博图PLC程序停车场控制系统开发语言

【博图PLC程序停车场控制系统】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：

门口的传感器检测到车辆后，输入到PLC的信号为高电位，则PLC输出到栏杆的信号为高电位，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。
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的信号为高电位；车辆离开时，传感器输入给PLC低电位。
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。
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：
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。
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。
优化程序可编辑性。由于车位众多，程序编辑非常不方便，因此使用数组加循环的方式，代替手动绘制一个一个车位的监测和控制梯形图，使用此种方法，增加或减少车位数量时只需在程序中修改常量值即可。

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。

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网络组态使用本地PC工作站，通过PROFINET协议和PLC进行通信。另外使用WinCC软件组态绘制上位机画面。

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硬件接线

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IO分配由于增加了扩展模块，IO点数更多，且留有足够的余量，方便后期对程序进行扩展。

开关与传感器	输入端子号	输出设备名称	输出端子号
复位按钮	I0.0	门口绿灯	Q0.0
启动按钮	I0.1	门口红灯	Q0.1
停止按钮	I0.2	入口栏杆LG1	Q0.2
入口传感器SG1	I0.3	出口栏杆LG2	Q0.3
出口传感器SG2	I0.4	错误指示灯	Q0.4
车位传感器0-19	I2.0-I4.3	个位数码管a-g	Q2.0-Q2.6
		十位数码管a-g	Q3.0-Q3.6
		停车位红灯0-19	Q4.0-Q6.3
		停车位绿灯0-19	Q8.0-Q10.3

程序设计设计思路程序逻辑比较简单，但因为数码管、车位等需要用到大量重复性语句，因此使用函数进行封装。程序基本按照分层、分块的设计流程，尽可能避免使用繁琐的程序段，可读性更好，便于维护。使用数据类型更丰富的DB块作为中间量，简化程序设计步骤。程序中多次用到DB块的数组数据类型代替I/O变量，使运算更加方便。最后使用SCL块的PEEK、POKE指令将数组全部映射到IO域上。

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注意：因为博图V15在能流仿真和WinCC界面中不能直接修改I点的值，所以程序中使用M中间继电器代替所有的I触点，变量名字不变。若要进行实物连接，在变量表中可以很方便的修改输入变量的地址为I点。
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。

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车辆计数与出入此部分是系统的主要功能。车辆入库时，入口传感器检测到车辆后接通，若车库未满，则入门栏杆抬起，直到车辆进入。此时为能流的下降沿，计数器将执行减1操作。对于车辆出库，原理相似。
当计数器记到0时，表明车库容量已满，禁止车辆再次进入，亮起红灯。
当计数器为20时，说明车库中无车辆，此时如果检测到车辆出库，说明有计数错误，计数器将不再增加。此处为容错设计。
当计数器中的剩余车位数量大于实际未占用车位数量时，说明有计数错误，错误指示灯黄灯亮起。此处为错误报警设计。

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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。

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数码管函数就是根据输入的数字决定数码管的哪一段亮，对应的段码如下：

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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：

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车位指示函数一开始对循环变量i和累计占用车位数sum给0，然后进入循环体，对应的车位传感器数组元素接通后，对应的停车位红灯得电，同时sum自增。每次循环将循环变量i自增。直到i=车位数量20循环终止，输出已占用车位数和未占用车位数，退出函数。
车位指示函数如下：

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IO映射在前面提到，7个数码管段，20个车位传感器，40个车位红绿灯都使用DB块的数组代替原来的Q点。此步就是完成从数组到对应Q点的映射。
如果一个一个映射还是太繁琐，此处使用变址寻址，用S7-1200 SCL 编程语言的PEEK_BOOL和POKE_BOOL指令，实现对I/O和DB数据块的读取或写入。

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参数area，根据数据所在区域的不同有四种取值。

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如果映射的地址是连续的存储空间，这种方法可以使用FOR循环赋值。容易发现规律，数组元素下标从0开始逐个加1，如果I/O点是从0.0开始，对应的输入地址的位变量是从0到7再往复，而字节地址是先是8个0，然后是8个1……所以总结是字节地址是下标整除8的商，位地址是下标整除8的余数，换成编程语言就是字节地址是下标/8，位地址是下标MOD8。如果字节地址不是从0.0开始，在循环的开始加一个偏移量就可以了。然后就可以利用FOR循环来快速实现逐个位的赋值。[2]
部分程序如下：

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仿真与结果分析仿真与上位机使用博图自带的仿真软件对系统进行调试，通过手动控制各个开关的通断来模拟系统运行，通过观察能流导通情况，和监视变量值，最终验证了程序的正确性。
根据题目要求绘制的WinCC控制台可以更加方便的仿真与调试。
左上最大的区域是车位情况，中间的按钮表示车位传感器，背景为指示灯，被占用为红灯，未被占用为绿灯；
车位下方是车辆的出入口。按钮表示传感器，箭头表示栏杆起落情况。当有车进入且车库未满时，检测到车辆，箭头亮起代表栏杆抬起；
最下方是准入指示灯（绿色）和禁入指示灯（红色），另外还有错误指示灯（黄色）；
右侧是控制和计数显示区，数码管每一段都连接到对应Q点，实时显示剩余容量情况。按钮控制停车场的运行状态。