基于PLC的停车场车位控制系统样本Word文件下载.docx

基于PLC的停车场车位控制系统样本Word文件下载.docx

《基于PLC的停车场车位控制系统样本Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC的停车场车位控制系统样本Word文件下载.docx（28页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

第1章停车场概论……………………………………………………………………

1.1停车场种类………………………………………………………………………

1.2停车场管理模式发展……………………………………………………………

第2章可编程控制器（PLC）简介及发展趋势………………………………………

2.1PLC来源……………………………………………………………………………

2.2PLC特点……………………………………………………………………………

2.3PLC发展方向………………………………………………………………………

2.4PLC选型及简介………………………………………………………………………

2.5PLC总结…………………………………………………………………………………………

第3章硬件系统设计……………………………………………………………………

3.1七段数码管设计……………………………………………………………………

3.2车位传感器……………………………………………………………………………

3.3道闸管理系统…………………………………………………………………………

3.4车位批示板……………………………………………………………………………

第4章软件系统设计…………………………………………………………………

4.1PLC外部输入输出点（I/O）…………………………………………………………

4.2车辆进库……………………………………………………………………………

4.3车辆出库……………………………………………………………………………

4.4车辆进出库梯形图……………………………………………………………………

4.5软件程序………………………………………………………………………………

第5章课题总结及展望

5.1课题总结………………………………………………………………………………

5.2展望……………………………………………………………………………………

道谢……………………………………………………………………………………………

参照文献………………………………………………………………………………………

停车场车位控制系统

第1章停车场概论

1.1停车场种类

停车场形式经历了从露天、平面、人工收费到地下、自动计费停车场到塔式、立体、智能取车、自动计费发展历程。

依照停车场位置不同，停车场分为地面停车场、地下停车场及专用停车塔（楼）及路边暂时占道停车场。

根据建筑物类型不同，又可分为市区公共建筑群大型停车场（如成都天府广场地下停车场）、综合建筑楼专用停车场（如各类商场及办公楼专用停车场）、办公区域专用地面停车场（如校园停车场）、住宅社区专用停车场及用于经营专用停车楼（塔）。

1.2停车场管理模式发展

停车场管理模式呈现出从人工管理到智能化管理发展趋势。

老式管理方式采用人工管理方式，车辆进出、停放都由人工引导，计费也由人工计费收取。

自动化限度低，管理随意性较大。

人类文明发展进入信息时代，当代建筑发展也进入智能建筑时代，计算机技术、当代通信技术、网络互连技术、数据库技术、信息发布技术、智能信息及其解决技术、自动化控制技术等核心技术都日臻成熟。

特别是近年来IC卡技术广泛应用使得电子化、信息化、自动化、智能化管理停车场实现技术也不断改进和完善，成本逐渐减少，安全性及可靠性规定不断提高，因而全人工管理停车场已难以适应时代规定，对停车场实现自动化、智能化管理与监控势在必行。

涉及车辆出入工程有关提示，停放服务自动计费、车辆进出自动化监控联动、自动记录进出车辆有关信息及历史数据等。

某些专用停车塔（楼）则智能化限度更高。

车辆入库只需取卡后定点等待，自动化传播设备自动完毕车辆传送、托举、入库、计时及出库过程。

整个停车场设备高度智能化，停取车过程高度自动化，停车场空间运用效率更高。

同步该类型停车场规定在建筑专业化规划，停车场设备专业化规定也相应更高。

2.可编程控制器（ＰＬＣ）简介及发展趋势

2.1PLC来源

在工业自动化控制领域重要分为PLC，工控机和嵌入式控制，而PLC自1968年诞生后来以惊人速度成为了这一领域主导者，为各种各样自动化控制设备提供了非常可靠控制应用。

其重要因素，在于它可觉得自动化控制应用提供安全可靠和比较完善解决方案，适合于当前工业公司对自动化需要。

另一方面，PLC还必要依托其她新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来冲击，特别是工业PC所带来冲击。

PLC需要解决问题依然是新技术采用、系统开放性和价格。

PLC技术发展最后趋势依然是人们所争论焦点之一。

大多数人以为，PLC将会继续失去市场份额；

更有甚者以为，在工业PC面前，PLC将会一步一步走向死亡；

但也有一某些人相信，某些特殊工业应用领域仍将为PLC提供一定市场份额。

2.2PLC特点

就我个人来看，PLC市场份额不但不会减少，反而将会增长。

许近年前开始，就有人预言，PLC将要被PC-BASED控制系统取代。

但是，PLC销售每年都在以一种十分稳定增长率在上升，当前PLC已经与十年前PLC有着很大区别，十年后PLC与当前PLC也将有着很大不同。

但是，有两个方面是不变：

一方面，PLC会提供稳定控制响应，另一方面，高度可靠性。

PLC有着其他控制产品，如工控机，DCS，单片机等控制产品，所无法代替特性。

1．可靠性

可靠性涉及产品有效性和可维修性。

可编程控制器可靠性高，体当前下列几种方面：

a）可编程控制器不需要大量活动部件和电子元件，接线大大减少，与此同步，系统维修简朴，维修时间缩短，因而可靠性得到提高。

b）可编程控制器采用一系列可靠性设计办法进行设计，例如冗余设计，掉电保护，故障诊断，报警和运营信息显示和信息保护及恢复。

c）可编程控制器有较强易操作性，它具备编程简朴，操作以便，编程出错率大大减少，而为工业恶劣操作环境设计硬件使可靠性大大提高。

d）可编程控制器硬件设计方面，采用了一系列提高可靠性办法。

例如，采用可靠性高工业级元件，采用先进电子加工工艺（SMT）制造，对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等；

存储器内容保护，采用看门狗和自诊断办法，便于维修设计等。

2．易操作性

a）操作以便：

对PLC操作涉及程序输入和程序更改操作，大多数PLC采用编程器进行程序输入和更改操作。

当前PLC编程器大某些可以用电脑直接进行，更改程序也可依照所需地址编号、继电器编号或接点号等直接进行搜索或按顺序寻找，然后可以在线或离线更改。

b）编程方面：

PLC有各种程序设计语言可以使用，梯形图与电气原理图相似；

编程语句是功能缩写，便于记忆；

功能图表语言以过程流程进展为主线，十分适合设计人员与工艺专业人员设计思想沟通。

功能模块图和构造化文本语言，功能清晰，易于理解等长处。

c）维修以便：

PLC所具备自诊断功能对维修人员技术规定较低，当系统发生故障时，通过硬件和软件自诊断，维修人员可以依照关于故障代码显示和故障信号灯提示等信息，或通过编程器和HMI屏幕设定，直接找到故障所在部位，为迅速排除故障和修复节约了时间。

3．灵活性

a）编程灵活性：

PLC采用原则编程语言有梯形图、指令表、功能图表、功能模块图和构造化文本编程语言等。

使用者只要掌握其中一种编程语言就可进行编程，编程办法多样性使编程以便。

b）扩展灵活性：

PLC扩展灵活性是它一种重要特点。

它可以依照应用规模不断扩展，即进行容量扩展、功能扩展、应用和控制范畴扩展。

它不但可以通过增长输入输出卡件数来增长点数，通过扩展单元扩大容量和功能，也可以通过多台PLC通信来扩大容量和功能。

c）操作灵活性：

操作灵活性指设计工作量、编程工作量、和安装施工工作量减少。

操作变得十分以便和灵活，监视和控制变得很容易。

在继电器顺序控制系统中所需某些操作得到简化，不同生产过程可采用相似控制台和控制屏等。

4．机电一体化

为了使工业生产过程控制更平稳，更可靠，向优质、高产、低耗要效益，对过程控制设备和装置提出了机电一体化，即仪表、电子、计算机综合规定，而PLC正是这一规定产物，它是专门为工业过程而设计控制设备，具备体积小、功能强，抗干扰性好等长处，它将机械与电气部件有机地结合在一种设备内，把仪表、电子和计算机功能综合集成在一起，因而，它已经成为当今数控技术、工业机器人、离散制造和过程流程等领域重要控制设备，成为工业自动化三大支柱（PLC，机器人，CAD/CAM）之一。

可编程控制器当前已经成为了一种不可代替控制系统，它们可以与其他系统通讯，提供产品报表，生产调度，诊断自身和设备故障，这些技术上改进，让PLC成为今天各行各业高质量和产量重要贡献者。

由以上特点不难看出，PLC在工业控制领域，不但不会逐渐推出，并且会不断扩大她市场份额。

表面上看工控机浮现给PLC带来了一定限度冲击，但如果咱们仔细分析一下可以看到，工控机在某种限度上其实协助了PLC发展，由于PLC可靠性高，易操作，但对与操作员站某些功能，如曲线解决，数据记录等功能，远不及工控机，而工控机致命缺陷是可靠性差。

因此当前来看工控机与PLC结合控制系统更为完美。

工控机浮现推动了PLC发展。

2.3PLC发展方向

其实PLC自诞生以来也是在不断发展改进创新。

采用新、先进微解决器和电子技术达到迅速扫描时间。

小型、低成本PLC，可以代替4到10个继电器，获得更大发展动力。

高密度I/O系统，以低成本提供了节约空间接口。

基于微解决器智能I/O接口，扩展了分布式控制能力。

典型接口如：

PID，网络，CAN总线，现场总线，ASCII通信，定位，主机通讯模块，和支持高档语言编程模块（如BASIC，PASCAL）。

涉及输入输出模块和端子构造设计改进，使端子更加集成。

特殊接口容许某些器件可以直接接到控制器上，如热电偶、热电阻、应力测量、迅速响应脉冲等。

由于工控机，DCS等控制系统浮现，将迫使PLC向着功能更多，开放性兼容性更强方向不断发展。

2.4PLC选型及简介

1．选取原则

选取PLC是首待解决事情。

一方面要选取多大容量PLC,另一方面是选取什么公司PLC及外设。

对第一种问题，一方面要对控制任务进行详细分析，把所有I/O点找出来，涉及开关量I/O和模仿量I/O以及输出是用继电器还是晶体管或是可控硅型。

控制系统输出点类型非常核心，如果她们之中既有交流220V接触器、电磁阀，又有24V批示灯，则最后选用PLC输出点数有也许不不大于实际电数。

由于PLC输出点普通是几种一组共用一种公共端，这一组输出只能有一种电源种类和级别。

因此一旦它们是交流220V负载负载使用。

则直流24V负载只能使用其她输出端了。

这样有也许导致输出点挥霍，增长成本。

因此要尽量选取相似级别和种类负载，例如使用交流220V批示灯等。

普通状况下继电器输出PLC使用最多，对第二个问题，则有如下几种方面要考虑：

（1）功能方面所有PLC普通都具备常规功能，但对某些特殊规定，就要懂得所选用PLC与否有能力控制任务。

如对PLC与PLC、PLC与智能仪表及上位机之间有灵活以便通信规定；

或对PLC计算速度、顾客程序容量等有特殊规定；

或对PLC位置控制有特殊规定等。

（2）价格方面不同厂家PLC产品价格相差很大，有些功能类似、质量相称、I/O点数相称PLC价格能相差40%以上。

在使用PLC较多状况下，这样差价固然是必要考虑因数。

由于本次课程设计是在学校完毕。

考虑到实验室中应用是三菱FX2N型PLC，对此种型号PLC指令以及用法都比较熟悉。

因此本次设计采用就近取材原则选三菱FX2N型PLC。

2．FX2N型PLC简介

20世纪90年代，三菱公司在FX系列PLC基本上又推出了FX2N系列产品。

该机型在运算速度，指令数量及通讯能力方面有了较大进步，是一种小型化、高速、高性能、各方面都相称于FX系列中最高档次超小型PLC。

FX2NPLC基本单元可以依照控制规模大小外加扩展单元、扩展模块及特殊功能单元构成叠装式PLC控制系统。

下图是FX2N可编程控制器基本单元实物图。

FX2N可编程控制器实物图

2.5总结

PLC将来发展除了产品自身发展，更大限度上取决于顾客和市场发展，任何产品存在主线在于顾客和市场需求。

PLC以它高可靠性和易操作性，主导了工控行业数十年，我相信它将继续存在且壮大下去。

PLC是一种可编程数字逻辑控制设备，初期用于开关量逻辑控制，多用做控制电动机正反转和电磁阀开关动作，从而控制机械设备运转。

只要合理分派输入、输出点，依照控制规定设计梯形图，采用基本指令和步进指令就可达到控制目的。

随着控制规定不断提高，许多PLC生产厂家进一步优化和完善PLC功能，增长了功能指令，大大拓宽了PLC应用范畴，使PLC在某种限度上可以代替控制器和计算机协同工作系统，为工业生产和民用控制设计提供以便。

PLC具备可靠性高、功能性强和编程简朴等长处，因此深受设计人员爱慕。

PLC就犹如一部计算机与继电器控制设备相结合新型高性能控制装置。

PLC基本单元涉及中央控制器（PLC）、存储器、输入单元和输出单元。

采用模块化构造为了适应各种工业控制需要，除了单元式小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化构造。

PLC各个部件涉及CPU、电源、I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统规模和功能可依照顾客需要自行组合。

编程简朴易学PLC编程大多采用类似于继电器控制线路梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机专门知识，因而很容易被普通工程技术人员所理解和掌握。

安装简朴，维修以便PLC不需要专门机房，可以在各种工业环境下直接运营。

使用时只需将现场各种设备与PLC相应I/O端相连接，即可投入运营。

各种模块上均有运营和故障批示装置，便于顾客理解运营状况和查找故障。

由于采用模块化构造，因而一旦某模块发生故障，顾客可以通过更换模块办法，使系统迅速恢复运营。

下面是PLC基本单元构造图：

PLC基本单元物理构造图

PLC就物理构造来说有丰富输入输出端，而从PLC逻辑构造来说，内部有许多软元件，如输入输出继电器、状态器、计数器。

计时器和数据寄存器及器件所相应常开常闭触电，以便对车辆进出、停车、计数、计时信号输入和车辆停放数量、位置显示。

大多数PLC编程方式均有梯形图编程、指令表编程和顺序功能图（PLC）编程，特别是梯形图编程方式，直观易懂。

除了运用基本指令可以完毕大量工作，功能指令扩展更为系统开发、调试和维护带来诸多便利，本文以梯形图编程方式设计停车场管理系统，无论从设计到功能分析都是极为以便。

3.总体方案设计

通过查阅大量有关技术资料，并结合自己实际知识，我重要提出了两种技术方案来实现系统功能。

下面我将对这两种方案构成框图和实现原理分进行阐明。

1.如图1-1所示，假设有一停车场共有16个车位。

2.在入口处装设一传感器，用来检测车辆进入数目。

3.在出口处装设一传感器，用来检测车辆出去数目。

4.有车位时，入口闸栏才将门启动让车辆进入，并有批示灯示表达尚有车位。

5.车位满时，则有一批示灯显示车位已满，且入口闸栏不能启动让车进入。

6.可以用七段数码显示管上显示当前停车场共有几部车。

3.2方案比较

1．方案一

本设计是基于PLC停车场控制系统，在停车场进口处装一传感器1，出口处装一传感器2，传感器接受到高电平信号而控制电机正反转，停车场处闸门开合。

传感器1、2所输出脉冲分别输入给计数器1、2，计数器1、2将计数据存储在存储器1、2中，进车辆数与出车辆数想减得到数据再传播给存储器3。

2方案二

本设计在停车场闸门口处装两个光电传感器BEN5M-MDT，传感器所接受到信号控制电机正反转，停车场闸门开合闸，此外，传感器所接受到信号传播给plc控制系统双向计数器C250，C250具备计数存储功能，并将计数成果实时传播给带译码器七段数码显示屏显示，如显示数为16时，则门口处闸门停止工作，如显示数还没到16时，则闸门继续工作。

如下图

图3-2方案二原理框图

3.3方案论证

方案一

所存储数据将会传播给数码显示管显示，如显示数为16时，则门口处闸门停止工作，如显示数还没到16时，则闸门继续工作。

其原理框图如下图2所示：

车进开/合闸

车出计数器1存储器1

计数器2存储器2

存储器3数码显示

方案二 

3.4方案选取 

上述两个方案均是基于PLC来设计，设计所需要硬件某些PLC系统都可以提供，均可以达到设计规定。

方案一所用程序指令简朴易懂，可环节繁，接线图较复杂；

方案二所用程序指令简朴，环节较少，运用了C250双向计数原理，通过两个输出端口向显示屏输送数据，简朴且易于实现。

通过以上权衡比较，显然方案二是实现本次设计任务较合理方案。

4.硬件系统设计

图3-1系统构成简图

4.1七段数码管设计

要进行数字显示最惯用器件就是七段数码管，它是由a、b、c、d、e、f、g七个LED构成。

通过使不同LED组合发光，达到数字显示效果。

七段数码管各数码段分布及排序如图二所示,并联式七段数码管译码原理如图所示。

每个数码段通过限流电阻和译码开关（译码开关泛指能起到开关作用器件,如:

三级管、集成电路、普通开关、接插件）互相并联,然后与电源联接,由译码开关译码,译码开关导通,表达与该译码开关相联数码段显示;

译码开关关断,表达与该译码开关相联数码段不显示,数码段不同显示组合,就可显示“0-9”10个阿拉伯数字。

例如:

在图3中,译码开关SA，SB，SC，SD，SE，SF导通,显示数码“0”;

译码开关SB，SC导通,显示数码“1”,以此类推。

七段数码管各数码管分布七段数码管译码原理

3.2车位传感器

1．车位传感器工作原理及选型

车位传感器负责采集车位状态信号，本节根据其工作原理进行选型[8]。

2．各类车位传感器

车位检测是大型室内专业停车场实现车位自动化定点管理基本，车位传感器则是其中核心部件。

当前对车位占、空状态检测常采用地感线圈检测器、超声波车位传感器等惯用方式。

近来亦有采用视频车位检测器实现对车位检测。

电感线圈检测方式常被用于停车场出入控制系统。

视频车位检测器则采用视频图像解决技术，采用摄像头同步监控各种车位，并将车位占用信息传递到上位控制计算机。

除了传送简朴车位占用状况信息之外，还可以传送现场监测图片。

视频车位检测系统普通由图像采集、图像解决、网络通信、显示控制及电源五大模块构成。

系统对车位状态监测需要强大信息解决能力。

超声波车位传感器则采用超声波测距工作原理，运用超声波发射、被测物体反射、回波接受后时差来测量被测距离一种非接触式测量仪器。

可以检测车辆与否停在车位上，具备防误检功能，如防相邻车位误检、人员在停车位误检、障碍物误检等。

由于使用超声波侦测，不会象使用红外线、微波等侦测方式容易受外在环境变化或干扰而导致误报问题。

由于每个传感器均有独立防干扰功能，也不受周边传感器干扰。

检测车位占、空状态可以采用光电、电磁、红外检测等各种办法设计车位传感器，但从检测原理及工程实行来看，超声波检测器具备造价低、非埋设、无附加反射装置、免维护和抗静电干扰等长处，有助于网络群测系统构成。

基于超声波传感器上述长处，本文系统中对停车场车位检测选用超声波车位传感器。

3．超声波车位检测原理

超声波车位传感器运用超声波发射、被测物体反射、回波接受后时间差来测量被测距离，依照不同距离时回波时间差不同来判断车辆与否停在车位上。

超声回波示意图所示：

超声回波示意图

在没有车时，从发出超声波到接受到回波时间：

（常数）其中s为传感器到地板距离，v为0℃时超声波在空气中传播速度，其值为331.5m/s。

当有车泊位时，由于超声波被车反射回，因而，从发出到接受回波时间相对于没车时会减小，其大小为

，其中H为车头高度。

这里讨论停车场是以能容纳16辆车车库为例设计一种管理系统。

自动控制系统设计流程

PLC系统框图

3.3道闸开关系统

　在车库入口处，道闸前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，道闸处在准备打开状态，只要身份辨认对的，道闸及时打开。

道闸后地面也要埋设检测器，车辆通过后，告知PLC要增长一辆汽车数量，并在车库门前批示板上数码管显示，最后控制道闸关闭。

下面是道闸开关功能示意图：

道闸开关示意图

3.4停车场车位批示板

在车库入口处应当安装批示板，告知车辆司机整个车库停放状况，涉及数量和停放位置。

车库和批示板示意图如图所示：