PLC在停车场的应用

1、 . . . 目录第一章 绪论11.1智能停车场的发展与意义11.2国外停车场管理系统的现状与发展趋势21.2.1国外停车场管理系统的现状与发展趋势21.2.2国停车场管理系统的现状与发展趋势31.3 本课题的研究容与意义6第二章 可编程控制器（PLC）概况72.1 PLC历史以与发展趋势72.1.1可编程控制器的发展史72.1.2 PLC的发展82.2 可编程序控制器的控制逻辑和继电器控制逻辑的比较10第三章 系统设计方案确定123.1课题需求分析123.2系统总体方案的选择133.3 PLC控制系统的设计流程图15第四章 硬件部分174.1可编程控制器PLC的选择与配置174.1.1 PL

2、C的选取174.1.2 PLC的输入输出184.1.3 PLC输入输出端子图184.2非接触IC卡与读卡器选型194.3传感器选择204.4自动挡车道闸204.5中央计算机的选择214.6 智能停车场和PC通信解决方案214.6.1 通信方式214.6.2 RS485 串行通信接口与通信介质22第五章 软件设计部分245.1 出、入车场门禁的控制245.1.1车辆入库245.1.2车辆出库255.2 停车位实时监控系统27第六章 系统抗干扰措施296.1 PLC 控制系统中电磁干扰的主要来源296.1.1来自空间的辐射干扰306.1.2来自PLC系统部的干扰326.2 PLC 控制系统工程应用

3、的抗干扰设计 32621 采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰32622 正确选择电缆的和实施敷设32623 硬件滤波与软件抗干扰措施33624 正确选择接地点，完善接地系统33第七章 总结34参考文献351 / 39第一章 绪论随着社会经济的发展和人民生活水平的日益提高,拥有私人车辆已不再是高不可与的梦想,目前已经有越来越多的家庭或个人拥有车辆,在出行变得方便的同时,停车却成了开车人要面临的棘手问题,因此解决停车难就成了小区物业管理首先要考虑的一个问题。不论是新建住宅小区还是新建公共建筑都要考虑建设一定规模的停车场,相应的停车场管理系统就得到了越来越

4、广泛的应用, 采用先进技术和高度自动化的机电设备，将机械、电子计算机和自控设备以与智能IC卡技术有机地结合起来，通过电脑管理可实现车辆出入管理、自动存储数据等功能，实现脱机运行并提供种高效管理服务的智能停车场备受青睐。但是，现时某些小区小型停车场如要运用大量高新技术就会出现资金不足、维护管理不完善的问题，有时考虑也不够全面，所以目前就要解决车辆管理成本高、服务效率低等问题1.1智能停车场的发展与意义随着改革的不断深入，经济蓬勃发展，人民生活水平日益提高，我国机动车辆的数量也是飞速上升。据国家“十五”汽车工业发展规划，2007年底，我国汽车保有量达到56967765辆。而据有关部门的不完全统计，

5、全国城市每484辆机动车才有一个合法的停车位，有的城市每31辆车才有一个停车位。机动车保有量迅速增长与城市停车场建设滞后的矛盾十分突出，而传统人工的停车场，已经越来越不适应日夜激增的车辆管理问题。因此大型智能停车场随之而生并且发展势头迅猛，所作为现代大型智能停车场的灵魂-停车场智能管理系统也是日新月异，尤其是近几年随着电子产品与系统软件更新的越来越快。智能停车场管理系统的最终目的是改善停车难的状况, 提高城市交通系统的效率与功能, 通过为司机提供泊位信息, 帮助找到合适的停车位。要达到这的需要建立在城市整体停车信息的把握上, 因此, 通过建立一套完善的系统智能停车管理系统会更好的将停车资源合理

6、配里。PLC作为一种工业控制的专用计算机，在可靠性、稳定性、环境适应与抗干扰能力的表现都很出色，而且易于安装使用维护。如果把PLC应用到停车场管理系统控制中，将会使停车场管理系统工作效率、服务效率得到很大提高。1.2国外停车场管理系统的现状与发展趋势121国外停车场管理系统的现状与发展趋势 目前，国外停车场管理系统经过多年的发展，已基本进入智能无人化收费的阶段。其使用的收费介质已由传统接触读写类型收费介质转变为非接触类型的新型收费介质。国外停车场收费系统一般采用高度智能化的专用设备，可以实现收费系统的无人化操作。设备制造工艺精良，系统稳定性和产品技术水平达到较高水平。国外停车场管理系统的一个显

7、著特点是停车交易支付手段的电子化程度非常高，基本上不存在现金交易的现象。许多国外管理系统配备停车车位引导系统、停车车位查询系统等智能化设备，使停车场管理系统的功能更加丰富。一些国外停车设备厂商正在研究能够实现网络化存车的停车场管理系统。这种收费系统依靠INTERNET网络连接，能够实现在一个相对广阔的地域（例如一座城市甚至一个国家）的多个停车场的随意停车。管理系统会统一调度车位资源，统一进行交易结算。停车用户在家过网络就可以预定停车车位，交纳停车费用，查询出行目的地的各类停车信息。这种新型停车场管理方式适应了INTERNET网络在人们日常生活中越来越重要的现状，使停车场管理系统的作用围和功能得

8、到了极大的扩展和延伸。值得注意的是国外停车场管理系统在采用大量先进技术的同时，带来的负面性影响是系统的造价非常高昂，技术实现难度大，维护成本高。停车诱导系统作为智能交通系统的重要组成部分, 欧美等国家已经进行了大量的研究工作, 并将其应用于市中心。美国智能形始于20世纪60年代末期的电子路径导向系统, 1990年美国运输部成立智能化车辆道路系统组织, 它的目标是实现面向21世纪的公路交通智能化, 从根本上解决事故、减轻低效率等交通中的各种问题。欧洲的智能交通系统是1986年几个欧盟国家的高校、研究所和企业共计70多个单位, 投资50多亿美元, 联合执行一项旨在完善道路设施, 提高服务质量的0计

9、划, 目前欧洲各正在进行远程信息处理的全面应用开发工作, 计划在全欧围建立专门的通无线数据通信网。智能文通在日本的发展始于20世纪70年代, 从1973年到1978年, 日本成功地组织了一个叫动态路径诱导系统的实验, 从20世纪80年代中期至90年代, 相继完成了路车间通信系统、交通信息通信系统、智能车辆系统、安全车辆系统与新交通管理系统, 在20世纪末向全国推广。我国的智能交通系统建设起步于20世纪70年代末期, 但发展步伐较慢,真正应用推广在1996年, 通过自主研发与引进相结合的办法开发了交通信息系统, 如交通监控。122 国停车场管理系统的现状与发展趋势上个世纪90年代以前，中国停车场

10、市场上普遍采用的产品都是外国品牌。但是，也正由于国外品牌的入侵，才带动起中国停车场市场的发展。如今，在大街上逛上一圈，就能发现不少国品牌的停车场管理设备，“忽如一夜春风来，千树万树梨花开”，好像在一夜之间，它们就遍地开花。随着RFID技术的快速发展，它势将引起停车场管理系统的一场技术变革，推动全智能化停车场管理的早日实现。而停车诱导系统作为停车场管理系统一个崭新的组成部分，不仅能够合理安排必要停车。还可以减少城市为停车而附加的交通量。停车场管理市场前景看好!从2001年王府井智能停车诱导系统建成开始, 现在城市停车诱导系统和停车场管理系统已经在全国大中城规模推广。、为满足奥运会、世博会、亚运会

11、等大型活动的交通需求, 都在完善建立交通基础信息数据库、交通诱导系统、智能调度系统、诱导系统与智能交通管理指挥系统。2005年4月, 市渝中区建立了中西部首个智能停车诱导系统, 覆盖商务区28个室停车场的6000多个停车位, 2006年10月市罗湖区人民南路也建成了国最具规模、技术领先的三级停车诱导系统平台, 包括了139个社会停车场的6000多个停车位,市也计划在年实现全市停车诱导信息共享。国停车场管理系统是伴随着国公用停车场的大量出现而出现的。最初的国停车场管理系统是引进和消化吸收国外同类系统的基础上研发成功的。由于有许多关键设备国没有生产，系统采用了较多的国外产品，因此这一阶段的国停车场

12、管理系统带有较多“集成”的意味。近年来，随着国停车产业的发展壮大，国停车场管理系统厂商的技术实力得到迅速增强。国停车场管理系统也由单纯的引进和仿制转向真正意义上的技术研发阶段。一些国际先进的停车场管理技术和理念都可以在新型管理系统中得到迅速应用。许多停车系统关键设备已经可以在国研发制造。许多厂家推出的管理系统在技术上能够紧跟国际先进技术潮流，体现出较强的生产研发水平。但是，国停车场管理系统的核心技术水平和设备制造水平与国外同类系统仍存在一定的差距。停车场管理系统使用的一些核心技术如远距离读卡技术等仍是国外厂商的技术专利。如何提高停车管理系统核心技术研发水平，如何提高停车管理系统设备制造水平，是

13、目前国停车管理系统厂商普遍面临的两个问题。国停车场管理系统目前正面临着老式管理系统向新型管理系统升级换代的高峰时期，落后的以传统接触读写收费介质为特征的管理系统正在被逐渐淘汰。新型的以非接触式IC卡、远距离射频电子标识、车牌图像识别技术等非接触类型收费介质为特征的新型停车场管理系统正在迅速走向成熟，也正在逐步为人们所接收。作为新型停车场管理系统应用的初级阶段，许多管理系统在实际使用中也逐渐暴露出一些问题。其表现有：一些管理系统的系统设计不够合理，未能充分考虑我国的实际国情，使新型停车场管理技术未能在实际应用中体现出应有的技术优势，相反这些新的停车场管理技术却成为制约管理系统发挥管理功能的瓶颈。

14、例如有些管理系统采用非常先进的车牌自动识别技术意图实现车辆存取过程的无人无实物收费介质的工作方式。但在实际应用过程中，这种新型技术却经常因无法克服目前有些车牌因污损、锈蚀与安装位置不规等原因而无法由管理系统自动识别，造成系统经常出现非正常的停顿，影响了系统管理功能的正常发挥。更何况如果采用这种成本相对较高的收费系统，也还是需要专门的管理人员对无法识别的车辆进行手工输入操作，才能保证系统顺畅运行，这对用户来说，就有些得不偿失了。一些厂家盲目使用一些技术上并不完善的新技术，并以此为收费系统的卖点，造成用户在使用过程中出现难以克服的困难。例如远距离读卡的问题，目前一些进口远距离读卡机与配套有源卡的确

15、可以将读卡距离提高到数米甚至数十米，一些厂家将这种本用于不停车收费的专用技术移植到停车场收费系统中，虽然这种技术在某种程度上提高了停车场出入的顺畅性，但在使用中由于停车场出入口停车位置的局限，经常造成多卡之间的无线电干扰，或引起收费系统的误动作，无法完成一卡一车、一车一杆的出入口工作流程，造成收费系统的逻辑错误。目前得到实际应用的停车场管理系统多为相对独立的管理系统，只有少数可以实现联网功能，整个系统缺乏必要的可扩展性。也就是说一入一出型的管理系统如果扩展为多入多出型的收费系统，常常要替换所有的原有设备和软件，造成原有投资的浪费。有的停车场管理系统只能使用厂家指定的收费介质类型，无法达到一卡多

16、用即“一卡通”的目标。停车场收费系统的配套设备中核心设备如读卡器、车辆检测器多为进口，虽然在某种程度上提高了系统可靠性，但却提高了自身的成本，也不利于掌握停车行业的核心技术。某些厂家选用的停车场设备如发卡机、读卡机、电动栏杆，并非为停车场专门设计的产品，难以适应停车场高温差（南方与北方，夏季与冬季）、高湿度（地下型停车场）、灰尘多（露天型停车场）、电磁干扰严重（汽车启停频繁）等恶劣环境，造成系统可靠性降低，设备故障频发，整个系统难以正常使用。有相当比例的停车场管理系统在投入使用后很短的时间，由于系统本身的问题，遭到用户弃用，重又回到人工收费的老路上去。许多厂家采用拼装的方式搭建收费系统，多家采

17、购设备，而自身又缺乏对多品种多型号设备的调试维护能力，造成设备故障频发，维护周期长。所以，一个好的停车场管理系统，它的价值不仅仅体现在是否使用了最前沿的先进技术，也不仅仅体现在价格有多低廉，更为重要的是能否真正在实际应用中充分发挥系统应有的管理功能，真正为用户提供一套关于停车管理的全面解决方法，从而为用户创造最大的经济和社会效益。13 本课题的研究容与意义本课题研究的小区停车场管理系统是采用可编程逻辑控制器PLC代替微机控制实现出入道闸机构的开启与关闭，并实现车位引导功能。 由于小区停车场供住户使用，收费是进行年租或月租形式，要求住户一次性缴费，所以小区停车场即时收费这一环节可省去。由于本课题

18、研究的是小区停车场管理系统，所以没有采用最先进的全视频多种车辆特征信息识别技术和车辆无线定位技术，而是采用PLC和传感器相结合的方式来实现车辆的防盗和车位引导，这样既能满足用户操作简单和物业管理维护方便的需要，而且减少不必要的高新技术以避免出现资金不足、维护不完善等问题。现代化停车场车辆收费与设备自动化管理我们统称停车场智能管理系统，该系统是将机械、电子计算机和自控设备以与智能IC卡技术有机的结合起来，通过电脑管理可实现车辆出入管理、自动存储数据等功能，并且该门禁管理系统可实现脱机运行，在电脑出现故障的情况下仍可保证车辆的正常进出，是现代化企业管理的理想设施，也是国民日常生活保障的有力保证。第

19、二章 可编程控制器（PLC）概况21 PLC的发展PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC与其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统

20、形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”211 PLC的特点1.可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线与开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可与时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的

21、故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路与设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2.配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强与人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3.易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易

22、，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计与建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。5.体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功

23、耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械部，是实现机电一体化的理想控制设备。212 PLC的发展在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，与大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable ,是世界上公认的第一台PLC.限于当时的元器件条件与计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中

24、小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制与定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送与处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算与处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。20世纪7

25、0年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能与极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口

26、能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于

27、可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型与超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用

28、。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业与工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。2 2 PLC控制系统与电器控制系统的比较PLC控制系统与电器控制系统相比，有许多相似之处，也有许多不同。不同之处主要在以下几个方面： 1.从控制方法上看，电器控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能较为困难。另外，继电器的触点数量有限，所以电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制。而PLC采用了计算机技术，其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中，要改变控制逻辑

29、只需改变程序，因而很容易改变或增加系统功能。系统连线少、体积小、功耗小，而且PLC所谓“软继电器”实质上是存储器单元的状态，所以“软继电器”的触点数量是无限的，PLC系统的灵活性和可扩展性好。 2.从工作方式上看，在继电器控制电路中，当电源接通时，电路中所有继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合，这种工作方式称为并行工作方式。而PLC的用户程序是按一定顺序循环执行，所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中，受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序，这种工作方式称为串行工作方式。3.从控制速度上看，继电器控制系统依靠机械触点的动

30、作以实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题。而PLC通过程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度快， 程序指令执行时间在微秒级，且不会出现触点抖动问题。4.从定时和计数控制上看，电器控制系统采用时间继电器的延时动作进行时间控制，时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响，定时精度不高。而PLC采用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，定时围宽，用户可根据需要在程序中设定定时值，修改方便，不受环境的影响，且PLC具有计数功能，而电器控制系统一般不具备计数功能。5.从可靠性和可维护性上看，由于电器控制系统使用了大量的机械触点，其存在机械磨损、电弧烧伤等，寿命短，系

31、统的连线多，所以可靠性和可维护性较差。而PLC大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其寿命长、可靠性高，PLC还具有自诊断功能，能查出自身的故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。第三章 系统整体方案设计作为一个高档的生活住宅小区，车辆作为小区业主的必备交通工具，保障车辆安全显得尤为重要。本文为居住在小区里的业主提供一套合理停车场管理系统，对进出小区的车辆（小区业主的车辆与来访客人的车辆）进行控制，有效地保障车辆的安全，保障业主的切身利益，与此同时提高小区的档次与生活质量。停车场管理系统是为既有部车辆又有临时收费车辆的地下综合停车场而设计，系

32、统的设计具有模块化功能，这样，对于具体工程的项目而言，方案选择，可根据小区的主次出入口的多少、车辆的多少、车库出入口的数量、车库的性质、固定车辆与临时车辆的比例、费用支出的多少等因素，综合考虑各系统的增减，灵活方便31课题需求分析停车场管理系统的使用对象分为两类：固定用户和临时用户。固定用户是长期、固定在小区停放车辆的用户，主要是小区的业主。临时用户是指临时需要在小区停放车辆的用户，主要是小区的来访客人。针对临时用户可以采取临时收费停车，固定用户则可以办理年卡或月卡，这样，停车场管理系统的即时收费环节可以省去了。各个车库通过小区局域网与小区总管理中心实现通讯与信息共享，中心可以统一发卡与统一收

33、费管理。此种管理方式可以减少人员配备，并且不需要每个车库配置1台管理电脑，只需在每个车库配备一个控制器控制道闸的开启与关闭，当中央计算机与控制器通讯中断，管理员可以人工控制道闸开启与关闭，提高了管理的科学性。车位引导是实现将车辆引导至系统所分配的某个具体车位的过程，它可以给用户停车和物业管理带来极大的方便配置示意图如图3-1所示：图3-1 一进一出停车场配置示意图32系统总体方案的选择321小区停车场管理系统框图IC读卡器通过485通讯卡与计算机通信，计算机根据车库车位状态，向闲置车库PLC发送停车要求，PLC控制车位指示板的开启与关闭，并实现车位导航功能如图3-2所示IC读卡器。计算机车位显

34、示板 道闸 PLC车位传感器道闸后检测器道闸前检测器图3-2 PLC控制系统示意图322小区停车场管理系统的工作过程存车：当用户进行IC卡读卡后，确认用户的验证信息，把该用户的入场信号传给可编程控制器，车位显示板开启。可编程控制器在接到道闸前检测器信号后开启入口道闸，用户汽车完全进入停车场后，道闸后检测器把信号传给可编程控制器，关闭入口道闸，同时车位传感器检测用户汽车已到指定车位，把汽车已就位的信号传给可编程控制器。如图3-3所示。IC读卡器闸后检测道闸闸前检测车位显示板车位传感器图3-3 用户存车系统工作流程取车：当用户驾车驶离停车位后，车位传感器检测并把汽车离开信号传送给可编程控制器，再由

35、PLC发送指令到车位显示板，可编程控制器接收到道闸前检测器信号后开启道闸，用户汽车完全驶出停车场后，道闸后检测信号传给可编程控制器，使道闸关闭。如图3-4所示。闸后检测车位传感器车位显示板闸前检测IC读卡器 道闸图3-4 用户取车系统工作流程323小区停车场管理系统的基本功能与特点小区停车场管理系统基本功能模块如下：1. 计算机系统该系统是整个停车场管理的核心，由计算机、通讯线路和组态软件组成，主要完成IC卡验证、临时停车IC卡管理、控制信号的接收和发送以与数据统计、打印报表等功能。2出入口控制功能当可编程控制器接收到中央计算机的控制信号，控制道闸的开启与关闭，采用车辆检测器实现防砸车功能，即

36、车在道闸下，闸杆就不会下落，车辆离开后，闸杆自动下落。3车位引导功能根据中央计算机送到的控制信号，可编程控制器控制作出逻辑判断，在车位显示板上开启对应的车位导航灯。车辆检测传感器向中央计算机发送车辆到达指定车位的信号，中央计算机显示车位状态信息。33 PLC控制系统的设计流程存车：当用户进行IC卡读卡后，确认用户的验证信息，把该用户的入场信号传给可编程控制器，车位显示板开启。可编程控制器在接到道闸前检测器信号后开启入口道闸，用户汽车完全进入停车场后，道闸后检测器把信号传给可编程控制器，关闭入口道闸，同时车位传感器检测用户汽车已到指定车位，把汽车已就位的信号传给可编程控制器。如图3-5所示 开始

37、道闸前检测NN用户身份验证YYY道闸开启车位显示板N车位处检测道闸后检测NY车位显示板道闸关闭 结束图3-5 用户存车程序流程图取车：当用户驶离停车位后，车位传感器检测并把汽车离开信号传送给PLC，再由PLC发送指令到车位显示板，PLC接收到道闸前检测器信号后开启道闸，用户汽车驶出停车场后，道闸后检测信号传给PLC，使道闸关闭。如图3-6所示开始N车位处检测车位显示Y用户身份验证NY道闸前检测 道闸开启Y道闸后检测YNN车位显示板关闭 道闸关闭结束图3-6 用户取车程序流程图第四章 硬件部分硬件系统由非接触IC卡与其读卡器、工控机、可编程控制器PLC、车辆检测器（地磁感应线圈）、全自动道闸组成

38、。4.1 PLC的选型4.1.1 PLC的选取随着工业自动化程度的日益提高，PLC的使用越来越普通。PLC以其高可靠性、适应工业过程现场、强大的联网功能等特点，广泛应用于生产工艺过程。目前应用中常见的PLC有欧姆龙OMRON系列，西门子S7-200、S7-300、S7-400系列，三菱Fx2系列。本设计选取了西门子S7-200系列-S7-200系列出色表现在以下几个方面： · 极高的可靠性 · 极丰富的指令集 · 易于掌握 · 便捷的操作 · 丰富的置集成功能 · 实时特性 · 强劲的通讯能力 · 丰富的扩展模块S

39、7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业与民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。本系统的I/O点数为29/28,根据控制要求以与经济性，选择CPU224XP为CPU模块；数字量扩展模块为EM223,32输入/32输出DC 24V；采用RS-485通讯模式。4.1.2 PLC的输入输出 PLC的输入输出，见表4-1表4-1 输入输出分配输入功能输出功能I0.0IC身份验

40、证Q0.0电机正转I0.1闸前地感线圈Q0.1电机反转I0.2行程常闭开关停止闸上升Q0.2禁止通行灯I0.3闸后地感线圈Q0.3电机正转I0.4行程常闭开关停止闸下降Q0.4电机反转I0.5IC身份验证Q0.5禁止通行灯I0.6闸前地感线圈Q1.0Q3.3车位空闲显示I0.7行程常闭开关停止闸上升I1.0闸后地感线圈I1.1行程常闭开关停止闸下降I1.2I3.5车位感应线圈4.1.3 PLC输入输出端子图根据输入输出点数，画出PLC输入输出端子图：如图4-1所示VCCSBI0.0 Q0.0I0.1 Q0.1I0.2 Q0.2I0.3 Q0.3I0.4 Q0.4I0.5 Q0.5I0.6 Q0

41、.6I0.7 Q0.7I1.0 Q1.0I1.1 Q1.1I1.2 Q1.2I1.3 Q1.3I1.4 Q1.4I1.5 Q1.5I1.6 Q1.6I1.7 Q1.7I2.0 Q2.0I2.1 Q2.1I2.2 Q2.2I2.3 Q2.3I2.4 Q2.4I2.5 Q2.5I2.6 Q2.6I2.7 Q2.7I3.0 Q3.0I3.1 Q3.1I3.2 Q3.2I3.3 Q3.3I3.4I35SBSQSBSQSBSQSBSBSBSQSBS7-200SBSBSBSBSBSBSBSBSBSBSBSBSBSBSBSBSBSB图4-1 硬件连接示意图42 非接触IC卡与读卡器选型根据本设计的实际需求,

42、采用了MOTOROLA生产的非接触IC卡，该卡选用理由分述如下：1.系统的先进性非接触IC卡采用韦根 26bit国际标准格式，卡片无重号。2.系统的可行性3.国际标准非接触IC卡。摩托罗拉非接触式IC卡在多项大中型停车场系统的成功例，拥有中国最成熟的停车场应用技术。4.MOTOROLA非接触IC卡其设计寿命趋于自然寿命5.性能价格比优异非接触IC卡读卡器：由读卡器本身和读卡天线组成。用于读取用户IC卡中的用户卡号，并将用户卡号传递给管理中心。本系统采用的非接触IC读写器使用WFE公司WFE125K2型读卡模块（曼彻斯特编码输出），使用89C2051单片机，与中央计算机通讯方式为485通讯。读卡

43、距离<14cm，读卡速度0.1秒，读卡种类为EM卡（一种主流的只读型非接触IC卡）。4.3传感器选择本系统选用新型数字式车辆检测器，它采用高性能的处理器和光电技术和循环扫描技术等结合，线圈输入采用光电隔离，更加安全、更加可靠。它具有继电器输出和电平输出两种工作方式，可选延时输出。检测器工作频率与灵敏度可以调整，防止多个线圈之间相互干扰与误动作。该型检测器反应迅速，检测效果可靠，适合大流量停车场系统使用。4.4自动挡车道闸道闸具有感应自控和按钮控制等多种方式。自动道闸是我们经过多年的精心研制，并吸收国外同类产品的精华而开发出来的机电一体化产品，经过多年的改进与完善，技术上已达到了世界先进水

44、平，并发展成几十个品种。如图4-2所示。图4-2 快速自动道闸快速自动道闸安装在停车场的出入口处，离读卡器支架3米左右距离。由箱体、电动机、离合器、机械传动部分、闸杆、电子控制等部分组成。其特点有：机箱： 结构坚实牢固，做防雨水和喷溅水保护，外壳可以方便地打开和拆下，特别设计一套卸荷装置，以防止外力损坏，色彩鲜明的国际标准化外形设计，具有较强的警示作用。电动机： 特别定制道闸专用直流电动机，具备开、关、停控制功能，另外还具备电机转速输出功能，便于控制系统对电机的运转情况加以检测和监控。离合器： 电动和手动两种工作方式，将电动机的驱动减速，从而驱动传动机构，在停电时，方便采用摇杆控制闸杆的起落。

45、传动部分： 四连杆平衡设计，确保闸杆运行轻快、平稳、输入功率小，防止人为抬杆和压杆，将外部作用力通过传动机构巧妙御载到机箱上。电子控制部分： 以光电开关替代行程开关作为定位控制，全电路采用无触点控制，具备多种接口控制方式：按钮开关、红外或无线遥控、电脑监控，以弱电控制强电，置单片机微电脑处理芯片，具备智能逻辑控制处理功能。4. 5中央计算机的选择本系统采用为华北工控9槽P4级标准工业控制计算机，此工控机采用加固型机箱、可调式固紧压条，微正压冷却系统。配备128M DDR存，40G硬盘，板载AGP显卡。采用工控机的目的是提高收费终端在停车场恶劣工作环境下的运行稳定性，保证系统数据安全。4. 6

46、智能停车场和PC通信解决方案4.6.1 通信方式西门子S7-200系列性能优良，性价比较高，适用围很广，因此本文主要讨论西门子7-200系列与计算机之间的通信。S7-200系列通信方式有三种：1.点对点PPI方式，用于与西门子公司的PLC编程器或其他该公司人机接口产品的通信。该种通信方式采用的是MSComm ActivcX控件。PPI是主/从协议，网络上的S7-200均为从站，其他CPU、SIMATIC编程器或TD200为主站。如果在用户程序中允许PPI主站模式，一些S7-200CPU在RUN模式下可以作主站，它们可以用网络读和网络写指令读写其他CPU中的数据。PPI没有限制可以有多少个主站与

47、一个从站通信，但是在网络中最多只能有32个从站。PPI通信协议是不公开的。2. Profibus。Profibus协议用于几分布式I/O设备的高速通信。S7-200CPU需通过EM277。Profibus-DP模块接入Profibus网络，网络通常有一个主站和几个I/O从站。这种方式使得PLC可以通过Profibus的DP通信接口接入Profibus现场总线网络.从而扩大PLC的使用围。PPI协议和Profibus协议的结构模型都是基于开放系统互连参考模型的7层通信结构。3.自由通信方式。通过使用接收中断、发送中断、字符中断、发送指令和接收指令，自由端口通信可以控制S7-200CPU通信口的操

48、作模式。利用自由口模式，可以实现用户定义的通信协议连接多种智能设备。4.6.2 RS485 串行通信接口与通信介质RS-485标准在许多工业环境中，要求用最少的信号连线来完成通信任务。日前广泛应用的是RS-485串行接口总线，RS-485支持半双工通信，分时使用一对双绞信号线进行发送或接收。RS-485用于多站互联时实现简单，节省材料，可以满足高速远距离传送，构成分布式网络控制系统十分方便。设计中涉与RS485工业总线的单元都要进行电平转换,主要指TTL - RS485电平转换和RS232 - RS485电平转换。其中RS232 - RS485电平转换分成RS232 - TTL、TTL - R

49、S485两个转换部分。应用MAX232设计RS232 - TTL电平的转换电路,电路中的电源使用了串口取电技术,电路中使用发光二极管作为电源和通信指示灯。TTL - RS485电平转换电路使用具有符合RS485通信电平标准的MAX485系列集成电路进行设计其电路如图4-2所示。当发送数据时,数据流流入TXD端口,经MAX485进行电平转换后通过J6输出RS485高或低的差分电平信号。当接收数据时, RS485高或低的差分电平信号通过J6进入MAX485进行电平转换后通过RXD端口流出TTL电平信号。只要程序能保证不同时进行接收和发送的操作即保证是半双工传送数据,程序不必用指令控制DE / -R

50、E进行接收和发送的转换,转换由硬件本身完成。图4-2TTLRS485电平转换电路设计第五章 软件设计部分由于这里讨论的是小区停车场,所以以一个能容纳20 辆车（一般为小车）的车库为例设计一个管理系统。5.1出、入车场门禁的控制5.1.1车辆入库在车库入口要安装身份识别装置和道闸,身份识别装置触发信号线连接到PLC的一个输入端,当车辆驶入车库门口时, 非接触式IC卡接收器接受读卡,经读卡器识别身份,证明是该小区住户,读卡器发出信号告知PLC准与车辆通过,PLC驱动输出端,输出端发出信号使道闸打开。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

51、打开状态,只要身份识别正确,道闸立即打开。道闸后的地下也要埋设检测器,车辆通过后,在车库门前指示板上的数码管显示,并控制道闸关闭。下面是身份识别和道闸开关功能示意图，如图5-1所示。 道闸打开信号 图 5-1 身份识别与道闸开关示意图PLC身份识别装置道闸道闸前检测器道闸后检测器编程图上,在网络1中,I0.0表示身份识别开关。在网络2中, I0.1表示车辆检测装置开关,只要车辆驶到道闸前,闸前地感线圈发出信号传入PLC,使PLC发出Q0.0信号,电动机开始正转。当到达顶端时，行程开关I0.2断开，闸道停止上升。当车辆驶离闸刀到达闸后地感线圈，发出信号I0.3传入PLC使之发出Q0.1,电机反转

52、，使得闸刀下降，反转时Q0.0保护不能正转。同时反转时网络一中Q0.2保护此时来车不被IC卡检测器检测。网络4中，闸前地感线圈检测有车通过时，禁止通行灯Q0.2亮。下面是车辆入库的梯形图， 如图5-2所示。5.1.2车辆出库车辆出库,下面是车辆出库的梯形图。由图5-3所示可以看出,车辆出库与入库的基本原理一样,只是输入元件和输出元件不同,出库与入库所用到的元件必须区分开。图5-2 车辆进入管理梯形图Q0.2I0.4I0.1Q0.2Q0.2.前面有车时禁止后面车通行I0.0 身份识别正确信号。M0.0身份识别正确信号保持正转。I0.1闸道前地感线圈，闸门开始上升。I0.2行程开关，停止上升Q0.1保护反转是不反转反转。I0.3闸后地感线圈，闸门