獲得實時數據，對數據進行必要的加工后，一方面以圖形直觀地顯示在計算機上，另一方面按照組態要求和必要操作人員的指令將繪制數據送給I/O設備，對執行機構實施控制或調整控制參數。第一步，根據工藝生產需要的變量表對數據單元進行變量信息配置，配置后將生成屬性數據庫、實時數據庫和歷史數據庫三個庫表，并將數據字典中的變量填寫到相應的數據庫表中，完成數據庫組態。第二步，利用圖形組態子系統模擬現場的工藝流程，對于沒有監控點的靜態部分可利用圖形工具繪制，對于有監控點的動態部分可以通過動畫連接操作將圖元對象的動畫屬性與實時數據庫中的數據關聯起來，從而根據數據變化，來反映現場。第三步，在報警子系統中對不同類型變量屬性進行設置，當現場采集的數據超過設定值時，發出警報，用戶對現場異常進行調整。第四步，利用趨勢曲線組態子系統和報表組態子系統將數據形象直觀地表示出來，在趨勢曲線組態子系統中，用戶選擇要用曲線表示的變量，并對曲線進行相關設置如線條、顏色、風格等，實現趨勢曲線的組態，在報表組態子系統中，用戶要完成對固定項和數據項的設置，對于固定項的設置主要是報表中固定內容的填寫，對于數據項的設置主要是定義報表要顯示的變量名，并將它們同實時數據庫和歷史數據庫中得變量關聯起來。4.3實現的效果系統運行過程中，軟件讀取組態文件并建立相應的數據庫、實時數據庫、歷史數據庫的鏈接。軟件運行后，根據實時數據庫中采集的程序使運行畫面按組態設置進行動態顯示，并將各實時變量值保存到歷史數據庫中。在此過程中將變量值同屬性數據庫中對該變量的報警屬性值進行比較，若超限則報警顯示。軟件根據實時數據庫和歷史數據庫的變量值生成在趨勢曲線組態子系統中組態的變量的實時趨勢曲線和歷史趨勢曲線，并生成報表。在系統運行環境中，用戶對運行畫面上的圖元進行操作，可以通過參數輸入對話框輸入參數值來控制現場工藝參數，可以通過組態王的按鈕操作來控制現場設備的開關，軟件會將這些參數值保存到實時數據庫中，并通過采集程序，寫到現場設備中，實現對現場設備的參數調整。第五章系統調試及結果分析5.1系統調試及解決的問題硬件調試：PLC內部為輸入電路所提供的電壓是24V,BEN5M-DT光電傳感器的驅動電壓為24V，其輸出電路能配置250V的交流電源，恰好可以直接驅動負載，滿足其輸出指標，按接線圖接好線，七段數碼顯示器能實時顯示數據，證明PLC選型正確，光電傳感器的選擇符合要求。軟件調試：按接線圖接好線后，將程序的指令用FX-GP編程軟件輸入到PLC系統中，編程器直接對PLC的用戶程序儲存器進行讀寫操作。采用脫機編程方式將所編制的用戶程序存入編程器的ROM中。5.2結果分析本設計是基于PLC的停車場車位控制系統，光電傳感器能夠迅速將采集到的信號傳輸給PLC中的C250雙向計數器，C250進行加減計數存儲，并以BCD碼傳輸給七段譯碼顯示器，顯示器能夠實時顯示停車場的停車數目。PLC具有可靠性高、控制程序可變，具有良好的柔性、功能強，性能價格高等特點。該系統自動化程度高，可靠性高，用PLC可以使該設計的要求全能滿足。第六章課程設計心得本次課程設計讓我感觸最深的就是，說起來容易做起來難。特別是科學實驗，差之毫厘謬以千里，每一步都得仔細，再仔細，小心再小心。每一個數據都要把握的恰到好處，設計過程中要反復修改，不斷完善，要養成注釋程序的好習慣，實際過程中，不免會遇到這樣那樣的錯誤，要有耐心，有信心。把每個錯誤，記下來認真分析，每個錯誤都是一個收獲。應該最大可能的減小誤差，整個系統每一步都是環環相扣的，所以不可有一絲一毫的懈怠，要學會把握整個系統的沒一個環節，。此外就是查閱大量的文獻，為了讓自己的設計更加完善，查閱資料是十分必要的，同時也是必不可少的。我們的一切都要做到有理有據，不切實際的幻想不可以反映到文章當中。作為一名自動化專業的學生，學會把平時學的理論應用于實踐非常重要。通過本次試驗我開始找到了自學的樂趣，我想這對于我的未來意義非凡，對以后的學習工作是很重要的。參考文獻[1]范永勝．電氣控制與PLC應用[M].北京：電子工業出版社，2007.7[2]胡學林.可編程控制器原理及應用[M].北京：電子工業出版社，2005.8[3]吳中俊.可編程控制器原理及應用[M].北京：機械工業出版社，2007.1[4]陳金華.可編程控制器應用技術[M].北京：電子工業出版社，1995.3[5]廖常初.PLC編程及應用[M].北京：機械工業出版社，2002.8[6]陳立定.電器控制與可編程控制器[M].廣州：華南理工大學出版社，2001.3附錄0LDX0011ORMI2OUTM13LDM14OUTC250K169LDC25010OUTM011LDM012OUTY00013LDIM014OUTY00115LDX00316ORY00217ANIM018OUTY00219LDX00320ORY00321ANIX00622OUTY00323LDX00624ORT025ANI