基于PLC的停车场管理系统设计(雷志林).doc

1、国家职业资格全国统一鉴定维修电工技师论文（国家职业资格二级）论文题目：基于 PLC停车场立体车库控制系统姓 名： 身份证号： 准考证号： 所在省市： 广东省广州市 所在单位：天津津滨联合物业有限服务有限公司广州分公司 摘 要随着我国城市建设速度的加快，城市交通需求量日益增大，随之出现了私家车、出租车停放的系统管理介质落后、集成自动化程度低、安全性差、人性化和运行效率低下等一系列难题。本设计针对这些难题与不足，结合目前科学技术领域的最新研究成果，设计了一种技术较先进、性能可靠、自动化程度较高的停车场智能管理系统。该系统将先进的计算机处理技术、信息技术、数据通信传输技术、自动控制技术、人工智能及电

2、子技术等有效地综合运用于停车场智能管理体系中，建立一种在区域性内全方位发挥作用的准时、快捷、高效的停车智能管理体系，通过采取PLC技术对停车场管理的设计，车辆进入后，记录车辆总量，车辆离开时，减少车辆数量。车辆进出指示可完全由PLC作为中央控制处理，停车场空位指示可利用价格较不高的数码管显示，以达到停车场智能化、高效化。关键词：PLC技术；人工智能；信息技术；管理系统目 录第一章 绪论 .11.1国内外智能停车场管理系统的发现状11.2智能停车场管理系统的发展趋势 .1第二章 PLC 的发展 .22.1 PLC的定义 .22.2 PLC的发展阶段 .42.3 PLC的工作原理 .4第三章 停车

3、场管理系统的总体设计方案 .63.1车辆出入库管理系统工作流程图 .63.2系统功能构成及相关元器件 .7第四章 系统的硬件设计及端口分布 .94.1 系统整体框图 .94.2 光传感器的布置方案 .104.3 显示电路 .114.4 PLC的 I/O 口端口接线 .114.5I/O 口地址分配 .124.6 硬件电路设计 .134.6.1 PLC硬件组成框图 .134.6.2外部接线图 .144.6.3 操作面板设计 .144.6.4顺序功能图 .154.6.5 梯形图 .16第五章 系统的软件与程序 .175.1梯形图 .175.1.1 梯形图 .175.1.2 控制程序梯形图 .195.

4、2 控制程序指令 .205.2.1道闸控制程序 .205.2.2车辆计数程序 .215.2.3 故障报警程序 .225.2.4 A/D转换控制程序 .23第六章致谢 .24参考文献 .251第一章 绪论1.1 国内外智能停车场管理系统发展现状目前我国的智能停车场管理系统根据停车场类型的不同，设备配置也不相同。有些简单停车场管理系统仅设置栏杆机，出入口设在一起，多靠人工管理，这类型的停车场多见于一些小型小区、大厦、机关等场所。还有一些路内停车场采用咪表停车收费系统，以人工收取现金或刷卡的形式管理停车场，这种在路内停车管理中采用停车眯表作为技术设备的停车管理方式，在世界发达国家城市中已普遍推行。比

5、较完整的智能化停车场系统多应用于城区较发达的商业区、大厦、大型社区及大型公共停车场等场所。国外一些发达国家的智能停车场建设及管理系统的应用相对要成熟一些，比如柏林、东京、纽约等国外的一些大城市很少看到因停车而造成的交通拥堵。其原因一个是规划比较合理，路内停车与路外停车相互结合，合理控制与收费，比如在日本，一车一位，再加 20%的周转车位，车和车位之比在 1：1.2，远低于我国车与车位 5：1 的比例；另外一个原因是国外智能建筑智能化的投资占整个建筑投资的 5%8%的比例，而国内稍低，这就决定了国外作为物业管理组成部分之一的停车场系统，其智能化程度要相对高一些，停车管理相对方便快捷，比如新加坡的

6、樟宜机场是亚洲最繁忙的空港之一，设有三个停车场，共 3300个车位，停车场收费完全自动化，停车场内看不到一个管理人员。值班人员只在办公室远程监测停车场的运行情况，以备处理应急事件。1.2 智能停车场管理系统的发展趋势目前智能停车场管理系统主要应用领域是智能小区与大厦，而这所占比例明显高于其它领域，可见智能小区与大厦的快速发展，极大带动了智能停车场管理系统的发展，尤其是智能小区方面的应用，在工程商智能停车场工程类型调查中名列榜首。但有也业内人士也提出，智能小区对智能停车场管理系统的应用智能化程度相较智能大厦等高档写字楼来说要低一些，并且一旦停车场建成，产品更新换代比较慢。智能大厦等高档写字楼停车

7、场的应用潜力更大一些。目前中国已经成为世界第三大汽车生产国和第二大汽车消费国，据权威部门数据表明，截至 2006年底，中国汽车保有量突破 3500万辆，私人汽车拥有量已达 2925万辆，其中 4年以内的新车占到百分之六十。预计国内每年汽车增2长率都以 50%-80%的速度增长，这就导致了 50%的汽车无序停放现象。智能停车已经成为推动城市发展不可或缺的一部分。但随之而来的，车多位少、停车难的问题也日渐突出，成为当前社会普遍的关注点，以广州来说，现有机动车数量达 50万以上，车却只有约 28万个，停车位短缺可见一斑。停车所引发的社会问题日趋严重。停车所涉及的社会问题是多方面的，涉及城市规划、汽车

8、保有量的增长与停车资源配套的失衡、轨道交通停车配套等诸多问题。面对这一系列难题，智能化停车管理系统必为大势所趋。而随着科技的进步，电子技术、计算机技术、通讯技术不断地向各种领域渗透，当今的停车场车位控制系统已经向智能型的方向转变。先进可靠的停车场控制系统在停车场管理系统中的作用越来越大。利用 PLC控制停车的停车场管理系统是一种高效快捷、公正准确、科学经济的停车场管理手段，是停车场对于车辆实行动态和静态管理的综合。从用户的角度看，其服务高效、准确无误；从管理者的角度看，其易于操作维护、动化程度高、大大减轻管理者的劳动强度；从投资者角度看，彻底杜绝失误及任何形式的作弊，防止停车费用流失，使投资者

9、的回报有了可靠的保证。而从趋势上看，智能停车场管理系统应向更高程度的智能化、合理化、人性化方向发展。比如在智能化方面要更便于整个停车场的维护管理，以及在性能上更稳定可靠。在合理化方面，价格上要合理，避免一方面车辆乱停，另一方面停车场内车位空闲；在人性化方面，能够让车主更便捷的找到车位。比如在未来一定范围内的停车场可以相互联系在一起，建立总的车位查询情况，比如象有些大厦里的电梯可以提示客人搭乘哪一趟电梯上下一样，提示车主最近的空停车位在什么地方。第二章 PLC 的发展2.1 PLC 的定义可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存

10、储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控3制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。PLC的特点：一、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

11、艺制造，内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，电气接线及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，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及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。二、配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今

12、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通信能力的增强及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。三、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，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

13、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。四、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，使控制系统设计及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。五、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，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理4想控制设备。2.2 PLC 的发展阶段虽然 PLC问世时间不长，但是随着微处理器

14、的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC 也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段：1、早期的 PLC（60 年代末70 年代中期）早期的 PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的 PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在 I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式梯形图。因此，早期的

15、 PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中 PLC特有的编程语言梯形图一直沿用至今。2、中期的 PLC（70 年代中期80 年代中，后期）在 70年代，微处理器的出现使 PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为 PLC的中央处理单元(CPU)。这样，使PLC的功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程 I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存

16、储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使 PLC的应用范围得以扩大。3、近期的 PLC（80 年代中、后期至今）进入 80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的 PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高 PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得 PLC软、硬件功能发生了巨大变化.2.3PLC 的工作原理PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在 PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循

17、环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺5序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而

18、改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。6第三章 停车场管理系统的总体设计方案3.1 车辆出入库管理系统工作流程图图 3-1 车辆出入库管理系统工作流程图上图是设计的车辆管理系统工作流程图，其中包括很多功能，有车辆的检道闸在关闭位置自动 手动触动称重传感器 1触动称重传感器 2按下触摸屏打开控制检测到正确的IC 卡信号 道闸打开否车辆出库车辆进库经过光电传感器 1#，再经过2#,寄存器加 1触动称重传感器 2经过光电传感器 2#，再经过1#,寄存器减 1触动称重传感器 1车辆出入库经过两个光电传感器，寄存器相应加减 1否按下触摸屏关闭控制道闸关闭结束否道闸打开否否道闸打开开始