【文章內容簡介】 打破，會出現(xiàn)少數幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網絡的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網構成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術的發(fā)展方向。目前的計算機集散控制系統(tǒng) DCS（ Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應用。伴隨著計算機網絡的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網絡和國際通用網絡的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領域發(fā)揮越來越大的作用。 PLC 控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)的比較 PLC 控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)相比，有許多相似之處，也有許多不同。山東科技大學學士學位論文 5 不同之處主要在以下幾個方面： 1）從控制方法上看，電器控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構成后，想再改變或增加功能較為困難。另外，繼電器的觸點數量有限 ，所以電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴展性受到很大限制。而 PLC采用了計算機技術，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且 PLC 所謂“軟繼電器”實質上是存儲器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點數量是無限的， PLC 系統(tǒng)的靈活性和可擴展性好。 2）從工作方式上看，在繼電器控制電路中，當電源接通時，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式 。而 PLC 的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方式。 3）從控制速度上看，繼電器控制系統(tǒng)依靠機械觸點的動作以實現(xiàn)控制，工作頻率低，機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題。而 PLC 通過程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制的，速度快， 程序指令執(zhí)行時間在微秒級，且不會出現(xiàn)觸點抖動問題。 4）從定時和計數控制上看，電器控制系統(tǒng)采用時間繼電器的延時動作進行時間控制，時間繼電器的延時時間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定 時精度不高。而 PLC 采用半導體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產生，精度高，定時范圍寬，用戶可根據需要在程序中設定定時值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且 PLC 具有計數功能，而電器控制系統(tǒng)一般不具備計數功能。 山東科技大學學士學位論文 6 5）從可靠性和可維護性上看，由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，其存在機械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護性較差。而 PLC 大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，其壽命長、可靠性高， PLC 還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時顯示給操作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí) 行情況，為現(xiàn)場調試和維護提供了方便 。 山東科技大學學士學位論文 1 3 系統(tǒng)整體方案設計 作為一個高檔的生活住宅小區(qū)，車輛作為小區(qū)業(yè)主的必備交通工具，保障車輛安全顯得尤為重要。本文為居住在小區(qū)里的業(yè)主提供一套合理停車場管理系統(tǒng)，對進出小區(qū)的車輛（小區(qū)業(yè)主的車輛及來訪客人的車輛）進行控制，有效地保障車輛的安全，保障業(yè)主的切身利益，與此同時提高小區(qū)的檔次及生活質量。停車場管理系統(tǒng)是為既有內部車輛又有臨時收費車輛的 地下 綜合停車場而設計，系統(tǒng)的設計具有模塊化功能，這樣，對于具體工程的項目而言，方案選擇，可根據小區(qū)的主次出入口的多少、車輛的多少 、車庫出入口的數量、車庫的性質、固定車輛與臨時車輛的比例、費用支出的多少等因素，綜合考慮各系統(tǒng)的增減，靈活方便 課題需求 分析 停車場管理系統(tǒng)的使用對象分為兩類：固定用戶和臨時用戶。 固定用戶是 長期、固定在小區(qū)停放車輛的用戶，主要是 小區(qū)的業(yè)主。 臨時用戶是指臨時需要在小區(qū)停放車輛的用戶，主要是 小區(qū)的來訪客人。 針對臨時用戶可以采取臨時收費停車，固定用戶則可以辦理年卡或月卡，這樣，停車場管理系統(tǒng)的即時收費環(huán)節(jié)可以省去了。 各個車庫 通過小區(qū)局域網與小區(qū)總管理中心實現(xiàn)通訊及信息共享，中心可以統(tǒng)一發(fā)卡及 統(tǒng)一收費管理。 此種管理方式可以減少人員配備，并且不需要每個車庫 配置 1 臺管理電腦，只需在每個車庫 配備 一個控制器控制道閘的開啟與關閉 ， 當中央計算機與控制器通訊中斷，管理員可以人工控制道閘開啟與關閉， 提高了管理的科學性。 車位引導是實現(xiàn)將車輛引導至系統(tǒng)所分配的某個具體車位的過程，它可以給用戶停車和物業(yè)管理帶來極大的方便 山東科技大學學士學位論文 2 配置示意圖如下： 圖 一進一出停車場配置示意圖 系統(tǒng)總體 方案的選擇 小區(qū)停車場管理系統(tǒng)框圖 IC 讀卡器通過 485 通訊卡與計算機通信，計算機根據車庫車位狀態(tài)，向閑置車庫 PLC 發(fā)送 停車要求 ， PLC 控制車位指示板的開啟與關閉，并實現(xiàn)車位導航功能。 山東科技大學學士學位論文 3 車位傳感器 3． 2． 2 小區(qū)停車場管理系統(tǒng)的工作過程 存車：當用戶進行 IC 卡讀卡后， 確認 用戶的 驗證 信息 ，把該用戶的 入場信號 傳給可編程控制器， 車位 顯示板開啟。 可編程控制器在接到道閘前檢測器信號后開啟入口道閘，用戶汽車完全進入停車場后，道閘后檢測器把信號傳給 可編程控制器，關閉 入口道閘，同時車位傳感器檢測用戶汽車已到指定車位，把汽車已就位的信號傳給 可編程控制器 。 取車：當用戶駕車駛離停車位后，車位傳感器檢測并把汽車離開信號傳IC 讀卡器 閘前 檢測 ＰＬＣ 車位顯示板 道閘 圖 PLC 控制系統(tǒng)示意圖 圖 用戶存車系統(tǒng)工作流程 閘后檢測 道閘前檢測器 道閘后檢測器 PLC 道閘 IC 讀卡器 車位顯示板 車位傳感器 圖 PLC 控制系統(tǒng)示意圖 計算機 山東科技大學學士學位論文 4 車位傳感器 ＰＬＣ 道閘 送給可編程控制器， 再由 PLC 發(fā)送指令到車位顯示板， 可編程控制器接收到道閘前檢測器信號后開啟道閘，用戶汽車完全駛出停車場后，道閘后檢測信號傳給可編程控制器，使道閘關閉。 3． 2． 3 小區(qū)停車場管理系統(tǒng)的基本功能 及特點 小區(qū)停車場管理系統(tǒng)基本功能模塊 如下： 1. 計算機系統(tǒng) 該系統(tǒng)是整個停車場管理的核心，由計算機、通訊線路和組態(tài)軟件組成，主要完成 IC 卡驗證、臨時停車 IC 卡管理、控制信號的接收和發(fā)送以及 數據統(tǒng)計、打印報表等功能。 2．出入口控制功能 當可編程控制器接收到中央計算機的控制信號，控制道閘的開啟與關閉， 采用車輛檢測器實現(xiàn)防砸車功能，即車在道閘下，閘桿就不會下落，車輛離開后，閘桿自動下落。 3．車位引導功能 根據中央計算機送到的控制信號，可編程控制器控制作出邏輯判斷，在車位顯示板上 開啟對應的車位導航燈。車輛檢測傳感器向中央計算機發(fā)送車輛到達指定車位的信號，中央計算機顯示車位狀態(tài)信息。 3． 3 PLC 控制系統(tǒng)的設計流程 存車：當用戶進行 IC 卡讀卡后， 確認 用戶的 驗證信息 ，把該用戶的 入車位顯示板 圖 用戶取車系統(tǒng)工作流程 閘前 檢測 閘后檢測 IC 讀卡器 山東科技大學學士學位論文 5 場信號 傳給可編程控 制器，車位 顯示板開啟。 可編程控制器在接到道閘前檢測器信號后開啟入口道閘，用戶汽車完全進入停車場后，道閘后檢測器把信號傳給 可編程控制器，關閉 入口道閘，同時車位傳感器檢測用戶汽車已到指定車位，把汽車已就位的信號傳給 可編程控制器 。 開始 道閘前檢測 用戶身份驗證 道閘開啟 道閘后檢測 道閘關閉 車位顯示板 結束 車位處檢測 車位顯示板 Y Y N Y N N N Y 圖 用戶存車程序流程圖 山東科技大學學士學位論文 6 取車：當用戶駛離停車位后，車位傳感器檢測并把汽車離開信號傳送給PLC， 再由 PLC 發(fā)送指令到車位顯示板， PLC 接收到道閘前檢測器信號后開啟道閘，用戶汽車駛出停車場后，道 閘后檢測信號傳給 PLC，使道閘關閉。 開始 車位處檢測 用戶身份驗證 道閘前檢測 道閘后檢測 道閘關閉 道閘開啟 結束 車位顯示 板關閉 Y N Y N N Y Y N 圖 用戶取車程序流程圖 車位顯示 山東科技大學學士學位論文 7 4 硬件部分 硬件系統(tǒng)由非接觸 IC 卡及其讀卡器、工控機、可編程控制器 PLC、車輛檢測器（地磁感應線圈）、全自動道閘組成。 PLC 的選型 PLC 的選取 隨著工業(yè)自動化程度的日益提高， PLC 的使用越來越普通。 PLC 以其高可靠性、適應工業(yè)過程現(xiàn)場、強大的聯(lián)網功能等特點，廣泛應用于生產工藝過程。 目前應用中常見的 PLC 有歐姆龍 OMRON 系列，西 門子 S7200、 S7300、S7400 系列，三菱 Fx2 系列。 本設計選取了西門子 S7200 系列 S7200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面： ? 極高的可靠性 ? 極豐富的指令集 ? 易于掌握 ? 便捷的操作 ? 豐富的內置集成功能 ? 實時特性 ? 強勁的通訊能力 ? 豐富的擴展模塊 S7200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關的工業(yè)及民用領域，包括各種機床、機械、電力 設施、民用設施、環(huán)境保護設備等等。如：沖壓機床，磨床，山東科技大學學士學位論文 8 印刷機械，橡膠化工機械，中央空調，電梯控制，運動系統(tǒng)。 本系統(tǒng)的 I/O 點數為 29/28,根據控制要求以及經濟性，選擇 CPU224XP為 CPU 模塊；數字量擴展模塊為 EM223,32 輸入 /32 輸出 DC 24V；采用 RS485通訊模式。 PLC 的輸入輸出 輸入 功能 輸出 功能 IC 身份驗證 電機正轉 閘前地感線圈 電機反轉 行程常閉開關 停止閘上升 禁止通行燈 閘后地 感線圈 電機正轉 行程常閉開關 停止閘下降 電機反轉 IC 身份驗證 禁止通行燈 閘前地感線圈 — 車位空閑顯示 行程常閉開關 停止閘上升 閘后地感線圈 行程常閉開關 停止閘下降 — 車位感應線圈 PLC 輸入輸出端子圖 根據輸入輸出點數，畫出 PLC 出入輸出端子圖： 山東科技大學學士學位論文 1 SQ SB SB SQ SB SB SB SB SB SB SB SB SB SB SB SB SB SB SB SB SB SB SB SB SB 圖 硬件連接示意圖 SQ SB VCC SB SQ SB