智能停车场PLC控制系统设计

摘 要本文提出一种运用可编程控制器（PLC）对停车场进出及停放指示进行管理的方案。本停车场由16位停车位、入口检测器、出口检测器、道闸管理系统、七段数码管用来显示车库内车辆数、尚有车位指示灯、车位已满指示灯等部分组成。采用PLC的自动控制系统，由于PLC具有可靠性、易操作性、灵活性等优点，因此，本控制系统与传统停车场相比，大大提高了设计效率，维护周期短、调试方便、成本较低、易操作、可靠性高，有很强的实用价值。关键词：PLC；停车场管理；车位控制目 录第1章 平面停车场控制系统需求分析 11.1车场建设情况及其管理模式分析 11.2平面停车场管理分析及其控制模式 11.3平面停车场控制需求描述 21.4停车场监控系统主要功能模块 31.5停车场管理监控系统主要设备 4第2章 可编程控制器（PLC）简介及发展趋势 52.1PLC的起源 52.2PLC的特点 52.3PLC的发展的发展方向 62.4PLC的选型及简介 72.5PLC的总结 8第3章 系统硬件设计 103.1七段数码管的设计 103.2车位传感器 113.3道闸管理系统 143.4车位指示版 15第4章 系统的软件设计 164.1PLC外部输入输出点（I/O） 16 4.2车辆进库 164.3车辆出库 174.4车辆进出库梯形图 184.5软件程序 19第5章 课题总结及展望 21 5.1课题总结 215.2 展望 21感谢致辞 22参考文献 23第1章 平面停车场控制系统需求分析1.1 停车场建筑情况及其管理模式分析停车场根据建筑形式及停车场位置的不同分为园区地面停车场、建筑物地下平面停车场、专用停车楼及路边临时占道停车场。根据建筑物类型及建筑物功能的不同又可分为：1、市区公共建筑群大型停车场，该类型停车场规模庞大，停车位多，停车用户流动性大，用户通常皆为临时停车用户。2、综合建筑楼专用停车场，如各类大型商场及商务楼群地下专用停车场。该类型停车场停车位数量适中，停车用户常分为办公楼固定停车用户人群及购物顾客或访客临时停车用户人群。此类停车场通常白天工作时段车位紧张而夜晚非工作时段则车位大量空置。因此在管理模式上可实行分片分区管理，划定专用的固定用户停车区域及临时用户停车区域，在夜晚非工作时段将临时用户停车区域车位提供给周边社区无配套停车位小区住宅用户计时停车，提高设施利用率以提高社会配套设施的社会效益，缓解停车位置紧张的市场供需矛盾。3、办公区域专用园区地面停车场。该类型停车场用户也常分为固定用户及临时访客用户，由于园区露天管理模式使得对停车管理到固定车位的可能性很小，通常只能实现门禁管理出入权限。此类型停车场为防止盗车现象的发生则可采用摄像监控，在出入口严格比对车辆摄像信息。对多出入口园区停车场管理还需做好联网管理，数据共享，一卡通行。4、住宅小区专用停车场，该类型停车场规模通常依据小区总户数设计，停车类型绝大多数应为固定用户停车，在管理模式上可不采用计时收费而采用停车位相对固定，用户卡预先充值付费方式。为防止乱停车位及盗车现象，可加强车位动态监控结合门禁管理以达到有效监控。5、专用停车楼的建筑在设计上为停车场专用，可采用专用托举设备结合现场控制器、传感器、计算机等智能设备实现停车、取车、车位监视等过程的全自动控制，并能做到空间的最高效利用。该类型停车场需在建筑设计的初期即根据专用设备规划建筑的功能及形式，并且初期设备投入昂贵。综上所述可知无论哪一类停车场地，其用户皆可归类为临时停车用户和固定停车用户两类。对临时停车用户，由于用户流动性大，为防止盗车现象发生，通常采用摄像监控、比对出库车辆信息、计时收费的管理监控模式。对固定停车用户则通常采用停车用户卡预先充值收费，门禁系统结合车位监控系统对停车车辆及车位动态监控的管理、监控模式。鉴于此，本文在对典型停车场进行分析的基础上提出停车场管理及监控系统的功能规划及实施方案，并对其控制系统做详细设计。1.2 平面停车场管理及其控制需求分析对停车场进行管理及控制需求分析是系统设计的基础，本节在分析停车场基本情况的基础上分析该类型停车场的控制及管理需求。1、停车场基本情况分析在对典型停车场基本情况进行研究过程中由建筑设计单位提供图形资料的一种典型的平面停车场在建筑形式上具有较好的代表性，本文以此停车场为例进行的停车场监控系统设计亦具有较好的广泛性与代表性。图1是该住宅小区的地下停车场的总平面图。图1 停车场的总平面图2、入库车辆地点变更逻辑分析停车场内不同停车区域可提供不同的服务，但进入停车场的车辆皆会进行如图2所示的地点变更。 图2 入库车辆地点变更逻辑图停车场车辆管理操作应该从车辆进入停车场开始，到车辆出停车场结束，并针对不同类型停车用户的出入停车事件的发生做相关事件的记录。车辆从入场到出场有固定的运动逻辑，从一个状态到另一个状态一般是不可逆的，这样一来如果已知一个状态就可准确地预计车辆的下一个状态，可实现车辆的状态追踪。1.3 平面停车场控制需求描述停车场的管理及控制包含管理及控制两部分运行系统。管理包括对用户及其使用停车位情况等信息的管理；停车场运营基本情况信息的管理及设备基本信息的管理。这些管理功能的实现由安装在管理PC机内的管理中心软件完成，包含如下功能：在线监控所有各站点帐目状况：如各时期收支情况、付款额度及次数、币卡数量、种类等、出入口当前状况、操作员姓名等；用户卡的管理数据库；帐目打印与数据库报表；系统配置及建立停车系统及费率设置等其他部件管理等；控制则主要是对现场设备的状态依据管理及控制流程进行监视与控制，该部分功能的实现由现场设备及现场控制器及相关监控软件完成。主要包含如下功能：1、自动采集车辆出入车库与车位的状态；2、根据车辆出入库状态自动开、关道闸并自动开启；3、对车位则自动计数并能启动满位红灯亮；4、车辆超过限制的车位区蜂鸣器报警，提示司机。1.4 停车场监控系统主要功能模块要实现上述监控流程，停车场监控及管理系统的基本组成为出入口控制系统；车路、车位监控系统及管理系统。系统框图如图3所示。本文重点介绍管理监控系统中现场设备的功能设计、相关控制软件的设计。对管理中心软件的设计则不作介绍。 图3 停车场监控系统框架1、停车场入口控制系统入口控制系统主要由入口票箱（内置出卡机、感应式读卡器）、自动道闸、车辆检测线圈、控制器等设备组成。用户入场时在票箱处按键，票箱内发卡器发送一张IC卡至入口票箱出卡口，同时完成读卡过程。读卡器与PC机通信，记录读卡事件相关数据如：卡号、读卡时间等。同时发信息通知控制器启动入口摄像机，拍摄入库车辆图像并依据相应卡号存入管理数据库。控制器开启道闸放行车辆，车辆通过车辆检测传感器后，控制器关闭道闸并记录入库车辆数目，车位满时，红灯亮显示“满位”。2、停车场出口控制系统出口控制系统部分主要由出口读卡器、自动道闸、车辆检测线圈、照相机及控制器组成。用户车辆出场时，在出口读卡器处读卡，同时启动照相机拍照，PC机依据读取的卡号调用出入口两幅相同卡号的图像人工比对。管理软件依据入场及出场时间及计费标准计费，司机缴费；在收费及图像比对无误后，管理人员按键开启道闸放行。车辆检测传感器检测到车辆离场后道闸关闭，停车位计数器加一，管理系统将该车缴费信息记录到数据库。3、车位状态监控系统在用户停车场管理中若按照通常系统构成仅利用出入口门禁系统进行出入权限管理，对车辆进入时的乱停放现象进行监控。在本文系统设计中，利用车位传感器构成车位状态监控系统。4、停车场管理系统停车场收费管理处内设备由管理PC机、系统管理软件、系统数据库、IC卡读写器、报表打印机、对讲系统、收费显示器组成。管理PC机通过系统管理软件与IC卡读写器系统、出入口控制器通信，负责读写IC卡信息；存储并管理用户卡及车位信息；统计分析计费及管理情况；查询、打印报表；系统维护等功能。1.5 停车场管理监控系统主要设备停车场管理及监控系统需要有如下的设备作为硬件支撑： 1、管理PC机管理计算机配备相应的停车场系统管理软件，实现日常运营管理如计时计费、车位及收费统计、报表、数据信息管理、图像采集、显示、对比等管理功能。 2、现场控制器PLC本文系统采用PLC作为现场控制器，汇总现场设备及PC机传来的各类输入信息，根据管理及监控流程进行信息处理，输出控制信号，控制停车场现场设备的工作，并向管理PC机传送现场信息。 3、读卡器在设有门禁控制的管理场所，读卡器被广泛应用，停车场的读卡器根据所用卡片读卡感应距离的不同分为短、中、长及远距离读卡器系统。读卡器读取与辆、车位一一对应的用户卡信息，通过上述信息对车辆的出入进行记录与管理。 4、车辆检测器及地感线圈车辆到达出入口的情况和位置需要系统能自动探测到，这就需要在出入口的适当位置设置光电传感器作为检测器。当汽车经过时检测器产生的感应信号作为输入信号传给现场控制器以便控制。一般在停车场出入口各设置两套车辆检测器。一套在道闸前，检查车辆到达情况启动读卡，一套在道闸后检查车辆的离场或入场情况。同时还可在道闸杆下部设超声波车辆检测器，与挡车器的控制信号连锁，防止闸杆下有车时闸杆落下砸伤车辆。 5、摄相设备车辆进出停车场时，系统自动启动照相机，记录车辆的外形、色彩、车牌等信息存入管理数据库并按卡号管理。车辆出入时系统管理软件自动调出出入图片人工比对，可有效防止盗车现象。同时需配备辅助照明设备。 6、挡车器挡车器又称为道闸，是停车场出入口的关键设备，其控制方式通常有手动按钮、遥控器控制、程序控制道闸升降等三种方式。 7、车位传感器在用户停车区域为防止乱停放及盗车现象发生，在车位上方设置车位传感器，检测车辆是否乱放，常采用超声波车位传感器。第2章 可编程控制器（）简介及发展趋势2.1 PLC的起源 在工业自动化控制领域主要分为PLC，工控机和嵌入式控制，而PLC自1968年诞生以后以惊人的速度成为了这一领域的主导者，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。另一方面，PLC还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。PLC需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。 PLC技术发展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。大多数人认为，PLC将会继续失去市场份额；更有甚者认为，在工业PC面前，PLC将会一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工业应用领域仍将为PLC提供一定的市场份额。2.2 PLC的特点就我个人来看，PLC市场份额不但不会减少，反而将会增加。许多年前开始，就有人预言，PLC将要被PC-BASED控制系统取代。但是，PLC的销售每年都在以一个十分稳定的增长率在上升，目前的PLC已经与十年前的PLC有着很大的区别，十年后的PLC与当前的PLC也将有着很大的不同。但是，有两个方面是不变的：首先，PLC会提供稳定的控制响应，其次，高度的可靠性。PLC有着其它控制产品，如工控机，DCS，单片机等控制产品，所无法替代的特性。 1可靠性可靠性包括产品的有效性和可维修性。可编程控制器的可靠性高，表现在下列几个方面： a)可编程控制器不需要大量的活动部件和电子元件，接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间缩短，因此可靠性得到提高。b)可编程控制器采用一系列可靠性设计方法进行设计，例如冗余设计，掉电保护，故障诊断，报警和运行信息显示和信息保护及恢复。c)可编程控制器有较强的易操作性，它具有编程简单，操作方便，编程的出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。d)可编程控制器的硬件设计方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的工业级元件，采用先进的电子加工工艺（SMT）制造，对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等；存储器内容的保护，采用看门狗和自诊断措施，便于维修的设计等。 2易操作性 a)操作方便：对PLC的操作包括程序的输入和程序更改操作，大多数PLC采用编程器进行程序输入和更改操作。现在的PLC的编程器大部分可以用电脑直接进行，更改程序也可根据所需地址编号、继电器编号或接点号等直接进行搜索或按顺序寻找，然后可以在线或离线更改。 b)编程方面：PLC有多种程序设计语言可以使用，梯形图与电气原理图相似；编程语句是功能的缩写，便于记忆；功能图表语言以过程流程进展为主线，十分适合设计人员与工艺专业人员设计思想的沟通。功能模块图和结构化文本语言，功能清晰，易于理解等优点。c)维修方便：PLC所具有的自诊断功能对维修人员的技术要求较低，当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以根据有关故障代码的显示和故障信号灯的提示等信息，或通过编程器和HMI屏幕的设定，直接找到故障所在的部位，为迅速排除故障和修复节省了时间。 3灵活性a)编程的灵活性：PLC采用的标准编程语言有梯形图、指令表、功能图表、功能模块图和结构化文本编程语言等。使用者只要掌握其中一种编程语言就可进行编程，编程方法的多样性使编程方便。b)扩展的灵活性：PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可以根据应用的规模不断扩展，即进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。它不仅可以通过增加输入输出卡件数来增加点数，通过扩展单元扩大容量和功能，也可以通过多台PLC的通信来扩大容量和功能。c)操作的灵活性：操作的灵活性指设计工作量、编程工作量、和安装施工的工作量的减少。操作变得十分方便和灵活，监视和控制变得很容易。在继电器顺序控制系统中所需的一些操作得到简化，不同生产过程可采用相同的控制台和控制屏等。 4机电一体化为了使工业生产的过程控制更平稳，更可靠，向优质、高产、低耗要效益，对过程控制设备和装置提出了机电一体化，即仪表、电子、计算机综合的要求，而PLC正是这一要求的产物，它是专门为工业过程而设计的控制设备，具有体积小、功能强，抗干扰性好等优点，它将机械与电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合集成在一起，因此，它已经成为当今数控技术、工业机器人、离散制造和过程流程等领域的主要控制设备，成为工业自动化三大支柱（PLC，机器人，CAD/CAM）之一。可编程控制器现在已经成为了一个不可代替的控制系统，它们可以与其它系统通讯，提供产品报表，生产调度，诊断自身和设备的故障，这些技术上的改进，让PLC成为今天的各行各业的高质量和产量的重要的贡献者。由以上特点不难看出，PLC在工业控制领域，不仅不会逐渐推出，而且会不断扩大他的市场份额。表面上看工控机的出现给PLC带来了一定程度的冲击，但如果我们仔细分析一下可以看到，工控机在某种程度上其实帮助了PLC的发展，因为PLC的可靠性高，易操作，但对与操作员站的一些功能，如曲线处理，数据记录等功能，远不及工控机，而工控机的致命缺陷是可靠性差。所以目前来看工控机与PLC结合的控制系统更为完美。工控机的出现推动了PLC的发展。2.3 PLC发展的方向其实PLC自诞生以来也是在不断发展改进创新的。采用新的、先进的微处理器和电子技术达到快速的扫描时间。 小型的、低成本的PLC，可以替代4到10个继电器，获得更大的发展动力。 高密度的I/O系统，以低成本提供了节省空间的接口。 基于微处理器的智能I/O接口，扩展了分布式控制能力。典型的接口如：PID，网络，CAN总线，现场总线，ASCII通信，定位，主机通讯模块，和支持高级语言编程的模块（如BASIC，PASCAL）。 包括输入输出模块和端子的结构设计改进，使端子更加集成。 特殊接口允许某些器件可以直接接到控制器上，如热电偶、热电阻、应力测量、快速响应脉冲等。 由于工控机，DCS等控制系统的出现，将迫使PLC向着功能更多，开放性兼容性更强的方向不断发展。2.4 PLC选型及简介 1选择的原则选择PLC是首待解决的事情。一方面要选择多大容量的PLC ,另一方面是选择什么公司的PLC及外设。对第一个问题，首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和模拟量I/O以及输出是用继电器还是晶体管或是可控硅型。控制系统输出点的类型非常关键，如果他们之中既有交流220V的接触器、电磁阀，又有24V的指示灯，则最后选用的PLC的输出点数有可能大于实际电数。因为PLC的输出点一般是几个一组共用一个公共端，这一组输出只能有一种电源的种类和等级。所以一旦它们是交流220V的负载负载使用。则直流24V的负载只能使用其他的输出端了。这样有可能造成输出点浪费，增加成本。所以要尽可能选择相同等级和种类的负载，比如使用交流220V的指示灯等。一般情况下继电器输出的PLC使用最多，对第二个问题，则有以下几个方面要考虑：（1）功能方面 所有PLC一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的PLC是否有能力控制任务。如对PLC与PLC、PLC与智能仪表及上位机之间有灵活方便的通信要求；或对PLC的计算速度、用户程序容量等有特殊要求；或对PLC的位置控制有特殊要求等。（2）价格方面 不同厂家的PLC产品价格相差很大，有些功能类似、质量相当、I/O点数相当的PLC的价格能相差40%以上。在使用PLC较多的情况下，这样的差价当然是必须考虑的因数。因为本次课程设计是在学校完成。考虑到实验室中应用的是三菱FX2N型PLC，对此种型号PLC的指令以及使用方法都比较熟悉。所以本次设计采用就近取材原则选三菱FX2N型PLC。 2FX2n型PLC的简介 20世纪90年代，三菱公司在FX系列PLC的基础上又推出了FX2n系列产品。该机型在运算速度，指令数量及通讯能力方面有了较大的进步，是一种小型化、高速、高性能、各方面都相当于FX系列中最高档次的超小型的PLC。FX2nPLC的基本单元可以根据控制规模大小外加扩展单元、扩展模块及特殊功能单元构成叠装式PLC控制系统。下图是FX2n可编程控制器基本单元实物图。 FX2n可编程控制器实物图2.5 总结PLC的未来发展除了产品本身的发展，更大程度上取决于用户和市场的发展，任何产品存在的根本在于用户和市场的需求。PLC以它的高可靠性和易操作性，主导了工控行业数十年，我相信它将继续存在且壮大下去。 PLC是一种可编程的数字逻辑控制设备，早期用于开关量的逻辑控制，多用做控制电动机正反转和电磁阀的开关动作，从而控制机械设备的运转。只要合理分派输入、输出点，根据控制要求设计梯形图，采用基本指令和步进指令就可达到控制目标。随着控制要求的不断提高，许多PLC生产厂家进一步优化和完善PLC的功能，增加了功能指令，大大拓宽了PLC的应用范围，使PLC在某种程度上可以代替控制器和计算机的协同工作系统，为工业生产和民用控制设计提供方便。PLC的具有可靠性高、功能性强和编程简单等优点，所以深受设计人员的喜爱。PLC就如同一部计算机与继电器控制设备相结合的新型高性能控制装置。PLC的基本单元包括中央控制器(PLC)、存储器、输入单元和输出单元。采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件包括CPU、电源、I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。安装简单，维修方便PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。下面是PLC的基本单元结构图：存储器输入单元输出单元扩展模块扩展模块中央处理器CPU PLC基本单元物理结构图PLC就物理结构来说有丰富的输入输出端，而从PLC的逻辑结构来说，内部有许多软元件，如输入输出继电器、状态器、计数器。计时器和数据寄存器及器件所对应的常开常闭触电，方便对车辆进出、停车、计数、计时的信号输入和车辆停放数量、位置的显示。大多数PLC的编程方式都有梯形图编程、指令表编程和顺序功能图(PLC)编程，特别是梯形图编程方式，直观易懂。除了运用基本指令可以完成大量工作，功能指令的扩展更为系统开发、调试和维护带来很多便利，本文以梯形图编程方式设计停车场管理系统，无论从设计到功能分析都是极为方便的。第3章 硬件系统的设计监控PC机入场控制PLC出场控制PLC道闸系统车位传感器道闸系统 系统构成简图3.1 七段数码管的设计要进行数字显示最常用的器件就是七段数码管，它是由a、b、c、d、e、f、g七个LED组成。通过使不同的LED组合发光，达到数字的显示效果。七段数码管各数码段分布及排序如图4所示,并联式七段数码管译码原理如图5所示。每个数码段通过限流电阻和译码开关(译码开关泛指能起到开关作用的器件,如:三级管、集成电路、普通开关、接插件)相互并联,然后与电源联接,由译码开关译码,译码开关导通,表示与该译码开关相联的数码段显示;译码开关关断,表示与该译码开关相联的数码段不显示,数码段不同的显示组合,就可显示“0-9”10个阿拉伯数字。例如:在图5中,译码开关SA, SB, SC, SD, SE, SF导通,显示数码“0”;译码开关SB, SC导通,显示数码“1”,以此类推。 图4.七段数码管各数码管分布 图5. 七段数码管译码原理3.2 车位传感器 1车位传感器工作原理及选型车位传感器负责采集车位的状态信号，本节依据其工作原理进行选型8。 2各类车位传感器车位检测是大型室内专业停车场实现车位自动化定点管理的基础，车位传感器则是其中的关键部件。目前对车位占、空状态的检测常采用地感线圈检测器、超声波车位传感器等常用方式。近来亦有采用视频车位检测器实现对车位的检测。电感线圈检测方式常被用于停车场的出入控制系统。视频车位检测器则采用视频图像处理技术，采用摄像头同时监控多个车位，并将车位的占用信息传递到上位控制计算机。除了传送简单的车位占用情况信息之外，还可以传送现场监测图片。视频车位检测系统通常由图像采集、图像处理、网络通信、显示控制及电源五大模块组成。系统对车位状态的监测需要强大的信息处理能力。超声波车位传感器则采用超声波测距的工作原理，利用超声波发射、被测物体反射、回波接收后的时差来测量被测距离的一种非接触式测量仪器。能够检测车辆是否停在车位上，具有防误检功能，如防相邻车位误检、人员在停车位误检、障碍物误检等。由于使用超声波侦测，不会象使用红外线、微波等侦测方式容易受外在环境变化或干扰而造成误报问题。由于每个传感器都有独立的防干扰功能，也不受周围传感器的干扰。检测车位占、空状态可以采用光电、电磁、红外检测等多种方法设计车位传感器，但从检测原理及工程实施来看，超声波检测器具有造价低、非埋设、无附加反射装置、免维护和抗静电干扰等优点，有利于网络群测系统的构成。基于超声波传感器的上述优点，本文系统中对停车场车位的检测选用超声波车位传感器。 3超声波车位检测原理超声波车位传感器利用超声波发射、被测物体反射、回波接收后的时间差来测量被测距离，根据不同距离时回波时间差的不同来判断车辆是否停在车位上。超声回波示意图所示：传感器SH 超声回波示意图在没有车时，从发出超声波到接收到回波的时间：（常数）其中s为传感器到地板的距离，v为0时超声波在空气中的传播速度，其值为331.5 m/s。当有车泊位时，由于超声波被车反射回，因此，从发出到接收回波的时间相对于没车时会减小，其大小为，其中H为车头的高度。这里讨论的停车场是以能容纳16辆车的车库为例设计一个管理系统。分析评估控制任务PLC 机型选择程序设计电器系统安装检查修改程序调试程序设计硬件系统接线图满足要求？联机调试符合要求？检查硬件接线 编制技术要求现场安装调试NYNNYY 自动控制系统的设计流程存储器CPU编程器接口智能通信接口扩展接口系统总线PLC系统框图3.3 道闸开关系统在车库入口处，道闸前的地下埋设车辆检测器，当车辆停在道闸前，检测器会向PLC发出信号告知将有车辆进入，道闸处于准备打开状态，只要身份识别正确，道闸立即打开。道闸后的地面也要埋设检测器，车辆通过后，告知PLC要增加一辆汽车的数量，并在车库门前指示板上的数码管显示，最后控制道闸关闭。下面是道闸开关功能示意图： PLC道闸打开信号道闸关闭信号道闸道闸前检测器道闸后检测器 图7. 道闸开关示意图3.4停车场车位指示板 在车库入口处应该安装指示板，告知车辆司机整个车库的停放情况，包括数量和停放的位置。车库和指示板的示意图如图8所示： 9 1 10 2 11 3 12 4 13 5 14 6 15 7 16 8 图8. 停车场车位指示板当某一位置没有停放车辆时，相应编号的指示灯亮，司机看见使就可以按照指示进入车库按位停车。这个部分同样可以用梯形编程图来实现。车位线使程序，相对比较简单，所用到得软元件X10X17，X20-X27，输出端原件Y20-Y27，Y30-Y37，输出输入原件共计16对。只要在车尾顶部安装红外检测装置，就可以对车位有无车辆进行检测。当车位无车辆时相应输入继电器不通电，常闭节点合上，输出端所连接的指示灯亮，如图中8号和9号灯亮，证明这两个车位为空。而其余位置有车，所以相应的指示灯熄灭。第4章 软件系统设计4.1 PLC外部输入/输出点(I/O)PLC外部输入/输出点（I/O）输入点输出点系统动作 X1闸栏开门 Y1系统解除 X2闸栏关门 Y2入口检测器 X3尚有车位指示灯 Y3出口检测器 X4车位已满指示灯 Y4正传停止传感器 X5显示车辆数七段灯 Y10-Y17反转停止传感器 X6显示车辆数七段灯 Y20-Y274.2车辆进库编程图上，在支路2中，X0表示车辆检测装置开关，只要车辆驶到道闸前，车辆检测器发出信号使X0关闭，辅助继电器M1进入准备通电状态；只要X1闭合，支路1通电，驱动辅助继电器M0，其节点M0闭合，M1马上通电，M1节点动作，使输出线圈Y0置位，其相应的输出端Y0发出信号控制道闸升降的电动机正转，同时复位Y1线圈，确保道闸没有反转信号。这时道闸就打开，车辆通过。车辆通过以后，经过道闸后车辆检测器，这时有几道控制目标，所以运用主控制器指令MC对所有工作一并控制。检测器发出信号使开关X2闭合，PLC就执行MC和MCR之间的程序，首先把Y0输出线圈复位，即道闸电动机正转信号复位，同时置位Y1输出线圈，是电动机反转，道闸关闭。同时设定一个数据寄存器D0中的二进制数转换成十进制数输出到以10为首的八个输出端，驱动车库大门指示板上的显示管，最后，在道闸关闭的终点安装一个限位开关X3，当道闸恢复原位时，X3节点接通，使电动机反转信号复位。车辆进出控制程序流程图 车辆进库梯形图4.3 车辆出库 车辆出库时，要减少车辆数量记录，并且在车库出口也要安装出口道闸，下面是车辆出库的梯形图。由图中可以看出，车辆出库与入库的基本原理相同，只是输入原件与输出原件不同，出库与入库所用到的元件必须分开。并且，要使车辆数量减少，用DEC功能指令使记录车辆数的数据寄存器D0减一，最后道闸关闭。车辆出库梯形图4.4 车辆进出库梯形图车辆进出库梯形图4.5 软件程序软件程序第5章 课题总结及展望5.1 课题总结本文研究的主要内容是基于PLC的停车场车位控制系统，在前人的基础上做了进一步的研究，吸取了前人研究的精华，补充了前人研究的不足。本系统是基于PLC的自动控制系统，由于PLC本身的特点使自动控制系统更加稳定，提高了系统的可靠性。在本课题研究过程中主要进行了以下工作：（1）详细分析了国内外目前的基于PLC的停车场，比较之后，硬件部分，设计了七段码显示器以及车辆进出库传感器。软件部分，选择了以PLC为核心自动控制系统，因此，经过研究最后决定将硬件和软件部分结合起来，形成了本控制系统的整个部分（2）在比较了各种型号的PLC的功能之后，选择了三菱公司的FX2N系列PLC， （3）建立了车辆进出库数学模型，为其编写了程序语言。5.2 展望由于本系统的实现技术要求比较高，而且课题研究的时间仓促，以及本人能力有限，因此还有很多地方存在着不足之处：（1）本系统中的硬件部分不能实现集中控制，这样就增加了程序的编写难度，也相应的增加了系统的成本。（2）系统稳定性需要加强，复位电路有时会出现不能自动复位的情况，由于本人能力有限未能找出其中的原因，尽管这种情况不常发生，但是一旦发生就影响系统的运行。（4）在功能上需要更加完善，本系统没有设置报警装置，如果系统发生故障，系统不能做出报警动作，这样也会影响系统的跟踪质量。由于本人能力有限，做出的系统存在不少的问题，希望有更多的人参与其中，最终能做出性能好、精度高的停车场管理系统，以适应越来越多的私家车对停车位的需求。希望有更多的人参与到这项研究中来，性能好、精度高、低成本的控制系统是我们的目标。感谢致辞 历时将近两个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师吴尉尉老师。他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。提出严格要求，引导我不断开阔思路，为我答疑解惑，鼓励我大胆创新，使我在这一段宝贵的时光中，既增长了知识、开阔了视野、锻炼了心态，又培养了良好的实验习惯和科研精神。在此，我向我的指导老师表示最诚挚的谢意！感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多你问素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。感谢我的父母，含辛茹苦的养育，没有他们辛勤的付出也就没有我的今天。感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位老师。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！。参考文献1 黄树波.城市建设应发展立体停车库J.技术革新.2004 (3)2 张长缨，张侃谕.智能型立体车库的构成及智能化方案J.控制系统.2002 (1)3陈龙智能小区及智能大楼的系统设计北京：中国建筑工业出版社，2001，1，2874苏裕.停车场管理系统在智能小区中的应用J.IB智能建筑与城市信息，2003，(06):28-295 郑晟.现代可编程序控制器原理及应用M.北京：科学出版社，20016 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