目錄TOC\o"1-3"\h\u11909第一部分設計任務與調(diào)研 212884第二部分設計說明 318982第三部分設計成果 913950第四部分結(jié)束語 2127053第五部分致謝 2232412第六部分參考文獻 23第一部分設計任務與調(diào)研1、畢業(yè)設計的主要任務設計一個車輛出入庫管理的西門子PLC自動控制系統(tǒng)。設置的門禁讀卡器，可以實時識別進出庫車輛的信息，是否屬于本車庫管理系統(tǒng)。同時，設置的指示燈模塊，能夠?qū)崟r顯示是否可以進行停放車輛，方便車主查找確定停車地點。2、設計的思路、步驟、方法設計的思路充分運用三年所學專業(yè)知識和實踐技能，圖書館相關資料查詢，依托西門子S7-200的強大功能，采集車庫的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過CPU的邏輯與算數(shù)運算處理過程，實現(xiàn)對車庫系統(tǒng)的合理控制。設計的步驟分析車庫系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、主要功能、運動形式、控制順序、控制要求、分析原理圖、確定車庫系統(tǒng)整體布局圖、PLC的選型、硬件系統(tǒng)和軟件程序設計、PLC的I/O分配、繪制PLC的外部接線圖和控制系統(tǒng)接線、S7-200的模擬仿真等內(nèi)容。設計的方法通過網(wǎng)上文獻搜尋、圖書館查閱、中國知庫材料的搜集、了解門禁讀卡器的工作原理、PLC編程及仿真調(diào)試等內(nèi)容。通過車庫管理系統(tǒng)的實物圖，控制原理圖，外部接線圖，梯形圖等內(nèi)容確定，能夠方便讀者從直觀的角度了解本設計的主旨思想和脈絡。3、調(diào)研的目的和總結(jié)通過調(diào)研能讓我們對車庫管理系統(tǒng)的控制和性能多方面進行清晰的解讀與深刻的認識，運行流程，技術(shù)指標，性能測試，優(yōu)缺點等，對具體情況的個案性調(diào)查報告。同時，調(diào)研目的是為了把某一個具體問題進行解讀與剝析。另一方面是為了反映基本情況的綜合性調(diào)查報告,掌握車庫管理的概貌在這次調(diào)研中，我深刻認識到調(diào)研的必要性，在實踐中尋求真理，在操作的過程中不斷的提高自己獨立思考，解決問題的能力。通過此次調(diào)研，我學到很多課本上學不到的知識，遇到問題要沉著冷靜，細心思考。不斷的去完善缺陷。提高工作效率，擴大收益。第二部分設計說明2.1車輛進出庫管理系統(tǒng)車庫管理系統(tǒng)主要由四部分組成，依次為指示燈顯示單元、開入檢測單元、開出檢測單元、門禁讀卡識別單元。圖2-1車輛出入庫系統(tǒng)示意圖指示燈顯示單元：入口處設置紅綠兩色指示燈，指示停車場是否有空位。如果綠燈亮，表示有車位可供停放；紅燈亮，表示沒有車位可供停放。車輛開入/開出檢測單元：此單元通過壓力傳感器來實現(xiàn)對進入與開出車輛的檢測數(shù)據(jù)處理。系統(tǒng)梯形圖的編寫中，通過使用PLC中的增減計數(shù)器，來實現(xiàn)對車庫中車輛數(shù)目的計數(shù)控制。工作原理圖見下圖所示。門禁讀卡識別單元：PLC對采集到的門禁單元的信息進行處理，檢測判別車主是否屬于已登記用戶。對于外來車輛，一律需要進行登記注冊，才可放行通過。圖2-2車輛開入開出檢測單元主電路圖入口閘門電機由具有正反轉(zhuǎn)的電機來實現(xiàn)，PLC通過控制對應繼電器的置位與復位，來實現(xiàn)開關門動作的執(zhí)行。2.2車庫管理系統(tǒng)的硬件選型可編程邏輯控制器西門子PLC:SIMATICS7-200PLCS7-200PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡都能實現(xiàn)復雜的控制功能。S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。分析發(fā)現(xiàn)，德國西門子PLC更加具有靈活性，采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程簡單、應用面拓展。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變量十分容易。更容易與MCGS組態(tài)顯示屏進行配合監(jiān)控。綜合考慮本系統(tǒng)任務只需完成相對簡單的編程控制，對I/O點數(shù)要求不高，因此確定選用西門子S7-200系列的224型號的PLC產(chǎn)品。圖2-3西門子PLC組成圖PLC的基本單元主要由中央處理器（CPU）、輸入輸出單元（I/O）、存儲器、供電單元、拓展模塊單元、編程器和編程器接口等模塊共同組成。詳細模塊的位置如下所列：1.電源模板2.后備電池3.模式開關（鑰匙操作）4.狀態(tài)和故障LED5.存儲器卡6.有標簽區(qū)的前連接器7.CPU18.CPU210.I/O模板11.IM接口模板PLC（可編程邏輯控制器）的性能指標：（1）輸入/輸出(I/O)點數(shù)輸入輸出點數(shù)是一項重要的性能指標，是PLC與外界連接的端子。點數(shù)越多，表示PLC可連接的輸入和輸出器件就越多，控制的規(guī)模也相應的增大。（2）存儲容量存儲容量通常用K字或K字節(jié)、K位來表示。這里所說的1K=1024，即2的10次方。存儲容量的大小，表示PLC可以存放多少用戶程序。有些PLC的存儲容量可以根據(jù)需要進行配置，而有的PLC的存儲容量則可以進行拓展。（3）內(nèi)部寄存器（繼電器）在可編程邏輯控制器的內(nèi)部，有許多寄存器用來存放變量、中間結(jié)果、數(shù)據(jù)等，還有一些輔助寄存器可供用戶使用。所以，寄存器配置也是用來衡量PLC的一個標準。正是因為PLC具有上述的性能指標，使得可以將計算機技術(shù)應用于控制系統(tǒng)。不僅可以大幅度的提高生產(chǎn)效率，改善工作條件，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本，還具有結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定，安全性好，出錯率低等優(yōu)點。壓力傳感器MSP300系列（MSP300-010-B-5-W-1）壓力傳感器為大批量、低成本、民用及工業(yè)用產(chǎn)品建立了新的性能價格比典范。本產(chǎn)品廣泛適用于對物壓、氣壓、液壓的檢測，甚至較惡劣的介質(zhì)環(huán)境，如污水、蒸汽、輕度腐蝕性液體和氣體。圖2-4MSP300壓力傳感器圖MSP300壓力傳感器（MSP300-010-B-5-W-1）的壓力腔采用17-4PH不銹鋼單件一體式結(jié)構(gòu)加工而成。其標準壓力接口采用1/4NPT外螺紋接頭，因而可以保證較好的密封性能。本產(chǎn)品的特點是無○形圈、無焊縫、無硅油或其他有機物，經(jīng)久耐用。MEAS采用獨有的微熔技術(shù)，引進航空應用科技，利用高溫玻璃將微加工硅壓敏電阻應變片熔化在不銹鋼隔離膜片上。玻璃粘接工藝避免了溫度、濕度、機械疲勞和介質(zhì)對膠水和材料的影響，從而提高了傳感器在工業(yè)環(huán)境中的長期穩(wěn)定性能，同時也避免了傳感器在傳統(tǒng)微機械加工制造工藝過程中出現(xiàn)的P-N結(jié)效應現(xiàn)象。MSP300壓力傳感器是（MSP300-010-B-5-W-1）不銹鋼單件一體化結(jié)構(gòu)，壓力范圍高達10KPsi或700Bar毫伏或放大輸出，工作溫度范圍寬能適應一年四級的各種氣候。主要應用于普通壓力測量、自動檢測系統(tǒng)、液壓/氣動系統(tǒng)等。門禁讀卡器:圖2-5門禁讀卡器圖讀卡器以固定頻率向外發(fā)出電磁波，頻率一般是13.56MHZ，當感應卡進入讀卡器電磁波輻射范圍內(nèi)時，會出發(fā)感應卡上的線圈，產(chǎn)生電流并觸發(fā)感應卡上的天線向讀卡器發(fā)射一個信號，該信號帶有卡片信息，讀卡器將電平信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字序號，傳送給就地控制器，就地控制器將信息上傳給上層控制器，最終上傳給門禁服務器，門禁服務器將卡號與數(shù)據(jù)庫內(nèi)的信息進行比對，從而得到全部的卡片信息。圖2-6門禁系統(tǒng)工作原理圖本系統(tǒng)中所用的門禁讀卡器在接收到信號后，會與系統(tǒng)中登記的信息進行對比，辨別車主是否處于本車庫用戶。若判斷車主是車庫用戶，門禁系統(tǒng)發(fā)出高電平信號給PLC，執(zhí)行開閘的控制動作執(zhí)行；若不是，則發(fā)出報警信號，提示車主及保安，進行登記處理。指示燈圖2-7紅綠指示燈圖通過將紅綠燈放置在車庫的進入口，來實時提示車主是否可以停車。當車庫中的車輛達到最大停放停放數(shù)量時，紅燈常亮，表示車庫已經(jīng)停滿。若綠燈常亮，則表示車庫中還有停車位供車主停放車輛。第三部分設計成果3.1車庫系統(tǒng)流程圖主程序流程圖：車庫系統(tǒng)中的車輛開入與開出單元中的壓力傳感器的信號，作為增減計數(shù)器的輸入口，實時計算車庫中的車輛停放數(shù)。系統(tǒng)通過實時采集計數(shù)器中的數(shù)值，并與車庫所能容納的最大停車數(shù)進行比較，選擇確定是否復位綠色指示燈及置為紅燈指示燈。詳細流程圖如下所示。開始開始NN門禁檢測通過？門禁檢測通過？YY調(diào)用登記子程序抬桿放行調(diào)用登記子程序抬桿放行N車輛通過？N車輛通過？Y放桿Y放桿結(jié)束結(jié)束圖3-1車庫系統(tǒng)主程序流程圖子程序流程圖：開始開始N登記完成？N登記完成？YY手動控制抬桿手動控制抬桿N車輛通過？N車輛通過？YY手動控制放桿手動控制放桿返回返回圖3-2車庫系統(tǒng)子程序流程圖車庫系統(tǒng)中的車輛開入與開出單元中的壓力傳感器的信號，作為增減計數(shù)器的輸入口，實時計算車庫中的車輛停放數(shù)。系統(tǒng)通過實時采集計數(shù)器中的數(shù)值，并與車庫所能容納的最大停車數(shù)進行比較，選擇確定是否復位綠色指示燈及置為紅燈指示燈。詳細流程圖如上所示。3.2I/O分配表表3-1車庫系統(tǒng)I/O分配表序號輸入地址名稱序號輸出地址名稱1I0.0啟動按鈕1Q0.0車輛開入抬桿2I0.1停止按鈕2Q0.1車輛開出抬桿3I0.2急停按鈕3Q0.2綠色指示燈4I0.3升降桿4Q0.3紅色指示燈5I0.4車輛開入壓力傳感器6I0.5車輛開出壓力傳感器7I0.6門禁卡檢測傳感器3.3電氣部分接線圖圖3-3電氣部分接線圖3.4邏輯梯形圖編程主程序：下圖所示的梯形圖中，系統(tǒng)使用的是CTUD增減計數(shù)器來實現(xiàn)對進出車輛數(shù)目的統(tǒng)計工作。其中，車輛開入壓力傳感器是增計數(shù)的輸入模塊，車輛開出壓力傳感器是減計數(shù)的輸入模塊。圖3-4主程序1梯形圖注：根據(jù)不同的出庫的容納能力不同，本系統(tǒng)設定車庫的最大容納量為20輛。圖3-5主程序2梯形圖圖3-6主程序3梯形圖門禁檢測順控步中，順控步跳轉(zhuǎn)的條件是門禁卡檢測傳感器是否處于高電平。門禁卡得電處于高電平時，說明車主屬于車庫中的一員。此時，系統(tǒng)將跳轉(zhuǎn)至抬桿順序控制步；若門禁卡得電處于低電平時，系統(tǒng)直接調(diào)用登記子程序。圖3-7主程序4梯形圖抬桿順控步中，首先執(zhí)行抬桿動作，等待汽車開入車庫。當車輛開入壓力傳感器處于低電平時，表明汽車已經(jīng)離開車庫檢測站。之后，系統(tǒng)復位車輛開入抬桿執(zhí)行機構(gòu)，順控步跳轉(zhuǎn)至S0.0門禁檢測順控步。圖3-8主程序5梯形圖出庫抬桿順控步與車輛進庫抬桿順控步工作原理相同，順控步均跳轉(zhuǎn)至門禁檢測順控步。紅綠燈單元：中間繼電器M1.0和M1.1分別表示車庫停車位已滿、車庫停車位未滿兩種情況。當車輛計數(shù)器C0等于20時，車庫滿繼電器得點，紅燈將以亮1S滅1S的方式進行閃爍，提示待進庫車主車位已滿（梯形圖見圖3-11）；而當車庫未滿時，綠燈常亮。圖3-9主紅綠燈單元1梯形圖圖3-10主紅綠燈單元2梯形圖圖3-11主紅綠燈單元3梯形圖登記子程序：圖3-12登記子程序梯形圖車主做好登記信息后，管理人員撥動升降桿按鈕，抬桿上升，等待車主駛?cè)?；車輛進庫后，往相反方向撥動按鈕，抬桿下降，回到初始狀態(tài)。3.5仿真調(diào)試仿真軟件簡介：S7-200仿真軟件，是西門子200系列型號的PLC所專用的仿真軟件，可以直接進行使用。適用在無PLC的條件下，進行仿真調(diào)試，起到檢查程序正確與否及正常運行的目的。雙擊打開該款仿真軟件后，出現(xiàn)的界面如下圖所示。圖3-13系統(tǒng)仿真軟件圖當用戶把所編寫的梯形圖語句轉(zhuǎn)換為STL語句時，保存為文本文檔的形式。當利用軟件中的工具欄，則可以將保存的程序倒入至仿真軟件中，進行實時調(diào)試。使用者通過撥動程序中所對應的開關，觀察顯示模塊指示燈的閃爍與熄滅情況，就可檢查所編寫的程序是否正確。使用方法：

1.本軟件無需安裝，解壓縮后雙擊S7_200.exe即可使用；

2.仿真前先用STEP

7

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MicroWIN編寫程序，編寫完成后在菜單欄“文件”里點擊“導出”，彈出一個“導出程序塊”的對話框，選擇存儲路徑，填寫文件名，保存類型的擴展名為awl，之后點保存；

3.打開仿真軟件，輸入密碼“6596”，雙擊PLC面板選擇CPU型號，點擊菜單欄的“程序”，點“裝載程序”，在彈出的對話框中選擇要裝載的程序部分和STEP

7

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MicroWIN的版本號，一般情況下選“全部”就行了，之后“確定”，找到awl文件的路徑“打開”導出的程序，在彈出的對話框點擊“確定”，再點那個綠色的三角運行按鈕讓PLC進入運行狀態(tài)，點擊下面那一排輸入的小開關給PLC輸入信號就可以進行仿真了。使用步驟：配置PLC型號：圖3-14配置PLC型號圖選擇型號的下拉框，選中CPU224后，點擊確定，即完成對PLC型號的配置。載入程序：通過載入Step7中導出的awl格式的程序后，點擊確定，即可開始對程序進行仿真調(diào)試。運行：單機下圖的運行按鈕，仿真軟件就開始對程序的仿真運行。撥動下方對應的輸入按鈕，既可以看到上方輸出單元的運行情況。圖3-15啟動仿真調(diào)試圖仿真結(jié)果：圖3-16仿真結(jié)果圖撥動相應的仿真按鈕后，對應的執(zhí)行機構(gòu)會在輸出端進行相應的顯示。第四部分結(jié)束語通過此次畢業(yè)設計的研討與制作，對我的三年專業(yè)的學習生涯做了一個優(yōu)秀的總結(jié)，也對我為學三年的大學生活做一個完美的總結(jié)。從剛開始的積極拓展信息資源渠道，廣泛搜集與車庫管理系統(tǒng)相關的前沿發(fā)展動態(tài)。再到確定控制器的選型，相關PLC產(chǎn)品性能的不同對比分析，直至確定與之系統(tǒng)相配套的輔助部件。最后，借助于西門子的強大數(shù)據(jù)的處理能力和邏輯編程的高穩(wěn)定運行，完成了該系統(tǒng)的全部工作。在設計過程中，我通過查閱大量資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心。雖然這個設計也存在著些許問題，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我受用終身。第五部分致謝本次的畢業(yè)設計從選題到設計完成，通過上網(wǎng)廣泛搜集資料和在圖書館查閱書籍，充分運用自己三年所學的專業(yè)知識，根據(jù)設計的要求記錄相關的資料、數(shù)據(jù)信息，并在我的老師細心指導下完成的。通過此次的的設計，我學到了很多知識，跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學的體制束縛，通過查資料和搜集有關的文獻，培養(yǎng)了自學能力與動手能力。并且由原先的被動的接受知識轉(zhuǎn)換為主動的尋求知識，這可以說是學習方法上的一個很大的突破。在以往