基于160plc的智能停车场控制设计

基于160plc的智能停车场控制设计内容摘要：

序执行阶段，根据用户输入的控制程序，在无中断或跳转指令的情况下，从第一条开始逐条顺序地执行用户程序，并将相应的逻辑运算结果存入对应的元件映像寄存 器中。 当最后一条用户程序执行完毕后，即转入输出刷新阶段。 （ 3）输出刷新阶段 当所有指令执行完毕后，将输出映像寄存器中的内容依次送到输出锁存器，通过信号经输出模块隔离和功率放大后，驱动外部相应执行元件工作。 由此可见，输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段构成 PLC 一个运行模式，由此环往复，因此称为循环扫描工作方式。 PLC 的特点 （ 1）可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。 传统的继电器控制系统使用了大量的中央继电器和时间继电器，因此连线触点较多，连线比较复杂。 如果触点接触不良 就会出现故障。 PLC 用软件功能取代了继电器控制系统中大量的计数器、定时器、中间继电器、时间继电器等器件， PLC 仅与少量的输入、输出硬件元件连接，使控制柜的设计、安装、接线工作减少，大大减少了控制设备外部的接线，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少，因此触电接触不良的故障大大减少。 （ 2）配套齐全，用户使用方便，功能完善，适用性强 PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。 可以用于各种规模的工业控制场合。 除了逻辑处理功能以外，现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。 近年来 PLC 的功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、 CNC 等各种工业控制中。 加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC组成各种控制系统变得非常容易。 （ 3）编程方法简单易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC 的编程语言有 5 种，而 梯形图是使用最多的 PLC 的编程语言。 梯形图简单易懂易学易用，形象直观。 梯形图语言的电路符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。 它接口 容易，编程容易上手，所以编程语言易于为工程技术人员接受。 为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 （ 4）系统的设计、安装、调试工作量小 PLC 用软件功能取代了继电器控制系统中大量的计数器、定时器、中间继电器、时间继电器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作减少，大大减少了控制设备外部的接线。 由于梯形图易学易用，有规律，所以设计梯形图的时间比设计具有相同功能的继电器控制系统电路的时间要少。 PLC 程序的调试工作在实验室模拟进行，用开关模拟输入信号， PLC 的发 光二级管模拟输出信号。 调试中出现的问题只需修改程序即可，调试时间大大减少。 （ 5）维护方便，容易改造 ，维修工作量小 PLC减少了控制设备外部的接线，同时维护也变得容易起来。 PLC 自身具有自诊断和显示功能，如果 PLC 的外部输入装置或执行机构发生故障时，可以通过观察 PLC 上的二极管或编程器提供的信息快速的查出故障，确定的故障原因，通过更换模块迅速排出故障。 （ 6）体积小，能耗低 复杂的控制系统使用了大量的中间继电器和时间继电器，安装接线工作量大，体积大，耗能大，而使用 PLC 控制后，继电器 被替代，接线、耗能大大减少，小型 PLC 的体积仅相于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的 1/2~1/10。 PLC 的应用领域 随着 PLC 的性能价格比不断提高， PLC 在国内外已广泛应用等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。 （ 1）开关量的逻辑控制 这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域。 PLC 用“与”、“或”、“非”等逻辑控制指令来实现触点和电路的串、并连，它取代传统的继电器电路控制系统，实现逻辑控制、顺序控制，定时控制。 既可用于单台设备的控制，也可用于自动生产 线。 （ 2）运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。 从控制机构配置来说，早期直接用于开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。 如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。 世界上各主要 PLC 厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 （ 3）闭环过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。 作为工业控制计算机， PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。 PID 调节是一般闭环控制系统中用得 较多的调节方法。 大中型 PLC 都有 PID 模块，目前许多小型 PLC 也具有此功能模块。 PID 处理一般是运行专用的 PID 子程序。 过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 （ 4）数据处理 现代 PLC 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。 这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。 数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性 制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 （ 5）通信及联网 PLC 通信包含 PLC 之间的通信，主机和远程 I/O 之间的通信，及 PLC 与其它智能控制设备之间的通信。 随着工艺通信网络的迅速发展，各个 PLC 生产厂商都十分重视 PLC 的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。 4. 智能停车场控制系统的硬件设计 PLC 的选型 目前应用中常见的 PLC 有西门子 S7200、 S7300、 S7400 系列，欧姆龙 OMRON 系列，三菱 FX 系列等。 本设计选取了 西门子 S7200 系列。 S7200 系列除了具有 PLC 的基本控制功能外，还具有功能强大、易于操作、体积小、价格低等优点，深受广大技术人员的青睐。 S7200 系列的 PLC 型号有很多种，鉴于该智能停车场所需输入输出口较多，输入点需26，因而选择 CPU226 型 PLC。 它有 26 输入 /16输出，用于点数较多的控制系统。 由于条件限制和避免大量重复工作的进行，选择 CPU224XP 为 CPU 模块用以模拟，本系统将监控车位设由 20 辆车位用 8辆车位模拟，其原理一样。 车辆通过检测方式的选择 车辆检测器 车辆检测器是智能停车场控制系统中非常重要的一部分，其用来检测车辆的进出和计数。 目前有两种典型的对车辆通过的检测方式：红外线检测方式和环形线圈检测方式。 红外线检测装置由发射器和接收器组成。 其分为两种，一种是发射器和接收器在一起，一种是发射器和接收器红在相对位置，中间为检测通道。 外线检测方式在水平方向上相对安装红外收发装置，发射器发出一定频率的红外线，当车辆通过时，红外光线被遮挡，接收端即发出检测信号。 环形线圈检测方式其检测系统由感应器和感应线圈组成，其感应线圈埋放于检测部位地下。 地感线圈的两 端接入感应器中。 感应线圈中通过极小的电流，从而在地感线圈周围产生磁场，当有车辆经过感应线圈时，该磁场得以加强，因此车辆的通过状态会被感应器检到。 感应器检测到该信号后即发出检测到车辆通过的信号。 此方法检测精确，在恶劣天条件下不受影响。 通过对上述两种车辆检测器工作原理的分析对比，可以看出：红外检测方式在容易受工作现场的灰尘，外界光线，大雾等恶劣天气的影响。 检测的可靠性较低，容易产生误操作。 环形线圈车辆检测器检测精确，不容易受恶劣天气条件的影响，可靠性高，同时现在的感应线圈检测器已经标准化、技术更成熟、技 术资料更易于获得，故本文系统最终选用了环形线圈检测方式来完成对车辆通过的检测。 该智能停车场控制系统出入口前后各需要安装两套车辆检测器。 出入口前安装一套，出入口后安装一套。 出入口前检测器用于检测车辆进出，控制道闸系统的开关，出入口后检测器用于停车场车辆进出的计数。 本文选用 VD108B 型车辆检测器。 VD108B 型车辆检测器是一款对于单通道环形地埋感应线圈的数字式智能型金属检测器，输出为 TTL 电平方式。 该产品面板上高亮度多用途发光 LED 指示各种工作状态， DIP 开关可设定灵敏级别 和输出延时， 具有复位按钮，主要用于车辆存在检测，适用于交通和停车场领域安全门禁控制或车辆计数。 VD108B 为单一TTL 电平输出，其输出类型为永久存在。 技术参数 工作电源： 712VDC@20mA 频率范围： 29KHz— 90KHz 灵。