电气控制与PLC 课程设计目录第1章停车场车位控制系统概述 (4)1.1停车场车位控制系统的控制任务 (4)1.2 停车场车位控制系统的要求和内容 (4)1.3 停车场车位控制系统设计目的 (5)1.4 停车场车位控制系统的设计思想 (6)第2章方案论证 (6)2.1 停车场车位控制系统的设计方案 (6)2.2 方案对比与选择 (7)第3章停车场车位控制系统硬件设计 (7)3.1 主电路 (7)3.2 I/0分配表 (8)3.3 I/O接线图 (9)3.4 元器件选型 (9)3.5 编程元件的解析 (11)第4章停车场车位控制系统软件设计 (11)4.1 主流程 (11)4.2 梯形图 (12)第5章系统调试 (14)5.1 硬件调试 (14)5.2 软件调试 (14)5.3 性能分析 (15)设计心得 (15)参考文献 (16)附录一梯形图 (17)附录二指令表 (18)附录三主电路 (20)前言可编程控制器（programmable logic controller, PLC ）是一种以微型计算机为核心的通用工业控制器。

它是继承了继电器控制器装置的部分突出性能，并与现代的计算机技术和通行技术结合为一体，代表了当前电器控制技术的世界先进水平。

FX2n系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。

由于FX2n系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。

FX2n系列是FX系列PLC为大量实际应用而开发的特殊功能开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要----模拟I/O，高速计数器。

随着科技的进步，电子技术、计算机技术、通讯技术不断地向各种领域渗透，当今的停车场车位控制系统已经向智能型的方向转变。

先进可靠的停车场控制系统在停车场管理系统中的作用越来越大。

现在小区停车场管理系统重点要做到准确指示车辆进出，车辆进入时给与司机准确的车位数量与具体位置，车辆进入后，记录车辆数量，车辆离开时，减少车辆数量。

车辆进出指示可完全由PLC作为中央控制来处理，停车场空位指示可利用价格较不高的数码管显示。

停车场车位管理系统，它由固定在停车场中的管理控制器、埋设在车位处的电动车位锁及移动控制器相互连接构成；管理控制器包括传感器接收模块、逻辑控制电路及驱动控制电路；电动车位锁的电源端与驱动控制电路的电源输出端连接；移动控制器中设有数据读写控制电路、无线遥控发射模块及电池，该无线遥控发射模块通过移动控制器外部设置的遥控天线与管理控制器的接收天线进行无线信号连接，具有极大的实用价值。

第1章停车场车位控制系统概述1.1停车场车位控制系统的控制任务图1-1 停车场车位控制原理图停车场车位控制系统要求如下：1. 停车场共有16个空位。

2. 在入口处装设一传感器，用来检测车辆进入的数目。

3. 在出口处装设一传感器，用来检测车辆出去的数目。

4. 尚有车位时，入口闸栏才可以将门开启让车辆进入停放，并有一指示灯表示尚有车位。

5. 车位已经满时，有一指示灯显示车位已满，且入口闸栏不能开启让车辆进入停放。

6. 可以从7段数码管上显示目前停车场共有几部车。

1.2 停车场车位控制系统的要求和内容本课题的设计要求如下：1.采用PLC控制，列出输入输出点分配表；2.画出PLC的输入输出设备的接线图；3.利用GX-Developer软件完成梯形图、指令表的程序设计与调试；4.完成课程设计说明书。

根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行停车场车位控制的系统设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。

主要内容包括：在停车场入口处有一个接近开关（传感器1），当有车经过入口的时候，接近开关输出脉冲，经PLC输出控制电机的线圈，使电机正转，闸栏开启，当车接触到出传感器2时，表示车是入库的，车的数量加一，车库里车得数量经过数码管显示出来。

同理，当车先经过传感器2后经过传感器1时，表示车是出库的。

车的数量减一，并据此完成以下几点：1.设计出硬件系统的结构图、接线图等；2.系统有启动、停止功能；3.运用功能指令进行PLC控制程序设计，并做出梯形图；4梯形图结构与控制功能自行创新设计；5.进行系统调试，实现停车场车位的控制要求。

1.3 停车场车位控制系统设计目的课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。

通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。

电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。

进一步巩固理论知识，培养所学理论知识在实际中的应用能力；掌握一般生产电气控制系统的设计方法；掌握一般生产电气控制系统的施工设计、安装与调试方法；培养查阅图书资料、工具书的能力；培养工程绘图、书写技术报告的能力。

1.4 停车场车位控制系统的设计思想本次的设计思想如下：1．入库车辆前进时，经过传感器1，此时车位尚未满的话，栅栏向上打开，当达到上限位置时，栅栏打开停止，同时车辆进入，经过传感器2，栅栏门向下关闭，达到下限位置时，栅栏门停止关闭，同时计数器A加1；2．出库时，先经过传感器2，栅栏门向上打开，当达到上限的时候停止打开，同时车出闸门再经过传感器1，栅栏门向下关闭，当达到下限位时，栅栏门停止动作，计数器B减1；（计数器B的初始值由计数器A送来）只经过一个传感器则计数器不动作；3．仓库启用时，先对所有用到的存储单元清零，并应有仓库空显示；4．设仓库容量为16辆车，则仓库满时应显示车位已满指示灯；5．若同时有车辆相对入库和出库（即入库车辆经过传感器1，出库车辆经过传感器2），应避免误计数。

第2章方案论证2.1 停车场车位控制系统的设计方案方案一：本设计是基于PLC的停车场控制系统，在停车场进口处装一传感器1，出口处装一传感器2，传感器接受到高电平信号而控制电机的正反转，停车场处的闸门开合。

传感器1、2所输出的脉冲分别输入给计数器1、2，计数器1、2将计的数据存储在存储器1、2中，进的车辆数与出的车辆数想减得到的数据再传输给存储器3，存储器3所存储的数据将会传输给数码显示管显示，如显示的数为16时，则门口处的闸门停止工作，如显示的数还没到16时，则闸门继续工作。

其原理框图如下图2-1所示：图2-1 方案一原理框图方案二：本设计在停车场闸门口处装两个光电传感器BEN5M-MDT，传感器所接受到的信号控制电机的正反转，停车场的闸门开合闸，另外，传感器所接受到的信号传输给plc控制系统的双向计数器C250，C250具有计数存储功能，并将计数结果实时传输给带译码器的七段数码显示器显示，如显示的数为16时，则门口处的闸门停止工作，如显示的数还没到16时，则闸门继续工作。

其原理框图如下图2-2所示：图2-2 方案二原理框图2.2 方案对比与选择上述两个方案均是基于PLC来设计的，设计所需要的硬件部分PLC系统都可以提供，均可以达到设计的要求。

方案一所用的程序指令简单易懂，可步骤繁，接线图较复杂；方案二所用的程序指令简单，步骤较少，利用了计数器C250的双向计数原理，通过两个输出端口向显示器输送数据，简单且易于实现。

通过以上权衡比较，显然方案二是实现本次设计任务较合理的方案。

第3章停车场车位控制系统硬件设计3.1 主电路图3-1为主电路控制图，当QS闭合时，KM1闭合KM2断开电机正转，闸门开启，车辆可通过，当KM2闭合KM1断开时电机反转，闸门闭合，车辆不可通过。

U V WQSFUKM1KM2FRM3图3-1 主电路3.2 I/0分配表作出停车场车位控制系统的输入/输出分配表，见下表3-2：表3-2 I/0分配表闸栏下限位X5 十位数码管显示Y20-Y263.3 I/O接线图下图为停车场控制系统的接线图，在该接线图中，X1是该系统的总开关，传感器1接X2输入端，传感器2接X3输入端，L1是停车场车未满指示灯，L2是车满指示灯，KM1是电机正转的继电器线圈，KM2是电机反转的继电器线圈，停车场车位控制系统接线图如下图3-3所示：图3-3 I/O接线图3.4 元器件选型停车场车位控制系统设计中，用到的元器件有plc模块、传感器、数码管等，还有各个器件的型号以及产地；我们在选择这些器件时，需要综合各方面额因素，比如器件性能，经济因素，然后选择出最优的器件这些具体情况见表3-4所示：表3-4 元器件清单(1)、本系统采用的是日本三菱PLC，选用的是FX2n-48MR，它属于继电器输出，有触电，可带交直流负载，输入点数24，输出点数24，总共48个输入输出点。

PLC（三菱FX2N—48MR）：根据控制要求统计系统所需的输入点数与输出点数，并考虑要有一定的余量，在本系统中我们采用了三菱FX2N—48MR型PLC，该型号PLC是FX系列PLC家族中比较先进的系列。

它具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为系统提供最大的灵活性和控制能力。

(2)、传感器（BEN5M-MDT）：它是一种测距的光电传感器，具有测距远（最远可达到5米），采用反射镜反射的检测方式，DC12－24V供电，NPN/PNP同时输出，遮光ON/入光ON选择。

(3)、七段数字译码显示器：由于在PLC系统中工作的是二进制的数字信号，而人们习惯十进制的数字或运算结果，因此需要数字显示器，显示出便于人们观测、查看的十进制数字，因此本设计选择了七段数字译码显示器，译码显示器主要由译码器和驱动器两部分组成，通常二者都集成在一块芯片中。

该硬件的原理如下图3-5所示：SEGD码显示译码器，驱动器七段数码管， 显示十进制数图 3-5：数码管原理图3.5 编程元件的解析1．X： X 为输入继电器，它的作用是接受并存储外部输入的开关量信号， 和对应的输入端子相连，同时提供无数的常开和常闭软触点用于编程。

2．Y： Y 为输出继电器，它的作用是具有一常开硬触点用于向外部负载发 送信号，每一输出继电器的常开硬触点与可编程控制器的一个输出点相连直接驱 动负载，它也提供了无数的常开和长闭软触点用于编程。

3. M： M 为辅助继电器，它是由软件来实现的，用于状态暂存，移位辅助 运算及赋予特殊功能的一类编程元件，其作用类似于继电接触控制系统中的中间 继电器，绝大多数的继电器线圈由用户程序驱动。