基于PLC控制的自動(dòng)停車場設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)

1、 一、前言隨著進(jìn)口汽車大量涌入和國內(nèi)汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，大中城市的汽車數(shù)量劇增，從而引發(fā)了停車管理問題。近幾年，我國的停車場管理技術(shù)不斷完善，計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展又促進(jìn)了停車場管理系統(tǒng)功能的強(qiáng)大。但是，現(xiàn)時(shí)某些小型停車場如要運(yùn)用大量高新技術(shù)就會(huì)出現(xiàn)資金不足、維護(hù)管理不完善的問題，有時(shí)考慮也不夠全面，所以目前就要解決車輛管理成本高、服務(wù)效率低等問題。自動(dòng)停車場管理系統(tǒng)重點(diǎn)要做到準(zhǔn)確指示車輛進(jìn)出，車輛進(jìn)入時(shí)給與司機(jī)準(zhǔn)確的車位數(shù)量與具體位置，車輛進(jìn)入后，記錄車輛總量，車輛離開時(shí)，減少車輛數(shù)量。車輛進(jìn)出指示可完全由PLC作為中央控制處理，停車場空位指示可利用價(jià)格較不高的數(shù)碼顯示。停車場

2、得規(guī)模各不相同，對其進(jìn)行管理的模式也有不同之處，管理者需要根據(jù)自身的條件，選擇應(yīng)用經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的管理程序，以免選擇了高成本的管理系統(tǒng)，本論文旨在設(shè)計(jì)一個(gè)簡潔、穩(wěn)定、實(shí)用的停車場管理信息系統(tǒng)，希望在容錯(cuò)性、實(shí)用性、易操作性等方面具有自己的特色，并且保持一定的可擴(kuò)展性，以滿足不同停車場的信息管理需求。所以我們用成本低效率高的PLC來做自動(dòng)停車場系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)是基于PLC的車輛出入庫管理系統(tǒng)，使用兩個(gè)光傳感器來監(jiān)控車輛的進(jìn)出并完成計(jì)數(shù)工作，車輛進(jìn)入時(shí)入口傳感器使車輛數(shù)字加一，車輛外出時(shí)出口傳感器使車輛數(shù)字減一。為了防止意外計(jì)數(shù)錯(cuò)誤，注意控制傳感器之間的距離，用程序驗(yàn)證進(jìn)出車庫的是否是車輛，當(dāng)人通過傳感器

3、時(shí)不計(jì)數(shù)；采用邏輯互鎖方式，啟動(dòng)加計(jì)數(shù)則要鎖定減計(jì)數(shù)，產(chǎn)生加計(jì)數(shù)脈沖時(shí)則要鎖定減計(jì)數(shù)脈沖，如此以保證可靠性；及時(shí)的進(jìn)行復(fù)位處理，以免車輛在傳感器附近作往返運(yùn)動(dòng)時(shí)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)。關(guān)鍵詞：停車場、PLC、傳感器二、 自動(dòng)停車場控制系統(tǒng)總體概述1、 系統(tǒng)概述隨著科技的進(jìn)步，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)不斷地向各種控制領(lǐng)域滲透，當(dāng)今的停車場系統(tǒng)已經(jīng)向智能型自動(dòng)化的方向轉(zhuǎn)變。先進(jìn)可靠的自動(dòng)化系統(tǒng)在停車場控制系統(tǒng)中的作用越來越大。隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，人們的生活方式發(fā)生著深刻的變化。城市的交通擁擠便是這種變化引起的現(xiàn)象之一。城市由于車輛的增加造成的交通擁擠甚至混亂給人們的生活帶來極大的不便，這種不便迫使人們?nèi)?/p>

4、尋找高技術(shù)的有效手段去解決這種不便。智能化的自動(dòng)化控制化停車場就是適應(yīng)這一時(shí)代需求的高技術(shù)產(chǎn)物。這不僅可以有效地解決亂停亂放造成的交通混亂，而且可以促進(jìn)交通設(shè)施的正規(guī)化建設(shè)，也能提高企業(yè)、物業(yè)管理的檔次，同時(shí)也盡可能地減少車主失車被盜的憂慮。易于與其它智能化系統(tǒng)組合成更強(qiáng)大的綜合性系統(tǒng)，適各種綜合方式的高級管理。自動(dòng)化停車場控制系統(tǒng)以非接觸式卡作為停車場車輛進(jìn)出的憑證，對車輛進(jìn)出進(jìn)行自動(dòng)控制。通過計(jì)算機(jī)處理，對停車場車輛出入進(jìn)行安全管理本論文設(shè)計(jì)的自動(dòng)停車場控制系統(tǒng)，在停車場的出入口設(shè)置一套出入口管理設(shè)備（一紅綠燈和欄桿），使停車場形成一個(gè)相對封閉的場所，當(dāng)車輛達(dá)到系統(tǒng)所要求的數(shù)目時(shí)，指示燈亮

5、，欄桿自動(dòng)開啟，方便快捷地進(jìn)行著停車場的進(jìn)出。2 、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則（1）穩(wěn)定、可靠原則該系統(tǒng)需要長期運(yùn)行，需要連續(xù)不間斷的日夜運(yùn)行，因此對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性要求很高，系統(tǒng)的關(guān)鍵部件應(yīng)有冗余和備份，一旦系統(tǒng)某部分出現(xiàn)故障，應(yīng)能很快恢復(fù)工作。系統(tǒng)的緊急處理部件可以從容地應(yīng)付可能發(fā)生的各種異常事件，例如斷電。系統(tǒng)的讀卡設(shè)備可在脫機(jī)狀態(tài)下工作，以確保在遭受“病毒”“黑客”攻擊或其他原因系統(tǒng)癱瘓時(shí)，讀卡設(shè)備仍能繼續(xù)工作?？煽俊⒉僮魇褂煤途S護(hù)方便。（2）安全性原則停車場管理是重要的管理工具，內(nèi)有許多的重要的管理數(shù)據(jù)，系統(tǒng)必須有相應(yīng)的安全保障機(jī)制，采用多種手段防止各種破壞，以確保系統(tǒng)安全性。（3）開放性原

6、則本系統(tǒng)具備良好的開放性，可以把各行業(yè)界和市場上各類最好的產(chǎn)品結(jié)合起來，構(gòu)成性能價(jià)格比最優(yōu)的系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)。（4）擴(kuò)充性原則當(dāng)需要增加新的用戶應(yīng)用時(shí)，本系統(tǒng)具有擴(kuò)充余地，便于擴(kuò)充、升級。（5）先進(jìn)性與實(shí)用性相結(jié)合的原則系統(tǒng)所使用的技術(shù)及產(chǎn)品既要求具有優(yōu)越先進(jìn)性，而且必須是成熟的技術(shù)或產(chǎn)品，做到先進(jìn)性與實(shí)用性相結(jié)合的原則。（6）易管理性 系統(tǒng)涉及面廣，有時(shí)需要對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和管理。系統(tǒng)管理員在不改變系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，具備對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整的能力。（7）易維護(hù)性可維護(hù)性是當(dāng)今應(yīng)用系統(tǒng)成功與否的重要因素，它包含兩層含義：故障的易于排除，日常的管理操作簡便。三、 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1. PL

7、C的硬件結(jié)構(gòu)可編程控制器主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM、ROM）、輸入輸出單元（I/O）、電源和編程器等組成。PLC硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示；2.中央控制處理單元(CPU)可編程控制器中常用的CPU主要采用通用微處理器、單片機(jī)和雙極型位片式微處理器三種類型。通用微處理器有8080、8086、80286、80386等；單片機(jī)有8031、8096等；位片式微處理器的AM2900、AM2903等。FX2可編程控制器使用的微處理器是16位的8096單片機(jī)。3. 存儲(chǔ)器可編程控制器配有兩種存儲(chǔ)器：系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器：存放系統(tǒng)管理程序。用戶存儲(chǔ)器：存放用戶編制的控制程序。4. 輸入接

8、口電路PLC通過輸入單元可實(shí)現(xiàn)將不同輸入電路的電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成PLC所需的標(biāo)準(zhǔn)電平供PLC進(jìn)行處理。接到PLC輸入接口的輸入器件是：各種開關(guān)、按鈕、傳感器等。各種PLC的輸入電路大都相同，PLC輸入電路中有光耦合器隔離，并設(shè)有RC濾波器，用以消除輸入觸點(diǎn)的抖動(dòng)和外部噪聲干擾。PLC輸入電路通常有三種類型：直流(1224)V輸入、交流(100120)V輸入與交流(200240)V輸入和交直流(1224)V輸入5. 輸出接口電路PLC的輸出有三種形式，即繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出。如圖所示： 輸出端子有兩種接法：一種是輸出各自獨(dú)立，無公共點(diǎn)：各輸出端子各自形成獨(dú)立回路。一種為每48個(gè)輸

9、出點(diǎn)構(gòu)成一組，共有一個(gè)公共點(diǎn)：在輸出共用一個(gè)公共端子時(shí)，必須用同一電壓類型和同一電壓等級，但不同的公共點(diǎn)組可使用不同電壓類型和等級的負(fù)載，且各輸出公共點(diǎn)之間是相互隔離的。 6. 電源PLC的供電電源一般是市電，也有用直流24V電源供電的。7. 編程器利用編程器可將用戶程序輸入PLC的存儲(chǔ)器，還可以用編程器檢查程序、修改程序；利用編程器還可以監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。編程器一般分簡易型 和智能型。8. PLC的軟件結(jié)構(gòu)在可編程控制器中，PLC的軟件分為兩大部分：1. 系統(tǒng)監(jiān)控程序：用于控制可編程控制器本身的運(yùn)行。主要由管理程序、用戶指令解釋程序和標(biāo)準(zhǔn)程序模塊，系統(tǒng)調(diào)用。2. 用戶程序：它是由可編程控

10、制器的使用者編制的，用于控制被控裝置的運(yùn)行。9.PLC工作原理PLC的工作方式：采用循環(huán)掃描方式。在PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。注意：由于PLC是掃描工作過程，在程序執(zhí)行階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)變化，要等到下一周期的輸入處理階段才能改變。（1） 工作過程：主要分為內(nèi)部處理、通信操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個(gè)階段。1） 內(nèi)部處理階段：在此階段，PLC檢查CPU模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器，以及完成一些其它內(nèi)部工作。2） 通信服務(wù)階段在此階段，PLC與一些智能模塊通信、響應(yīng)編程器鍵入的命令，

11、更新編程器的顯示內(nèi)容等，當(dāng)PLC處于停狀態(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)容處理和通信操作等內(nèi)容。3） 輸入處理輸入處理也叫輸入采樣。在此階段順序讀入所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對應(yīng)的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新，接著進(jìn)入程序的執(zhí)行階段。4） 程序執(zhí)行根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右，先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。若用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí)，PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映象寄存器讀出對應(yīng)映象寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入有關(guān)器件寄存器中。

12、5） 輸出處理程序執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器，即元件映象寄存器中的Y寄存器的狀態(tài)，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。（2） PLC的運(yùn)行方式：1） 運(yùn)行工作模式當(dāng)處于運(yùn)行工作模式時(shí)，PLC要進(jìn)行從內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入處理、程序處理、輸出處理，然后按上述過程循環(huán)掃描工作。在運(yùn)行模式下，PLC通過反復(fù)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能，為了使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至PLC停機(jī)或切換到STOP工作模式。注：PLC的這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃

13、描工作方式。2） 停止模式當(dāng)處于停止工作模式時(shí)，PLC只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信服務(wù)等內(nèi)容。 四、 車輛出入庫管理系統(tǒng)的構(gòu)成 1. 控制要求 1）. 停車場內(nèi)車輛少于100輛，指示燈綠燈亮。2）. 停車場車輛少于100輛時(shí)，如果有車，則左欄桿抬起，車進(jìn)入停車場后，左欄桿落下。3）. 有車在右側(cè)欄桿，則由欄桿抬起，車駛出后50s欄桿落下。4）. 停車場內(nèi)車輛達(dá)到100輛時(shí)，指示燈紅燈亮，左側(cè)欄桿不再抬起2. 入場/出場控制框圖車位車位紅綠燈傳感器、光電開關(guān)打卡欄桿總共100個(gè)車位 自動(dòng)停車場平面圖 3.傳感器的作用 傳感器時(shí)一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到得信息，按一定規(guī)律變換成其

14、他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。4.左右欄桿的作用自動(dòng)停車場欄桿控制靈活方便，很好的保證了車輛進(jìn)出入車庫時(shí)秩序，減少了不必要的麻煩，左右欄桿控制車輛進(jìn)出入車庫，當(dāng)停車場內(nèi)車輛少于100時(shí)，指示燈綠燈亮，左欄桿自動(dòng)抬起，車輛進(jìn)去，進(jìn)去后，欄桿自動(dòng)落下。當(dāng)車輛出時(shí)，右欄桿抬起，駛出后，欄桿自動(dòng)落下。當(dāng)停車場內(nèi)車輛少于100時(shí)，指示燈紅燈亮，欄桿不在抬起。 5. 停車場基本流程 車輛進(jìn)場：當(dāng)傳感器檢測到到有車輛進(jìn)入，停車場內(nèi)車輛數(shù)少于100輛，此時(shí)指示燈綠燈亮，打卡窗口打開，打完卡后，車輛準(zhǔn)備進(jìn)入車場，計(jì)數(shù)器上顯示加1

15、，左欄桿抬起，車輛進(jìn)入停車場，10秒后左欄桿自動(dòng)落下。 車輛出場：當(dāng)傳感器檢測到有車輛出場時(shí)，計(jì)數(shù)器上顯示減1，右欄桿抬起，車輛使出，50秒后，右欄桿落下。 當(dāng)停車場內(nèi)車輛多于100時(shí)，指示燈紅燈亮，左右欄桿都不抬起。 6. I/O 口地址分配功能符號I/O啟動(dòng)SB0X000停止SB1X001左欄啟動(dòng)開關(guān)SB2X002右欄啟動(dòng)開關(guān)SB3X003左欄停止上抬SB4X004左欄停止下落SB5X005右欄停止上抬SB6X006右欄停止下落SB7X007I/O輸入地址左欄抬起KM2Y002左欄落下KM3Y003右欄抬起KM4Y004右欄放下KM5Y005開綠燈KM0Y000開紅燈KM1Y001I/O輸

16、出地址7. PLC的I/O 端口接線 外圍接線圖五、 程序設(shè)計(jì)1.自動(dòng)停車場控制梯形圖6、 課程設(shè)計(jì)總結(jié)自動(dòng)停車場集中了現(xiàn)代多方面的先進(jìn)技術(shù)，是科技含量較高的車庫，其中雙層自動(dòng)停車場停車方便、存取速度快、車庫結(jié)構(gòu)靈活、造價(jià)低的特點(diǎn)，將可能成為今后停車庫發(fā)展的主要形式。立體停車庫目前在全國各地的很多新建小區(qū)內(nèi)逐漸開始應(yīng)用，今后隨著家庭轎車的增加，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的自動(dòng)的立體停車庫必將興起，車庫實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制是未來車庫技術(shù)發(fā)展的主方向?？梢栽O(shè)置PC機(jī)作為控制系統(tǒng)的上位機(jī)，通過靈活、友好的人機(jī)界面，以互聯(lián)網(wǎng)作為信息通道，可實(shí)現(xiàn)對停車庫的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化控制和管理。根據(jù)雙層自動(dòng)停車場的運(yùn)動(dòng)原理及特點(diǎn)，明確了運(yùn)動(dòng)規(guī)律

17、，通過對PLC的輸入、輸出信號數(shù)量的確定合理的對PLC進(jìn)行了選型。并對其運(yùn)行過程進(jìn)行了PLC控制程序的編程?？傮w來說，此次設(shè)計(jì)給我的影響頗大，讓我知道了怎樣做好一件事情，也明白了以往所學(xué)PLC課程還很不夠，所以在本設(shè)計(jì)中可能存在考慮不周全、設(shè)計(jì)漏洞等問題。我希望大家提出寶貴意見與建議。七、 參考文獻(xiàn)1 馬幼捷，張海濤，邵保福，馬云斌.電子智能化立體車庫的研究現(xiàn)狀與走向J.電氣自動(dòng)化，2008，30(5)：3-62 白玉銘.垂直循環(huán)式立體車庫設(shè)計(jì)研究D.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2007.3 Zeydin PALA，Nihat INANC. Smart Parking Applications Using RFID Technology A. 1st Annual RFID Eurasia Conference & ExhibitionsC.2007.3.4 李宏佳，魏權(quán)利，徐曉曉等. 基于非接觸IC 卡自動(dòng)計(jì)時(shí)停車收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)J. 微計(jì)算機(jī)信息，2007,23(29)：28-375 王增智，馬哲. 遠(yuǎn)距離射頻識別系統(tǒng)及其應(yīng)180用簡論J.微處理機(jī), 2007, 28 (6)：7-96 蔡凌，顧德英，趙強(qiáng)等. 鍋爐控制系統(tǒng)中PLC和單片機(jī)通信設(shè)計(jì)J.儀器儀表學(xué)報(bào), 2006, 27 (z1):696-6977