车辆出入库管理系统设计

摘要
本设计针对目前车辆出入库管理系统存在的系统管理介质落后、集成自动化程度低。

安全性差、人性化和运行效率低下不足，结合目前科学技术领域的最新研究成果，设计了一种技术较先进、性能可要、自动化程度较高的车辆输入库管理系统。

本设计的思想立足于车辆输入管理系统的可要性、安全性和高效性，对目前我国各大中城市多面临的“停车难”问题的解决，具有一定促进作用。

本系统所采用的PLC技术，射频卡技术对其他交通收费系统也有一定的借鉴意义。

本文针对车辆出入库只能控制系统中存在的问题，把PLC可编程序控制器和变频器应用于车辆出入库只能控制系统上，并进行了较深入的研究。

本文阐述了智能车辆出入库系统的PLC控制、收费、计费和安全的一些基本思路和方法，并介绍了着重介绍了PLC工作特点及运行原理，还介绍了C20P 型欧姆龙型可编程控制器系列的C200H-OA223 PLC控制器主要功能模块及应用，C20P不仅编程简单，通用性强，抗干扰能力强，可靠性高，而且具有易于操作及维护，设计、施工、调试周期短等优点。

还介绍了MIFARE1ICS50非接触式IC卡的结构，描述了车辆出入库管理系统的基本模块及功能，并对系统的主回路和控制回路的硬件部分进行了详细介绍。

本文主要是对车辆出入库进行智能化设计，通过采取PLC技术对车辆出入库管理的设计，达到车辆出入库智能化、高效化
目录
摘要 (5)
第一章 PLC的简介 (7)
1.1 PLC的基本结构 (7)
1.2 PLC的工作原理 (8)
1.2.1输入刷新阶段 (8)
1.2.2程序执行阶段 (8)
1.2.3输出刷新阶段 (8)
第二章车辆出入库管理系统的构成 (9)
2.1 整体框架 (9)
2.2 传感器的布置 (9)
2.3 显示电路 (10)
第三章 PLC的I/O端口接线 (11)
第四章 I/O 口地址分配 (12)
第五章程序设计 (13)
5.1 课题内容 (13)
5.2 计数逻辑 (14)
5.3 程序流程图 (15)
5.4 梯形图 (16)
第六章总结 (18)
第七章元器件清单 (19)
参考文献 (20)
第一章PLC的简介
1.1 PLC的基本结构
1、中央处理单元(CPU) 中央处理单元 (CPU)是PLC的控制核心。

它按照PLC系统程序赋予的功能：a. 接收并存储从用户程序和数据；b.检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。

2、存储器可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。

存放系统软件（包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其各种管理程序）的存储器称为系统程序存储器；存放用户程序（用户程序存和数据）的存储器称为用户程序存储器，所以又分为用户存储器和数据存储器两部分。

3．输入接口电路输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种，在我们实际涉及到的信号当中，开关量最普遍。

4．输出接口电路：可编程序控制器的输出有：继电器输出(M)、晶体管输出(T)、晶闸管输出(SSR)三种输出形式。

5．电源
PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。

如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。

一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。

如FX1S额定电压AC100V—240V，而电压允许范围在AC85V —264V之间。

允许瞬时停电在10ms以下，能继续工作。

一般小型PLC的电源输出分为两部分：一部分供PLC内部电路工作；一部分向外提供给现场传感器等的工作电源。

1.2 PLC的工作原理
PLC则是采用循环扫描的工作方式。

一个扫描周期主要可分为3个阶段。

1.2.1输入刷新阶段
在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。

完成输入端刷新工作后，将关闭输入端口，转入程序执行阶段。

在程序执行期间即使输入端状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，而这些变化必须等到下一工作周期的输入刷新阶段才能被读入。

1.2.2程序执行阶段
在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐步执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。

当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输入刷新阶段。

1.2.3输出刷新阶段
当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路（输出映像寄存器），并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。

由此可见，输入刷新、程序执行和输出刷新三个阶段构成PLC一个工作周期，由此循环往复，因此称为循环扫描工作方式。

显然扫描周期的长短主要取决于程序的长短。

扫描周期越长，响应速度越慢。

由于每个扫描周期只进行一次I/O刷新，即每一个扫描周期PLC只对输入、输出状态寄存器更新一次，所以系统存在输入输出滞后现象，这在一定程度上降低了系统的响应速度。

但是由于其对I/O的变化每个周期只输出刷新一次，并且只对有变化的进行刷新，这对一般的开关量控制系统来说是完全允许的，不但不会造成影响，还会提高抗干扰能力。

这是因为输入采样阶段仅在输入刷新阶段进行，PLC在一个工作周期的大部分时间是与外设隔离的，而工业现场的干扰常常是脉冲、短时间的，误动作将大大减小。

但是在快速响应系统中就会造成响应滞后现象，这个一般PLC都会采取高速模块。

总之，PLC采用扫描的工作方式，是区别于其他设备的最大特点之一，我们在学习和使用PLC当中都应注意。

第二章车辆出入库管理系统的构成2.1 整体框架
2.2 传感器的布置
2.3 显示电路
第三章PLC的I/O端口接线
在本设计中，总共需要8位LED数码管和l6个按键，为了节省单片机I／O 口数以及数码管驱动问
题，在此采用HD7279键盘显示芯片。

7279键盘显示芯片为SPI接口，具有连线简单、无需另加数码管驱动、自身电路简单等优点。

显示部分采用1组4位一体共阴数码管，共设置l6个功能键。

PLC的I/O端口接线
第四章I/O 口地址分配
设计中采用内存为3．2K，最大I／0点数640点的微处理器(c200HE—CPU11-E，欧姆龙公司产品)，电源使用带有24V DC和AC1 10—120／220—240V 的使用电源(PA204S)
根据系统控制要求，本系统需计数器1个，定时器2个，16个输入点和16个输出点，所选PLC类型满足系统要求。

第五章程序设计
5.1课题内容
1.入库车辆前进时，经过1# → 2#传感器后计数器加1，后退时经过2# → 1#传感器后计数器减1，单经过一个传感器则计数器不动作。

2．出库车辆前进时经过2# → 1#传感器后计数器减1，后退时经过1# → 2#传感器后计数器加1，单经过一个传感器则计数器不动作。

3．设计一个由两位数码管及相应的辅助元件组成的显示电路，显示车库内车辆的实际数量。

变量约定：
10001---启动10006---1#传感器
10002---停止10007---2#传感器
10003---清零00001---仓库空显示
10004--- =“1”入库操作
10004--- =“0”出库操作
10005--- =“1”前进操作
10005--- =“0”后退操作
课题要求：
1．根据题意设计显示电路图，并按图连接。

2．画出PLC I/O端口接线图，并按图接线。

3．编制控制程序，并画出梯形逻辑图。

4．完成系统调试，实现控制要求。

5. 完成课程设计说明书。

5.2 计数逻辑
1.光传感器的接收光被遮断时定义为“有信号”；
2.传感器1#有信号时启动增计数逻辑；
3.传感器2#有信号时启动减计数逻辑；
4.传感器1#完成脉冲同时2#有信号，则启动增计数逻辑；
5.传感器2#完成脉冲同时1#有信号，则启动减计数逻辑；
6.传感器1#和传感器2#都完成脉冲后进行相应计数动作；
7.传感器1#和传感器2#都没有信号时进行小复位动作；
8.增计数与减计数的启动逻辑互锁；
9.增计数和减计数的进行逻辑互锁。

10.计数值超过+99后从零开始计数并报警（发光二极管）
其中：
条件2和条件3为“方向判定条件1”；
条件4和条件5为“方向判定条件2”；
5.3 程序流程图
车辆入库操作流程
5.4 梯形图
第六章总结
随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和生产活动大量的使用自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度的提高了生产效率，又进一步的促进了生产力快速发展，并不断的丰富着人们的生活。

早期的自动控制系统是依靠继电-接触器来实现的，其特点是：结构简单、价格低廉、抗干扰能力强，可以实现集中控制和远距离控制，但是其采用固定接线，通用性和灵活性差；又采用触点的开关动作，工作频率低，触点易损坏，可靠性差。

目前，可编程控制器PLC主要是朝着小型化、廉价化、标准化、高速化、智能化、大容量化、网络化的方向发展，与计算机技术相结合，形成工业控制机系统、分布式控制系统DCS(Distributed Control System)、现场总线控制系统FCS(Field bus Control System)，这将使PLC的功能更强，可靠性更高，使用更方便，适用范围更广。

随着汽车特别是私有汽车的普及使用，公工场所和社区流转数量激增，着对车辆的安全停放和管理提出了跟高的要求，引进先进的控制技术和管理方式，实现对大型停车厂系统的集中化和智能化的安全性管理已经成为大规模停车服务管理的必然趋势。

针对现有的停车系统管理中存在的缺陷及PLC技术和传感器技术的迅猛发展所带来的新控制方式和管理方式的变革，采用先进的、科学的、合理的设计方法，建立一套基于PLC车辆出入库管理系统，实现车辆出入库，数量统计、信息查询过程的自动化，就显得十分必要。

本设计是基于PLC的车辆出入库管理系统，采用两位LED来显示车库内车辆的实际数量。

使用两个光传感器来监控车辆的进出并完成计数工作，车辆进入时经过两个传感器使显示数字加一，车辆外出时经过两个传感器使显示数字减一，但当车辆只经过一个传感器时不计数。

第七章元器件清单
参考文献
[1] 李建兴.可编程序控制器应用技术.北京：机械工业出版社，2004.
[2] 陈宇，段鑫.可编程序控制器基础及编程技巧.广州：华南理工大学出版社，2002.
[3] 王永华.现代电器控制及PLC应用技术.北京：北京航空航天大学出版社，2003.
[4] 高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例.北京：人民邮电出版社，2004.
[5] 廖常初.PLC编程及应用.北京：机械工业出版社，2005
[6] 郁汉琪.《电气控制与可编程序控制器》, 东南大学出版社,2003.
[7] 易传禄主编.《可编程序控制器应用指南》 , 上海科普出版社,2004.
[8] 张进秋．可编程控制器原理及应用实例[M]．北京：机械工业出版社，2003．
[9] 汤以范主编《电气与可编程序控制器技术》 . 机械工业出版社,2005.。