1、 23电气控制与PLC课程设计说明书 题目： 车库车辆出入库管理 专业班次： 自动化1004班 姓 名： 刘 学 号： * 指导教师： * 学 期： 2012-2013学年 第一学期 日 期： 2012.12 目 录摘要21 引言31.1与本课题有关的国内外研究现状31.2 PLC的基本结构41.3 PLC的工作原理51.4 PLC发展新动向61.5 PLC发展历史61.6 PLC的选型72.1 技术参数和条件82.2 整体方案设计83 系统的硬件设计及端口分布93.1 整体框架93.2 传感器型号参数93.3 IC卡检测仪103.4 PLC选型及IO点分配113.5 PLC输入电路设计113
2、51 车辆检测器11352 输入接口电路123.6 PLC输出电路设计123.7 系统整体框图123.8 光传感器的布置方案123.9 I/O 口地址分配144 程序设计154.1 控制要求154.2 程序流程图164.3 计数逻辑174.4 梯形图18结 束 语21摘要介绍了PLC在立体停车库中的应用，详细讨论了整个控制系统的功能以及硬件和软件设计。关键词：PLC 光传感器 可靠性 车辆 1 引言 随着城市经济的腾飞，停车难已到了刻不容缓的地步。在寸土寸金的市中心，特别是宾馆、商场、购物中心等车辆集中的地区，只有向空中、向地下发展，建造相当数量的立体停车库已是必不可少。1.1与本课题有关的国
3、内外研究现状 随着汽车数量的激增，我国城市交通压力大大增加，迫切需要新建、扩建和改建相应的城市道路、交通管理设施以及各类停车设施。据有关方面统计，截止2008年统计，我国生产汽车9345万辆，同比增长52，我国国内汽车销量为93805万辆，同比增长67。由于汽车数的增长远远高于停车位的增长，我国每年停车位的缺口高达300多万个，城市停车位远远不能满足需要。当前我国的汽车与车位数量之比约为5：1，而正常的平衡比例应当是1:1.2，差距很大，需要大量增加停车位，在城市土地资源紧缺的情况下通过地面增加车位己难以满足要求32。通常国内外解决停车难的问题有以下办法：广场型停车场、路边停车区、地下停车场、
4、机械式立体车库。在寸土寸金的城市中心不可能浪费大面积土地来用于停泊车辆的广场型停车场或者路边停车区；地下停车场存在着施工周期长及造价较高的局限性1。此状况下机械式立体车库的有点十分明显。机械式立体车库具有以下优点28，第一，节约空间。一般情况下，其占地面积约为平面停车场的1/21/20，机械式“立体”车库在地下和地面都可安装，最大的好处就是可以充分利用小面积向高空发展，尽量多存车辆，是土地资源紧缺、车辆容量大的场所最佳停车方式。例如，在空间有限的居民小区地面上最适合使用“垂直循环”式立体车库。这种车库每组H 层，也就是说，在原来只可停放一辆车的面积上建起的立体车库可以停放H 辆车。第二，自动化
5、操控，使用方便。立体停车库自动化程度很高，可以进行旋转式升降，例如，小区居民下班回来停车，只要按一下与车位号对应的号码，这个车位就会旋转着降落到地面，待车主停好车辆后，再按号码，车位又回旋上升、复位。安装了立体车库的大型地下停车场则配套安装停车场智能管理系统，由经过专业技术培训的工作人员进行!24小时值守调度。第三，立体车库建设成本大大低于传统停车场。据了解，传统停车场的占地和建设成本相当高昂。一般说来，普通地上停车位每个占地15平方米左右，地下停车场每个车位的占地面积则至少在25平方米以上。如果使用立体停车库，在30平方米的空地上就可以停放一组8车位立体停车库，平均每个车位占地面积不到4平方
6、米。就建设成本而言，目前小区房产开发商建一个地下车位需投资6-8万元，某些高档写字楼地下停车位的建设成本更是高达十几万元。如果安装立体车库，在空间面积不变的情况下尽量增加停车位，可以将每个停车位的建设成本摊薄到56万元。第四，安全可美化环境。配备自动检测系统，各种安全机构，自动报警，消防系统及其他防范设施。汽车不会损坏，丢失。因地制宜，利用零星空地，配以外形美观的车库，美化城市环境2。对立体车库的系统理论研究较少，特别是对立体车库的主体框架钢结构精确理论计算和结构的优化设计较少，不能深化产业。通过有限元技术可以节约设计成本和制造费用，快速响应市场需求，增强企业的市场的竞争力，深化我国的立体车库
7、行业的产业结构。从机械式立体车库的类型看，应用较多的是升降横移类，占总量的83，其所占比例随着机械立体车库在我国还是新兴产业，具有广阔的发展前景，国家经贸委将“城市立体车库”列为“近期行业技术发展重点”。然而目前我国立体车库行业的行业标准未能完善统一：许多立体车库生产厂家以仿制为主，自主开发能力弱，缺乏自主知识产权；式立体车库的发展还会继续上升。所以本文在升降横移式立体车库结构设计的基础上，深入地对升降横移式立体车库的主体框架与载车板进行有限元分析是十分必要、迫切。1.2 PLC的基本结构1.中央处理器（CPU） 中央处理器（CPU）是PLC的控制核心。它按照PLC系统程序赋予的功能：a.接收
8、并存储从用户程序和数据；b.检测电源，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。输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种，以开关量最普遍。4.输出信号电路 可编程控制器的输出有：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的作用。一般小
9、型PLC的电源输出为两部分：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。1.3 PLC的工作原理PLC则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.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，将关闭出入端口，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步周期的输入刷新阶段才能被读入。2.程序执行阶段在程序执行阶段，根据用户输入端的控制程序，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存储器和输出状态寄存器。当
10、最后一条控制程序执行完毕后，即转入输入刷新阶段。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，因此称为循环扫描方式。显示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之后现象，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
11、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。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。1.4 PLC发展新动向PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，它具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活，易学易用、体积小，重量
12、轻，价格便宜的特点。1：产品规模向大、小两个方向发展 大：I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。 小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。 2：PLC在闭环过程控制中应用日益广泛 3：不断加强通讯功能 4：.新器件和模块不断推出 高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。 5：编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化 有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC
13、指令系统 6：发展容错技术 采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。 7：追求软硬件的标准化。1.5 PLC发展历史起源：1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 PDP14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。1969年，美国研制出世界第一台PDP-141971年，日本研制出第一台DCS-81973年，德国研制出第一台PLC1974年，中国研制出第一台PLC 发展：20世纪70年代初出现了微处理器。
14、人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。 20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了
