基于PLC的小區(qū)車輛進(jìn)出管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目基于PLC的小區(qū)車輛進(jìn)出系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 （院） 自動(dòng)化系 專 業(yè)電氣工程與自動(dòng)化 班 級(jí)2008級(jí)3班 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 職 稱講 師 二一二年六月二十日 獨(dú) 創(chuàng) 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指 導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。 據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何 其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重 要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。 本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名: 二一二年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明 本人完全了解

2、濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 的規(guī)定。 本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué) 校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制 手段保存設(shè)計(jì)（論文） ；同意學(xué)校在不以營(yíng)利為目的的前提下，建立目 錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容，允許 他人依法合理使用。 （保密論文在解密后遵守此規(guī)定） 作者簽名: 二一二年 月 日 基于PLC的小區(qū)車輛進(jìn)出系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)以及汽車價(jià)格的下降，私家車的擁有量 逐步攀升，這無(wú)疑會(huì)給小區(qū)的交通進(jìn)出管理帶來(lái)更多的工作量，往往 造成高峰期出入口堵塞現(xiàn)象。在此時(shí)用傳統(tǒng)的道閘和近距離

3、識(shí)別產(chǎn)品 往往會(huì)增加堵塞現(xiàn)象，而給居民的生活添加不和諧的音符。隨著科學(xué) 和信息技術(shù)的發(fā)展，許多智能化、信息化的設(shè)備進(jìn)入到小區(qū)的管理當(dāng) 中，提高了小區(qū)車輛進(jìn)出的效率。 基于PLC的小區(qū)車輛進(jìn)出系統(tǒng)通過(guò)IC卡進(jìn)行車輛的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)不停車 自動(dòng)出入。IC卡采用先進(jìn)的RFID射頻技術(shù)，當(dāng)車輛進(jìn)入系統(tǒng)工作區(qū) 時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)識(shí)別程序進(jìn)行比較自動(dòng)放行。同時(shí)通過(guò)PLC小區(qū)控制中心 和住宅電話都可以控制車輛的進(jìn)入，為訪客車輛的通過(guò)提高了效率減 少了等待時(shí)間。充分發(fā)揮了小區(qū)智能化管理，使小區(qū)車輛出入管理的 更加高效。 關(guān)鍵詞：可編程控制器，車輛管理系統(tǒng)，自動(dòng)控制 The Design of Vehicle Access

4、 System Based on PLC Abstract With the rapid development of the economic and the decline in car prices, the ownership of private cars increased dramatically, and,there is no doubt that this will bring more work to residential traffic.This will often cause road jams. At this time with a traditional s

5、olution, such as Barrier and into the distance to identify the product will no doubt increase the clogging and to society caused by the notes of discord. With the development of computer and information technology, many intelligent devices come into the management of district ,is more efficiency tha

6、n before .and many residential parking management system has some limitations. The vehicle detection system based on PLC cell vehicles entering and leaving through the IC card without stopping the automatic access. IC card uses advanced RFID radio frequency technology, when vehicles from entering th

7、e work area of the system, comparing the cars and release them by identification procedures. It can control the vehicle through PLC district control center and residential telephone access, improve efficiency and reduce the waiting time for visitors vehicles. Give full play to the intelligent manage

8、ment, so that residential vehicle access management would be more efficient. Keywords: PLC, vehicle management systems, automatic control 目 錄 第一章第一章 緒論緒論.1 1.1 設(shè)計(jì)背景.1 1.2 設(shè)計(jì)原理.1 第二章第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì).2 2.1 系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容.2 2.2 小區(qū)車輛進(jìn)出系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì).2 2.2.1 車輛進(jìn)出系統(tǒng)的方案規(guī)劃.3 2.2.2 車輛進(jìn)出系統(tǒng)設(shè)計(jì).3 2.2.3 PLC 及其硬件選型.3 2.2

9、.4 硬件調(diào)試和軟件調(diào)試.4 第三章第三章 小區(qū)車輛進(jìn)出管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)小區(qū)車輛進(jìn)出管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).5 3.1 管理系統(tǒng).5 3.1.1 出入口管理系統(tǒng).5 3.1.2 車輛識(shí)別系統(tǒng).6 3.1.3 發(fā)卡系統(tǒng).7 3.1.4 自動(dòng)防砸系統(tǒng).7 3.2 管理系統(tǒng)的主要設(shè)備.8 3.2.1 車輛圖像識(shí)別器.8 3.2.2 出入口自動(dòng)發(fā)卡器、回收器與讀卡器.8 3.2.3 自動(dòng)道閘.9 3.2.4 地感線圈.9 3.4 PLC 外部接線圖設(shè)計(jì)分析.10 第四章第四章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì).12 4.1 PLC 編程設(shè)計(jì)分析.12 4.1.1 長(zhǎng)期用戶卡運(yùn)行方式的軟件設(shè)計(jì).12 4.1.2 臨時(shí)卡運(yùn)行方

10、式的軟件設(shè)計(jì).12 4.1.3 報(bào)警信號(hào)的 PLC 編程.13 4.2 系統(tǒng)的整體梯形圖.14 結(jié)論結(jié)論.16 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).17 謝辭謝辭.18 第一章 緒論 1.1 設(shè)計(jì)背景設(shè)計(jì)背景 近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)居民生活水平的提高，許多地方尤其是大型城市 私家車擁有數(shù)量急劇增加。并且不斷呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，不僅增加了小區(qū)車輛進(jìn) 出管理的工作量，也帶來(lái)個(gè)一些交通問(wèn)題。與此同時(shí)許多小區(qū)的管理系統(tǒng)確實(shí)存在 著一定的局限性，因此小區(qū)車輛進(jìn)出管理越來(lái)越收到大眾的關(guān)注1。 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，智能小區(qū)車輛進(jìn)出管理系統(tǒng)逐漸進(jìn) 入到各個(gè)小區(qū)的車輛進(jìn)出管理之中。許多智能化、自動(dòng)化的設(shè)備進(jìn)

11、入到小區(qū)車輛進(jìn) 出管理系統(tǒng)之中，解決了一定的交通問(wèn)題的同時(shí)也提高了小區(qū)出入口進(jìn)出效率?？?編程控制器以其實(shí)時(shí)性、高可靠性和簡(jiǎn)單靈活的系統(tǒng)配置的特點(diǎn)不斷應(yīng)用到小區(qū)進(jìn) 出系統(tǒng)的控制系統(tǒng)之中。從一定程度上解決了車輛出入的擁堵現(xiàn)象，提高了小區(qū)的 交通流暢性，提高了居民生活質(zhì)量2。 1.2 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理 小區(qū)車輛進(jìn)出系統(tǒng)是基于PLC的進(jìn)出系統(tǒng)控制。PLC通過(guò)接受各個(gè)設(shè)備的輸入 信號(hào)從而控制自動(dòng)道閘的升降達(dá)到進(jìn)出系統(tǒng)的自動(dòng)控制。輸入設(shè)備主要包含車輛檢 測(cè)識(shí)別系統(tǒng)、地感線圈、發(fā)卡系統(tǒng)和自動(dòng)防砸系統(tǒng)。各個(gè)輸入系統(tǒng)通過(guò)自己的運(yùn)行 向PLC發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào)，PLC依據(jù)接收的車輛信號(hào)來(lái)進(jìn)行各部分的處理。輸出部分主

12、要是控制自動(dòng)道閘的電動(dòng)機(jī)，PLC通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)控制自動(dòng)道閘的直流電動(dòng) 機(jī)的啟動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)以及調(diào)速來(lái)驅(qū)動(dòng)道閘的升起和降落，達(dá)到對(duì)出入口車輛的放 行和禁止。 在車輛進(jìn)出系統(tǒng)的輸入系統(tǒng)中，采用了當(dāng)前較為先進(jìn)的RFID技術(shù)，通過(guò)遠(yuǎn)距 離的讀取識(shí)別電子標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)小區(qū)業(yè)主的自動(dòng)放行。這種非接觸式的IC卡，在應(yīng)用 RFID技術(shù)的同時(shí)，融合了圖像對(duì)比管理、字符疊加等先進(jìn)技術(shù)，此種智能化系統(tǒng) 主要由自動(dòng)道閘、車輛識(shí)別器、遠(yuǎn)距離讀卡系統(tǒng)、系統(tǒng)控制主機(jī)、車輛圖像拍攝系 統(tǒng)、控制軟件等部分組成，使小區(qū)車輛進(jìn)出控制系統(tǒng)不斷走向高度智能化和自動(dòng)化 管理。 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容系統(tǒng)主要研

13、究?jī)?nèi)容 （1）本文旨在研究設(shè)計(jì)一套簡(jiǎn)單、實(shí)用、穩(wěn)定的小區(qū)車輛進(jìn)出系統(tǒng)，希望在 易操作性，穩(wěn)定性方面具有一定的特色，同時(shí)具有一定的擴(kuò)展性，方便以后的改進(jìn) 和完善。選用實(shí)時(shí)性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)的PLC來(lái)完成此系統(tǒng)的功能，可 以滿足小區(qū)車輛進(jìn)出管理系統(tǒng)的功能需求。 （2）針對(duì)上下班高峰期車輛擁堵現(xiàn)象，并結(jié)合小區(qū)的實(shí)際情況，應(yīng)用非接觸 式IC卡實(shí)現(xiàn)不停車自動(dòng)進(jìn)出小區(qū)。同時(shí)采用了居民住宅電話控制，避免了訪客車輛 長(zhǎng)時(shí)間停留造成出入口擁堵的問(wèn)題。從而提高了小區(qū)車輛進(jìn)出系統(tǒng)的人性化程度。 （3）本文是基于PLC的小區(qū)車輛進(jìn)出系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)車輛檢測(cè)和識(shí)別提高了 小區(qū)的出入口效率。應(yīng)用PLC作為主控系統(tǒng)

14、，通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)控制自動(dòng)道閘 的直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)以及調(diào)速來(lái)驅(qū)動(dòng)道閘的升起和降落，達(dá)到對(duì)出入 口車輛的放行和禁止?？梢员ＷC系統(tǒng)高效、方便、穩(wěn)定的運(yùn)行。 2.2 小區(qū)車輛進(jìn)出系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)小區(qū)車輛進(jìn)出系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 圖圖2.1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)流程圖系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)流程圖 車輛進(jìn)出系統(tǒng)方案規(guī)劃 車輛進(jìn)出系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC硬件選型 硬件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 硬件調(diào)試軟件調(diào)試 系統(tǒng)總體調(diào)試 2.2.1 車輛進(jìn)出系統(tǒng)的方案規(guī)劃車輛進(jìn)出系統(tǒng)的方案規(guī)劃 對(duì)小區(qū)車輛進(jìn)出系統(tǒng)進(jìn)行前期規(guī)劃，詳細(xì)了解本系統(tǒng)可能需要的輸入輸出設(shè) 備。主要包括設(shè)計(jì)主要設(shè)備部件的動(dòng)作順序、動(dòng)作原理、必要的保護(hù)和連鎖，對(duì)系 統(tǒng)要求

15、哪些工作方式進(jìn)行選擇，電機(jī)、電氣開(kāi)關(guān)以及各系統(tǒng)之間的關(guān)系，PLC與其 他系統(tǒng)之間的關(guān)系。通過(guò)參閱相關(guān)的文獻(xiàn)材料如設(shè)計(jì)圖、原理圖和繼電器電路圖等 對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，并基本完成前期的方案準(zhǔn)備工作3。 2.2.2 車輛進(jìn)出系統(tǒng)設(shè)計(jì)車輛進(jìn)出系統(tǒng)設(shè)計(jì) 車輛進(jìn)出系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是對(duì)人機(jī)接口和通信方面的設(shè)計(jì)。可以用計(jì)算機(jī)作為人 機(jī)接口，普通的臺(tái)式機(jī)價(jià)格比較便宜，對(duì)工作環(huán)境要求較高，通常放在小區(qū)控制中 心使用。通信方式的選擇需要考慮網(wǎng)絡(luò)允許的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)和網(wǎng)絡(luò)中單位時(shí)間可能的 最大信息流量，并留有一定余地。詳細(xì)了解系統(tǒng)中應(yīng)用的被控對(duì)象的基本功能，輸 入信號(hào)與PLC控制系統(tǒng)的兼容性，并掌握PLC驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)的基本運(yùn)

16、行方式。 2.2.3 PLC及其硬件選型及其硬件選型 在確定此系統(tǒng)的PLC型號(hào)時(shí)，通過(guò)對(duì)主要硬件功能、指令系統(tǒng)功能、物理結(jié)構(gòu) 的選擇以及需要的I/O點(diǎn)數(shù)來(lái)對(duì)PLC進(jìn)行選型。PLC最大開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)必須滿足系 統(tǒng)的要求，與此同時(shí)必須確定哪些信號(hào)需要輸入給PLC，與其他硬件連接時(shí)需不需 要信號(hào)轉(zhuǎn)換，哪些負(fù)載由PLC驅(qū)動(dòng)，是開(kāi)關(guān)量還是模擬量，直流還是交流，并考慮 是否有特殊要求本系統(tǒng)由于在小區(qū)車輛出入口由控制中心和居民住宅電話控制需要 考慮使用遠(yuǎn)程I/O。 系統(tǒng)應(yīng)用的是三菱FX2N-32MR型可編程控制器。FX2N-32R是FX系列中功能 比較強(qiáng)大的微型PLC。可以適用于多個(gè)基本組件之間的連接、定

17、位控制等多種用 途，是一套可以滿足于多樣化廣泛需求的PLC。最大限度的包含了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)，執(zhí)行 速度更加迅速，對(duì)通信功能做出來(lái)比較好的補(bǔ)充，同時(shí)可以滿足不同電源的應(yīng)用。 它的基本執(zhí)行時(shí)間可以達(dá)到0.08微秒，并可以擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，有多種特殊功能 模塊，具有很高的性能體積比和通信功能。當(dāng)小區(qū)管理系統(tǒng)需要與其他控制系統(tǒng)以 及計(jì)算機(jī)連接時(shí)，PLC可通過(guò)配置RS-232標(biāo)準(zhǔn)串行接口得以實(shí)現(xiàn)。 小區(qū)車輛進(jìn)出系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)如圖2.2所示： PLC自動(dòng)道閘 車輛識(shí)別器 IC卡信息 住宅電話 蜂鳴器 圖圖2.2 系統(tǒng)控制圖系統(tǒng)控制圖 2.2.4 硬件調(diào)試和軟件調(diào)試硬件調(diào)試和軟件調(diào)試 系統(tǒng)全部設(shè)計(jì)完成

18、之后需要對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行總體硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。硬件調(diào)試 主要是對(duì)與PLC連接的硬件進(jìn)行調(diào)試，并且對(duì)輸入和輸出信號(hào)進(jìn)行總體調(diào)試。觀察 對(duì)應(yīng)輸入輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)是否正確。軟件調(diào)試通過(guò)三菱公司配套的SW3D5C-GPPW-C 仿真軟件4。在仿真時(shí)按照系統(tǒng)的功能需求，將某些輸入元件強(qiáng)制為ON或OFF，監(jiān) 視系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。在調(diào)試過(guò)程中暴露出來(lái)系統(tǒng)的中硬件問(wèn)題，以及梯形圖中存 在的一些軟件問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，參閱材料找到較好的解決方案，直到完全 符合系統(tǒng)控制要求。 第三章 小區(qū)車輛進(jìn)出管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1 管理系統(tǒng)管理系統(tǒng) 管理系統(tǒng)部分主要包括：進(jìn)出口管理系統(tǒng)、車輛識(shí)別系統(tǒng)、IC卡發(fā)卡系統(tǒng)、自 動(dòng)防

19、砸系統(tǒng)等5。各部分的設(shè)計(jì)如下所述。 3.1.1 出入口管理系統(tǒng)出入口管理系統(tǒng) 小區(qū)進(jìn)出管理中心將IC卡分為長(zhǎng)期用戶卡和臨時(shí)用戶卡。小區(qū)居民可以通過(guò)向 小區(qū)管理中心申請(qǐng)得到長(zhǎng)期用戶卡，訪客進(jìn)入小區(qū)時(shí)會(huì)從發(fā)卡機(jī)獲得臨時(shí)卡，當(dāng)離 開(kāi)小區(qū)時(shí)小區(qū)管理中心回收臨時(shí)卡保留出入記錄。出入口通過(guò)讀卡器判斷IC卡是否 有效，開(kāi)啟自動(dòng)道閘。長(zhǎng)期用戶運(yùn)行方式如圖3.1所示： 業(yè)主車輛 讀卡器 檢測(cè)車輛信息 控制中心自動(dòng)道閘 車輛放行 IC卡檢測(cè) N Y 圖圖3.1長(zhǎng)期用戶運(yùn)行方式長(zhǎng)期用戶運(yùn)行方式 訪客進(jìn)入小區(qū)需要聯(lián)系業(yè)主，在小區(qū)的出入口自動(dòng)道閘前安裝有講裝置，實(shí)現(xiàn) 訪客與業(yè)主的對(duì)講。業(yè)主可以通過(guò)住宅電話控制自動(dòng)道閘的

20、開(kāi)啟。這樣，任何外來(lái) 車輛必須經(jīng)過(guò)小區(qū)業(yè)主的允許方可進(jìn)入，有效防止外來(lái)車輛進(jìn)入造成的管理混亂， 有利于小區(qū)的安全管理。訪客進(jìn)入小區(qū)運(yùn)行方式如圖3.2所示: 訪客車輛 住宅電話 通知 啟動(dòng) 自動(dòng)道閘車輛識(shí)別器 發(fā)卡機(jī) 存儲(chǔ)信息 允許進(jìn)入小區(qū) 取卡 圖圖3.2 訪客進(jìn)入運(yùn)行方式訪客進(jìn)入運(yùn)行方式 3.1.2 車輛識(shí)別系統(tǒng)車輛識(shí)別系統(tǒng) 車輛識(shí)別工作主要由車輛識(shí)別器與讀卡器完成，主要由觸發(fā)單元、抓拍單元、 處理單元組成。但車輛檢測(cè)器給出車輛到車輛信號(hào)時(shí)，處理單元就會(huì)啟動(dòng)一系列處 理程序，主要包括對(duì)圖像的抓拍、車牌的識(shí)別等程序。圖像抓拍后上傳到計(jì)算機(jī)內(nèi) 存并進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算對(duì)圖像進(jìn)行大范圍搜索并尋找與汽車拍照

21、相關(guān)的線索，多次尋找 到若干區(qū)域，利用軟件進(jìn)行進(jìn)一步比較，并選取最佳的拍照區(qū)域，分割出來(lái)儲(chǔ)存數(shù) 據(jù)，這樣就可以完成車牌的識(shí)別過(guò)程。 當(dāng)車輛離開(kāi)小區(qū)時(shí)，小區(qū)進(jìn)出管理系統(tǒng)根據(jù)管理中心發(fā)放的IC卡放行，即車輛 在離開(kāi)時(shí)向讀卡器出示IC卡。讀卡器讀出的IC卡的車輛信息與車輛識(shí)別器識(shí)別出的 車輛信息進(jìn)行比對(duì)，如果信息相符并且時(shí)間有效，便可開(kāi)啟電動(dòng)門放行。當(dāng)車輛進(jìn) 入系統(tǒng)工作區(qū)，系統(tǒng)啟動(dòng)識(shí)別程序，遠(yuǎn)程天線尋找有效的小區(qū)機(jī)動(dòng)車輛出入證，天 線通過(guò)微波通信的方式進(jìn)行車輛牌號(hào)數(shù)據(jù)交換和識(shí)別。當(dāng)IC卡關(guān)聯(lián)的車牌號(hào)與牌號(hào) 識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別出的車牌號(hào)一致時(shí)，自動(dòng)道閘開(kāi)啟，系統(tǒng)放行車輛，同時(shí)將車輛進(jìn)、 出場(chǎng)照片，時(shí)間等參數(shù)

22、錄入系統(tǒng)。當(dāng)IC卡關(guān)聯(lián)的車牌號(hào)與牌號(hào)識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別出的車 牌號(hào)不一致時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警并將存底的車輛資料、車主資料調(diào)出，與出場(chǎng)照片對(duì)比， 供值班人員進(jìn)行人工識(shí)別處理，如果是訪客車輛或者特殊情況聯(lián)系小區(qū)內(nèi)業(yè)主發(fā)放 訪客的臨時(shí)用戶卡，離開(kāi)時(shí)收回并做好詳細(xì)的記錄防止造成車輛被盜。 讀卡器的主要性能指標(biāo)如表3.1所示： 表表3.1讀卡器的主要性能指標(biāo)讀卡器的主要性能指標(biāo) 主要指標(biāo)性能參數(shù) 讀卡準(zhǔn)確率99.98% 讀卡時(shí)間1-2S 整車牌識(shí)別率98.8% 識(shí)別時(shí)間2-3S 系統(tǒng)識(shí)別率99.5% 系統(tǒng)識(shí)別時(shí)間3-5S 3.1.3 發(fā)卡系統(tǒng)發(fā)卡系統(tǒng) 為了使用便利方便管理，采用非接觸式IC卡作為居民車輛的長(zhǎng)期用戶卡6

23、。非 接觸IC卡又名射頻卡，射頻識(shí)別即RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，又 稱電子標(biāo)簽、無(wú)線射頻識(shí)別，是一種當(dāng)前比較先進(jìn)通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線微波訊號(hào) 識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，并不需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接 觸。RFID射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目 標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID 技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便7。 管理中心可以通過(guò)線圈射頻感應(yīng)來(lái)讀取車輛信息，小區(qū)業(yè)主不需要將長(zhǎng)期用戶 卡伸出車外，就可以經(jīng)過(guò)管理系統(tǒng)的車輛識(shí)別和信息對(duì)

24、比，開(kāi)啟小區(qū)的自動(dòng)道閘。 訪客使用的臨時(shí)用戶卡為暫時(shí)使用，在進(jìn)入小區(qū)時(shí)從自動(dòng)發(fā)卡器中拿取。為了小區(qū) 內(nèi)車輛的安全防盜與便于管理，訪客采用接觸式IC卡，管理系統(tǒng)通過(guò)機(jī)械觸點(diǎn)讀寫(xiě) 車輛信息。當(dāng)訪客車輛進(jìn)入小區(qū)時(shí)，管理系統(tǒng)將拍攝到的車輛信息存儲(chǔ)到訪客暫時(shí) 停車卡中，在訪客車輛離開(kāi)小區(qū)時(shí)將暫時(shí)停車卡放在讀卡器中便可通過(guò)管理中心的 車輛識(shí)別系統(tǒng)，開(kāi)啟自動(dòng)道閘放行。 3.1.4 自動(dòng)防砸系統(tǒng)自動(dòng)防砸系統(tǒng) PLC控制系統(tǒng)利用其地感線圈的檢測(cè)控制自動(dòng)道閘的降落，可以有效地防止小 區(qū)自動(dòng)道閘關(guān)閉時(shí)碰壞車輛，起到車輛防砸的作用。管理系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置在電動(dòng)門兩 側(cè)的地感線圈和設(shè)置在電動(dòng)門處的紅外線探測(cè)器傳輸?shù)碾娦盘?hào)來(lái)判

25、斷電動(dòng)門是否可 以關(guān)閉。兩個(gè)地感線圈之間的距離為一個(gè)車位長(zhǎng)度，可以保證車輛之間的間距，在 地感線圈的外側(cè)需要安裝減速帶來(lái)控制車輛進(jìn)出小區(qū)的速度，也有利于系統(tǒng)更加穩(wěn) 定準(zhǔn)確的運(yùn)行。當(dāng)車輛進(jìn)入地感線圈的工作范圍和自動(dòng)道閘的紅外線探測(cè)器中任何 一個(gè)感應(yīng)到車輛，則小區(qū)自動(dòng)道閘不能降落。當(dāng)車輛通過(guò)后并到達(dá)安全范圍時(shí)自動(dòng) 道閘降下，完成本次動(dòng)作。 3.2 管理系統(tǒng)的主要設(shè)備管理系統(tǒng)的主要設(shè)備 3.2.1 車輛圖像識(shí)別器車輛圖像識(shí)別器 車輛圖像識(shí)別器主要用于對(duì)小區(qū)進(jìn)出的車輛進(jìn)行識(shí)別，將獲得的車輛的圖像信 息傳輸?shù)阶x卡器中，并完成讀卡器內(nèi)車輛信息的對(duì)比。讀卡器信息對(duì)比的結(jié)果將作 為PLC控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)，驅(qū)

26、動(dòng)自動(dòng)道閘的動(dòng)作順序。提高車牌識(shí)別系統(tǒng)響應(yīng)時(shí) 間和識(shí)別精度的關(guān)鍵是:第一，采用高分辨率及具有較強(qiáng)的抗干擾能力的圖像采集 設(shè)備，使采集的圖像更加清晰、平滑、較少鋸齒，如高清晰的攝像頭和高性能的圖 像捕捉卡；第二，圖像的定位正確，分割處理完整，選擇的識(shí)別算法簡(jiǎn)單快速，識(shí) 別正確率比較高。 3.2.2 出入口自動(dòng)發(fā)卡器、回收器與讀卡器出入口自動(dòng)發(fā)卡器、回收器與讀卡器 小區(qū)居民可以通過(guò)住宅電話控制自動(dòng)道閘的開(kāi)啟，當(dāng)訪客車輛通過(guò)入口對(duì)講裝 置聯(lián)系到小區(qū)業(yè)主，業(yè)主通過(guò)電話信號(hào)遠(yuǎn)程開(kāi)啟入口自動(dòng)道閘，同時(shí)會(huì)開(kāi)啟出入口 自動(dòng)發(fā)卡器。自動(dòng)發(fā)卡器此時(shí)將車輛圖像識(shí)別器傳送過(guò)來(lái)的車輛信息存儲(chǔ)在訪客的 暫時(shí)停車卡上。訪客

27、進(jìn)入小區(qū)后，從自動(dòng)發(fā)卡器中拿取出臨時(shí)用戶卡，在離開(kāi)時(shí)訪 客車輛需要向出口讀卡器出示有效臨時(shí)用戶卡，經(jīng)確認(rèn)信息有效方可離開(kāi)，離開(kāi)時(shí) 停車卡會(huì)被系統(tǒng)自動(dòng)回收。為了訪客使用方便，訪客使用的臨時(shí)用戶卡發(fā)放器、回 收器與讀卡器功能應(yīng)設(shè)置在同一設(shè)備中。這樣可以方便小區(qū)管理系統(tǒng)的管理，提高 車輛進(jìn)出效率。 3.2.3 自動(dòng)道閘自動(dòng)道閘 自動(dòng)道閘又名擋車器，主要由減速箱、傳送機(jī)構(gòu)、電機(jī)、機(jī)箱、平衡裝置、閘 桿和支架等部分組成。自動(dòng)道閘安裝在小區(qū)出入口，與控制機(jī)有3米左右距離。擋 車閘桿主要是采用鋁合金制的八角方桿，桿體內(nèi)有加強(qiáng)筋質(zhì)量可靠。 自動(dòng)道閘由停車場(chǎng)管理系統(tǒng)、小區(qū)居民住宅電話和控制中心聯(lián)合控制。通過(guò) P

28、 LC 控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)道閘的控制8。自動(dòng)道閘的電 氣原理圖如圖3.3： 圖圖3.3 自動(dòng)道閘電氣原理圖自動(dòng)道閘電氣原理圖 3.2.4 地感線圈地感線圈 地感線圈是埋設(shè)在小區(qū)出入口路面下在電動(dòng)門前后的矩形線圈，是一個(gè)震蕩電 路，并且與車輛探測(cè)器相連接。地感線圈的作用相當(dāng)于LC振蕩回路中的電感L。當(dāng) 有大的金屬物體如汽車靠近時(shí)，由于空間介質(zhì)發(fā)生了變化使其其電感量發(fā)生變化， 從而引起振蕩頻率的改變。車輛探測(cè)器根據(jù)震蕩頻率的改變來(lái)判斷埋設(shè)地感線圈的 位置上方是否有車輛駛過(guò)9。當(dāng)車輛停在小區(qū)出入口處時(shí)，會(huì)擋在紅外線探測(cè)器的 紅外線上，從而使探測(cè)器探測(cè)出車輛的存在，使系統(tǒng)進(jìn)入工

29、作狀態(tài)。 3.4 PLC外部接線圖設(shè)計(jì)分析外部接線圖設(shè)計(jì)分析 在該設(shè)計(jì)中使用的是三菱FX2N-32MR型可編程控制器，擁有16個(gè)輸入點(diǎn)和16 個(gè)輸出點(diǎn)。PLC的I/O分配表如表3.1所示： 表表3.1 PLC的的I/O分配表分配表 序號(hào)輸入信號(hào)注釋輸出信號(hào)注釋 1X0開(kāi)門限位開(kāi)關(guān)Y0自動(dòng)道閘開(kāi)啟 2X1關(guān)門限位開(kāi)關(guān)Y1自動(dòng)道閘關(guān)閉 3X2發(fā)卡器無(wú)卡信號(hào)Y2開(kāi)啟識(shí)別器信號(hào) 4X3業(yè)主信息有效Y3開(kāi)啟發(fā)卡器信號(hào) 5X4信息對(duì)比相符Y4報(bào)警信號(hào) 6X5住宅電話控制 7X6開(kāi)啟回收讀卡器 8X7地感線圈信號(hào)1 9X8地感線圈信號(hào)2 10X9紅外探測(cè)器信號(hào) 硬件接線圖如圖3.4所示： 圖圖3.4 PLC

30、硬件接線圖硬件接線圖 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 COM 限位開(kāi)關(guān) 限位開(kāi)關(guān) 發(fā)卡器無(wú) 卡 信息有效 信息相符 電話控制 開(kāi)啟讀卡器 地感線圈信號(hào) 地感線圈信號(hào) 紅外線探 測(cè)器信號(hào) COM 220V 380V Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 X0 X1 X7 X7 X7 道閘開(kāi)啟 道閘關(guān)閉 開(kāi)啟識(shí)別 器信號(hào) 開(kāi)啟讀卡 器信號(hào) 報(bào)警信號(hào) 第四章 軟件設(shè)計(jì) 4.1 PLC編程設(shè)計(jì)分析編程設(shè)計(jì)分析 4.1.1 長(zhǎng)期用戶卡運(yùn)行方式的軟件設(shè)計(jì)長(zhǎng)期用戶卡運(yùn)行方式的軟件設(shè)計(jì) 業(yè)主進(jìn)入小區(qū)開(kāi)啟自動(dòng)道閘的的運(yùn)行方式梯形圖如圖 4.1 所示。從圖中可以看 出自動(dòng)道閘的開(kāi)啟信號(hào) Y0

31、由讀卡器居民的長(zhǎng)期用戶卡讀出的有效信息 X3 決定的 。同時(shí)限位開(kāi)關(guān)可以控制電動(dòng)門的開(kāi)啟時(shí)間和防止道閘的損壞。 Y0 X3X0 圖圖4.1 業(yè)主進(jìn)入小區(qū)運(yùn)行方式業(yè)主進(jìn)入小區(qū)運(yùn)行方式 4.1.2 臨時(shí)卡運(yùn)行方式的軟件設(shè)計(jì)臨時(shí)卡運(yùn)行方式的軟件設(shè)計(jì) 訪客進(jìn)入小區(qū)的 PLC 控制方式如圖 4.2 所示?？梢钥闯鲎詣?dòng)道閘 Y0 的開(kāi)啟由 居民住宅電話有效信息 X5 決定的，同時(shí)限位開(kāi)關(guān) X0 用于控制電動(dòng)門的開(kāi)啟時(shí)間 和防止損壞。而自動(dòng)發(fā)卡器是否空置 X2 的信息決定道閘的開(kāi)啟。同時(shí)發(fā)卡器可以 發(fā)出的數(shù)量由小區(qū)的車輛的容量決定的。當(dāng)發(fā)卡器空置說(shuō)明小區(qū)內(nèi)車輛容量已滿， 不能進(jìn)入防止小區(qū)內(nèi)車輛太多造成混亂，

32、對(duì)居民的正常生活造成影響。 Y0 Y3 Y2 X5 X0 X2 X0 X5X0 圖圖4.2訪客進(jìn)入小區(qū)運(yùn)行方式訪客進(jìn)入小區(qū)運(yùn)行方式 當(dāng)車輛離開(kāi)小區(qū)的運(yùn)行方式如圖4.3所示。圖中X4表示圖像識(shí)別系統(tǒng)通過(guò)與讀 卡器中的信息對(duì)比之后如果信息相符信號(hào)為1從而Y0得電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)門打開(kāi)自動(dòng)放 行。 Y0 X4X0 Y0 圖圖4.3離開(kāi)時(shí)運(yùn)行方式離開(kāi)時(shí)運(yùn)行方式 4.1.3 報(bào)警信號(hào)的報(bào)警信號(hào)的PLC編程編程 小區(qū)電動(dòng)門的報(bào)警信號(hào)編程梯形圖如圖4.4所示。X7為地感線圈的信號(hào)，當(dāng)車 輛已經(jīng)處在地感線圈區(qū)域，車輛沒(méi)有入口的停車卡有效信息，沒(méi)有出口的信息相符 信息，或者沒(méi)有住宅電話的控制信號(hào)都會(huì)使Y4得電。Y4驅(qū)動(dòng)

33、報(bào)警設(shè)備蜂鳴器發(fā)出 警報(bào)，供出入口值班人員及時(shí)處理10。 Y4 X7 X3X4X5 圖圖4.4報(bào)警信號(hào)的梯形圖報(bào)警信號(hào)的梯形圖 4.2 系統(tǒng)的整體梯形圖系統(tǒng)的整體梯形圖 小區(qū)車輛進(jìn)出系統(tǒng)梯形圖如圖4.5所示。 圖圖4.5 系統(tǒng)梯形圖系統(tǒng)梯形圖 系統(tǒng)的PLC指令表如圖4.6所示： 圖圖4.6 系統(tǒng)系統(tǒng) PLCPLC 指令表指令表 結(jié)論 本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)小區(qū)的車輛進(jìn)出系統(tǒng)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，提高了上下班高峰期的車 輛進(jìn)出效率，同時(shí)解決了訪客車輛的管理混亂狀態(tài)，提高了居民的生活質(zhì)量。本設(shè) 計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)用PLC簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、高效的控制小區(qū)出入口，實(shí)現(xiàn)不停車自動(dòng)出入。 對(duì)小區(qū)進(jìn)出管理進(jìn)行了一些可行性的探討，應(yīng)用PLC作為主控制系統(tǒng)同時(shí)輔有非接 觸式IC卡、讀卡器等設(shè)備使系統(tǒng)更加可靠、智能。 研究發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)還有一些功能不夠完善。本設(shè)計(jì)雖然采用無(wú)接觸式IC卡達(dá)到不停 車自動(dòng)進(jìn)出，但在車輛進(jìn)出的高峰期車輛之間可能存在一定的干擾。當(dāng)業(yè)主車輛與 訪客車輛同時(shí)到達(dá)出入口時(shí)也可能造成干擾，影響車輛出入的效率。車輛識(shí)別系統(tǒng) 長(zhǎng)時(shí)間工作準(zhǔn)確率可能受到一定影響，系統(tǒng)的準(zhǔn)確率以及穩(wěn)定性可能產(chǎn)生問(wèn)題。 本設(shè)計(jì)是基于PLC的智能控制系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，是對(duì)小區(qū)出入 管理智能化的一次簡(jiǎn)單探究，主要應(yīng)用于中小型生活小區(qū)的進(jìn)出管理。系統(tǒng)功能還 有待擴(kuò)展，更加符合小區(qū)的