自动化PLC实训项目——基于PLC的停车场控制系统的设计

题目要求

原题目

（1）停车场有80个车位。当有空位时停车场门口的绿灯亮，当没有空位时红灯亮。其中，L1：绿灯；L2：红灯。
（2）系统启动时，首先按下复位按钮，计数器复位（复位成80）。然后按下启动按钮，智能停车场控制系统开始工作，按下停止按钮，智能停车场停止工作。
（3）当车辆进入停车场时，停车场入口传感器SQ1感应，栏杆LG1抬起，LED计数器减1；当车辆驶离停车场时，停车场出口传感器SQ2感应，栏杆LG2抬起，LED计数器加1。当停车场车位已满时，车辆不能再进入停车场（栏杆LG1不抬起）。
（4）停车位被占用时，上方的指示灯显示红色；如果本车位空闲，则上方的指示灯显示绿色。
（5）通过操作台来实现监控系统画面的运行，最后实现了停车场控制系统的操作（选做）。

补充

为完成题目要求，需要规定传感器和执行部件的规则。本项目默认规定：

1. 门口的传感器检测到车辆后，输入到PLC的信 为高电位，则PLC输出到栏杆的信 为高电位，栏杆抬起；检测到无车辆，输入为低电位，则输出低电位，栏杆落下。
2. 若有车辆停在车位，安装在车位上的车位传感器将立即检测到，输入到PLC的信 为高电位；车辆离开时，传感器输入给PLC低电位。
3. 启动、复位、停止按键为按下自动弹起的按钮，按下均为高电位。
4. 所有的指示灯均为高电位亮，低电位灭。
   除了要求的功能，系统还增加和优化了另外的功能：
5. 优化逻辑。按下复位键时，数码管显示的剩余车位为车位数量减去已占用车位。
6. 增加功能。若数码管显示的剩余车位大于实际剩余车位，表明计算错误，将亮起黄色指示灯。

系统组态与硬件设计

扩展模块

由于车位众多，使用的车位传感器和车位指示灯，需要20个I点和40个Q点。另外两个数码管显示需要14个Q点，而本项目使用的S7-1214C PLC只有I点14个和Q点10个，因此需要添加扩展模块进行IO扩展。使用2个DI 1624模块和5个DQ 1624个模块将IO点扩展为I点46个，Q点90个，足够系统使用，且留有一定余量，方便在IO映射时位对齐，也方便后期加入更多车位或者其他功能。

硬件接线

启保停复位

经典的启保停作为程序的开始。
项目还要求有复位按钮，系统先按复位键将计数器复位再启动。在此设计了按下启动时自动复位，简化了操作步骤。
直接复位可能出现显示计数值为车位数量，但有的车位依然被占用的情况，因此将程序改进为按下复位，数码管显示的值=车位数量-已占用车位数，更加贴合实际情况。

数码管显示

系统中需要使用两个数码管表示两位数，而每个数码管的控制程序除了IO不同其他都一致，因此将数码管显示的程序封装为一个函数，简化了程序设计步骤。
将计数器数字个位和十位分离，分别作为IN参数填入函数。定义个位数码管和十位数码管的7位数组参数，将个位、十位数码管输出的7个Q点暂用对应的数组的不同位来表示，其地址作为IN/OUT入口参数填入函数，在函数中就可以把要显示数字的段码输出到对应数组的各个位中了。之后再将数组映射到I点，就可以控制数码管显示数字了。

车位管理

由于车位众多，一个一个赋值程序会特别繁琐，且如果要更改车库数量，需要修改很多程序段。本程序将车位指示封装为函数，使用循环语句，对对应车库的数组元素进行赋值，然后经过IO映射完成功能。
主程序调用如下：

遇到的问题

1. IO点数不够用
   解决办法：使用扩展模块，进行点数扩展。
2. 数组元素不能对应到I点和Q点
   解决办法：使用SCL语言的变址寻址语句PEEK和POKE来实现。
3. 仿真时输出I点不能修改
   解决办法：博图限制仿真时I点只能由外部改变或强制修改，换成DB块中的变量或M即可修改。
4. 仿真变量变化缓慢
   解决办法：在WINCC变量中将变量更新时间由1s修改为0.1s，仿真响应变快。