畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于西門子S7-200 PLC的停車場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

《畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于西門子S7-200 PLC的停車場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于西門子S7-200 PLC的停車場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（37頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 河南機(jī)電?？茖W(xué)院 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 系 別： 電子與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化 班 號(hào)： 電氣082 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： 設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于西門子S7-200的停車場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 教 師： 設(shè) 計(jì) 地

2、 點(diǎn)： 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 起 迄 日 期： 2010.5.4-2010.7.3 河南機(jī)電?？茖W(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 專業(yè) 電氣自動(dòng)化 班級(jí) 電氣082 姓名 石小娟 一、課題名稱： 基于西門子S7-200的停車場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、主要技術(shù)指標(biāo)：1、采用三個(gè)停車場(chǎng)入口控制系統(tǒng)，自動(dòng)檢測(cè)車輛進(jìn)入時(shí)的時(shí)間并記錄入庫(kù)車輛數(shù)目。

3、 2、采用三個(gè)停車場(chǎng)出口控制系統(tǒng)，自動(dòng)檢測(cè)車輛，計(jì)算出車輛進(jìn)入停車場(chǎng)的時(shí)間計(jì)算出費(fèi)用，管理系統(tǒng)將該車費(fèi)用信息記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)。 3、利用現(xiàn)場(chǎng)控制器、車位傳感器等構(gòu)成每個(gè)車位狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，達(dá)到時(shí)時(shí)監(jiān)控。 三、工作內(nèi)容和要求： 1、對(duì)停車場(chǎng)的管理及控制

4、功能需求進(jìn)行分析和研究，在此基礎(chǔ)上提出分區(qū)管理模式并模塊化設(shè)計(jì)管理流程。 2、選用PLC作為現(xiàn)場(chǎng)控制器的基礎(chǔ)，采用AS-I現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信號(hào)采集與傳輸系統(tǒng)。 3、在充分研究系統(tǒng)信息通訊基礎(chǔ)上提煉通訊信息，采用PROFIBUS通信模式交換數(shù)據(jù)信息。 4、采用車位傳感器對(duì)每個(gè)車位監(jiān)控。

5、 5、改進(jìn)停車場(chǎng)車路控制系統(tǒng)功能并完成控制程序設(shè)計(jì)。 四、主要參考文獻(xiàn) 1、張宇皓. 西門子PLC在自動(dòng)停車場(chǎng)中的應(yīng)用[D], 浙江大學(xué). 2、岳萍. 基于PLC的智能停車場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]，電子科技大學(xué). 3、程遠(yuǎn). 停車場(chǎng)自動(dòng)控制及收費(fèi)系統(tǒng)[D]，南昌大學(xué). 4、徐新紅, 張海燕. 智能停車場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]，河南科技學(xué)院

6、. 5、曾少林. 基于RFID技術(shù)的智能停車場(chǎng)控制系統(tǒng)研究[D]，湘江大學(xué). 6、李應(yīng)淇. 一種開發(fā)式停車場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]，河南科技學(xué)院. 7、陶永明. 停車場(chǎng)管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]，東北財(cái)經(jīng)大學(xué). 8、周毅. 西安市停車場(chǎng)規(guī)劃的研究[D]，長(zhǎng)安大學(xué). 9、劉坤鵬. 一座大型地下停車場(chǎng)的設(shè)計(jì)[D]，上海交通大學(xué).

7、 10、蔣興加. 分布式智能停車場(chǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]，蘭州師范高等?？茖W(xué)校. 學(xué) 生（簽名） 2010年 月 日 指 導(dǎo) 教師（簽名） 2010年 月 日 教研室主任（簽名） 2010年 月 日 系 主 任（簽名）

8、 2010年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題目 基于西門子S7-200的停車場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、 選題的背景和意義： 國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，汽車進(jìn)入家庭的進(jìn)程持續(xù)發(fā)展使得社會(huì)汽車保有量持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)停車場(chǎng)的需求量劇增。因此停車場(chǎng)的建設(shè)已成為絕大多數(shù)建筑項(xiàng)目不可或缺的一部分。現(xiàn)有的平面式停車場(chǎng)通常僅實(shí)現(xiàn)門禁管理，對(duì)停車用戶的出入權(quán)限進(jìn)行管理，對(duì)停車用戶停、取車的過程不做監(jiān)控，則亂停放現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，針對(duì)停車上述管理缺陷，本文就停車場(chǎng)的管理、監(jiān)控流程進(jìn)行改進(jìn)，采用德國(guó)西門子公司的S7-200型PLC控制，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、低噪音、操作安

9、全、性能價(jià)格比高，抗干擾能力強(qiáng)，維護(hù)方便。因此，規(guī)劃好新建及已建停車場(chǎng)的管理及監(jiān)控系統(tǒng)將有利于規(guī)范車輛的停取過程，保證車輛在停取過程中的安全性，提高停車空間的利用率，緩解社會(huì)停車位緊張的供需矛盾，充分發(fā)揮公共設(shè)施的社會(huì)效益。 二、 課題研究的主要內(nèi)容： 1、 自動(dòng)采集車輛入車庫(kù)狀態(tài)，采用刷卡形式獲取卡號(hào)進(jìn)入停車場(chǎng)； 2、 根據(jù)車輛出入庫(kù)狀態(tài)自動(dòng)開、關(guān)道閘； 3、 采用車位傳感器對(duì)每個(gè)車輛動(dòng)態(tài)監(jiān)控； 4、 用戶車輛出場(chǎng)時(shí)采用刷卡形式，交完費(fèi)用后方可離開。 三、 主要研究（設(shè)計(jì)）方法論述： 1、 采用光電傳感器檢測(cè)有無(wú)車輛，入場(chǎng)時(shí)在票箱處按鍵取得一張卡； 2、 通過PC機(jī)與控

10、制器通信，刷卡后控制器啟動(dòng)道閘放行車輛，檢測(cè)傳感器檢測(cè)到車輛通過信息后，控制器關(guān)閉道閘； 3、 利用現(xiàn)場(chǎng)控制器、車位傳感器構(gòu)成車位狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)； 4、 在出口處采用出口讀卡器讀卡，PC機(jī)依照讀取的卡號(hào)調(diào)出相關(guān)信息。管理軟件依據(jù)從入場(chǎng)到出場(chǎng)的時(shí)間以及計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)費(fèi)，提示司機(jī)繳費(fèi)手續(xù)結(jié)束后管理員開啟道閘放行。 四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排： 時(shí)間（迄止日期） 工 作 內(nèi) 容 10.5.11~10.5.29 翻閱資料，上網(wǎng)查詢，并根據(jù)自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)確定項(xiàng)目題目及大體內(nèi)容 10.5.30~10.6.2 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的提綱 10.6.3~10.6.10

11、 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)部分 10.6.11~10.6.15 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的摘要和前言 10.6.15~10.6.17 總結(jié)、整理出論文初稿 10.6.18~10.6.24 根據(jù)指導(dǎo)老師的指導(dǎo)進(jìn)行修改，完善系統(tǒng) 10.6.25~10.6.28 再次瀏覽復(fù)查，上交電子稿，打印稿，準(zhǔn)備答辯 五、指導(dǎo)教師意見： 　　　　　　　　　　　　 指導(dǎo)教師簽名： 2010年 月 日 六、系部意見： 　　　　　　　　　　　 系主任簽名：

12、 2010年 月 日 目錄 摘要 Abstract 第1章 前言 1 第2章 平面停車場(chǎng)控制系統(tǒng)需求分析 2 2.1 停車場(chǎng)建筑情況及其管理模式分析 2 2.2 平面停車場(chǎng)管理及其控制需求分析 2 2.3 平面停車場(chǎng)控制需求描述 3 2.4 停車場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要功能模塊 3 2.5 停車場(chǎng)管理監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)備 5 第3章 停車場(chǎng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 6 3.1 現(xiàn)場(chǎng)控制器選型 6 3.1.1 plc簡(jiǎn)介 ……………………………………………………….6 3.1.2 PLC控制系統(tǒng)和其它控制系統(tǒng)的比較 7 3

13、.1.3 PLC的選型 8 3.2 PLC I/O模塊的選型 9 3.3 AS-I現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)主/從站編址 10 3.4 停車場(chǎng)出入口控制模塊硬件設(shè)計(jì) 11 3.4.1 讀卡器工作原理及選型 11 3.4.2 出入口控制系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備選型 12 3.5 輸入/輸出變量地址分配 12 3.6 車位監(jiān)控系統(tǒng)硬件集成設(shè)計(jì) 13 第4章 停車場(chǎng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 13 4.1 用戶出入場(chǎng)控制程序設(shè)計(jì) 14 4.2 用戶車位監(jiān)控程序設(shè)計(jì) 16 第5章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的通信 17 5.1 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) 17 5.2 數(shù)據(jù)通訊相關(guān)接口 18 5.3 讀

14、卡器與管理PC機(jī)通信 18 5.4 PLC與管理PC機(jī)通信 19 第6章 結(jié)束語(yǔ) 20 答謝辭……………………………………………………………………………….21 參考文獻(xiàn)...........................................................22 摘 要 智能建筑將是信息社會(huì)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。停車場(chǎng)管理控制系統(tǒng)則是現(xiàn)代建筑中不可或缺的一部分。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，停車場(chǎng)管理控制系統(tǒng)的功能及軟硬件設(shè)施也伴隨其發(fā)展而不斷改進(jìn)。本文在對(duì)停車場(chǎng)管理及控制系統(tǒng)基本功能研究的基礎(chǔ)上改進(jìn)其系統(tǒng)構(gòu)成及控制流程，應(yīng)用

15、PLC作為現(xiàn)場(chǎng)控制器，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行信號(hào)采集與控制。研究了停車場(chǎng)及其控制系統(tǒng)在智能建筑中的作用及其自身管理模式的發(fā)展、變化。對(duì)典型停車場(chǎng)的管理及控制功能需求進(jìn)行分析與研究，在此基礎(chǔ)上提出模塊化設(shè)計(jì)管理流程。根據(jù)管理及控制功能需求，充分研究了相關(guān)系統(tǒng)組件的工作原理及性能指標(biāo)，據(jù)此進(jìn)行系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)及硬件選型。在選用PLC作為現(xiàn)場(chǎng)控制器的基礎(chǔ)上，研究了PLC網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成技術(shù)及其網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，采用PROFIBUS的通信協(xié)議。根據(jù)控制需求對(duì)PLC控制器的編程相關(guān)軟硬件進(jìn)行組態(tài)，并完成PLC控制程序的設(shè)計(jì)。改進(jìn)停車場(chǎng)車路控制系統(tǒng)功能并完成控制程序設(shè)計(jì)。現(xiàn)在小區(qū)停車場(chǎng)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)

16、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，記錄車輛數(shù)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作為中央控制來(lái)處理，停車場(chǎng)空位指示可利用價(jià)格較不高的數(shù)碼管顯示。 基于停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。車輛進(jìn)出停車場(chǎng)是由PLC為中心控制系統(tǒng)工作的。PLC是整體模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運(yùn)用中，硬件也相對(duì)簡(jiǎn)單，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單。 PLC就是可編程控制器，它是一種數(shù)字式運(yùn)算作的電子系統(tǒng),專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì),因此它具有可靠性高,抗干擾能力強(qiáng),功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)

17、而普遍應(yīng)用在控制領(lǐng)域。 本設(shè)計(jì)主要闡述了停車場(chǎng)的構(gòu)成、工作原理、工作條件。運(yùn)用可編程控制器(PLC)對(duì)停車場(chǎng)汽車進(jìn)出進(jìn)行管理的方案，此方案大大提高了工作效率。本設(shè)計(jì)利用PLC控制停車場(chǎng)空位顯示，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。利用出口、入口的車輛檢測(cè)傳感器，檢測(cè)車輛的出入，并用32位加減法計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而達(dá)到自動(dòng)控制的目的。 Abstract Intelligent buildings will be one of the most important infrastructures in information society，and the management an

18、d control system is an indispensable part for parking lots in intelligent buildings. With the development of computer control technology，the function，software and hardware of management and control system have been improved continuously. Based on the research of basic function of management and cont

19、rol system applied to parking lots，this paper improves the construction of control system and flow sequence，utilizing PLC as the field controller to collect signals and control equipments. Studies on the function of parking lots and its control systems as well as the developments and changes in inte

20、lligent buildings.Based on analyzing of the management and control function requirements for a typical parking lot，we put forward zoning management and modularize the management of design workflow. PLC controller in the selection of a site based on the composition of the PLC network technology and n

21、etwork communication protocol, using PROFIBUS communication protocol. According to the control requirements of the PLC controller programming related software and hardware configuration, and complete the design of PLC control program. Improved control system for parking by vehicles and complete cont

22、rol of programming functions. Keywords: parking lots；PLC；control system；Communication protocol 第1章 前言 近20年來(lái)，隨著我國(guó)城市建設(shè)速度的加快，城市交通需求量也日益增大。盡管私家車、出租車比重呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，因此車輛停放依舊是市民最關(guān)注的問題。 也許還有不少人對(duì)上世紀(jì)八、九十年代的“擠車難”記憶猶新，但現(xiàn)在“停車難”的問題更讓不少人頭疼。車輛停放設(shè)施的落后確實(shí)是長(zhǎng)期困繞市民日常生活的一個(gè)老大難問題。據(jù)國(guó)家“十五”汽車工業(yè)發(fā)展規(guī)劃，2005年，我國(guó)汽車保有量將達(dá)到2465-254

23、5萬(wàn)輛。而據(jù)有關(guān)部門的不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)城市每4.84輛機(jī)動(dòng)車才有個(gè)一合法的停車位，有的城市每31輛才有一個(gè)停車位，已經(jīng)越來(lái)越不適應(yīng)日夜激增的車輛管理問題。因此大型智能停車場(chǎng)隨之而生并且發(fā)展勢(shì)頭迅猛，所作為現(xiàn)代大型智能停車場(chǎng)的靈魂---停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)也是日新月異，尤其是近幾年隨著電子產(chǎn)品及系統(tǒng)軟件越來(lái)越快的更新周期。 近年來(lái)各地政府部門投入了大量人力、物力用以改善城市停車設(shè)施，隨著基礎(chǔ)設(shè)施和重大工程的建設(shè)，以及車輛的淘汰更新和擴(kuò)容，一定程度上提高了許多停車場(chǎng)的智能管理和安全化，一定程度上緩解了交通問題。但是，簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和停車管理技術(shù)已經(jīng)不能滿足社會(huì)日益增長(zhǎng)車輛的對(duì)停車服務(wù)的需求。

24、 由于城市人口相對(duì)密集，無(wú)論是私家車輛還是公交車輛都不能真正滿足正常的停放，公交需求更很大。所以在停車場(chǎng)智能管理領(lǐng)域，相應(yīng)的也出現(xiàn)了PLC停車場(chǎng)智能管理的概念，即含有高科技的智能系統(tǒng)，與普通的停車系統(tǒng)不同的是，它能以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)來(lái)解決停車難的問題，直接為目標(biāo)安全、迅速地到達(dá)目的地。因此，在大力加強(qiáng)車輛停放智能管理的建設(shè)方面，尤其在實(shí)現(xiàn)快捷、便利、安全這一點(diǎn)上擁有很大的發(fā)展空間和潛力。 為此，本文對(duì)停車場(chǎng)智能控制管理上引入了PLC技術(shù)，對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行了一個(gè)關(guān)于PLC為主的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 第2章 平面停車場(chǎng)控制系統(tǒng)需求分析 2.1 停車場(chǎng)建筑情況

25、及其管理模式分析 停車場(chǎng)根據(jù)建筑形式及停車場(chǎng)位置的不同分為園區(qū)地面停車場(chǎng)、建筑物地下平面停車場(chǎng)、專用停車樓及路邊臨時(shí)占道停車場(chǎng)。根據(jù)建筑物類型及建筑物功能的不同又可分為： 1、市區(qū)公共建筑群大型停車場(chǎng)，該類型停車場(chǎng)規(guī)模龐大，停車位多，停車用戶流動(dòng)性大，用戶通常皆為臨時(shí)停車用戶。 2、綜合建筑樓專用停車場(chǎng)，如各類大型商場(chǎng)及商務(wù)樓群地下專用停車場(chǎng)。該類型停車場(chǎng)停車位數(shù)量適中，停車用戶常分為辦公樓固定停車用戶人群及購(gòu)物顧客或訪客臨時(shí)停車用戶人群。此類停車場(chǎng)通常白天工作時(shí)段車位緊張而夜晚非工作時(shí)段則車位大量空置。因此在管理模式上可實(shí)行分片分區(qū)管理，劃定專用的固定用戶停車區(qū)域及臨時(shí)用戶停車區(qū)域，在

26、夜晚非工作時(shí)段將臨時(shí)用戶停車區(qū)域車位提供給周邊社區(qū)無(wú)配套停車位小區(qū)住宅用戶計(jì)時(shí)停車，提高設(shè)施利用率以提高社會(huì)配套設(shè)施的社會(huì)效益，緩解停車位置緊張的市場(chǎng)供需矛盾。 3、辦公區(qū)域?qū)Ｓ脠@區(qū)地面停車場(chǎng)。該類型停車場(chǎng)用戶也常分為固定用戶及臨時(shí)訪客用戶，由于園區(qū)露天管理模式使得對(duì)停車管理到固定車位的可能性很小，通常只能實(shí)現(xiàn)門禁管理出入權(quán)限。此類型停車場(chǎng)為防止盜車現(xiàn)象的發(fā)生則可采用攝像監(jiān)控，在出入口嚴(yán)格比對(duì)車輛攝像信息。對(duì)多出入口園區(qū)停車場(chǎng)管理還需做好聯(lián)網(wǎng)管理，數(shù)據(jù)共享，一卡通行。 4、住宅小區(qū)專用停車場(chǎng)，該類型停車場(chǎng)規(guī)模通常依據(jù)小區(qū)總戶數(shù)設(shè)計(jì)，停車類型絕大多數(shù)應(yīng)為固定用戶停車，在管理模式上可不采用計(jì)時(shí)

27、收費(fèi)而采用停車位相對(duì)固定，用戶卡預(yù)先充值付費(fèi)方式。為防止亂停車位及盜車現(xiàn)象，可加強(qiáng)車位動(dòng)態(tài)監(jiān)控結(jié)合門禁管理以達(dá)到有效監(jiān)控。 5、專用停車樓的建筑在設(shè)計(jì)上為停車場(chǎng)專用，可采用專用托舉設(shè)備結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)控制器、傳感器、計(jì)算機(jī)等智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)停車、取車、車位監(jiān)視等過程的全自動(dòng)控制，并能做到空間的最高效利用。該類型停車場(chǎng)需在建筑設(shè)計(jì)的初期即根據(jù)專用設(shè)備規(guī)劃建筑的功能及形式，并且初期設(shè)備投入昂貴。 綜上所述可知無(wú)論哪一類停車場(chǎng)地，其用戶皆可歸類為臨時(shí)停車用戶和固定停車用戶兩類。對(duì)臨時(shí)停車用戶，由于用戶流動(dòng)性大，為防止盜車現(xiàn)象發(fā)生，通常采用攝像監(jiān)控、比對(duì)出庫(kù)車輛信息、計(jì)時(shí)收費(fèi)的管理監(jiān)控模式。對(duì)固定停車用戶則通

28、常采用停車用戶卡預(yù)先充值收費(fèi)，門禁系統(tǒng)結(jié)合車位監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)停車車輛及車位動(dòng)態(tài)監(jiān)控的管理、監(jiān)控模式。 鑒于此，本文在對(duì)典型停車場(chǎng)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上提出停車場(chǎng)管理及監(jiān)控系統(tǒng)的功能規(guī)劃及實(shí)施方案，并對(duì)其控制系統(tǒng)做詳細(xì)設(shè)計(jì)。 2.2 平面停車場(chǎng)管理及其控制需求分析 對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行管理及控制需求分析是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，本節(jié)在分析停車場(chǎng)基本情況的基礎(chǔ)上分析該類型停車場(chǎng)的控制及管理需求。 1、停車場(chǎng)基本情況分析 在對(duì)典型停車場(chǎng)基本情況進(jìn)行研究過程中由建筑設(shè)計(jì)單位提供圖形資料的一種典型的平面停車場(chǎng)在建筑形式上具有較好的代表性，本文以此停車場(chǎng)為例進(jìn)行的停車場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)亦具有較好的廣泛性與代表性。圖2-1是

29、該住宅小區(qū)的地下停車場(chǎng)的總平面圖。 圖2-1 停車場(chǎng)的總平面圖 2、入庫(kù)車輛地點(diǎn)變更邏輯分析 停車場(chǎng)內(nèi)不同停車區(qū)域可提供不同的服務(wù)，但進(jìn)入停車場(chǎng)的車輛皆會(huì)進(jìn)行如圖2-2所示的地點(diǎn)變更。 圖2-2 入庫(kù)車輛地點(diǎn)變更邏輯圖 停車場(chǎng)車輛管理操作應(yīng)該從車輛進(jìn)入停車場(chǎng)開始，到車輛出停車場(chǎng)結(jié)束，并針對(duì)不同類型停車用戶的出入停車事件的發(fā)生做相關(guān)事件的記錄。車輛從入場(chǎng)到出場(chǎng)有固定的運(yùn)動(dòng)邏輯，從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)一般是不可逆的，這樣一來(lái)如果已知一個(gè)狀態(tài)就可準(zhǔn)確地預(yù)計(jì)車輛的下一個(gè)狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)車輛的狀態(tài)追蹤。 2.3 平面停車場(chǎng)控制需求描述 停車場(chǎng)的管理及控制包含管理及控制兩部分運(yùn)行

30、系統(tǒng)。 管理包括對(duì)用戶及其使用停車位情況等信息的管理；停車場(chǎng)運(yùn)營(yíng)基本情況信息的管理及設(shè)備基本信息的管理。這些管理功能的實(shí)現(xiàn)由安裝在管理PC機(jī)內(nèi)的管理中心軟件完成，包含如下功能： 在線監(jiān)控所有各站點(diǎn)帳目狀況：如各時(shí)期收支情況、付款額度及次數(shù)、幣卡數(shù)量、種類等、出入口當(dāng)前狀況、操作員姓名等；用戶卡的管理數(shù)據(jù)庫(kù)；帳目打印與數(shù)據(jù)庫(kù)報(bào)表；系統(tǒng)配置及建立停車系統(tǒng)及費(fèi)率設(shè)置等其他部件管理等；控制則主要是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)依據(jù)管理及控制流程進(jìn)行監(jiān)視與控制，該部分功能的實(shí)現(xiàn)由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)控制器及相關(guān)監(jiān)控軟件完成。主要包含如下功能： 1、自動(dòng)采集車輛出入車庫(kù)與車位的狀態(tài)； 2、根據(jù)車輛出入庫(kù)狀態(tài)自動(dòng)開、關(guān)

31、道閘并自動(dòng)開啟； 3、對(duì)車位則自動(dòng)計(jì)數(shù)并能啟動(dòng)滿位紅燈亮； 4、車輛超過限制的車位區(qū)蜂鳴器報(bào)警，提示司機(jī)。 2.4 停車場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要功能模塊 要實(shí)現(xiàn)上述監(jiān)控流程，停車場(chǎng)監(jiān)控及管理系統(tǒng)的基本組成為出入口控制系統(tǒng)；車路、車位監(jiān)控系統(tǒng)及管理系統(tǒng)。系統(tǒng)框圖如圖2-3所示。本文重點(diǎn)介紹管理監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的功能設(shè)計(jì)、相關(guān)控制軟件的設(shè)計(jì)。對(duì)管理中心軟件的設(shè)計(jì)則不作介紹。 圖2-3 停車場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)框架 1、停車場(chǎng)入口控制系統(tǒng) 入口控制系統(tǒng)主要由入口票箱（內(nèi)置出卡機(jī)、感應(yīng)式讀卡器）、自動(dòng)道閘、車輛檢測(cè)線圈、控制器等設(shè)備組成。 用戶入場(chǎng)時(shí)在票箱處按鍵，票箱內(nèi)發(fā)卡器發(fā)送一張IC卡至

32、入口票箱出卡口，同時(shí)完成讀卡過程。讀卡器與PC機(jī)通信，記錄讀卡事件相關(guān)數(shù)據(jù)如：卡號(hào)、讀卡時(shí)間等。同時(shí)發(fā)信息通知控制器啟動(dòng)入口攝像機(jī)，拍攝入庫(kù)車輛圖像并依據(jù)相應(yīng)卡號(hào)存入管理數(shù)據(jù)庫(kù)。控制器開啟道閘放行車輛，車輛通過車輛檢測(cè)傳感器后，控制器關(guān)閉道閘并記錄入庫(kù)車輛數(shù)目，車位滿時(shí)，紅燈亮顯示“滿位”。 2、停車場(chǎng)出口控制系統(tǒng) 出口控制系統(tǒng)部分主要由出口讀卡器、自動(dòng)道閘、車輛檢測(cè)線圈、照相機(jī)及控制器組成。 用戶車輛出場(chǎng)時(shí)，在出口讀卡器處讀卡，同時(shí)啟動(dòng)照相機(jī)拍照，PC機(jī)依據(jù)讀取的卡號(hào)調(diào)用出入口兩幅相同卡號(hào)的圖像人工比對(duì)。管理軟件依據(jù)入場(chǎng)及出場(chǎng)時(shí)間及計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)費(fèi)，司機(jī)繳費(fèi)；在收費(fèi)及圖像比對(duì)無(wú)誤后，管理人

33、員按鍵開啟道閘放行。車輛檢測(cè)傳感器檢測(cè)到車輛離場(chǎng)后道閘關(guān)閉，停車位計(jì)數(shù)器加一，管理系統(tǒng)將該車?yán)U費(fèi)信息記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)。 3、車位狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng) 在用戶停車場(chǎng)管理中若按照通常系統(tǒng)構(gòu)成僅利用出入口門禁系統(tǒng)進(jìn)行出入權(quán)限管理，對(duì)車輛進(jìn)入時(shí)的亂停放現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)控。在本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，利用車位傳感器構(gòu)成車位狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。 4、停車場(chǎng)管理系統(tǒng) 停車場(chǎng)收費(fèi)管理處內(nèi)設(shè)備由管理PC機(jī)、系統(tǒng)管理軟件、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、IC卡讀寫器、報(bào)表打印機(jī)、對(duì)講系統(tǒng)、收費(fèi)顯示器組成。管理PC機(jī)通過系統(tǒng)管理軟件與IC卡讀寫器系統(tǒng)、出入口控制器通信，負(fù)責(zé)讀寫IC卡信息；存儲(chǔ)并管理用戶卡及車位信息；統(tǒng)計(jì)分析計(jì)費(fèi)及管理情況；查詢、打印報(bào)表；系統(tǒng)

34、維護(hù)等功能。 2.5 停車場(chǎng)管理監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)備 停車場(chǎng)管理及監(jiān)控系統(tǒng)需要有如下的設(shè)備作為硬件支撐： 1、管理PC機(jī) 管理計(jì)算機(jī)配備相應(yīng)的停車場(chǎng)系統(tǒng)管理軟件，實(shí)現(xiàn)日常運(yùn)營(yíng)管理如計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)、車位及收費(fèi)統(tǒng)計(jì)、報(bào)表、數(shù)據(jù)信息管理、圖像采集、顯示、對(duì)比等管理功能。 2、現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC 本文系統(tǒng)采用PLC作為現(xiàn)場(chǎng)控制器，匯總現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及PC機(jī)傳來(lái)的各類輸入信息，根據(jù)管理及監(jiān)控流程進(jìn)行信息處理，輸出控制信號(hào)，控制停車場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作，并向管理PC機(jī)傳送現(xiàn)場(chǎng)信息。 3、讀卡器 在設(shè)有門禁控制的管理場(chǎng)所，讀卡器被廣泛應(yīng)用，停車場(chǎng)的讀卡器根據(jù)所用卡片讀卡感應(yīng)距離的不同分為短、中、長(zhǎng)及遠(yuǎn)距離讀

35、卡器系統(tǒng)。讀卡器讀取與輛、車位一一對(duì)應(yīng)的用戶卡信息，通過上述信息對(duì)車輛的出入進(jìn)行記錄與管理。 4、車輛檢測(cè)器及地感線圈 車輛到達(dá)出入口的情況和位置需要系統(tǒng)能自動(dòng)探測(cè)到，這就需要在出入口的適當(dāng)位置設(shè)置光電傳感器作為檢測(cè)器。當(dāng)汽車經(jīng)過時(shí)檢測(cè)器產(chǎn)生的感應(yīng)信號(hào)作為輸入信號(hào)傳給現(xiàn)場(chǎng)控制器以便控制。 一般在停車場(chǎng)出入口各設(shè)置兩套車輛檢測(cè)器。一套在道閘前，檢查車輛到達(dá)情況啟動(dòng)讀卡，一套在道閘后檢查車輛的離場(chǎng)或入場(chǎng)情況。同時(shí)還可在道閘桿下部設(shè)超聲波車輛檢測(cè)器，與擋車器的控制信號(hào)連鎖，防止閘桿下有車時(shí)閘桿落下砸傷車輛。 5、攝相設(shè)備 車輛進(jìn)出停車場(chǎng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)照相機(jī)，記錄車輛的外形、色彩、車牌等信

36、息存入管理數(shù)據(jù)庫(kù)并按卡號(hào)管理。車輛出入時(shí)系統(tǒng)管理軟件自動(dòng)調(diào)出出入圖片人工比對(duì)，可有效防止盜車現(xiàn)象。同時(shí)需配備輔助照明設(shè)備。 6、擋車器 擋車器又稱為道閘，是停車場(chǎng)出入口的關(guān)鍵設(shè)備，其控制方式通常有手動(dòng)按鈕、遙控器控制、程序控制道閘升降等三種方式。 7、車位傳感器 在用戶停車區(qū)域?yàn)榉乐箒y停放及盜車現(xiàn)象發(fā)生，在車位上方設(shè)置車位傳感器，檢測(cè)車輛是否亂放，常采用超聲波車位傳感器。 第3章 停車場(chǎng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 上一章介紹了停車場(chǎng)控制系統(tǒng)的管理模式及管理、監(jiān)控系統(tǒng)功能需求及監(jiān)控流程。停車場(chǎng)控制系統(tǒng)硬件是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理功能及流程的基本物質(zhì)條件，本章主要對(duì)停車場(chǎng)控制系統(tǒng)各功能主要模塊進(jìn)

37、行集成設(shè)計(jì)，對(duì)各功能模塊進(jìn)行工作原理設(shè)計(jì)及硬件選型。 3.1 現(xiàn)場(chǎng)控制器選型 在停車場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制及現(xiàn)場(chǎng)各類信號(hào)的采集需由現(xiàn)場(chǎng)控制器完成，本文選用可編程控制器PLC(Programmable Logic Controller)作為現(xiàn)場(chǎng)控制器。 3.1.1 Plc簡(jiǎn)介 可編程控制器簡(jiǎn)稱PC。個(gè)人計(jì)算機(jī)也稱PC，為了避免混淆，人脈將最初用于邏輯控制的可編程控制器叫做PLC。國(guó)際電工委員會(huì)在1987年頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC作了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算

38、、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 69年美國(guó)DEC公司研制出世界上第一臺(tái)PLC（PDP-14），并在GM公司汽車生產(chǎn)線上應(yīng)用成功。1969年，美國(guó)研制出世界第一臺(tái)PDP-14 。1971年，日本研制出第一臺(tái)DCS-8 。1973年，德國(guó)研制出第一臺(tái)PLC 。1974年，中國(guó)研制出第一臺(tái)PLC 。 PLC的發(fā)展史： 第一代：1969年~1972年，代表產(chǎn)品有 ·美國(guó)DEC公司的PDP-14/L ·日本立石電機(jī)公司的SCY-

39、022 ·日本北辰電機(jī)公司的HOSC-20 第二代：1973年~1975年，代表產(chǎn)品有 ·美國(guó)GE公司的LOGISTROT ·德國(guó)SIEMENS公司的SIMATIC S3、S4系列 ·日本富士電機(jī)公司的SC系列 第三代：1976~1983年，代表產(chǎn)品有 ·美國(guó)GOULD公司的M84、484、584、684、884 ·德國(guó)SIEMENS公司的SIMATIC S5系列 ·日本三菱公司的MELPLAC-50、550 第四代：1983年~現(xiàn)在，代表產(chǎn)品有 ·美國(guó)GOULD公司的A5900 ·德國(guó)西門子公司的S7系列PLC的特點(diǎn)是體積小、重量輕、能耗低、可

40、靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、適用性強(qiáng)、易學(xué)易用、系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期頓、維護(hù)方便、改造容易等，深受工程技術(shù)人員歡迎。 3.1.2 PLC控制系統(tǒng)和其它控制系統(tǒng)的比較 PLC自誕生以來(lái)其技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛，成為今自動(dòng)化技術(shù)的三大支柱之一。同時(shí)它與其它工業(yè)控制器相比各有特點(diǎn)。 繼電器控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，通過機(jī)械式觸點(diǎn)及繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作，但系統(tǒng)確定下來(lái)后要修改則非常困難，且控制精度低，易出現(xiàn)冒險(xiǎn)競(jìng)爭(zhēng)，且時(shí)間常數(shù)太大，故易出現(xiàn)誤動(dòng)作，可靠性、維護(hù)性都不高。而PLC采用軟件來(lái)替代電器觸點(diǎn)，利用其內(nèi)部存儲(chǔ)器以數(shù)據(jù)的形式將控制邏輯存儲(chǔ)起來(lái)，其動(dòng)作由程序?qū)崿F(xiàn)，便于系統(tǒng)更新、修改。時(shí)限控制由數(shù)

41、字計(jì)時(shí)器實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)，其計(jì)時(shí)精度高。系統(tǒng)指令執(zhí)行速度極快，約為幾十微秒甚至更低，再加上其內(nèi)部嚴(yán)格的同步，所以不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作。PLC還具有許多繼電器所不具有的功能如：步進(jìn)控制、AD/DA轉(zhuǎn)換、通訊等功能等。因此，無(wú)論在系統(tǒng)更新的方便性、系統(tǒng)的可靠性、維護(hù)性及系統(tǒng)控制精度方面還是在功能性方面，PLC控制系統(tǒng)都遠(yuǎn)優(yōu)于繼電器控制系統(tǒng)。 PLC與單片機(jī)相比較而言，PLC是建立在單片機(jī)之上的產(chǎn)品，單片機(jī)是一種集成電路，可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，PLC是計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)特例。不同廠家的PLC有相同的工作原理，類似的功能和指標(biāo)，有一定的互換性，質(zhì)量有保證，編程軟件正朝標(biāo)準(zhǔn)化方

42、向邁進(jìn)。這正是PLC獲得廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。而單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)功能千差萬(wàn)別，質(zhì)量參差不齊，學(xué)習(xí)、使用和維護(hù)都很困難，存在編程復(fù)雜、不易掌握的問題，還需要處理大量I/O接口的問題，且其輸出帶負(fù)載能力也較弱，要驅(qū)動(dòng)工業(yè)負(fù)載需要復(fù)雜的外圍電路。優(yōu)點(diǎn)在于它具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，硬件成本較PLC低，然而工業(yè)過程要處理的是大量的開關(guān)量，因而運(yùn)用在工業(yè)控制中它的長(zhǎng)處得不到發(fā)揮，其可靠性也遠(yuǎn)不如PLC。從工程的角度，對(duì)單項(xiàng)工程或重復(fù)數(shù)極少的項(xiàng)目，采用PLC方案是明智、快捷的途徑，成功率高，可靠性好，但成本較高。 同時(shí)與電氣控制系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)還有這更多的特點(diǎn)兒。 具體如下： 1）從控制方法上看，電器

43、控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能較為困難。另外，繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，所以電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性受到很大限制。而PLC采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲(chǔ)器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且PLC所謂“軟繼電器”實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點(diǎn)數(shù)量是無(wú)限的，PLC系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性好。 2）從工作方式上看，在繼電器控制電路中，當(dāng)電源接通時(shí)，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該

44、吸合的繼電器都同時(shí)吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。而PLC的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個(gè)繼電器的動(dòng)作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方式。 3）從控制速度上看，繼電器控制系統(tǒng)依靠機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問題。而PLC通過程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，速度快， 程序指令執(zhí)行時(shí)間在微秒級(jí)，且不會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)問題。 4）從定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上看，電器控制系統(tǒng)采用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作進(jìn)行時(shí)間控制，時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間易受環(huán)境溫

45、度和溫度變化的影響，定時(shí)精度不高。而PLC采用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時(shí)值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且PLC具有計(jì)數(shù)功能，而電器控制系統(tǒng)一般不具備計(jì)數(shù)功能。 5）從可靠性和可維護(hù)性上看，由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，其存在機(jī)械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護(hù)性較差。而PLC大量的開關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，其壽命長(zhǎng)、可靠性高，PLC還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時(shí)顯示給操作人員，并能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供了方便。 綜上所述，繼電

46、器控制系統(tǒng)無(wú)論在可靠性方面還是在系統(tǒng)構(gòu)成靈活性，或是長(zhǎng)期成本方面都已呈現(xiàn)被PLC控制系統(tǒng)取代的趨勢(shì)；單片機(jī)系統(tǒng)則學(xué)習(xí)、使用、修改、維護(hù)難于PLC控制系統(tǒng)，可靠性低于PLC控制系統(tǒng)。本文中選用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成停車場(chǎng)數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)以完成對(duì)停車場(chǎng)相關(guān)運(yùn)作信息的管理并與讀卡器及現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC交換數(shù)據(jù)信息。同時(shí)采用PLC作為現(xiàn)場(chǎng)控制器完成對(duì)停車場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信號(hào)采集及控制。 3.1.3 PLC的選型 可編程控制器具有多種分類方式，根據(jù)控制規(guī)模PLC可分為小型機(jī)、中型機(jī)和大型機(jī)。小型機(jī)的I/O點(diǎn)數(shù)一般在256點(diǎn)以下，價(jià)格低、體積小、功能少，適用于小規(guī)模開關(guān)量的條件、順序控制等。部分小型機(jī)也具有算

47、數(shù)運(yùn)算、模擬量處理及數(shù)據(jù)通信等功能。中型機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)在256～1024點(diǎn)之間，其功能強(qiáng)，配置靈19活，適用于具有諸如溫度、壓力、流量、速度、角度、位置等模擬量控制和大量開關(guān)量控制的復(fù)雜機(jī)械及連續(xù)生產(chǎn)控制工程場(chǎng)合。I/O點(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)以上的為大型機(jī)，其功能更加強(qiáng)大，組網(wǎng)能力強(qiáng)，可用于大規(guī)模的過程控制，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，或者整個(gè)工廠的集散控制系統(tǒng)。 本文停車場(chǎng)控制系統(tǒng)中如圖3-3所示用戶區(qū)域的控制管理采用出入口門禁系統(tǒng)結(jié)合入口照相機(jī)采集的圖像比對(duì)防止盜車現(xiàn)象發(fā)生，未對(duì)車位狀態(tài)進(jìn)行逐一監(jiān)控，因此用戶區(qū)域控制系統(tǒng)所需I/O點(diǎn)位數(shù)少，控制流程相對(duì)簡(jiǎn)單，信息處理量小，根據(jù)上述情況選用西門子S7-20

48、0系列PLC的S7-226作為現(xiàn)場(chǎng)控制器。 在本文系統(tǒng)中系統(tǒng)采集的信號(hào)皆為邏輯量開關(guān)信號(hào)，沒有對(duì)模擬量信號(hào)的處理。輸入點(diǎn)位數(shù)隨停車場(chǎng)車位數(shù)的增加而增加。同時(shí)由于車位與卡號(hào)一一對(duì)應(yīng)，要實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)應(yīng)卡號(hào)車位的過程監(jiān)控，卡號(hào)信息作為關(guān)鍵信息會(huì)隨時(shí)在監(jiān)控過程中通過系統(tǒng)傳送、通信，因此系統(tǒng)內(nèi)信息通信頻繁，要求PLC具有較強(qiáng)的通信能力，具有較強(qiáng)的點(diǎn)位擴(kuò)展能力，但對(duì)PLC的模擬量處理能力不作要求。同時(shí)因車輛出入皆需處理卡號(hào)信息，并且該信息在過程中需多次雙向傳遞，為避免信息傳遞相互干擾，故對(duì)系統(tǒng)的出入場(chǎng)控制采用不同的PLC作為控制器，綜合考慮上述系統(tǒng)需求，選用4個(gè)S7-200系列的S7-226型PLC，分別作

49、為固定用戶出、入流程現(xiàn)場(chǎng)控制器、臨時(shí)用戶區(qū)域設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制器。其主要技術(shù)指標(biāo)如下： u 本機(jī)輸入（I） 24DI u 本機(jī)輸出（O） 16DO u 定時(shí)中斷 2個(gè) u 外部硬件輸入中斷 4個(gè) u 輸入濾波時(shí)間 0.2～12.8ms u 程序存儲(chǔ)器 1024字 u 擴(kuò)展I/O模板數(shù)量 7個(gè) u 最大數(shù)字量（I/O） 128DI/DO u 最大模擬量 28AI/7AO或14AO u 內(nèi)部繼電器（M） 256 u 定時(shí)器總數(shù)（T）

50、256 u 計(jì)數(shù)器總數(shù)（C） 256 u 布爾指令執(zhí)行速度 0.37us/step u 本機(jī)通信口數(shù)量 2個(gè) u 本機(jī)通信接口類型 RS485 u 自由口通信波特率 0.3/38.4kbps 從上述S7-226的技術(shù)指標(biāo)可知，其各項(xiàng)功能指標(biāo)皆可滿足本文系統(tǒng)運(yùn)行所需。而且S7-200（CPU22X）PLC支持AS-I現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，通過一個(gè)AS-I主站通信處理器CP243-2最多可以連接31個(gè)AS-I從站，每個(gè)CP243-2的AS-I網(wǎng)絡(luò)最多可以支持124點(diǎn)數(shù)字量輸入（DI）和124點(diǎn)數(shù)字量輸出（DO），一個(gè)S7-200可以接兩個(gè)CP243

51、-2，通過AS-I網(wǎng)絡(luò)可以增加248點(diǎn)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，加上CPU的本機(jī)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)該可以支持中小規(guī)模停車場(chǎng)車位監(jiān)控對(duì)PLC輸入/輸出點(diǎn)位的需求。對(duì)大規(guī)模及超大規(guī)模停車場(chǎng)車位的監(jiān)控則需要選擇更大規(guī)模的PLC作為現(xiàn)場(chǎng)控制器才能滿足點(diǎn)位數(shù)的需求。在本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)中為簡(jiǎn)化前期設(shè)計(jì)工作，避免大量重復(fù)工作將監(jiān)控車位數(shù)設(shè)為30個(gè)。 3.2 PLC I/O模塊的選型 選擇PLC是首待解決的事情。一方面要選擇多大容量的PLC ,另一方面是選擇什么公司的PLC及外設(shè)。 對(duì)第一個(gè)問題，首先要對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的I/O點(diǎn)找出來(lái)，包括開關(guān)量I/O和模擬量I/O以及輸出是用繼電器還是晶體管或

52、是可控硅型?？刂葡到y(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)鍵，如果他們之中既有交流220V的接觸器、電磁閥，又有24V的指示燈，則最后選用的PLC的輸出點(diǎn)數(shù)有可能大于實(shí)際電數(shù)。因?yàn)镻LC的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)一組共用一個(gè)公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級(jí)。所以一旦它們是交流220V的負(fù)載負(fù)載使用。則直流24V的負(fù)載只能使用其他的輸出端了。這樣有可能造成輸出點(diǎn)浪費(fèi)，增加成本。所以要盡可能選擇相同等級(jí)和種類的負(fù)載，比如使用交流220V的指示燈等。一般情況下繼電器輸出的PLC使用最多，對(duì)第二個(gè)問題，則有以下幾個(gè)方面要考慮： （1）功能方面 所有PLC一般都具有常規(guī)的功能，但對(duì)某些特殊要求，就要知道所選用的P

53、LC是否有能力控制任務(wù)。如對(duì)PLC與PLC、PLC與智能儀表及上位機(jī)之間有靈活方便的通信要求；或?qū)LC的計(jì)算速度、用戶程序容量等有特殊要求；或?qū)LC的位置控制有特殊要求等。 （2）價(jià)格方面 不同廠家的PLC產(chǎn)品價(jià)格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當(dāng)、I/O點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)腜LC的價(jià)格能相差40%以上。在使用PLC較多的情況下，這樣的差價(jià)當(dāng)然是必須考慮的因數(shù)。 停車場(chǎng)輸入輸出信號(hào)分布范圍較廣，若采用本機(jī)I/0或普通I/0擴(kuò)展模塊，則現(xiàn)場(chǎng)布線量多，且信號(hào)線距離太遠(yuǎn)，難以避免信號(hào)衰減及信號(hào)干擾，故本文選用AS-I主站通信處理器CP243-2，10個(gè)AS-I從站構(gòu)成AS-I現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。 3.3

54、 AS-I現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)主/從站編址 本節(jié)在介紹AS-I現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的基礎(chǔ)上介紹AS-I主/從站編址。AS-I現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)：AS-I是執(zhí)行器-傳感器接口（Actuator Sensor Interface）的簡(jiǎn)稱，位于自動(dòng)控制系統(tǒng)的最底層，特別適合于連接需要傳送開關(guān)量的傳感器和執(zhí)行器。過去每個(gè)執(zhí)行器和傳感器都要通過電纜連接到控制器和電源上(并列布線)，這樣將產(chǎn)生巨大的成本支出，包括電纜線成本和布線成本。此外，復(fù)雜的布線系統(tǒng)本身也增加了出故障的可能性。采用AS-I現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)只需要先將傳感器和執(zhí)行器簡(jiǎn)單的連接起來(lái)，再通過一根電纜—AS-Interface電纜就可以與控制系統(tǒng)建立連接。圖3-1是工

55、業(yè)通信的三層結(jié)構(gòu)。 圖3-1 工業(yè)通信三層結(jié)構(gòu) AS-I這一級(jí)是最底層的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字化的執(zhí)行器和傳感器被連成網(wǎng)絡(luò)。這些設(shè)備接收和發(fā)送二進(jìn)制信號(hào)(例如，接觸器，電機(jī)起動(dòng)器，電磁閥，閥島等)。在本文系統(tǒng)中由于數(shù)據(jù)通信量小，都是二進(jìn)制信號(hào)，這是AS interface典型應(yīng)用場(chǎng)合?，F(xiàn)場(chǎng)控制器PLC采用串行通信口直接與監(jiān)控PC機(jī)通信，構(gòu)成簡(jiǎn)單的單主站網(wǎng)絡(luò)。 在單主站系統(tǒng)中，AS interface采用輪循的方式傳送數(shù)據(jù)。對(duì)于一個(gè)帶31個(gè)標(biāo)準(zhǔn)從站的實(shí)用系統(tǒng)最大循環(huán)時(shí)間為5毫秒。AS interface系統(tǒng)可以帶62個(gè)從站，其最大輪循時(shí)間為10毫秒

56、。對(duì)于本文系統(tǒng)，這個(gè)時(shí)間值完全能夠滿足實(shí)時(shí)性要求。AS interface網(wǎng)絡(luò)可以采用總線形，星形或樹形任何一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)傳輸采用AS interface電纜給傳感器傳送數(shù)據(jù)，同時(shí)也向傳感器提供電源。并采用絕緣穿刺連接技術(shù)，組裝方便、高效。 CP243-2作為主站連接于上一級(jí)控制器，能自動(dòng)地組織AS interface電纜上的數(shù)據(jù)傳輸，確保傳感器與執(zhí)行器的信號(hào)通過相應(yīng)的接口能夠傳送到上一級(jí)系統(tǒng)。除了可輪循傳送信號(hào)之外，主站向每個(gè)從站傳送參數(shù)配置，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，并進(jìn)行故障診斷。AS interface是一個(gè)自組態(tài)系統(tǒng)。用戶不需要做任何設(shè)置。 從站實(shí)際上是PLC的分布式輸入輸出模塊。AS

57、interface模塊能自動(dòng)識(shí)別發(fā)自主站的數(shù)據(jù)幀，并向主站發(fā)送數(shù)據(jù)。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的AS interface模塊最多可以連接4個(gè)數(shù)字化的傳感器和執(zhí)行器。 AS interface網(wǎng)絡(luò)由電源模塊提供直流電壓。電源模塊集成有數(shù)據(jù)解耦性能，可以通過同一根電纜同時(shí)傳送數(shù)據(jù)和電源。使用中繼器或擴(kuò)展器，AS interface可正常工作在300米以內(nèi)，否則只能在100米內(nèi)正常工作。每個(gè)AS interface線皆要求有自己的電源模塊。在AS interface進(jìn)入正常運(yùn)行之前，必須對(duì)所有的從站分配地址。 3.4 停車場(chǎng)出入口控制模塊硬件設(shè)計(jì) 在現(xiàn)代化停車場(chǎng)管理中，涉及到各方面的管理，其中車輛的管理是一個(gè)

58、重要的方面。尤其是對(duì)特殊停車場(chǎng)、大院而言，要求對(duì)各種車輛實(shí)時(shí)地進(jìn)行嚴(yán)格的管理，對(duì)其出入的時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)視，并對(duì)各類車輛進(jìn)行登記（包括內(nèi)部車輛和外部車輛）和識(shí)別，如為內(nèi)部車輛則正常放行，如外部車輛則需要進(jìn)行記錄、檢查后做出放行或阻擋的處理，并將各種信息輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)大規(guī)模的營(yíng)區(qū)中，各種出入的車輛較多，如每輛車都要進(jìn)行人工判斷，既費(fèi)時(shí)，又不利于管理和查詢，保衛(wèi)工作比較困難，效率低下。為了改善這種與現(xiàn)代化停車場(chǎng)、大院不相稱的管理模式，需要盡快實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)保安工作的自動(dòng)化、智能化，并以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形式進(jìn)行管理。 停車場(chǎng)出入口控制模塊是停車場(chǎng)用戶出入權(quán)限管理與監(jiān)控的關(guān)鍵功能模塊，由讀卡器、票箱、道閘

59、、車輛檢測(cè)器、車位數(shù)顯示牌等部件構(gòu)成。在本文系統(tǒng)中讀卡器直接與管理PC機(jī)通信，系統(tǒng)采集用戶卡信息，現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC則根據(jù)PC機(jī)傳送的用戶卡信息及現(xiàn)場(chǎng)采集的車輛經(jīng)、停信息根據(jù)控制流程需求，控制票箱、道閘、車輛檢測(cè)器、拍照系統(tǒng)等系統(tǒng)部件的動(dòng)作。停車場(chǎng)空位顯示PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。車輛進(jìn)出停車場(chǎng)是由PLC為中心控制系統(tǒng)工作的。PLC是整體模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運(yùn)用中，硬件也相對(duì)簡(jiǎn)單，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單。 3.4.1 讀卡器工作原理及選型 停車場(chǎng)出入口控制實(shí)質(zhì)是卡

60、片識(shí)別方式的門禁控制系統(tǒng)?？ㄆ绞降拈T禁系統(tǒng)通過讀卡或讀卡加密碼方式來(lái)管理進(jìn)出權(quán)限。該系統(tǒng)的出入憑證為各類卡片，包括磁卡、接觸式IC卡、非接觸式IC卡等，識(shí)別儀為相應(yīng)的讀卡器。讀卡器系統(tǒng)常分為磁卡、接觸式IC卡、非接觸式IC卡即射頻卡系統(tǒng)。 磁卡與讀卡器間有磨損，壽命較短，而且磁卡易被復(fù)制，卡內(nèi)信息容易因外界磁場(chǎng)而丟失，使卡片無(wú)效，因此安全性一般。接觸式IC卡是將一個(gè)集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中，封裝成卡的形式，其外型與覆蓋磁條的磁卡相似?？ㄆ瑑?nèi)沒有電源，但有存儲(chǔ)器，可記錄卡片號(hào)碼，發(fā)行商信息，也可記錄持卡人信息?？ㄆ砻鎻腃1到C8共8個(gè)觸點(diǎn)，使用者在進(jìn)門前需要用讀卡器讀取持有的卡片，讀卡

61、器通過觸點(diǎn)C1和C5給卡片提供電源，并從觸點(diǎn)C7串行讀取卡片內(nèi)信息送入門禁控制系統(tǒng)，門禁控制系統(tǒng)根據(jù)法則執(zhí)行比較判斷，根據(jù)結(jié)果控制鎖具的開啟和閉合。由于IC卡不會(huì)被磁化、不易復(fù)制，因此這種門禁系統(tǒng)的安全性高于磁卡門禁系統(tǒng)。 非接觸式IC卡又稱為射頻卡，與接觸式IC卡相似，卡內(nèi)沒有電源，有存儲(chǔ)器，但非接觸IC卡表面沒有觸點(diǎn)而是在卡片內(nèi)增加一個(gè)電感線圈。使用者在進(jìn)門前將卡片靠近讀卡器，電感線圈在讀卡器內(nèi)發(fā)射裝置的激勵(lì)下產(chǎn)生微弱電流，保證卡內(nèi)芯片工作，并以電磁方式將信息返回給讀卡器。射頻卡既具有IC卡的普遍優(yōu)點(diǎn)，又具有自身的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)如：無(wú)源、免接觸、免操作、使用壽命長(zhǎng)；數(shù)據(jù)交換不受除金屬外的介質(zhì)影

62、響，使用方便；防水、防塵、防靜電干擾、適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境；感應(yīng)距離遠(yuǎn)，普遍射頻卡可達(dá)5～15cm，遠(yuǎn)距射頻卡可達(dá)5～10m；安全可靠，誤讀或不讀卡的機(jī)率幾乎為零，成百上千億的密碼，無(wú)法破譯。 這種門禁系統(tǒng)的卡片與讀寫設(shè)備之間無(wú)接觸，開門安全方便、使用壽命長(zhǎng)，卡片難以復(fù)制、安全性高，可聯(lián)微機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向控制。是門禁系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。 對(duì)于停車場(chǎng)采用門禁系統(tǒng)進(jìn)行出入控制，至少需要實(shí)現(xiàn)以下基本功能： 1、對(duì)通道口進(jìn)出權(quán)限的管理，根據(jù)用戶繳費(fèi)及訂購(gòu)車位使用權(quán)限的情況設(shè)定用戶卡進(jìn)出通道的權(quán)限，門禁控制系統(tǒng)根據(jù)法則執(zhí)行比較判斷，根據(jù)結(jié)果控制道閘的開啟和閉合。 2、出入事件的記錄、查詢功能是系統(tǒng)進(jìn)行管

63、理的基礎(chǔ)。 本文停車場(chǎng)控制系統(tǒng)亦采用無(wú)源非接觸式IC卡構(gòu)成門禁控制系統(tǒng)，經(jīng)過比較，根據(jù)系統(tǒng)需求選用SENSE-182X型讀寫器。該讀寫器可通過RS232或RS485這兩種串行通信接口中任意一種與PC機(jī)連接以接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。讀寫器與PC機(jī)或控制器相連的距離隨數(shù)據(jù)接口類型的不同而不同。RS232接口其可靠通信距離為10米，RS485通信接口使用屏蔽雙絞線則通信距離可達(dá)1.0KM。若讀卡器距離管理PC機(jī)較遠(yuǎn)，出入不同口的情況，采用RS485串口通信或使用RS232/RS485轉(zhuǎn)換器以有效延長(zhǎng)通信距離。 3.4.2 出入口控制系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備選型 出入口控制系統(tǒng)的閘門機(jī)又稱為道閘，一般分為伸縮閘和

64、抬桿閘，抬桿閘又分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種。手動(dòng)閘欄桿的上升和下降由手控按鈕或遙控器操作；自動(dòng)閘欄桿的上升和下降由控制器根據(jù)門禁控制的法則和流程經(jīng)程序判斷給出道閘的開關(guān)控制信號(hào)。在出入口控制中，當(dāng)讀卡器讀取IC卡后，與PC機(jī)通信，系統(tǒng)判斷符合開門條件時(shí)，控制器給出道閘開啟的信號(hào)，道閘開啟。車輛經(jīng)過入口控制系統(tǒng)的車輛感應(yīng)線圈后，控制器給出閘門關(guān)閉信號(hào)。本文系統(tǒng)選用NICE公司的WIL-4型，該機(jī)欄桿下部具有防砸車裝置，可手動(dòng)、遙控及程序控制欄桿開啟及關(guān)閉。 攝像裝備安裝在進(jìn)口或出口處對(duì)進(jìn)入或離開的車輛攝像，提供給計(jì)算機(jī)進(jìn)行抓拍。WV-CP464彩色攝像機(jī)并配備TG-0412FCS-3光學(xué)鏡頭及DS-4

65、002-001型視頻切換器以便對(duì)進(jìn)出口視頻信號(hào)進(jìn)行切換選擇。 3.5 輸入/輸出變量地址分配 序號(hào) 地址 電器符號(hào) 狀態(tài) 功能說(shuō)明 1 I0.0 B NO A入口欄外傳感器 2 I0.1 B NO A入口欄內(nèi)傳感器 3 I0.2 B NO B入口欄外傳感器 4 I0.3 B NO B入口欄內(nèi)傳感器 5 I0.4 B NO C入口欄外傳感器 6 I0.5 B NO C入口欄內(nèi)傳感器 7 I1.0 B NO D出口欄內(nèi)傳感器 8 I1.1 B NO D出口欄外傳感器 9 I1.2 B NO E出

66、口欄內(nèi)傳感器 10 I1.3 B NO E出口欄外傳感器 11 I1.4 B NO F出口欄內(nèi)傳感器 12 I1.5 B NO F出口欄外傳感器 13 Q0.0 B ** A入口欄桿 14 Q0.0 B ** B入口欄桿 15 Q0.0 B ** C入口欄桿 16 Q0.3 H ** D出口欄桿 17 Q0.3 H ** E出口欄桿 18 Q0.3 H ** F出口欄桿 19 Q0.1 H ** 紅燈 20 Q0.2 H ** 綠燈 21 I1.6 B NO 車位傳感器 22 I1.7 B NO 車位傳感器 23 Q2.0 B ** 車位燈 表3-1 用戶出入場(chǎng)控制PLC輸入、輸出分配表 3.6 車位監(jiān)控系統(tǒng)硬件集成設(shè)計(jì) 為使車庫(kù)的管理更加有序，避免亂停放現(xiàn)象及遏制盜車現(xiàn)象的發(fā)生，在本文停車場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中對(duì)車位的車輛是否超過進(jìn)行監(jiān)控。 1、車位監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成 車位監(jiān)控系統(tǒng)是停車場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)整體構(gòu)成中密不可分的一部分，如表3-2所示，在硬件