基于PLC的智能停车场的设计与实现样本

摘要本项目运用可编程逻辑控制器(PLC),运用逐级引导方式解决了大型停车场停车难问题。为解决大型停车场停车难、取车难问题提供了一套可行解决方案。本系统涵盖车辆进出管理，车位智能引导，车位查询，应急事态控制等模块，保障停车场管理者实现实时监控。本系统运用红外探测技术，可靠获取车位停车信息和车辆动态监测信息。信息将反馈给信息采集器，建立动态信息数据库，再由基于PLC控制中心进行计算分析，可自动或人工对信息做出反馈产生引导信息，并将引导信息传给批示器，由批示器引导车主泊车及取车。从而提高停车场车位使用效率，使得停车秩序得到优化，以便了车主泊车及取车。核心词：逐级引导；可编程逻辑控制器（PLC）；停车取车引导AbstractThisprojectusesprogrammablelogiccontroller(PLC)，theuseofstepbystepguidetoresolvetheproblemofparkingdifficultyinlargecarpark.Tosolvelarge-scaleparkinglotsparkingdifficult，difficulttogetvehicletoprovideamethod.

Vehiclescoveredbythesystemmanagement，intelligentparkingguidanceandparkinginformation，emergencysituationcontrolmodule，securitymanagersreal-timecontrol.Thesystemwillusethecompositevehicledetectiontechnology，reliableinformationaccesstoparkingspacesandvehicledynamicmonitoringinformation.Informationwillbefedbacktothecollectorofinformation，theestablishmentofdynamicinformationarray，andthenbythePLC-basedcontrolcentertocarryoutcalculationandanalysis，canbeautomaticallyormanuallygeneratedfeedbackinformationtoguidetheinformation，andguidetheinformationtotheindicator，theindicatorguidecarparkingandaccessowners.Soastoenhanceefficiencyintheuseoftheparkingspaces，parkingorderhasbeenoptimizedtofacilitatetheownersofvehiclesparkingandadmission.

Keywords：layer-by-layerhierarchical；ProgrammableLogicController（PLC）；Parkingguide目录前言 31、总体设计方案 32、软件设计与实现 42.1软件总体设计思想 42.2停车场智能引导系统软件设计 52.2.1引导某些 52.2.2停车场坐标模型建立 62.2.3目的车位拟定 72.2.4引导途径生成 82.2.5车位信息扫描 92.3人机界面程序 112.3.1主界面 112.3.2引导界面 132.3.3查询界面 142.3.4管理员入口 152.3.5停车场趋势界面 162.4单片机程序 162.4.1道路交叉口点阵批示器程序 162.4.2出入口16x16点阵程序设计 183、 硬件实现方案 183.1控制系统构成 183.2电路模块 183.3停车场模型设计与制作 194、设计意义 205、局限性与此后研究方向 206、感谢 21附件目录 21前言近年来，全国机动车保有量以每年10%～15%速度增长，都市私人小汽车每年增长速度更是高达20%～30%，预测全国每年要新建约300万个停车位，才干逐渐解决停车需求与供应矛盾。现今大某些停车场老旧管理模式和落后环境设施已经无法满足人们日益增长需求。既有停车场普遍存在管理混乱、车位运用率低问题。与此同步由于受到都市市容、都市土地等因素影响，此后停车场建设将朝着规模化、分层化、大型化方向发展。当前例如广州、上海、青岛等大都市都相继建设车位数超过500大型停车场。然而大型停车场规模过大，且停车场内环境单一相似容易导致混淆，如果再加上缺少有关引导设施，那么车主将很难迅速地找到相应最佳停车车位并给车主取车导致困难。此外由于有些空闲车位由于地理位置因素，不能及时被车主发现。致使停车场车位运用率减少，在都市车位紧张状况下，浮现车位资源闲置挥霍。为解决停车场管理混乱、车位运用率低、停车取车难问题，本文提出了一种基于可编程逻辑控制器（PLC）设计与实现方案。1、总体设计方案本设计方案重要由三个子系统构成，即停车场车位导引系统、停车场车辆查询系统、停车场车辆收费管理系统。在停车场车位导引系统设计时，本设计方案重要是运用逐级导引方式进行车位导引。即通过停车场外围空车位信息批示牌、停车场入口处停车途径批示屏和停车场内交叉路口行车方向批示牌三级导引，逐渐逐级引导车主到达最佳停车车位。为车主节约宝贵时间。在停车场车辆信息查询系统设计时，通过停车场入口处获取车辆信息，例如车牌号或是IC卡号等，将其作为车辆辨认信息。车主可以通过查询界面对自己车辆停放位置进行有关查询，而管理员可以查询所有车辆信息。此外通过停车场车位引导系统与停车场车辆信息查询系统连接，可实现停车场取车引导。在停车场车辆收费管理系统设计时，本设计方案运用车辆进入停车场时记录辨认信息，建立唯一相应账户，记录该车辆停车时间、停车费用、账户余额等信息。通过管理员界面还可以对停车场会员帐户进行充值。2、软件设计与实现2.1软件总体设计思想本系统软件采用了分层设计思想，分为应用层，控制层和物理层。每一层使用下层提供服务，并向其上层提供服务。（1）应用层本软件最高层，程序实现功能逻辑转换。重要实现途径生成、查询系统、管理员界面应用功能底层设计，其中最重要是途径生成某些，其重要环节有：1.扫描所有车位，找到近来空车位，将其作为目的车位。2.采用分区域方式拟定引导途径前半某些。3.目的车位和途径上点阵显示屏物理坐标做比较，得到后半某些完整引导途径。4.将途径信息发往控制层，并向下层发送服务祈求，实现硬件显示引导途径。（2）控制层接受应用层发来服务祈求，从软件上为物理层产生控制信号。其中客户账户计费、充值、查询系统为重点，对账户信息采用数组方式来实现存储，涵盖了账户停车时间、停车费用、余额以及登陆密码等信息。其中停车时间和费用是对顾客停车时间合计及依照价格水平计算出金额。控制层提供了有口令保护管理员账户后台入口，可以实现对价格水平调节，对整个停车场宏观调度，以及对顾客账户充值等服务，贴近现实，实际应用性强。（3）物理层（驱动层）软件底层与硬件电路相连接，重要实现采集上层服务信息，对硬件产生响应驱动信号，实现由软件到硬件信息转化。采用51单片机作为下位机，对硬件进行信息串并行转换，并实现了底层点阵显示屏动态扫描，大大减少了线路数量，增长了可靠传播距离。编写PLC上位机物理层程序将PLC解决后上层信息，转化为电平信号，通过底层光电耦合器实现电平转换和物理隔离，发送给单片机解决，驱动硬件显示，实现完整功能。2.2停车场智能引导系统软件设计该某些对以ControlLogix5561为核心可编程逻辑控制器进行程序设计，在RSLogix5000开发环境下，使用PLC梯形图编程语言，实现了所有功能逻辑编程和对硬件控制。2.2.1引导某些引导某些重要分为停车引导和取车引导两个某些。其流程如下：引导某些流程图如图2.1：图（2.1）2.2.2停车场坐标模型建立一方面咱们将整个停车场建立成一种直角坐标系，拟定每个车位在此坐标系内坐标。每个车位在物理上事实上是一种长方形，但从引导问题实质出发，咱们将每个车位抽象成一种点。如下图2.2所示车位，由于汽车只能从上方进出，因此该长方形车位上边沿是汽车进出核心，咱们取上边沿中点作为代表该车位特性点，取该点坐标作为车位坐标。（图2.2）然后对每个车位特性点坐标和停车场入口坐标进行计算，得到入口处到每个车位坐标点距离，依照距离按照升序对每个车位进行了编号。即车号越小距离入口处越近。停车场一层编号状况如图2.3：（图2.3）由于每一种道路交叉口处要进行方向引导，咱们对每个交叉口也进行了坐标化解决，由于每个交叉口是一种4x4正方形，咱们将交叉口中心点作为特性点对其坐标赋值。这种合理坐标确立和编号方式给日后引导程序设计带来了很大以便。2.2.3目的车位拟定咱们在建立车位坐标时候，对车位按距离入口处远近进行了编号，这样咱们只需对车位按编号进行扫描即可找到目的车位。其流程如下图2.4（图2.4）取车引导某些针对顾客汽车已经停在停车场内状况。顾客在停车时候程序中已经存储了顾客汽车所在车位编号，因此无需对车位进扫描。过程如下：一方面顾客输入自己车号（可以通过刷卡实现），然后程序找到数据中存储顾客汽车所在车位编号，最后将这个车位坐标赋值给目的车位。2.2.4引导途径生成引导过程是在已知目的车位基本上拟定每个交叉口处批示方向过程，分为两个环节：（1）按照区域引导咱们将停车场内车位提成了几种区域，分区域原则是同一种区域在引导过程中前半某些途径是相似，后半某些途径和目的车位在一条直线上（水平直线或竖直直线，不涉及斜线）。引导过程要拟定目的车位所在区域，这通过目的车位坐标可以实现，由分区域原则可知，拟定了目的区域，引导途径前半某些便拟定了。（2）按照坐标引导完毕了按区域引导后，引导途径后半某些就同目的车位在一条直线上了，若同在水平直线上，则可比较目的车位和交叉口横坐标来拟定交叉口批示方向。若同在竖直直线上，则可以判断纵坐标来拟定方向。坐标引导源程序：最后将途径相应交叉口显示屏信息发送给底层硬件，则实现了途径引导。2.2.5车位信息扫描实时精确地对停车场内所有车位进行扫描，拟定被占有车位数和空闲车位数是车辆引导系统和信息查询系统基本。其设计流程如下图2.5：（图2.5）重要PLC梯形图程序如下：2.3人机界面程序人机界面由RsViewStudio软件制作，通过PLC内程序与硬件进行连接，可以在人机界面内对PLC梯形图程序中标志位进行操作，从而实现对程序功能操作。此外可以很容易将人机界面程序移植到Rockwell公司工业触摸屏上，以便实现由开发到实用过程。2.3.1主界面（图2.6）主界面包括了停车场最基本信息显示和重要功能入口。1.“刷卡”按键：由于设备限制，咱们采用了模仿刷卡，点击按钮则会浮现下面界面：（图2.7）然后顾客可以输入车号，按回车键后，程序将顾客输入车号对PLC程序中当前车号变量赋值，为后来操作作准备。2.“进入”、“查询”、“管理员入口”按键：采用GoToDisplayButton，即点击之后，程序会跳到相应界面，便于顾客进行更详细功能操作。3.剩余车位显示：采用了醒目颜色，对顾客最关怀停车场内与否有剩余车位状况进行展示。相应了PLC程序中车位计数器计数值，每隔500ms对车位进行一次刷新计数，可以实时显示当前剩余车位状况。4.剩余车位柱形图显示：同样相应PLC程序中车位计数器计数值，柱形图总高度相应了停车场内总共177个车位，填充绿色某些显示了当前空闲车位状况，用更加直观方式展示。实时刷新。2.3.2引导界面（图2.8）每一种车位采用了两状态按钮表达,相应了PLC程序中车位标志位，当标志位为1，即有车时，按钮显示红色，无车时显示灰色。每个车位可以依照实际车位中传感器状况来反映停车场停车状况，一目了然。此外，车位按钮支持对虚拟车位模仿，点击某个车位，可以从程序中更改车位标志位状况，模仿该车位空闲或者有车状况。每一种道路交叉口显示屏用多状态批示器来表达，总共有五个状态，相应了上、下、左、右、停五种批示状况。连接了PLC程序中存储交叉口点阵显示屏状态数组。“停车引导”和“取车引导”按钮：相应了PLC程序中启动引导流程标志位，按下将启动PLC程序中相应流程，从而刷新交叉口显示屏数据，实现引导功能。2.3.3查询界面（图2.9）咱们将顾客各种数据存入一种数组中，改数组不同位包括了顾客车号、查询密码、停车次数、停车费用、账户余额等信息。顾客输入车号（或刷卡），然后在查询界面处输入查询密码，点击“查询”按键，程序对顾客输入密码（保存在密码缓存中）和数组中存储相应车号密码做比较，若密码一致则相应输出顾客数组中存储一系列信息，否则祈求顾客重新输入密码。2.3.4管理员入口（图2.10）管理员某些一方面规定输入管理员口令，按下“确认口令”按键后，程序一方面对顾客输入口令与程序内存储对的口令做比较，口令一致则启动管理员所有功能，否则不能使用管理员功能。充值某些：输入充值车号和充值金额，然后按下“确认充值”按键，程序会找到顾客数组内当前车号相应顾客，对数组中表达账户余额位增长相应充值金额。模仿某些：重要对车位进行循环赋值，停车场一层相应车号是0到117号，二层车号118到176号，若模仿全满，则对相应范畴内车位所有置为1即可。若清空则置0即可。2.3.5停车场趋势界面图（2.11）该界面形象直观地显示了停车场车位使用状况。同步，还可以查看一定期间段内停车场车流量状况，以便运营商对停车场运营状况进行详尽理解，利于做出有关服务调节。2.4单片机程序2.4.1道路交叉口点阵批示器程序此某些程序实现接受从PLC控制器中发送来信号并将该信号转化成为点阵显示屏驱动信号作用（详细程序见附件151单片机程序）。路口采用红色8x8点阵显示屏。驱动流程如下：（图2.12）2.4.2出入口16x16点阵程序设计此某些程序与路口点阵某些类似，只是将列扫描某些用两片74HC138译码器进行16列逐次扫描，每列数据通过两片74HC595级联，每次送入两个字节数据显示。通过程序控制，实现了跳变显示、向左滚动、向上滚动、层次飞入飞出等效果。详情见附件4。硬件实现方案本设计中硬件实现方案总体框图如图3.1图3.13.1控制系统构成本项目创造性地将罗克韦尔公司PLC和AT89S52单片机有机结合起来，尽两者所长，使系统各部模块化，从而以便了系统安装、检修与维护。一方面提高了咱们设计实际适应性，另一方面减少了实际应用成本。3.2电路模块批示牌，是咱们整个设计过程核心导引设施。距离批示牌一定距离红外传感器检测到车辆时，批示牌就会滚动显示车辆编号和车辆行驶方向，引导司机精确迅速到达最优空闲车位。设计模型中使用8*8LED点阵作为批示牌。为了节约单片机有限I/O口，和保证每个LED亮度，咱们使用8位输出锁存移位寄存器74LS595、3-8译码器74LS138和三极管来驱动8*8LED点阵。红外传感器安装在每个车位下方，当车辆进入空闲车位时，红外传感器就会检测到遮挡物，将该车位被运用信号转递给单片机。但在实际应用过程中安装在车位上方超声波传感器更为合用。光耦某些：该某些成功将单片机与PLC结合起来。将24V电压转换成单片机合用电压5V。同步可避免高电平对单片机电路冲击，提高单片机系统寿命和稳定性。（详见附件3硬件设计方案）3.3停车场模型设计与制作为了使设计更加接近现实生活状况，为软件设计提供模仿现场，增进方案优化，咱们搭建了大型停车场局部模型。模型搭建超过了咱们预期难度，在选材、购买、制作、美化等方方面面耗费了大量精力。停车场智能引导系统针对就是大型停车场找空车位难和管理难问题，因此模型设计不能从老式角度去简化。最后停车场设计成Γ形，两层错分式构造。停车场平面设计如图3.2：（停车场模型平面设计图3.2）图3.1中红色小点表达安装在车位下红外对管，绿色方块表达安装在交叉入口8*8LED批示点阵。第一层共设计有117个车位，8个三向及四向路口。第二层设计有59个车位三个三向及四向路口。车位分布呈分区状，在内部形成几种独立车位岛。正门设计在第一层正下方中位置，设计为进出双车道。第二层入口位于第一层有方正中位置，上楼斜坡长35cm。4、设计意义停车场内停车难、取车难问题是普遍存在，并且通过实地调查咱们发现，该问题严重限度将越来越突出。此外，通过有关征询和调研报告查阅发现，顾客普遍但愿停车场管理商可以引入有关技术设备来解决这一问题。在调查中，咱们还发现，停车场服务水平高低会对车主选取消费场合产生影响