plc畢業(yè)論文--基于plc的自動(dòng)車庫(kù)控制

1、<p>　　基于PLC的自動(dòng)車庫(kù)控制</p><p>　　摘 要:本文提出一種運(yùn)用可編程控制器（PLC）對(duì)住宅小區(qū)停車場(chǎng)汽車進(jìn)出及停放指示進(jìn)行自動(dòng)化管理的方案,此方案大大提高了設(shè)計(jì)效率,維護(hù)周期短且調(diào)試方便,成本較低,可供開發(fā)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的人員作參考。</p><p>　　關(guān)鍵詞: PLC；自動(dòng)車庫(kù)；停車場(chǎng)管理</p><p><b>　　一

2、、 引言</b></p><p>　　隨著汽車大量涌入和國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)的不斷發(fā)展,大中城市的汽車數(shù)量劇增,從而引發(fā)了停車管理問(wèn)題。近幾年,我國(guó)的停車場(chǎng)管理技術(shù)不斷完善,計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展又促進(jìn)了停車場(chǎng)管理系統(tǒng)功能的強(qiáng)大。但是,現(xiàn)時(shí)某些小區(qū)小型停車場(chǎng)如要運(yùn)用大量高新技術(shù)就會(huì)出現(xiàn)資金不足、維護(hù)管理不完善的問(wèn)題，同時(shí)停車場(chǎng)建設(shè)還要考慮如何解決車輛管理成本高、服務(wù)效率低等問(wèn)題。</p&g

3、t;<p>　　由于小區(qū)停車場(chǎng)基本是供住戶使用,可以考慮采用PLC對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行自動(dòng)控制，可避免由于人工操作在車庫(kù)出入口發(fā)生排隊(duì)擁堵的情況。小區(qū)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)重點(diǎn)要做到準(zhǔn)確指示車輛進(jìn)出,車輛進(jìn)入時(shí)給與司機(jī)準(zhǔn)確的車位數(shù)量與具體位置,車輛進(jìn)入車庫(kù)后,記錄車輛總量;車輛離開車庫(kù)時(shí),減少車輛數(shù)量。車輛進(jìn)出指示可完全由PLC進(jìn)行中央控制處理,停車場(chǎng)空位指示可利用價(jià)格便宜的數(shù)碼管顯示。</p><p>　　二、

4、 可編程控制器(PLC)簡(jiǎn)介</p><p>　　PLC是一種可編程的數(shù)字邏輯控制設(shè)備,早期用于開關(guān)量的邏輯控制,多用作控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)和電磁閥的開關(guān)動(dòng)作,從而控制機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。只要合理分配輸入、輸出點(diǎn),根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)梯形圖,采用基本指令和步進(jìn)指令就可達(dá)到控制目標(biāo)。隨著控制要求的不斷提高,許多PLC生產(chǎn)廠家進(jìn)一步優(yōu)化和完善PLC的功能,增加了功能指令,大大拓寬了PLC的應(yīng)用范圍 ,使PLC在某種程序上可以代替

5、控制器和計(jì)算機(jī)的協(xié)同工作系統(tǒng),為工業(yè)生產(chǎn)和民用控制設(shè)計(jì)提供方便。PLC的具有可靠性高、功能性強(qiáng)和編程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),所以深受設(shè)計(jì)人員的喜愛(ài)。PLC就如同一部計(jì)算機(jī)與繼電器控制設(shè)備相結(jié)合的新型高性能控制裝置。PLC的基本單元包括中央控制器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元和輸出單元 。除了基本單元,PLC還可以追加許多擴(kuò)展模塊,從而增強(qiáng)其功能和性能。</p><p>　　PLC就物理結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)有豐富的輸入輸出端,而從PLC的邏

6、輯結(jié)構(gòu)來(lái)看,內(nèi)部有許多軟元件 ,如輸入輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器和數(shù)據(jù)寄存器及器件所對(duì)應(yīng)的常開常閉接點(diǎn),方便對(duì)車輛進(jìn)出、停放、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)的信號(hào)輸入和車輛停放數(shù)量、位置的顯示。大多數(shù)PLC的編程方式都有梯形圖編程、指令表編程和順序功能圖（SFC）編程,特別是梯形圖編程方式,直觀易懂 。除了運(yùn)用基本指令可以完成大量工作,功能指令的擴(kuò)展更為系統(tǒng)開發(fā)、調(diào)試和維護(hù)帶來(lái)許多便利,本文以梯形圖編程方式設(shè)計(jì)停車場(chǎng)管理系統(tǒng),無(wú)論從設(shè)計(jì)

7、到功能分析都是極為方便的。</p><p><b>　　三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本文討論的是以一個(gè)能容納22輛車（一般為小型車）的車庫(kù)為例的小區(qū)停車場(chǎng),進(jìn)行管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.1 身份識(shí)別及道閘開關(guān)</p><p>　　道閘前的地下埋設(shè)車輛檢測(cè)器 ,當(dāng)車輛停在道閘前,檢測(cè)器會(huì)向P

8、LC發(fā)出信號(hào)告知將有車輛進(jìn)入,道閘處于準(zhǔn)備打開狀態(tài),只要身份識(shí)別正確,道閘立即打開。在車庫(kù)入口要安裝車輛拍照識(shí)別系統(tǒng)和道閘 , 車輛拍照識(shí)別系統(tǒng)觸發(fā)信號(hào)線連接到PLC的一個(gè)輸入端,當(dāng)車輛駛?cè)胲噹?kù)門口時(shí), 該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)來(lái)自攝像頭的圖像幀進(jìn)行神經(jīng)算法運(yùn)算，在復(fù)雜多變的背景中提取出車輛牌照的文本信息，經(jīng)系統(tǒng)比對(duì)之后識(shí)別身份,證明是該小區(qū)住戶, 系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)告知PLC準(zhǔn)與車輛通過(guò),PLC驅(qū)動(dòng)輸出端,輸出端發(fā)出信號(hào)使道閘打開。道閘后的地下也要埋設(shè)

9、檢測(cè)器,車輛通過(guò)后,告知PLC要增加一輛汽車的數(shù)量,并在車庫(kù)門前指示板上的數(shù)碼管顯示,最后控制道閘關(guān)閉。下面是身份識(shí)別和道閘開關(guān)功能示意圖和I/O分配表如下:</p><p>　　圖1 身份識(shí)別與道閘開關(guān)示意圖</p><p>　　圖2 I/O分配表</p><p>　　在I/O表中，X1表示身份識(shí)別開關(guān)。X0表示車輛檢測(cè)裝置開關(guān),只要車輛駛到道閘前,車輛檢測(cè)器

10、發(fā)出信號(hào)使X0閉合,輔助繼電器M1進(jìn)入準(zhǔn)備通電狀態(tài);只要身份識(shí)別正確,X1閉合,支路1通電,驅(qū)動(dòng)輔助繼電器M0,其接點(diǎn)M0閉合,M1馬上通電,M1接點(diǎn)動(dòng)作,使輸出線圈Y0置位,其相應(yīng)的輸出端Y0發(fā)出信號(hào)控制道閘升降的電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn),同時(shí)復(fù)位Y1線圈,確保道閘沒(méi)有反轉(zhuǎn)信號(hào),這時(shí)道閘就打開,車輛通過(guò)。車輛通過(guò)以后,經(jīng)過(guò)道閘后車輛檢測(cè)器,檢測(cè)器發(fā)出信號(hào)使開關(guān)X2閉合,首先把Y0輸出線圈復(fù)位,即道閘電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)信號(hào)復(fù)位,同時(shí)置位Y1輸出線圈,使電動(dòng)機(jī)

11、反轉(zhuǎn),道閘關(guān)閉。同時(shí)設(shè)定一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器D0,作為對(duì)車庫(kù)車輛總數(shù)的記錄,然后用BCD功能指令使D0中的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)數(shù)輸出到以Y10為首的八個(gè)輸出端,驅(qū)動(dòng)車庫(kù)大門指示板上的顯示管。最后,在道閘關(guān)閉的終點(diǎn)安裝一個(gè)限位開關(guān)X3,當(dāng)?shù)篱l回復(fù)原位時(shí),X3接點(diǎn)接通,使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)信號(hào)復(fù)位。</p><p><b>　　3.2 指示板</b></p><p>　　我們將在車庫(kù)入

12、口，以及入口后的拐彎處安裝兩面不同的指示板 ,分別告知車輛司機(jī)整個(gè)車庫(kù)的可停放數(shù)量和可停放的位置。假設(shè)車庫(kù)是按如下圖左側(cè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),那么在可停放位置的指示板上則按照下圖右側(cè)的方式排放指示燈。車庫(kù)和指示板的示意圖如下:</p><p>　　圖4 停車場(chǎng)指示板</p><p>　　注：紅色表示指示燈熄滅</p><p>　　圖5 車位顯示梯形圖</p>

13、<p>　　當(dāng)某一位置沒(méi)有停放車輛時(shí),相應(yīng)編號(hào)的指示燈變亮,司機(jī)看見時(shí)就可以按照指示進(jìn)入車庫(kù)按位停車。這個(gè)部分同樣可以用梯形編程圖來(lái)實(shí)現(xiàn)。車位顯示程序,相對(duì)比較簡(jiǎn)單,所用到的軟元件有輸入端元件X10～X17,X20～X27,X30～X35,輸出端元件Y20～Y27,Y30～Y37,Y40～Y45,輸入輸出元件共計(jì)20對(duì)。只要在車位頂部安裝紅外檢測(cè)裝置,就可以對(duì)車位有無(wú)車輛進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)車位無(wú)車輛時(shí),相應(yīng)輸入繼電器不通電,常閉接

14、點(diǎn)合上,輸出端所聯(lián)接的指示燈亮,如圖4中8號(hào)和19號(hào)燈亮,證明這兩個(gè)車位為空。而其余位置有車,所以相應(yīng)的指燈熄滅。</p><p><b>　　3.3 車輛出庫(kù)</b></p><p>　　車輛出庫(kù),要減少車輛數(shù)量記錄,并且在車庫(kù)出口也要安裝出口車輛檢測(cè)器和道閘。下面是車輛出庫(kù)的梯形圖。由圖六可以看出,車輛出庫(kù)與入庫(kù)的基本原理相同,只是輸入元件和輸出元件不同,出庫(kù)與

15、入庫(kù)所用到的元件必須區(qū)分開。并</p><p>　　且,要使車輛數(shù)量減少,用DEC功能指令使記錄車輛數(shù)的數(shù)據(jù)寄存器D0減1,最后道閘關(guān)閉。</p><p>　　圖6 車輛出口梯形編程圖</p><p>　　四、 外殼與骨架的選材</p><p>　　系統(tǒng)的骨架是支撐整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ),根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,要求骨架必須具有堅(jiān)固、易加工等特點(diǎn)。

16、而系統(tǒng)外殼,要在保證系統(tǒng)美觀性的同時(shí),同樣具有易加工、堅(jiān)固等特點(diǎn)。所以,系統(tǒng)骨架與外殼材料的選擇,將直接影響系統(tǒng)使用時(shí)的耐久性與穩(wěn)定性。在本設(shè)計(jì)中,選用了白色無(wú)味無(wú)毒的聚丙烯塑料板材,作為搭建系統(tǒng)骨架的材料,其厚度為8mm。同時(shí),以白色無(wú)味無(wú)毒且易加工的ABS塑料板材,作為系統(tǒng)的外殼材料。</p><p><b>　　五、 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)

17、中依然存在著許多問(wèn)題，系統(tǒng)中的許多功能和作用，都因資源有限以及個(gè)人能力有限而未能得到進(jìn)一步地改進(jìn)與完善，但由以上這個(gè)簡(jiǎn)單的例子我們依舊可以看出,運(yùn)用PLC設(shè)計(jì)車庫(kù)管理系統(tǒng)非常方便。無(wú)論是從設(shè)計(jì)思路還是設(shè)計(jì)過(guò)程都十分清晰,使得人們運(yùn)用起來(lái)得心應(yīng)手,并且調(diào)試管理簡(jiǎn)單明了。PLC無(wú)論在工業(yè)生產(chǎn)上還是在民用商用設(shè)計(jì)上都顯示出很大的發(fā)展?jié)摿?將會(huì)的未來(lái)的日子里繼續(xù)發(fā)揮作用。我也將在未來(lái)的日子里努力鉆研，希望能夠發(fā)掘自己的潛力，提高設(shè)計(jì)水平。最后，

18、感謝老師們?nèi)暌詠?lái)不辭辛勞地悉心教導(dǎo)，特別是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師----林曉鵬老師，在此期間給您添了許多麻煩，再次感謝您對(duì)我們付出，望今后工作順利，身體健康！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn):</b></p><p>　　[1]、顧戰(zhàn)松、陳鐵年編著.可編程控制器原理與應(yīng)用，國(guó)防工業(yè)出版社，</p><p>　　[2]、廖常初主編.可編程

19、序控制器應(yīng)用技術(shù)，重慶大學(xué)出版社</p><p>　　[3]、王衛(wèi)星編著.可編程控制器原理及應(yīng)用，中國(guó)水利水電出版社，</p><p>　　[4]、孫振強(qiáng)編著.可編程控制器原理及應(yīng)用教程，清華大學(xué)出版社</p><p>　　[5]、 陳立定、吳玉香、蘇開才編．電氣控制與可編程控制器，廣州：華南理工大學(xué)出版社．200l</p><p>　　[6

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