基PLC停车场车位控制
系统设计
系 ：机电动化学院
专 业 班：电气工程动化班
姓 名：
学 号：
指导教师：
2011年X月
基PLC停车场车位控制
系统设计
Design of Control System for Parking Spaces Based on PLC
摘
着汽车工业迅猛发展国汽车拥量急剧增加城市出现停车难问题停车场成交通系统中重部分停车场车位控制系统计算机PLC作控制器实现车辆进出停车场动登记收费计数车位引导种停车系统
课题针区停车问题设计出基PLC中型停车场车位控制系统该系统功说分停车场外部出入控制系统停车场部车位引导系统出入控制系统负责统计停车场剩余车位数量显示控制车辆出入包括传感器PLC计数系统七段数码显示红绿指示灯道闸栏栅等车位引导系统负责车进入停车场引导车停优位置包括传感器PLC控制器计算机控制系统LED显示屏等
文介绍停车场控制系统部分实现功设备组成硬件电路选择时阐述PLC输入输出分配重点介绍PLC外部硬件电路接线软件编程设计文中软件编程语言梯形图直观易懂整系统设计思路清晰结构紧凑部分原理简明通俗停车场车位控制系统设计具定参考价值实际意义
关键词：停车场 编程控制器 车位引导
Abstract
With the rapid development of the automobile industry China＇s automobile ownership has soared Many cities appeared parking problem and parking become an important part of transport system Parking lot control system is a parking system which is controlled by computer or PLC (Programmable Logic Controller) to realize the automatic registration charges count and parking guidance
This article introduces a parking location system based on PLC to solve the actual problem The system can be divided into two parts based on function one which is out of the lot is designed to control the cars in and out the other which is in the lot is designed to lead the car parking Access control system includes sense organcounter system sevensegment displaygreenred light system and so on Parking guidance system is responsible for when the car into the car in the parking lot after guiding the optimal location mainly including sensors PLC controller computer control system the LED display and so on
This article mainly introduced the parking lot control system parts mainly realizes function composition of equipment and the choice of hardware circuit and expatiates the input and output distribution the PLC is mainly introduced PLC external hardware circuit wiring and software programming design this article software programming language used is the ladder diagram straightforward The whole system has a compact frame and infocus consecution its element can be understood easily in a word the system can be referenced by kindred system
Key words： parking lot programmable logic controller (PLC) parking guidance
目 录
摘 I
Abstract II
绪 1
1 编程控制器（PLC）简介 2
11 PLC定义发展现状 2
12 PLC工作原理 2
13 PLC优点 4
14 PLC编程语言 5
15 PLC发展趋势 5
2 基PLC停车场车位系统总体设计 6
21 系统实现功 6
22 系统设计方案 6
221 系统总体设计方案 6
222 子系统实现功 8
23 系统设计方法 9
231 入口控制系统设计方法 9
232 出口系统设计方法 10
233 车辆显示系统设计方法 11
234 车位引导系统设计方法 12
24 系统组成总体框图 12
3 控制系统硬件设计 14
31 控制系统选取 14
32 出入口系统硬件组成 14
321 入口系统组成 15
322 出口系统组成 15
323 出入口系统硬件电路图 16
324 出入口系统硬件配置 19
33 停车场车位引导系统硬件组成 22
331 信息采集系统 22
332 信息处理模块 24
333 信息发布模块 24
334 信息传输模块 24
335 车位引导系统硬件配置 24
4 系统软件设计 26
41 系统软件总体设计 26
411 软件总体流程 26
42 停车场车位控制程序设计 27
421 PLC程序输入输出符号表 27
422 系统子系统软件 27
结 34
致谢 35
参考文献 36
绪
年国汽车产业飞速发展汽车保量持续攀升中国目前停车场建设相滞停车难问题凸显满足日益增长停车需求型超型停车场断涌现停车场规模增传统停车场理系统已满足实际需求[1]外着规模断扩停车场部针停车户泊车引导日显重户置身停车位达数千甚万停车场中难快速找停车位户设计套行效泊车引导系统指引户泊车加快户泊车速度提高停车场整体运行效率
目前国停车场理系统存智化集成度低缺点注重收费动化忽视停车程动化安全监控动化理子系统没效综合集成起停车场安全性理智化水整体运行效率低数型停车场具备智型泊车引导系统般停留显示停车位已满指示车位编号等简单泊车引导阶段[2]
智停车场智交通系统重组成部分目前世界交通运输领域研究前课题核心采先进技术高度动化机电设备图处理设备数处理设备结合户停车场收费理方面需求交通理方面验开发系统停车场车位控制系统直接进行工参指挥情况动完成停车场空余车位数目统计动进出停车场智化收费动车位引导系统
设计研究停车场车位控制系统实现功程通PLC技术计算机技术停车场出入库系统泊车引导系统进行控制理实现动进出口登记收费计数车位引导减少工参车准确方便迅速实现停车完成停车场车位控制系统硬件系统设计选型软件系统设计
1 编程控制器（PLC）简介
11 PLC定义发展现状
编程控制器（Programmable Logic Controller）简称PLCPC种数字运算操作电子系统专工业环境应设计采编程序存储器部存储执行逻辑运算序控制定时计数算术操作等面户指令通数字式模拟式输入输出控制种类型机械生产程编程控制器关外围设备易工业系统联成整体易扩充功原设计[3]
编程控制器微处理器核心电气传动逻辑控制动测量调节数计算处理机结合起具丰富软件资源现代化工业动化控制器30年发展现编程控制器成重应场合广泛工业控制微型计算机构成包括逻辑控制程控制数采集图形工作站等综合控制系统
国应PLC处初级阶段局限钢铁化工汽车机床煤炭电站等领域行业应尚未普中国尚广阔应领域等开拓国90％PLC市场国外占领中型PLC中100％国外产品美国MODICON公司GE公司西德SIEMENS日富士公司国停车场车位控制许采PLC取非常效果
12 PLC工作原理
PLC采循环扫描工作方式扫描程分部处理通信操作程序输入处理程序执行程序输出阶段全程扫描次需时间称扫描周期PLC方式开关置RUN（运行）时部处理通信操作程序输入程序执行程序输出直循环扫描工作执行阶段PLC方式开关置STOP（停止）时进行部处理通信操作服务等容执行3阶段时进行通信处理PLC联机离线编程循环扫描程图11示
开始
部处理
通信处理
输入扫描
执行户程序
输出处理
RUN方式
N
Y
图11 PLC工作原理图
PLC中户程序先序存放CPU第条指令开始执行程序直遇结束符返回第条周复始断循环输入处理执行户程序输出处理程原理图12示
输入端
输入状态寄存器
第条指令
第二条指令
．．．
户程序寄存器
输出状态寄存器
输出端
接触器
输入采样
程序执行
输出刷新
图12 PLC程序执行原理
13 PLC优点
编程逻辑控制器早期继电器逻辑控制系统发展微型计算机基础种工业环境设计数字式电子系统种系统编程序存储面户指令部寄存器完成规定功逻辑序定时计数数字运算数处理等通数字量输入输出控制种类型机械生产程具显著特点[4]
（1） 实时性
控制器产品设计开发基控制前提信号处理时间短速度快基信号处理程序运行速度PLC常处理工业控制装置安全联锁保护更满足领域中型工业控制项目
（2） 性高抗干扰力强
PLC专门工业控制设计设计制造程中均采诸屏蔽滤波隔离触点精选元器件等层次效抗干扰措施IO输入输出信号均采光电隔离工业现场外电路控制器部电路间电气隔离
（3） 控制功强
PLC具基逻辑控制定时计数算术运算等功外配特殊功模块实现位控制PID运算程控制数字控制等功
（4） 配置灵活
控制器产品种类繁根控制工程实现功求进行配置控制器部件包括CPU电源IO等均采模块化设计机架电缆模块连接起系统规模功根户需行组合
（5） 方便
PLC安装简单维修方便种工业环境直接运行时需现场种设备PLC相应IO端相连接投入运行种模块均运行障指示装置便户解运行情况查找障
（6） 设计施工高度周期短
PLC许方面软件编程取代硬件接线PLC构成控制系统较简单编程容易安装方便
14 PLC编程语言
PLC编程语言计算机工作原理样PLC操作程序求进行程序程序语言表达表达方式种样PLC生产厂家机种采表达方式相基纳字符表达方式（文字符号表达程序语句表程序表达方式）图形符号表达方式（图形符号表达程序梯形图程序表达方式）两类梯形图编程语言种图形语言具继电器控制电路形象直观优点语句表编程语言类似计算机汇编语言助记符表示种指令功PLC户程序基础元素[5]
15 PLC发展趋势
PLC总发展趋势高集成度体积容量高速度易高性方发展具体表现方面：
（1） 高速度容量方发展
（2） 性进步提高
（3） 增强外部障检测处理力
（4） 力开发智模块
（5） 提供更方便灵活编程方法PLC更加方便
（6） 超型超型两方发展
（7） PLC更加规范化标准化
（8） PLC联网通信功更加强[6]
2 基PLC停车场车位系统总体设计
21 系统实现功
系统体满足求：
（1） 假设停车场168空位停车场十字路口设车辆信息提示显示屏显示空余停车位
（2） 入口处装设车辆传感器检测车辆进入通PLC进行计数车进入时计数减1
（3） 出口处装设车辆传感器检测车辆出通PLC进行计数车开出时计数加1
（4） 车位空余时入口闸栏开启车辆进入停放通显示屏显示欢迎光时指示灯绿灯亮表示尚车位通七段数码显示停车场空余车位数车位已满时显示屏显示车位已满时指示灯红灯亮表示车位已满入口闸栏关闭车辆进入停放
（5） 三位七段数码显示停车场剩余车辆数七段数码分显示剩余车位数位十位百位数
（6） 车进入停车场够通停车场引导屏引导车空位停放停车场盲目寻找车位
22 系统设计方案
221 系统总体设计方案
课题基PLC停车场车位控制系统设计入口系统出口系统泊车引导系统车辆显示系统四子系统组成
首先车辆入口理中心系统记录车辆信息时车场显示系统根记录车辆数量信息决定否开启道闸允许进入车辆进入车辆显示系统记录停车场车位数目然车辆进入停车场根泊车引导系统停车车辆出库时车辆出口理系统核车辆信息收费开启道闸车辆显示系统记录车辆出入情况显示系统总体结构框图图21示
车辆入口理系统
道闸 感应 摄 发卡读卡
停车场泊车引导
车辆显示系统
车辆出口理系统
道闸 感应 摄 收卡读卡
图21 系统总体结构框图
系统总体框图出系统四子系统：入口控制系统出口控制系统车辆显示系统车位引导系统组成进步总体停车场分成两块停车场外车辆出入口控制系统车辆显示系统二停车场车位引导系统
车辆进入停车场停车整程图22表示
图22 停车流程图
停车流程系统组成功模块图23示
显示模块
车位指示灯模块
传感器检测模块
车位引导模块
计数模块
传感器检测模块
图23 系统功模块图
功模块图出系统总体说分成两块：停车场外围绕计数模块组成场外控制系统二车进入停车场车位引导系统中场外控制系统包括传感检测模块计数模块车位指示灯模块显示模块场车位引导系统包括传感器检测模块车位引导模块
传感器检测模块利传感器检测入口出口处车辆计数模块精确计数车位指示模块停车场位置时发出绿灯位置饱时发出红灯警示显示模块七段数码核心显示停车场已停车数目场车位引导系统刚传感器检测模块车位引导模块组成传感器检测模块负责检测停车位状态车位引导模块负责第时间引导汽车开空余车位停放
222 子系统实现功
（1） 停车场入口系统
车辆进入停车场时设车道车辆检测传感器检测车辆时启动入口摄系统摄录车辆图车牌号等信息时户车入口控制机前键取出时卡长期户车固定卡通远距离读卡器读卡身份识道闸升起放行车辆车辆通道闸动放
（2） 停车场出口系统
车辆出库时车辆检测器感应出库信号时启动出口摄系统摄录车辆图车牌号等信息车停车卡通远距离读卡器读卡识进口时信息核时检测否交费道闸升起放行车辆车辆通道闸动放
（3） 停车场显示系统
显示系统七段数码核心显示停车场剩余车位数目车辆进入车库时车辆出入感应器感应出车辆进入剩余车位数量减1样车辆出库时剩余车位数加1车库中剩余空位时红灯亮道闸控制器开启禁止车辆停车车库中空位时绿灯亮道闸控制器开启允许停车
（4） 停车场泊车引导系统
停车场车位引导系统够检测停车场车位否停车状态时车位状态通PLC检测传输计算机中车位空余状态信息发布路口显示屏引导车快速找空余车位停车
23 系统设计方法
停车场理系统运行程顾客停车取车程基础停车场工作流程始终户车辆进出停车场流程中心停车场户般分时户固定户两类
时户指时停车场停车户类户停车行般具时性机性频次低特征时户潜数量庞身份确定
固定户指长期固定停车场停车户类户停车行般具长期性规律性频次高特征固定户般停车场附单位工作员生活区住户数量定时间确定
231 入口控制系统设计方法
针停车场户般分时户固定户实际情况系统出入场流程分时户固定户两种情况
（1） 时车辆入场工作流程
时车辆进入停车场时设车道车辆感应线圈检测车辆车信号传送入口控制器入口控制器获取车辆信号相关设备发出指令启动摄系统车辆识系统计算机图进行处理记录车辆牌信息颜色信息车型信息等然语音提示设备提示户动取卡钮入口控制器检测取卡信号通串口发卡机发送发卡命令发卡机接命令发出张时户卡刚系统获取信息卡ID号应起时语音提示器提示户取走时卡果户规定时间取卡发卡机动吞回户卡入口控制器取消次入场操作户取走卡发卡机发出户已取走卡信号入口控制器入口控制器抬起栏杆户驾车驶入停车场[7]
入口道闸车辆传感器检测车——车信号变化通PLC控制栏杆动放杜绝砸车事件发生PLC控制器接收入口栏杆出现升杆——降杆动作确认次入场程已完成时PLC控制器控制三位数码剩余车辆显示数目减1
（2） 长期卡车辆入场工作流程
持固定卡户车辆进入入口读卡器感应范围时远距离读卡器射频卡间建立起信息交换系统射频卡读卡器发送卡信息读卡器判断射频卡合法性时间效性效获取射频卡ID号送数处理中心时摄系统车辆识系统启动摄入车辆图车辆识系统分析获牌信息颜色信息车型信息等数处理中心根读卡器传ID号查询数库中ID号相关车辆信息刚实时获取信息进行符合拒绝放行时出告警信息出错提示信息外数处理中心会检查固定卡否期符合条件入口控制器效信号抬起栏杆户驾车驶入停车场
入口道闸车辆检测器检测车——车信号变化通PLC控制器栏杆放PLC控制器接收入口栏杆出现抬杆——落杆动作确认次入场程已完成时PLC控制器控制三位数码剩余车位显示数目减1
长期卡读卡器信息交换距离十米数十米空间里完成时间花销短车辆达口时电动栏杆已抬起样便实现固定户停车操作[7]
232 出口系统设计方法
（1） 时车辆出场工作流程
时户驾驶车辆进入停车场离场通道停出口处车辆检测器检测车PLC控制器发出车信号摄系统车辆识系统启动摄入车辆图车辆识系统分析获牌信息颜色信息车型信息等户入场时取户卡交理员理员通出口读卡机读取户卡ID信息户卡收回循环数中心通检索数库中应ID号获该户卡类型（时卡）入场时间查询数库中ID号相关车辆信息刚实时获取信息进行符合拒绝放行出告警信息出错提示信息符合数中心根车辆场停留时间计费费率计算出户应缴费额时显示金额显示器屏幕户交纳相应费理员开道闸开关通PLC控制器道闸栏杆升起户驾车驶出停车场
出口车辆检测器车——车变化信号通PLC控制栏杆动放PLC接收出口栏杆出现抬杆——落杆动作确认次出场程已完成先前获户卡号入场时间出场时间保存相应数库中备查完成次出场程时PLC控制器控制三位数码剩余车位显示数目加1
（2） 长期卡车辆出场工作流程
持长期卡户车辆达停车场出口时读卡器获取该卡信息信息送数处理中心启动车辆图识系统判断户卡效性数中心查询信息ID号相关车辆信息车辆识系统获取信息进行果符合出口控制器效信号出口控制器控制抬起出口电动栏杆户驾车离开停车场完成次出场程时PLC控制器控制三位数码剩余车位显示数目加1
233 车辆显示系统设计方法
道闸前设车辆感应线圈道闸前感应线圈开关接PLC输入端三位数码红绿指示灯接PLC输出端道闸前感应线圈感应车辆时显示系统进入准备计数状态道闸感应线圈感应车辆开始计数入口处车辆进入停车场数码显示系统通道闸前两车辆感应线圈开关变化通PLC输出三位数码表示剩余车位数减1出口处车辆出库时显示系统通PLC输出三位数码表示剩余车位数加1时车辆进入停车场果剩余车位数0指示灯红灯亮表示停车场空位时驱动入口LED显示屏显示车位已满字样果剩余车位数1指示灯显示绿色时驱动入口LED显示屏显示欢迎您光字样
234 车位引导系统设计方法
停车场分布图图24示停车场车位中装车位检测传感器负责检测停车位停车状态空闲状态车辆停进车位时车辆感应开关监测车位停车车位空闲时车辆感应开关样检测车位空余停车场车位状态通开关元件输入PLC控制器输入端然PLC计算机通信停车场车位状态传输计算机中计算机讲停车场空余车位反映路口显示屏第时间引导车开空闲车位停放
图24 停车场分布图
24 系统组成总体框图
停车场车位控制系统入口控制系统出口控制系统车辆识系统车位引导系统户理系统组成入口控制系统入口控制车辆检测发卡读系统组成出口控制系统出口控制车辆检测收卡读卡系统组成车辆识系统车位检测信息提示组成车位引导系统车位检测信息发布组成系统间通计算机中心联体[8]
系统组成结构图图25示
计算机控制系统
入口控制系统
车辆识系统
车位引导系统
户理系统
出口控制系统
入口控制
车辆检测系统
发卡读卡系统
车位检测
信息提示
车位检测
信息发布
户理
计费收费
出口控制
车辆检测系统
收卡读卡系统
图25 系统组成结构图
3 控制系统硬件设计
31 控制系统选取
停车场控制系统硬件组成图31示
PLC
计算机理中心
场外传感器
出入口道闸控制器
动发卡读卡收卡器
数码显示
入口红绿指示灯
场传感器
LED显示屏
计费收费系统
摄机
图31 控制系统硬件组成
控制系统硬件组成出：系统PLC控制中心停车场外入口控制系统出口控制系统车辆显示系统通PLC输入输出实现控制停车场车位状态通PLC实现车位检测PLC检测数串口传输计算机中计算机系统实现停车场计费收费理车辆信息检测停车场空余车位信息发布[9]
PLC实现输入输出控制硬件设备停车场外车辆感应线圈传感器出入口道闸控制器动发卡收卡机远距离读卡器数码显示入口红绿指示灯停车场车位传感器
32 出入口系统硬件组成
停车场出入口显示系统组成：PLC控制器车辆检测装置道闸控制器数码显示LED显示屏指示灯出入口摄机出入口发卡收卡机远距离读卡器
321 入口系统组成
入口系统硬件组成框图图32示
发卡读卡器
道 闸
前 检
测 器
道 闸
检
测 器
道闸
显示器
指示灯
入口摄机
PLC
图32 入口系统硬件组成
停车场入口系统装PLC身份识IC读卡器时停车动发卡机道闸车辆检测器红绿指示灯数码显示LED显示屏
322 出口系统组成
出口系统组成框图图33示
计费收费
道 闸
前 检
测 器
道 闸
检
测 器
道闸
显示器
出口摄
PLC
图33 出口系统组成
停车场出口控制系统装收费计算机出口摄机道闸前车辆检测器PLCLED显示屏道闸控制器等
323 出入口系统硬件电路图
基PLC停车场车位控制系统组成图34示
图34 出入口系统硬件电路图
中开关SB1系统动作总开关开关SB1闭合时系统正常工作SB1开时系统动作开关SB2系统复位开关SB3表示入口身份识开关SB4表示入口道闸前车辆检测开关SB5表示入口道闸车辆检测SB6表示入口道闸电机正转限位开关SB7表示入口道闸电机反转限位开关SB8表示出口身份识开关SB9表示出口道闸前车辆检测开关SB10表示出口道闸车辆检测开关SB11表示出口道闸正转限制位开关SB12表示出口道闸反转限位开关开关FR1入口热继电器FR2出口热继电器
输出端继电器线圈KM1表示入口道闸电机正转线圈KM2表示入口道闸电机反转线圈KM3表示出口道闸电机正转线圈KM4表示出口道闸电机反转线圈KM5表示入口显示屏输出KM6表示出口显示屏输出红灯表示车位已满绿灯表示停车场中剩余车位三数码分显示停车场剩余车位十百位
入口系统输入输出点IO址分配表表31示
表31 进库时输入输出点I0址分配
输入址
输入器件
X2
入口热继电器
X3
入口身份识
X4
入口道闸前车辆检测器
X5
入口道闸车辆检测器
X6
入口道闸正转限位开关
X7
入口道闸反转限位开关
输出址
输出器件
Y0
入口道闸电机正转
Y1
入口道闸电机反转
Y4
车位满指示灯
Y5
车位空余指示灯
Y6
入口显示屏输出
Y10—Y17
剩余车位数位
Y20—Y27
剩余车位数十位
Y30—Y37
剩余车位数百位
C220
增减计数器
出口系统输入输出点IO址分配表表32示
表32 出库时输入输出点I0址分配
输入址
输出器件
X10
出口身份识
X11
出口热继电器
X12
出口道闸前车辆检测器
X13
出口道闸车辆检测器
X14
出口道闸正转限位开关
X15
出口道闸反转限位开关
输出址
输出器件
Y2
出口道闸电机正转
Y3
出口道闸电机反转
Y4
车位满指示灯
Y5
车位空余指示灯
Y7
出口显示屏输出
Y10—Y17
剩余车位数位
Y20—Y27
剩余车位数十位
Y30—Y37
剩余车位数百位
C220
增减计数器
车辆停车库门口道闸前检测器检测车辆X4接通入口显示屏输出欢迎光入口处识身份读卡器通身份验证X3接通辅助继电器M1线圈电接通触点M1然辅助继电器M2线圈电触点M2闭合Y0置位道闸电机正转正转正转限位开关时X6闭合道闸栏开启时Y1复位保证道闸电机没反转信号车辆进入通道闸面车辆检测器时触点X5闭合Y0复位道闸电机停止正转时Y1置位道闸电机反转反转道闸反转限位开关时X5闭合Y1复位道闸电机停止反转入口道闸车辆检测器检测车辆次X2闭合次PLC置计数器C220减lC220等0时表示停车场车位已满停车场门口红灯亮
车辆出库程入库程基相出口道闸车辆检测器检测车辆次X13闭合次PLC置计数器C220加1
324 出入口系统硬件配置
（1） PLC选择
通面PLC外部硬件连接图输入输出IO点分配分析选择PLC型号FX2N—64MR—00132输入点32输出点够满足系统点数输入电源DC24V电压输入输出方式继电器输出[8]
（2） 传感器选择
实现系统功必须选择恰传感器力求准确行济价格贵面传感器深入分析选择
适车辆检测常传感器种：
①感应线圈检测器
感应线圈检测器交通中应广泛检测传感器构成包括：埋路面较浅处绝缘线圈路边拉紧盒控制箱数输入线装控制箱电子元件中绝缘线圈感应线圈检测器中振荡电路电磁感应部分工作原理：汽车停驶绝缘线圈车辆金属部分产生涡流电流电流方线圈电流方相反引起涡流电流产生磁场线圈电流产生磁场方相反线圈磁场场强减线圈磁场场强减振荡电路振荡频率增加引发电子元件控制箱发出脉表征车辆出现[10]
感应线圈检测器提供车辆车辆出现车辆计数车道占率等交通流信息单感应线圈直接测量车速感应线圈检测器种非常容易设置安装检测装置应道口收费交通控制停车场车辆计数等方面
②超声波检测传感器
超声波检测器波束检测装置种工作原理：利超声波传感器发射脉波通测量路面车辆表面发射脉超声波波形确定传感器路面车辆表面距离时路车路车时传感器测信号差确定车辆出现传感器利接收声信号转换电信号通信号处理模块进行分析处理出车辆数量车速车道占率等信息
③微波检测传感器
微波车辆检测传感器工作原理：通路面发射微波时接收物体反射回信号相应预处理放滤波含交通流信息频率段信息AD转换器进行模数转换相应单片机DSP处理器转换数字信息进行相关分析处理运算处理结果通部通信接口发回系统终端通分析微波车辆检测传感器接收波形获车辆出现车辆流量占率车速等信息
④红外线检测传感器
红外线检测传感器波束检测装置种动式动式交通理动式红外检测器利红外线波长范围附工作激光二极发射低红外线射检测区域车辆反射散射返回传感器动式红外线检测器提供车辆通存数没速度数实质探测器测量物体发出红外线量车辆进入检测范围测量表量发生变化种检测器交通监应典型距离约61 m距离气组成素会造成检测器明显性降
⑤视频检测传感器
视频检测传感器通分析交通场景图确定连续画面间变化达检测车辆目黑白图图处理算法检测画面素灰度变化目前图处理算法已天气条件等造成图背景灰度变化连续画面滤信息计算出交通流参数[11]
种传感器较选择里传感器输出信号作计数器计数需传感器输出脉信号感应线圈检测器正满足点环形线圈前端电路原理图图35示原理采电磁感应检测技术根车辆通埋设道路环形感应线圈时引起电感量变化检测车辆达离开匝数专环形线圈线埋设路面等效传感器件耦合振荡电路采集正弦振荡信号较器LM339初步整形进入信号整形电路初步整形信号变成较标准方波信号
图35 感应线圈检测器原理图
（3） 数码红绿灯
显示部分三七段数码分显示计数值位十位百位LED数码根LED接法分阴阳两类LED阴极连起阴式LED阳极连起阳式系统设计中选择阴式七段数码阴极接相应段阳极接正电源该段会发光然LED电流通常较般均需回路中接限流电阻[12]
（4） 计数器
FX2N系列编程控制器部计数器分16位加计数器（200点）32位加减计数器（35点）表31示[13]
表31 部信号计数器
设 定 值
通 型
断电保持型
16位加计数器（200点）
设定值0～32767
C0～C99（100点）
C100～C199（100点）
32位加减计数器（35点）
设定值2147483648～+2147483647
C200～C219（20点）
加控制器（M8200～M8219）
C220～C234（15点）
加减控制器（M8200～M8219）
系统中求计数器具双计数功完成加计数减计数具断电保持功软件设计中选择计数器C220完成软件设计求
33 停车场车位引导系统硬件组成
停车场部诱导系统直接功停车场理员停车需求司机提供停车信息说明系统必须停车场获信息然通显示装置发布出供需求者系统必须具备信息采集信息发布功采集设备信息必须处理转换成信息合理控制发布出系统应具备信息处理功采集设备信息信息发布出必须定传播方式信息达目系统应具备信息传输（通讯）功出停车场部诱导系统组成般包括信息采集信息处理信息传输信息发布等系统四模块相互赖作实现停车诱导功[13]
停车场车位引导系统结构框图图36示
停车场诱导
理中心
停车场采集信息系统（PLC）
图36 车位引导结构框图
331 信息采集模块
停车场信息采集功实现准确车位采集停车场进出口理收费计算机化面较常见三种车位信息采集方式[14]
（1） 电磁感应线圈
电磁感应线圈基电磁感应原理设计实时交通流检测器具全天候全天时准确度高造价低廉等特点种目前较广泛成熟产品根检测原理户需求电磁感应线圈检测器般通型存型两类环型线圈检测器两部分组成基原理具定（根实际求确定）电感环型线圈电容器组成谐振电路车辆通驻留环型线圈电磁场范围时环型线圈磁通量发生变化进产生振荡电压频移通振荡电压信号频移量分析确定车辆通存状态
停车场信息采集采通型线圈检测停车场进出口数量存型线圈检测场车位占状况
（2） 视频检测器
交通视频技术指计算机视频技术检测交通信息通视频摄象机计算机模仿眼功视频范围划定虚拟线圈车辆进入检测区域背景灰度发生变化感知车辆存检测车辆流量速度传统交通信息采集技术相交通视频技术着直观安装维护方便检测范围广等优点着计算机技术数字图象处理模式识技术发展计算机视频技术必交通信息检测中占越越重位
通常视频检测器作停车诱导系统采集器成系统视频检测系统般包括视频图象处理视频图象压缩远程通讯传输中心控制软件等组成部分根户需求系统应方式采集组合模式视频检测器号牌识系统联合实现停车场停车进出
（3） IC卡读写器
IC卡读写器通外界物实行车辆通式采集方式车辆进出停车场时通IC卡采集车辆进出时间等信息IC卡读写器分接触式非接触式两种形式
停车场采集方式优缺点见表32示
表32 种常见停车场车位信息采集方式优缺点较
采集方式
优点
缺点
感应线圈检测
线圈电子放器已标准化技术成熟易掌握计数精确抗干扰性强
安装时破坏路面安装质量性寿命影响修理安装时需中断交通影响路面寿命
视频检测
施工安装简单系统安装破坏路面干扰交通维护费低性高系统兼容性预留通通信接口扩展升级非常方便
成较高车牌号识系统识率存定误差
非接触式IC卡读卡器
技术成熟易掌握计数精确成低
刷卡机易损坏动性较差
表较选择感应线圈检测车位信息
332 信息处理模块
停车诱导系统信息处理仅提供车位状况信息担负着存储停车场路边车位信息加工处理车位情况变化模式等务功未提供停车需求状况预报停车位预约等服务奠定基础[15]
停车诱导系统车位信息处理通理软件分两步实现前端处理系统理中心系统
333 信息发布模块
停车诱导理系统信息发布模块功实时监测数库中发送数库存储表循环发送方式信息处理模块数发送发布点显示屏该模块具通讯子系统接口数传递通讯子系统完成信息发布模块需完成发端收端处理工作
停车信息发布停车场诱导信息系统部分诱导信息否变分固定诱导信息变诱导信息固定诱导信息停车标志牌种信息发布方式成低廉作停车场诱导系统信息发布益补充变诱导信息发布牌够提供变化车位车场信息变信息发布牌附带固定诱导信息节约成提高发布系统稳定性文变诱导[16]
334 信息传输模块
停车诱导系统工作流程概述：停车诱导系统首先利检测监视系统采集种停车信息然通讯系统送计算机中心集中处理利通讯系统信息发布系统信息传输停车诱导系统显示屏户提供效车位引导信息[17]
种信息传输停车诱导系统运行基础传输信息目通讯系统体神系统样停车诱导系统中起着关重作
335 车位引导系统硬件配置
车位引导系统输入端元件X20X21X22X23 ……输出端元件Y40Y41Y42Y43 ……通感应线圈开关检测装置车位车辆状态进行检测车位车辆时相应输入继电器通电常闭接点处闭合状态车位中车辆时常闭接点断开车位信息反映PLC中
车位引导系统硬件配置：
（1） PLC
车位引导系统输入点168考虑选择输入输出点数512256点输入256点输出规格PLC基单元型号FX2N512MR001时种型号PLC性指标满足[18]
（2） 车位感应开关
表32较分析感应线圈检测器计数精确抗干扰性强检测方便满足车位状态车位状态检测传感器开关选择感应线圈检测器
（3） LED显示屏
LED显示屏选择计算机控制通计算机发布信息显示屏满足里选择2×8（2行8字）全阵列屏幕显示容直观方便
4 系统软件设计
41 系统软件总体设计
411 软件总体流程
系统软件总体流程图图41示
图41 系统总体流程图
42 停车场车位控制程序设计
421 PLC程序输入输出符号表
PLC硬件系统输入输出量符号表参见表31表32示
422 系统子系统软件
（1） 入口系统程序
车辆进入停车场工作流程图42示
图42 车辆入场工作流程
（2） 出口系统程序
车辆出停车场工作流程图43示
图43 车辆出场工作流程
（3） 车位显示系统程序
车位显示系统流程图图44示
图44 车位显示系统流程图
数码显示程序程图45示
计数器C220中数送寄存器D0
D0中数转化BCD数存D1
D1中低四位七段译码通Y线圈七段数码相连显示位
D1中数循环右移四位低四位七段译码通Y线圈七段数码相连显示十位
启动数显示开关
开始
结束
D1中数循环右移四位低四位七段译码通Y线圈七段数码相连显示百位
图45 显示程序流程图
（4） 车位引导系统流程
停车场车位通车位检测器检测车位状态输入PLC中PLC输入车位转台传输计算机中心计算机中心通定程序软件处理路口发布相应空位信息
（5） 停车场外出入口系统梯形图图46示
图46 停车场出入口控制梯形图
结
停车场车位控制系统基PLC设计控制较实现中型停车场车位理问题实现车辆进出停车场理车辆流量显示车位引导等功中型停车场停车问题设计出较符合实际系统系统设计简单易懂易实现具较强实意义
系统实现功分块模块化思想系统分成相独立两块分块设计较实现硬件电路分配软件设计设计出较理想程序PLC执行达系统设计求文工作成果：
（1） 整体设计中系统分成两块停车场外部出入控制系统控制车辆出入停车场部车位引导系统引导车辆第时间停适位置整体设计结构清晰模块化
（2） 停车场外部出入控制系统完成硬件部分设计选择分配PLCIO点基梯形图完成该部分软件设计实现系统求车辆出入停车场计数控制功
（3） 停车场部车位引导系统完成硬件部分设计选择分配PLCIO点基梯形图完成该部分软件设计完成系统求第时间引导车车停优位置功
通次毕业设计加深PLC设计应尤PLC梯形图软件设计块巨进步限知识限设计系统缺点车位引导时没加入语音功系统设计较缺陷时停车场部车辆进入时车位引导系统直处工作状态利环保节老师学提出指导意见学中更层楼
致 谢
首先感谢导师XX副教授予指导帮助完成该毕业程中始终谭老师微关怀耐心指导整篇文撰写修改谭老师精心指导完成开始选题结构组织程序设计定稿包含着心血时导师耐心指导完成次毕业设计程中受启发严谨治学态度精深学术造诣忘工作作风终身受益难忘怀生笔宝贵财富表示诚挚敬意衷心感谢
时感谢帮助学感谢支持鼓励文完成提出许宝贵意见感谢动化系位领导老师感谢提供难学机会创造良学环境感谢母校华中科技学武昌分校年教育培养
感谢关心支持帮助老师学朋友
感谢亲年私支持帮助私爱信心力量利完成学业
衷心感谢评阅阅读设计文老师付出辛勤劳动
参考文献
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基PLC停车场车位控制
系统设计
系 ：机电动化学院
专 业 班：电气工程动化班
姓 名：
学 号：
指导教师：
2011年X月
基PLC停车场车位控制
系统设计
Design of Control System for Parking Spaces Based on PLC
摘
着汽车工业迅猛发展国汽车拥量急剧增加城市出现停车难问题停车场成交通系统中重部分停车场车位控制系统计算机PLC作控制器实现车辆进出停车场动登记收费计数车位引导种停车系统
课题针区停车问题设计出基PLC中型停车场车位控制系统该系统功说分停车场外部出入控制系统停车场部车位引导系统出入控制系统负责统计停车场剩余车位数量显示控制车辆出入包括传感器PLC计数系统七段数码显示红绿指示灯道闸栏栅等车位引导系统负责车进入停车场引导车停优位置包括传感器PLC控制器计算机控制系统LED显示屏等
文介绍停车场控制系统部分实现功设备组成硬件电路选择时阐述PLC输入输出分配重点介绍PLC外部硬件电路接线软件编程设计文中软件编程语言梯形图直观易懂整系统设计思路清晰结构紧凑部分原理简明通俗停车场车位控制系统设计具定参考价值实际意义
关键词：停车场 编程控制器 车位引导
Abstract
With the rapid development of the automobile industry China＇s automobile ownership has soared Many cities appeared parking problem and parking become an important part of transport system Parking lot control system is a parking system which is controlled by computer or PLC (Programmable Logic Controller) to realize the automatic registration charges count and parking guidance
This article introduces a parking location system based on PLC to solve the actual problem The system can be divided into two parts based on function one which is out of the lot is designed to control the cars in and out the other which is in the lot is designed to lead the car parking Access control system includes sense organcounter system sevensegment displaygreenred light system and so on Parking guidance system is responsible for when the car into the car in the parking lot after guiding the optimal location mainly including sensors PLC controller computer control system the LED display and so on
This article mainly introduced the parking lot control system parts mainly realizes function composition of equipment and the choice of hardware circuit and expatiates the input and output distribution the PLC is mainly introduced PLC external hardware circuit wiring and software programming design this article software programming language used is the ladder diagram straightforward The whole system has a compact frame and infocus consecution its element can be understood easily in a word the system can be referenced by kindred system
Key words： parking lot programmable logic controller (PLC) parking guidance
目 录
摘 I
Abstract II
绪 1
1 编程控制器（PLC）简介 2
11 PLC定义发展现状 2
12 PLC工作原理 2
13 PLC优点 4
14 PLC编程语言 5
15 PLC发展趋势 5
2 基PLC停车场车位系统总体设计 6
21 系统实现功 6
22 系统设计方案 6
221 系统总体设计方案 6
222 子系统实现功 8
23 系统设计方法 9
231 入口控制系统设计方法 9
232 出口系统设计方法 10
233 车辆显示系统设计方法 11
234 车位引导系统设计方法 12
24 系统组成总体框图 12
3 控制系统硬件设计 14
31 控制系统选取 14
32 出入口系统硬件组成 14
321 入口系统组成 15
322 出口系统组成 15
323 出入口系统硬件电路图 16
324 出入口系统硬件配置 19
33 停车场车位引导系统硬件组成 22
331 信息采集系统 22
332 信息处理模块 24
333 信息发布模块 24
334 信息传输模块 24
335 车位引导系统硬件配置 24
4 系统软件设计 26
41 系统软件总体设计 26
411 软件总体流程 26
42 停车场车位控制程序设计 27
421 PLC程序输入输出符号表 27
422 系统子系统软件 27
结 34
致谢 35
参考文献 36
绪
年国汽车产业飞速发展汽车保量持续攀升中国目前停车场建设相滞停车难问题凸显满足日益增长停车需求型超型停车场断涌现停车场规模增传统停车场理系统已满足实际需求[1]外着规模断扩停车场部针停车户泊车引导日显重户置身停车位达数千甚万停车场中难快速找停车位户设计套行效泊车引导系统指引户泊车加快户泊车速度提高停车场整体运行效率
目前国停车场理系统存智化集成度低缺点注重收费动化忽视停车程动化安全监控动化理子系统没效综合集成起停车场安全性理智化水整体运行效率低数型停车场具备智型泊车引导系统般停留显示停车位已满指示车位编号等简单泊车引导阶段[2]
智停车场智交通系统重组成部分目前世界交通运输领域研究前课题核心采先进技术高度动化机电设备图处理设备数处理设备结合户停车场收费理方面需求交通理方面验开发系统停车场车位控制系统直接进行工参指挥情况动完成停车场空余车位数目统计动进出停车场智化收费动车位引导系统
设计研究停车场车位控制系统实现功程通PLC技术计算机技术停车场出入库系统泊车引导系统进行控制理实现动进出口登记收费计数车位引导减少工参车准确方便迅速实现停车完成停车场车位控制系统硬件系统设计选型软件系统设计
1 编程控制器（PLC）简介
11 PLC定义发展现状
编程控制器（Programmable Logic Controller）简称PLCPC种数字运算操作电子系统专工业环境应设计采编程序存储器部存储执行逻辑运算序控制定时计数算术操作等面户指令通数字式模拟式输入输出控制种类型机械生产程编程控制器关外围设备易工业系统联成整体易扩充功原设计[3]
编程控制器微处理器核心电气传动逻辑控制动测量调节数计算处理机结合起具丰富软件资源现代化工业动化控制器30年发展现编程控制器成重应场合广泛工业控制微型计算机构成包括逻辑控制程控制数采集图形工作站等综合控制系统
国应PLC处初级阶段局限钢铁化工汽车机床煤炭电站等领域行业应尚未普中国尚广阔应领域等开拓国90％PLC市场国外占领中型PLC中100％国外产品美国MODICON公司GE公司西德SIEMENS日富士公司国停车场车位控制许采PLC取非常效果
12 PLC工作原理
PLC采循环扫描工作方式扫描程分部处理通信操作程序输入处理程序执行程序输出阶段全程扫描次需时间称扫描周期PLC方式开关置RUN（运行）时部处理通信操作程序输入程序执行程序输出直循环扫描工作执行阶段PLC方式开关置STOP（停止）时进行部处理通信操作服务等容执行3阶段时进行通信处理PLC联机离线编程循环扫描程图11示
开始
部处理
通信处理
输入扫描
执行户程序
输出处理
RUN方式
N
Y
图11 PLC工作原理图
PLC中户程序先序存放CPU第条指令开始执行程序直遇结束符返回第条周复始断循环输入处理执行户程序输出处理程原理图12示
输入端
输入状态寄存器
第条指令
第二条指令
．．．
户程序寄存器
输出状态寄存器
输出端
接触器
输入采样
程序执行
输出刷新
图12 PLC程序执行原理
13 PLC优点
编程逻辑控制器早期继电器逻辑控制系统发展微型计算机基础种工业环境设计数字式电子系统种系统编程序存储面户指令部寄存器完成规定功逻辑序定时计数数字运算数处理等通数字量输入输出控制种类型机械生产程具显著特点[4]
（1） 实时性
控制器产品设计开发基控制前提信号处理时间短速度快基信号处理程序运行速度PLC常处理工业控制装置安全联锁保护更满足领域中型工业控制项目
（2） 性高抗干扰力强
PLC专门工业控制设计设计制造程中均采诸屏蔽滤波隔离触点精选元器件等层次效抗干扰措施IO输入输出信号均采光电隔离工业现场外电路控制器部电路间电气隔离
（3） 控制功强
PLC具基逻辑控制定时计数算术运算等功外配特殊功模块实现位控制PID运算程控制数字控制等功
（4） 配置灵活
控制器产品种类繁根控制工程实现功求进行配置控制器部件包括CPU电源IO等均采模块化设计机架电缆模块连接起系统规模功根户需行组合
（5） 方便
PLC安装简单维修方便种工业环境直接运行时需现场种设备PLC相应IO端相连接投入运行种模块均运行障指示装置便户解运行情况查找障
（6） 设计施工高度周期短
PLC许方面软件编程取代硬件接线PLC构成控制系统较简单编程容易安装方便
14 PLC编程语言
PLC编程语言计算机工作原理样PLC操作程序求进行程序程序语言表达表达方式种样PLC生产厂家机种采表达方式相基纳字符表达方式（文字符号表达程序语句表程序表达方式）图形符号表达方式（图形符号表达程序梯形图程序表达方式）两类梯形图编程语言种图形语言具继电器控制电路形象直观优点语句表编程语言类似计算机汇编语言助记符表示种指令功PLC户程序基础元素[5]
15 PLC发展趋势
PLC总发展趋势高集成度体积容量高速度易高性方发展具体表现方面：
（1） 高速度容量方发展
（2） 性进步提高
（3） 增强外部障检测处理力
（4） 力开发智模块
（5） 提供更方便灵活编程方法PLC更加方便
（6） 超型超型两方发展
（7） PLC更加规范化标准化
（8） PLC联网通信功更加强[6]
2 基PLC停车场车位系统总体设计
21 系统实现功
系统体满足求：
（1） 假设停车场168空位停车场十字路口设车辆信息提示显示屏显示空余停车位
（2） 入口处装设车辆传感器检测车辆进入通PLC进行计数车进入时计数减1
（3） 出口处装设车辆传感器检测车辆出通PLC进行计数车开出时计数加1
（4） 车位空余时入口闸栏开启车辆进入停放通显示屏显示欢迎光时指示灯绿灯亮表示尚车位通七段数码显示停车场空余车位数车位已满时显示屏显示车位已满时指示灯红灯亮表示车位已满入口闸栏关闭车辆进入停放
（5） 三位七段数码显示停车场剩余车辆数七段数码分显示剩余车位数位十位百位数
（6） 车进入停车场够通停车场引导屏引导车空位停放停车场盲目寻找车位
22 系统设计方案
221 系统总体设计方案
课题基PLC停车场车位控制系统设计入口系统出口系统泊车引导系统车辆显示系统四子系统组成
首先车辆入口理中心系统记录车辆信息时车场显示系统根记录车辆数量信息决定否开启道闸允许进入车辆进入车辆显示系统记录停车场车位数目然车辆进入停车场根泊车引导系统停车车辆出库时车辆出口理系统核车辆信息收费开启道闸车辆显示系统记录车辆出入情况显示系统总体结构框图图21示
车辆入口理系统
道闸 感应 摄 发卡读卡
停车场泊车引导
车辆显示系统
车辆出口理系统
道闸 感应 摄 收卡读卡
图21 系统总体结构框图
系统总体框图出系统四子系统：入口控制系统出口控制系统车辆显示系统车位引导系统组成进步总体停车场分成两块停车场外车辆出入口控制系统车辆显示系统二停车场车位引导系统
车辆进入停车场停车整程图22表示
图22 停车流程图
停车流程系统组成功模块图23示
显示模块
车位指示灯模块
传感器检测模块
车位引导模块
计数模块
传感器检测模块
图23 系统功模块图
功模块图出系统总体说分成两块：停车场外围绕计数模块组成场外控制系统二车进入停车场车位引导系统中场外控制系统包括传感检测模块计数模块车位指示灯模块显示模块场车位引导系统包括传感器检测模块车位引导模块
传感器检测模块利传感器检测入口出口处车辆计数模块精确计数车位指示模块停车场位置时发出绿灯位置饱时发出红灯警示显示模块七段数码核心显示停车场已停车数目场车位引导系统刚传感器检测模块车位引导模块组成传感器检测模块负责检测停车位状态车位引导模块负责第时间引导汽车开空余车位停放
222 子系统实现功
（1） 停车场入口系统
车辆进入停车场时设车道车辆检测传感器检测车辆时启动入口摄系统摄录车辆图车牌号等信息时户车入口控制机前键取出时卡长期户车固定卡通远距离读卡器读卡身份识道闸升起放行车辆车辆通道闸动放
（2） 停车场出口系统
车辆出库时车辆检测器感应出库信号时启动出口摄系统摄录车辆图车牌号等信息车停车卡通远距离读卡器读卡识进口时信息核时检测否交费道闸升起放行车辆车辆通道闸动放
（3） 停车场显示系统
显示系统七段数码核心显示停车场剩余车位数目车辆进入车库时车辆出入感应器感应出车辆进入剩余车位数量减1样车辆出库时剩余车位数加1车库中剩余空位时红灯亮道闸控制器开启禁止车辆停车车库中空位时绿灯亮道闸控制器开启允许停车
（4） 停车场泊车引导系统
停车场车位引导系统够检测停车场车位否停车状态时车位状态通PLC检测传输计算机中车位空余状态信息发布路口显示屏引导车快速找空余车位停车
23 系统设计方法
停车场理系统运行程顾客停车取车程基础停车场工作流程始终户车辆进出停车场流程中心停车场户般分时户固定户两类
时户指时停车场停车户类户停车行般具时性机性频次低特征时户潜数量庞身份确定
固定户指长期固定停车场停车户类户停车行般具长期性规律性频次高特征固定户般停车场附单位工作员生活区住户数量定时间确定
231 入口控制系统设计方法
针停车场户般分时户固定户实际情况系统出入场流程分时户固定户两种情况
（1） 时车辆入场工作流程
时车辆进入停车场时设车道车辆感应线圈检测车辆车信号传送入口控制器入口控制器获取车辆信号相关设备发出指令启动摄系统车辆识系统计算机图进行处理记录车辆牌信息颜色信息车型信息等然语音提示设备提示户动取卡钮入口控制器检测取卡信号通串口发卡机发送发卡命令发卡机接命令发出张时户卡刚系统获取信息卡ID号应起时语音提示器提示户取走时卡果户规定时间取卡发卡机动吞回户卡入口控制器取消次入场操作户取走卡发卡机发出户已取走卡信号入口控制器入口控制器抬起栏杆户驾车驶入停车场[7]
入口道闸车辆传感器检测车——车信号变化通PLC控制栏杆动放杜绝砸车事件发生PLC控制器接收入口栏杆出现升杆——降杆动作确认次入场程已完成时PLC控制器控制三位数码剩余车辆显示数目减1
（2） 长期卡车辆入场工作流程
持固定卡户车辆进入入口读卡器感应范围时远距离读卡器射频卡间建立起信息交换系统射频卡读卡器发送卡信息读卡器判断射频卡合法性时间效性效获取射频卡ID号送数处理中心时摄系统车辆识系统启动摄入车辆图车辆识系统分析获牌信息颜色信息车型信息等数处理中心根读卡器传ID号查询数库中ID号相关车辆信息刚实时获取信息进行符合拒绝放行时出告警信息出错提示信息外数处理中心会检查固定卡否期符合条件入口控制器效信号抬起栏杆户驾车驶入停车场
入口道闸车辆检测器检测车——车信号变化通PLC控制器栏杆放PLC控制器接收入口栏杆出现抬杆——落杆动作确认次入场程已完成时PLC控制器控制三位数码剩余车位显示数目减1
长期卡读卡器信息交换距离十米数十米空间里完成时间花销短车辆达口时电动栏杆已抬起样便实现固定户停车操作[7]
232 出口系统设计方法
（1） 时车辆出场工作流程
时户驾驶车辆进入停车场离场通道停出口处车辆检测器检测车PLC控制器发出车信号摄系统车辆识系统启动摄入车辆图车辆识系统分析获牌信息颜色信息车型信息等户入场时取户卡交理员理员通出口读卡机读取户卡ID信息户卡收回循环数中心通检索数库中应ID号获该户卡类型（时卡）入场时间查询数库中ID号相关车辆信息刚实时获取信息进行符合拒绝放行出告警信息出错提示信息符合数中心根车辆场停留时间计费费率计算出户应缴费额时显示金额显示器屏幕户交纳相应费理员开道闸开关通PLC控制器道闸栏杆升起户驾车驶出停车场
出口车辆检测器车——车变化信号通PLC控制栏杆动放PLC接收出口栏杆出现抬杆——落杆动作确认次出场程已完成先前获户卡号入场时间出场时间保存相应数库中备查完成次出场程时PLC控制器控制三位数码剩余车位显示数目加1
（2） 长期卡车辆出场工作流程
持长期卡户车辆达停车场出口时读卡器获取该卡信息信息送数处理中心启动车辆图识系统判断户卡效性数中心查询信息ID号相关车辆信息车辆识系统获取信息进行果符合出口控制器效信号出口控制器控制抬起出口电动栏杆户驾车离开停车场完成次出场程时PLC控制器控制三位数码剩余车位显示数目加1
233 车辆显示系统设计方法
道闸前设车辆感应线圈道闸前感应线圈开关接PLC输入端三位数码红绿指示灯接PLC输出端道闸前感应线圈感应车辆时显示系统进入准备计数状态道闸感应线圈感应车辆开始计数入口处车辆进入停车场数码显示系统通道闸前两车辆感应线圈开关变化通PLC输出三位数码表示剩余车位数减1出口处车辆出库时显示系统通PLC输出三位数码表示剩余车位数加1时车辆进入停车场果剩余车位数0指示灯红灯亮表示停车场空位时驱动入口LED显示屏显示车位已满字样果剩余车位数1指示灯显示绿色时驱动入口LED显示屏显示欢迎您光字样
234 车位引导系统设计方法
停车场分布图图24示停车场车位中装车位检测传感器负责检测停车位停车状态空闲状态车辆停进车位时车辆感应开关监测车位停车车位空闲时车辆感应开关样检测车位空余停车场车位状态通开关元件输入PLC控制器输入端然PLC计算机通信停车场车位状态传输计算机中计算机讲停车场空余车位反映路口显示屏第时间引导车开空闲车位停放
图24 停车场分布图
24 系统组成总体框图
停车场车位控制系统入口控制系统出口控制系统车辆识系统车位引导系统户理系统组成入口控制系统入口控制车辆检测发卡读系统组成出口控制系统出口控制车辆检测收卡读卡系统组成车辆识系统车位检测信息提示组成车位引导系统车位检测信息发布组成系统间通计算机中心联体[8]
系统组成结构图图25示
计算机控制系统
入口控制系统
车辆识系统
车位引导系统
户理系统
出口控制系统
入口控制
车辆检测系统
发卡读卡系统
车位检测
信息提示
车位检测
信息发布
户理
计费收费
出口控制
车辆检测系统
收卡读卡系统
图25 系统组成结构图
3 控制系统硬件设计
31 控制系统选取
停车场控制系统硬件组成图31示
PLC
计算机理中心
场外传感器
出入口道闸控制器
动发卡读卡收卡器
数码显示
入口红绿指示灯
场传感器
LED显示屏
计费收费系统
摄机
图31 控制系统硬件组成
控制系统硬件组成出：系统PLC控制中心停车场外入口控制系统出口控制系统车辆显示系统通PLC输入输出实现控制停车场车位状态通PLC实现车位检测PLC检测数串口传输计算机中计算机系统实现停车场计费收费理车辆信息检测停车场空余车位信息发布[9]
PLC实现输入输出控制硬件设备停车场外车辆感应线圈传感器出入口道闸控制器动发卡收卡机远距离读卡器数码显示入口红绿指示灯停车场车位传感器
32 出入口系统硬件组成
停车场出入口显示系统组成：PLC控制器车辆检测装置道闸控制器数码显示LED显示屏指示灯出入口摄机出入口发卡收卡机远距离读卡器
321 入口系统组成
入口系统硬件组成框图图32示
发卡读卡器
道 闸
前 检
测 器
道 闸
检
测 器
道闸
显示器
指示灯
入口摄机
PLC
图32 入口系统硬件组成
停车场入口系统装PLC身份识IC读卡器时停车动发卡机道闸车辆检测器红绿指示灯数码显示LED显示屏
322 出口系统组成
出口系统组成框图图33示
计费收费
道 闸
前 检
测 器
道 闸
检
测 器
道闸
显示器
出口摄
PLC
图33 出口系统组成
停车场出口控制系统装收费计算机出口摄机道闸前车辆检测器PLCLED显示屏道闸控制器等
323 出入口系统硬件电路图
基PLC停车场车位控制系统组成图34示
图34 出入口系统硬件电路图
中开关SB1系统动作总开关开关SB1闭合时系统正常工作SB1开时系统动作开关SB2系统复位开关SB3表示入口身份识开关SB4表示入口道闸前车辆检测开关SB5表示入口道闸车辆检测SB6表示入口道闸电机正转限位开关SB7表示入口道闸电机反转限位开关SB8表示出口身份识开关SB9表示出口道闸前车辆检测开关SB10表示出口道闸车辆检测开关SB11表示出口道闸正转限制位开关SB12表示出口道闸反转限位开关开关FR1入口热继电器FR2出口热继电器
输出端继电器线圈KM1表示入口道闸电机正转线圈KM2表示入口道闸电机反转线圈KM3表示出口道闸电机正转线圈KM4表示出口道闸电机反转线圈KM5表示入口显示屏输出KM6表示出口显示屏输出红灯表示车位已满绿灯表示停车场中剩余车位三数码分显示停车场剩余车位十百位
入口系统输入输出点IO址分配表表31示
表31 进库时输入输出点I0址分配
输入址
输入器件
X2
入口热继电器
X3
入口身份识
X4
入口道闸前车辆检测器
X5
入口道闸车辆检测器
X6
入口道闸正转限位开关
X7
入口道闸反转限位开关
输出址
输出器件
Y0
入口道闸电机正转
Y1
入口道闸电机反转
Y4
车位满指示灯
Y5
车位空余指示灯
Y6
入口显示屏输出
Y10—Y17
剩余车位数位
Y20—Y27
剩余车位数十位
Y30—Y37
剩余车位数百位
C220
增减计数器
出口系统输入输出点IO址分配表表32示
表32 出库时输入输出点I0址分配
输入址
输出器件
X10
出口身份识
X11
出口热继电器
X12
出口道闸前车辆检测器
X13
出口道闸车辆检测器
X14
出口道闸正转限位开关
X15
出口道闸反转限位开关
输出址
输出器件
Y2
出口道闸电机正转
Y3
出口道闸电机反转
Y4
车位满指示灯
Y5
车位空余指示灯
Y7
出口显示屏输出
Y10—Y17
剩余车位数位
Y20—Y27
剩余车位数十位
Y30—Y37
剩余车位数百位
C220
增减计数器
车辆停车库门口道闸前检测器检测车辆X4接通入口显示屏输出欢迎光入口处识身份读卡器通身份验证X3接通辅助继电器M1线圈电接通触点M1然辅助继电器M2线圈电触点M2闭合Y0置位道闸电机正转正转正转限位开关时X6闭合道闸栏开启时Y1复位保证道闸电机没反转信号车辆进入通道闸面车辆检测器时触点X5闭合Y0复位道闸电机停止正转时Y1置位道闸电机反转反转道闸反转限位开关时X5闭合Y1复位道闸电机停止反转入口道闸车辆检测器检测车辆次X2闭合次PLC置计数器C220减lC220等0时表示停车场车位已满停车场门口红灯亮
车辆出库程入库程基相出口道闸车辆检测器检测车辆次X13闭合次PLC置计数器C220加1
324 出入口系统硬件配置
（1） PLC选择
通面PLC外部硬件连接图输入输出IO点分配分析选择PLC型号FX2N—64MR—00132输入点32输出点够满足系统点数输入电源DC24V电压输入输出方式继电器输出[8]
（2） 传感器选择
实现系统功必须选择恰传感器力求准确行济价格贵面传感器深入分析选择
适车辆检测常传感器种：
①感应线圈检测器
感应线圈检测器交通中应广泛检测传感器构成包括：埋路面较浅处绝缘线圈路边拉紧盒控制箱数输入线装控制箱电子元件中绝缘线圈感应线圈检测器中振荡电路电磁感应部分工作原理：汽车停驶绝缘线圈车辆金属部分产生涡流电流电流方线圈电流方相反引起涡流电流产生磁场线圈电流产生磁场方相反线圈磁场场强减线圈磁场场强减振荡电路振荡频率增加引发电子元件控制箱发出脉表征车辆出现[10]
感应线圈检测器提供车辆车辆出现车辆计数车道占率等交通流信息单感应线圈直接测量车速感应线圈检测器种非常容易设置安装检测装置应道口收费交通控制停车场车辆计数等方面
②超声波检测传感器
超声波检测器波束检测装置种工作原理：利超声波传感器发射脉波通测量路面车辆表面发射脉超声波波形确定传感器路面车辆表面距离时路车路车时传感器测信号差确定车辆出现传感器利接收声信号转换电信号通信号处理模块进行分析处理出车辆数量车速车道占率等信息
③微波检测传感器
微波车辆检测传感器工作原理：通路面发射微波时接收物体反射回信号相应预处理放滤波含交通流信息频率段信息AD转换器进行模数转换相应单片机DSP处理器转换数字信息进行相关分析处理运算处理结果通部通信接口发回系统终端通分析微波车辆检测传感器接收波形获车辆出现车辆流量占率车速等信息
④红外线检测传感器
红外线检测传感器波束检测装置种动式动式交通理动式红外检测器利红外线波长范围附工作激光二极发射低红外线射检测区域车辆反射散射返回传感器动式红外线检测器提供车辆通存数没速度数实质探测器测量物体发出红外线量车辆进入检测范围测量表量发生变化种检测器交通监应典型距离约61 m距离气组成素会造成检测器明显性降
⑤视频检测传感器
视频检测传感器通分析交通场景图确定连续画面间变化达检测车辆目黑白图图处理算法检测画面素灰度变化目前图处理算法已天气条件等造成图背景灰度变化连续画面滤信息计算出交通流参数[11]
种传感器较选择里传感器输出信号作计数器计数需传感器输出脉信号感应线圈检测器正满足点环形线圈前端电路原理图图35示原理采电磁感应检测技术根车辆通埋设道路环形感应线圈时引起电感量变化检测车辆达离开匝数专环形线圈线埋设路面等效传感器件耦合振荡电路采集正弦振荡信号较器LM339初步整形进入信号整形电路初步整形信号变成较标准方波信号
图35 感应线圈检测器原理图
（3） 数码红绿灯
显示部分三七段数码分显示计数值位十位百位LED数码根LED接法分阴阳两类LED阴极连起阴式LED阳极连起阳式系统设计中选择阴式七段数码阴极接相应段阳极接正电源该段会发光然LED电流通常较般均需回路中接限流电阻[12]
（4） 计数器
FX2N系列编程控制器部计数器分16位加计数器（200点）32位加减计数器（35点）表31示[13]
表31 部信号计数器
设 定 值
通 型
断电保持型
16位加计数器（200点）
设定值0～32767
C0～C99（100点）
C100～C199（100点）
32位加减计数器（35点）
设定值2147483648～+2147483647
C200～C219（20点）
加控制器（M8200～M8219）
C220～C234（15点）
加减控制器（M8200～M8219）
系统中求计数器具双计数功完成加计数减计数具断电保持功软件设计中选择计数器C220完成软件设计求
33 停车场车位引导系统硬件组成
停车场部诱导系统直接功停车场理员停车需求司机提供停车信息说明系统必须停车场获信息然通显示装置发布出供需求者系统必须具备信息采集信息发布功采集设备信息必须处理转换成信息合理控制发布出系统应具备信息处理功采集设备信息信息发布出必须定传播方式信息达目系统应具备信息传输（通讯）功出停车场部诱导系统组成般包括信息采集信息处理信息传输信息发布等系统四模块相互赖作实现停车诱导功[13]
停车场车位引导系统结构框图图36示
停车场诱导
理中心
停车场采集信息系统（PLC）
图36 车位引导结构框图
331 信息采集模块
停车场信息采集功实现准确车位采集停车场进出口理收费计算机化面较常见三种车位信息采集方式[14]
（1） 电磁感应线圈
电磁感应线圈基电磁感应原理设计实时交通流检测器具全天候全天时准确度高造价低廉等特点种目前较广泛成熟产品根检测原理户需求电磁感应线圈检测器般通型存型两类环型线圈检测器两部分组成基原理具定（根实际求确定）电感环型线圈电容器组成谐振电路车辆通驻留环型线圈电磁场范围时环型线圈磁通量发生变化进产生振荡电压频移通振荡电压信号频移量分析确定车辆通存状态
停车场信息采集采通型线圈检测停车场进出口数量存型线圈检测场车位占状况
（2） 视频检测器
交通视频技术指计算机视频技术检测交通信息通视频摄象机计算机模仿眼功视频范围划定虚拟线圈车辆进入检测区域背景灰度发生变化感知车辆存检测车辆流量速度传统交通信息采集技术相交通视频技术着直观安装维护方便检测范围广等优点着计算机技术数字图象处理模式识技术发展计算机视频技术必交通信息检测中占越越重位
通常视频检测器作停车诱导系统采集器成系统视频检测系统般包括视频图象处理视频图象压缩远程通讯传输中心控制软件等组成部分根户需求系统应方式采集组合模式视频检测器号牌识系统联合实现停车场停车进出
（3） IC卡读写器
IC卡读写器通外界物实行车辆通式采集方式车辆进出停车场时通IC卡采集车辆进出时间等信息IC卡读写器分接触式非接触式两种形式
停车场采集方式优缺点见表32示
表32 种常见停车场车位信息采集方式优缺点较
采集方式
优点
缺点
感应线圈检测
线圈电子放器已标准化技术成熟易掌握计数精确抗干扰性强
安装时破坏路面安装质量性寿命影响修理安装时需中断交通影响路面寿命
视频检测
施工安装简单系统安装破坏路面干扰交通维护费低性高系统兼容性预留通通信接口扩展升级非常方便
成较高车牌号识系统识率存定误差
非接触式IC卡读卡器
技术成熟易掌握计数精确成低
刷卡机易损坏动性较差
表较选择感应线圈检测车位信息
332 信息处理模块
停车诱导系统信息处理仅提供车位状况信息担负着存储停车场路边车位信息加工处理车位情况变化模式等务功未提供停车需求状况预报停车位预约等服务奠定基础[15]
停车诱导系统车位信息处理通理软件分两步实现前端处理系统理中心系统
333 信息发布模块
停车诱导理系统信息发布模块功实时监测数库中发送数库存储表循环发送方式信息处理模块数发送发布点显示屏该模块具通讯子系统接口数传递通讯子系统完成信息发布模块需完成发端收端处理工作
停车信息发布停车场诱导信息系统部分诱导信息否变分固定诱导信息变诱导信息固定诱导信息停车标志牌种信息发布方式成低廉作停车场诱导系统信息发布益补充变诱导信息发布牌够提供变化车位车场信息变信息发布牌附带固定诱导信息节约成提高发布系统稳定性文变诱导[16]
334 信息传输模块
停车诱导系统工作流程概述：停车诱导系统首先利检测监视系统采集种停车信息然通讯系统送计算机中心集中处理利通讯系统信息发布系统信息传输停车诱导系统显示屏户提供效车位引导信息[17]
种信息传输停车诱导系统运行基础传输信息目通讯系统体神系统样停车诱导系统中起着关重作
335 车位引导系统硬件配置
车位引导系统输入端元件X20X21X22X23 ……输出端元件Y40Y41Y42Y43 ……通感应线圈开关检测装置车位车辆状态进行检测车位车辆时相应输入继电器通电常闭接点处闭合状态车位中车辆时常闭接点断开车位信息反映PLC中
车位引导系统硬件配置：
（1） PLC
车位引导系统输入点168考虑选择输入输出点数512256点输入256点输出规格PLC基单元型号FX2N512MR001时种型号PLC性指标满足[18]
（2） 车位感应开关
表32较分析感应线圈检测器计数精确抗干扰性强检测方便满足车位状态车位状态检测传感器开关选择感应线圈检测器
（3） LED显示屏
LED显示屏选择计算机控制通计算机发布信息显示屏满足里选择2×8（2行8字）全阵列屏幕显示容直观方便
4 系统软件设计
41 系统软件总体设计
411 软件总体流程
系统软件总体流程图图41示
图41 系统总体流程图
42 停车场车位控制程序设计
421 PLC程序输入输出符号表
PLC硬件系统输入输出量符号表参见表31表32示
422 系统子系统软件
（1） 入口系统程序
车辆进入停车场工作流程图42示
图42 车辆入场工作流程
（2） 出口系统程序
车辆出停车场工作流程图43示
图43 车辆出场工作流程
（3） 车位显示系统程序
车位显示系统流程图图44示
图44 车位显示系统流程图
数码显示程序程图45示
计数器C220中数送寄存器D0
D0中数转化BCD数存D1
D1中低四位七段译码通Y线圈七段数码相连显示位
D1中数循环右移四位低四位七段译码通Y线圈七段数码相连显示十位
启动数显示开关
开始
结束
D1中数循环右移四位低四位七段译码通Y线圈七段数码相连显示百位
图45 显示程序流程图
（4） 车位引导系统流程
停车场车位通车位检测器检测车位状态输入PLC中PLC输入车位转台传输计算机中心计算机中心通定程序软件处理路口发布相应空位信息
（5） 停车场外出入口系统梯形图图46示
图46 停车场出入口控制梯形图
结
停车场车位控制系统基PLC设计控制较实现中型停车场车位理问题实现车辆进出停车场理车辆流量显示车位引导等功中型停车场停车问题设计出较符合实际系统系统设计简单易懂易实现具较强实意义
系统实现功分块模块化思想系统分成相独立两块分块设计较实现硬件电路分配软件设计设计出较理想程序PLC执行达系统设计求文工作成果：
（1） 整体设计中系统分成两块停车场外部出入控制系统控制车辆出入停车场部车位引导系统引导车辆第时间停适位置整体设计结构清晰模块化
（2） 停车场外部出入控制系统完成硬件部分设计选择分配PLCIO点基梯形图完成该部分软件设计实现系统求车辆出入停车场计数控制功
（3） 停车场部车位引导系统完成硬件部分设计选择分配PLCIO点基梯形图完成该部分软件设计完成系统求第时间引导车车停优位置功
通次毕业设计加深PLC设计应尤PLC梯形图软件设计块巨进步限知识限设计系统缺点车位引导时没加入语音功系统设计较缺陷时停车场部车辆进入时车位引导系统直处工作状态利环保节老师学提出指导意见学中更层楼
致 谢
首先感谢导师XX副教授予指导帮助完成该毕业程中始终谭老师微关怀耐心指导整篇文撰写修改谭老师精心指导完成开始选题结构组织程序设计定稿包含着心血时导师耐心指导完成次毕业设计程中受启发严谨治学态度精深学术造诣忘工作作风终身受益难忘怀生笔宝贵财富表示诚挚敬意衷心感谢
时感谢帮助学感谢支持鼓励文完成提出许宝贵意见感谢动化系位领导老师感谢提供难学机会创造良学环境感谢母校华中科技学武昌分校年教育培养
感谢关心支持帮助老师学朋友
感谢亲年私支持帮助私爱信心力量利完成学业
衷心感谢评阅阅读设计文老师付出辛勤劳动
参考文献
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