基于PLC控制技術(shù)的智能車庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李波

摘要：以三菱FX2N系列PLC作為核心控制器，結(jié)合機(jī)電控制中常用的傳感器檢測(cè)技術(shù)、數(shù)碼顯示等基本模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)中小型智能車庫(kù)管系統(tǒng)的入口放行桿控制模塊、出口放行桿模塊、剩余車位數(shù)顯示模塊的應(yīng)用設(shè)計(jì)。系統(tǒng)主要特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)車庫(kù)系統(tǒng)管理的智能化、自動(dòng)化，通過(guò)集中控制、分塊管理功能，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：PLC;傳感器;智能化

0? 引言

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的不斷提高，汽車數(shù)量大幅度增長(zhǎng)，停車成為人們心中的一大難題，如何高效地進(jìn)行車庫(kù)系統(tǒng)的管理成為關(guān)鍵，人們一直在不斷更新管理系統(tǒng)的管理方式，力求操作簡(jiǎn)單，安全穩(wěn)定，減少不必要的過(guò)程資料和手續(xù)。應(yīng)用新的機(jī)電技術(shù)對(duì)設(shè)備的更新?lián)Q代勢(shì)在必行，PLC作為工控領(lǐng)域的核心控制器，其應(yīng)用逐步向生活的各個(gè)層面蔓延。

PLC具有可靠性高、通用性強(qiáng)、適應(yīng)面廣、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域特別是順序控制系統(tǒng)中，獨(dú)樹(shù)一幟，已成為各個(gè)工業(yè)控制領(lǐng)域的核心。

1? 硬件設(shè)計(jì)方案

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖

圖1為系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖，通過(guò)光電傳感器對(duì)車庫(kù)入口處車倆、出口處車輛及車位有無(wú)車倆進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)信號(hào)作為PLC的輸入信號(hào)，通過(guò)PLC編程控制，實(shí)現(xiàn)車輛放行桿的升降控制，并同時(shí)通過(guò)LED顯示屏顯示剩余車位數(shù)及空車位坐標(biāo)顯示。

1.2 傳感器設(shè)計(jì)及選型

1.2.1 入口、出口傳感器

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要，為更好地保證檢測(cè)的有效性，擬在入口處安裝對(duì)射式光電接近開(kāi)關(guān)，如圖2所示。保證車倆在距離放行桿1米左右，“光電傳感器” 是利用光學(xué)性質(zhì)，能檢測(cè)物體的有無(wú)傳感器。其中輸出形式為開(kāi)關(guān)量的傳感器為光電式接近開(kāi)關(guān)。 光電式接近開(kāi)關(guān)主要包含光發(fā)射器和光接收器兩部分構(gòu)成。光接收器的敏感元件 將檢測(cè)出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)，進(jìn)行輸出。此處選擇紅外光型光電傳感器。

安裝時(shí)分裝在車輛入口處兩側(cè)，無(wú)車輛時(shí)，光敏管接收到紅外光信號(hào)，輸出高電平，當(dāng)車輛到來(lái)時(shí)，將會(huì)遮擋發(fā)光管發(fā)出的紅外光，光敏管未檢測(cè)到紅外光，將輸出一個(gè)低電平信號(hào)，由此產(chǎn)生一個(gè)下降沿，將此信號(hào)送到PLC的輸入端子。

1.2.2 放行桿控制

出入口處的放行桿升降通過(guò)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)拖動(dòng)，可根據(jù)放行桿的重量選擇合適功率的直流電機(jī)來(lái)拖動(dòng)，但要注意升降的速度要盡量慢，以免造成設(shè)備的損壞。

1.3 LED數(shù)碼顯示模塊硬件設(shè)計(jì)

因顯示剩余車位數(shù)和空車位坐標(biāo)均為數(shù)字，此處選擇LED顯示，分別將PLC的輸出點(diǎn)接入LED數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g，顯示不同的字形，其控制方法是通過(guò)數(shù)碼管的計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)相應(yīng)顯示數(shù)字的字碼段，接線方法如圖3所示。中小停車庫(kù)選擇2位數(shù)碼管顯示0～99對(duì)應(yīng)車位數(shù)。

1.4 PLC控制系統(tǒng)I/O分配

將入口、出口傳感器接收信號(hào)分別送到PLC的輸入端子X(jué)1和X2，放行桿升降的上限位、下限位通過(guò)X3～X6來(lái)采集，通過(guò)編寫(xiě)PLC程序控制輸出端子，以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的數(shù)碼模塊和升降桿控制模塊的相應(yīng)動(dòng)作，用Y0～Y6表示剩余車位的十位數(shù)顯示，Y7～Y15表示剩余車位的個(gè)位數(shù)顯示。具體分配如表1所示。

根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)的使用情況，輸出占用18個(gè)端子，宜選擇48個(gè)點(diǎn)的PLC，此處選擇三菱的PLC，型號(hào)為FX2N-48MR。

2? ?軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 總體控制要求

根據(jù)智能停車庫(kù)的應(yīng)用特點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)有效控制，需滿足以下要求：

①當(dāng)入口車輛行駛至放行桿約1米處，傳感器1檢測(cè)到車倆，放行桿上升;

②當(dāng)入口車輛經(jīng)過(guò)放行桿后，傳感器1生成下降沿信號(hào)，經(jīng)過(guò)5秒后，放行桿下降，同時(shí)剩余車位計(jì)數(shù)器減1;同時(shí)通過(guò)LED顯示;

③當(dāng)出口車輛行駛至放行桿約1米處，傳感器2檢測(cè)到車倆，放行桿上升;

④當(dāng)出口車輛經(jīng)過(guò)放行桿后，傳感器1生成下降沿信號(hào)，經(jīng)過(guò)5秒后，放行桿下降，同時(shí)剩余車位計(jì)數(shù)器加1;同時(shí)通過(guò)LED顯示。

2.2 控制流程圖

如圖4所示。

2.3 PLC控制程序

如圖5所示。程序中，通過(guò)X1、X2的上升沿控制M8200，通過(guò)M8200的通斷控制計(jì)數(shù)器的增減計(jì)數(shù)方式，因M8200不接通時(shí)默認(rèn)為增計(jì)數(shù)，所以只需X1的上升沿控制M8200工作狀態(tài)。入口、出口的放行桿升降位置通過(guò)X3～X6四個(gè)限位開(kāi)關(guān)控制位置，桿上升到位后設(shè)計(jì)延時(shí)5秒再執(zhí)行放行桿下降動(dòng)作。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值通過(guò)數(shù)據(jù)寄存器D0存放，通過(guò)除法運(yùn)算，運(yùn)用帶鎖存的七段碼顯示指令將商D1送入到剩余車位數(shù)值的十位數(shù)顯示的數(shù)碼管，將除法運(yùn)算的余數(shù)D2送入剩余車位數(shù)顯示的個(gè)位數(shù)碼管。

3? 總結(jié)

本文以PLC作為核心控制器，結(jié)合傳感器檢測(cè)技術(shù)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)等基本知識(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)車庫(kù)管理系統(tǒng)出入口車輛檢測(cè)、放行桿升降控制、剩余車位數(shù)顯示等基本功能，簡(jiǎn)單快捷，安全穩(wěn)定，對(duì)中小型停車庫(kù)的安裝調(diào)試有一定的指導(dǎo)價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]史國(guó)生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[2]郁漢琪.電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M].南京：東南大學(xué)出版社，2003.

[3]羅文.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[4]毛昀，楊峰.基于PLC的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2014（04）：87-89，98.

[5]郭瑋，田錄林，張永良，崔葛安，楊蕓.基于嵌入式PLC軟核的通用保護(hù)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，42（16）：122-126.

[6]周石強(qiáng)，郭強(qiáng)，朱濤，劉旭東.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)的分析研究[J].中華民居（下旬刊），2014（01）：199，201.

[7]王前進(jìn)，馬小平，張守田.PLC軟冗余在通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].工礦自動(dòng)化，2014，40（01）：93-96.

[8]王云剛，陳文燕.基于MCGS和PLC的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].測(cè)控技術(shù)，2014，33（01）：96-98，103.