【文章內(nèi)容簡介】 6 能將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的功能外，還有對電信號放大的功能。 光電傳感器通過光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。接收器（一般有發(fā)光二極管、光電三極管、光電池組成）后面接檢測電路，濾出有效信號。由發(fā)光器和接收器組成的對射分離式光電開關(guān) ，檢測距離可達幾米乃至幾十米。使用時把發(fā)光器和接收器分別安裝在檢測物通過路徑的兩側(cè)，檢測物通過阻擋光路，接收器就動作輸出一個開關(guān)控制信號（原理圖如圖 34）。 圖 32 對射分離式光電開關(guān)原理圖 超聲波車位探測器 車位檢測使用超聲波車位探測器（實物如圖 35） ，其工作原理是利用超聲波發(fā)射，通過被測物體的反射、回波接收后的時差來測量被測距離的，是一種非接觸式測量儀器。主要用在停車引導(dǎo)系統(tǒng)。它有很多特點如 : 測定物位距離時不接觸被測物體，無活動部分，安裝、調(diào)試簡單，維修、保養(yǎng)方便，測量精度高。所測 距的距離數(shù)據(jù)并和巳預(yù)置數(shù)進行比較，如達到預(yù)置值則進行開或關(guān)的開關(guān)量信號輸出。 接收電路接收物體反射超聲波回波信號，該芯片內(nèi)部包括了前置放大，限幅放大、整形，以便微芯片檢測、判斷回波的數(shù)據(jù)正確與否及時差，并計算出測距的距離數(shù)值。安裝調(diào)試時，超聲波探頭表面嚴(yán)禁用手及其它物體觸摸，以免產(chǎn)生信號滯后性及損壞，所有 IC 器件最好拔下烙鐵再焊接，以免損壞。此探測器供電電源為 24V。在測距中應(yīng)保證測距器與被測物體距離為定值，要被測物體盡量對中，使測得距離讀數(shù)的準(zhǔn)確性。 圖 33 超聲波車位探測器實物圖 7 七段數(shù)碼管 本設(shè)計使用數(shù)碼管為八段式。數(shù)碼管有七段式和八段式之分，八段比七段多了一個小數(shù)點，其他基本相同。八段數(shù)碼管里有八個小的 LED 發(fā)光二極管，通過控制不同的 LED 的亮滅來顯示不同數(shù)字。數(shù)碼管分為共陰極和共陽極兩種類型。共陰極即是八個二極管的陰極連在一起接地，通過高電平點亮。共陽極 是八個二極管的陽極連到一起接 VCC，通過低電平點亮。（數(shù)碼管如圖 36所示） bgdfecd pabgdfecd pag fc o ma bd pcc o mdeabgcefdd p引 腳 圖共 陰 極共 陽 極 圖 34 數(shù)碼管 本設(shè)計通過主控制器的 11 端子口控制數(shù)碼管的顯示，指示剩余車位數(shù)。車位指示燈顯示車位狀態(tài)。車位空閑時，該車位指示燈亮；該車位停有車時，該指示燈滅。司機進入停車場內(nèi)后，根據(jù)車位指示燈尋找空閑車位，快速停車。 PLC 選擇 PLC 可編程控制器 簡介 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器 ，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。 PLC 基本組成 包括 CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等 。 CPU 是 PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用 。 CPU 主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成， CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的 組成單元。 CPU 按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷 8 電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。 除此之外， PLC 還包括通信模塊如以太網(wǎng)、 RS485等通信模塊。 當(dāng)可編程邏輯控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃 描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 1）輸入采樣階段 在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 2）用戶程序執(zhí)行階段 在用戶 程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 )。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲 區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即 I/O 指令則可以直接存取 I/O 點。即使用I/O 指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從 I/O 模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 3）輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新 階段。在此期間，CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電 9 路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。 PLC 選擇 以本設(shè)計為例，主控制系統(tǒng)有輸入 11 個點，輸出 16 個點，子系統(tǒng)有輸入 11個點，輸出 10 個點。主，子控制器均采用歐姆龍 CPM2A 型 PLC。此類控制器有相匹配的編程軟件 CXProgrammer 進行編程及監(jiān)視，兼容性強，要求低，操作方便。 閘欄 模擬 閘欄的開啟與關(guān)閉用兩個往復(fù)工作臺來模擬。閘欄開啟時絲桿右走，閘欄關(guān)閉時絲桿左走。 4 自動停車場硬件設(shè)計 控制系統(tǒng)組成 主P L C供 電 電 源入 口 光 電傳 感 器 1入 口 光 電傳 感 器 2出 口 光 電傳 感 器 2出 口 光 電傳 感 器 1指 示 燈中 間 繼電 器七 段 數(shù)碼 管M3 ~閘 欄運 行 按 鈕停 止 按 鈕 圖 41 主 PLC 控制系統(tǒng) 由圖 31 可知， 主控制 系統(tǒng)主要由以下幾部分組成： PLC、供電電源、七段數(shù)碼管、中間繼電器、入口 光電 傳感器 、 出口 光電 傳感器、指示燈、三相電機、閘欄。 PLC 是控制系統(tǒng)的核心，它根據(jù)入口、出口傳感器的信號，控制數(shù)碼管、指示燈輸出及中間繼電器的動作。 10 子P L C供 電 電 源指 示 燈超 聲 波 車位 探 測 器運 行 按 鈕停 止 按 鈕 圖 42 子 PLC 控制系統(tǒng) 由圖 32 可知，子控制系統(tǒng)主要由運行、停止 按鈕、超聲波車位探測器、供電電源以及指示燈組成。該系統(tǒng)運行后，通過監(jiān)測各個探測器信號，控制各個指示燈亮與滅。 控制器硬件設(shè)計圖 電機控制接線圖 MK M 2K M 1U 1V 1W 1U 2 V 2W 2WVUKM1KM2KM3KM4單相交流電源U端單相交流電源N端K1K3K2K4KM2KM1KM4KM3 11 主控制器硬件圖 S B 0 S B 1 S Q 1 S Q 2 S B 2 S B 3 S Q 3 S Q 4 S B 4 S B 5 2 4 V0 . 0 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 91 0 . 0 0 1 0 . 0 1 1 0 . 0 2 1 0 . 0 3 1 0 . 0 4 1 0 . 0 5 1 0 . 0 6 1 0 . 0 7 C O M C O M L D 0 L D 1 K M 1 K M 2 L D 2 K M 3 K M 4 L D 3 1 1 . 0 0 : : 1 1 . 0 7L E D七 段數(shù) 碼管 2 4 V 子控制器硬件設(shè)計圖 S 0 S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8 S 9 2 4 V0 . 0 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 91 0 . 0 0 1 0 . 0 1 1 0 . 0 2 1 0 . 0 3 1 0 . 0 4 1 0 . 0 5 1 0 . 0 6 1 0 . 0 7 1 1 . 0 0 1 1 . 0 1 0 . 1 0 S 1 0 C O M C O M L 0 L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 6 L 7 L 8 L 9 2 4 V 5 系統(tǒng)輸入輸出端子口分配表 主控制器 I/0 端子表 12 輸入端子 輸出端子 端口號 字符號 實際用途 端口號 字符號 實際用途 SB0 系統(tǒng)運行開關(guān) LD0 系統(tǒng)運行綠燈 SB1 入口開啟開關(guān) LD1 入口閘欄指示燈 SQ1 入口行程開關(guān) 1 KM1 入口閘欄電機開啟 SQ2 入口行程開關(guān) 2 KM2 入口閘欄電機關(guān)閉 SB2 入口關(guān)閉開關(guān) LD2 出口閘欄指示燈 SB3 出口開啟開關(guān) KM3 出口閘欄電機開啟 SQ3 出口行程開關(guān) 1 KM4 出口閘欄電機關(guān)閉 SQ4 出口行程開關(guān) 2 LD3 滿車指示燈 SB4 出口關(guān)閉開關(guān) 11 LED 數(shù)碼管顯示剩余車位數(shù)量 SB5 系統(tǒng)停止開關(guān) 子控制器 I/O 端子表 輸入端子 輸出端子 端口號 符號 實際用途 端口號 符號 實際用途 S0 子系統(tǒng)運行開關(guān) L0 子系統(tǒng)運行指示燈 S1 1號車位檢測器 L1 1號車位指示燈 S2 2號車位檢測器 L2 2號車位指示燈 S3 3號車位 檢測器 L3 3號車位指示燈 S4 4號車位檢測器 L4 4號車位指示燈 S5 5號車位檢測器 L5 5號車位指示燈 S6 6號車位檢測器 L6 6號車位指示燈 S7 7號車位檢測器 L7 7號車位指示燈 S8 8號車位檢測器 L8 8號車位指示燈 S9 9號車位檢測器 L9 9號車位指示燈 S10 子系統(tǒng)停止開關(guān) 13 6 自動 停車場軟件設(shè)計 硬件組成以后，為了實現(xiàn)最優(yōu)控制還需要精心編制 PLC 的控制程序。此部分，通過主 控制 器實現(xiàn)入 口、出口閘欄的開啟和關(guān)閉，剩余車位數(shù)數(shù)碼顯示 及是否慢車指示；通過子控制器實現(xiàn) 車位的檢測和指示。 自動停車場的 工作說明 1)首先按下按鈕 SB0，啟動停車場主控制系統(tǒng) ，主系統(tǒng)運行指示燈亮 ；按下按鈕S0，啟動子控制系統(tǒng) ，子系統(tǒng)運行指示燈亮 。 2)當(dāng)有車進入入口光電感應(yīng)區(qū) 1 時，入口閘欄開啟，車輛進