停车位车位控制系统

1、摘要随着全国经济的快速发展、现代化进程的不断加快，人民生活水平得到了极大 改善。机动车数量大幅度增加，给城市交通带来了巨大压力，造成了行车难、停车 更难的问题。为了更好地满足日常管理需求，改善泊车状况和泊车设施，提高效率 已迫在眉睫。本文是关于公共场所汽车停车位自动管理系统的电路硬件及软件设计。试图设 计一种性能稳定、 功能通用且成本低廉的嵌入式停车场智能管理系统， 以适应大多 数停车场管理的要求。该系统主要包括硬件系统和软件系统两大部分，本文主要讨 论硬件系统部分的实现。在硬件系统结构的设计中，采用了各部分模块化设计，各 模块之间按照一定的通信协议进行相互通信，这样便于系统在投入使用出现问题

2、后 的维护和系统升级。本文采用自动化管理系统，当有车辆进入停车场时，经IC读写器进行射频输入， 将卡内信息存入存储器；车辆开出时，再次射频输入，通过AW6C最小系统控制，在LCD液晶显示屏幕上显示停车时间及费用，并在LED屏幕上显示停车场剩余的停车 位。关键词：停车场管理；射频识别技术；IC卡目录1引言 .02控制系统硬件设计 .1系统硬件配置及组成原理 .1系统输入输出点分析 .2PLC选型 .2系统硬件接线图设计 .3主电路图设计 .3控制接线图设计 .43PLC控制系统软件设计 .4系统变量定义及I/O地址分配 .4控制程序流程图设计 .5PLC控制程序设计 .74上位机组态监控系统设计

3、 .8组态监控软件选择 .8PLC与上位监控软件通讯设计 .8上位监控系统组态设计 .8设计首页 .8设计操作页面 .9实现效果 .105系统调试及结果分析 .11系统仿真调试 .11软件调试 .11联合调试 .11结果分析 .136设计总结 .14参考文献 .15致 谢 .16附 录 .18附录A梯形图 .18附录B主电路图 .20附录C控制接线图.211引言随着全国经济的快速发展、现代化进程的不断加快，人民生活水平得到了极大 改善。机动车数量大幅度增加，给城市交通带来了巨大压力，造成了行车难、停车 更难的问题。为了更好地满足日常管理需求，改善泊车状况和泊车设施，提高效率 已迫在眉睫。本文是

4、关于公共场所汽车停车位自动管理系统的电路硬件及软件设计。试图设 计一种性能稳定、功能通用且成本低廉的嵌入式停车场智能管理系统，以适应大多 数停车场管理的要求。该系统主要包括硬件系统和软件系统两大部分，本文主要讨 论硬件系统部分的实现。在硬件系统结构的设计中，采用了各部分模块化设计，各 模块之间按照一定的通信协议进行相互通信，这样便于系统在投入使用出现问题后 的维护和系统升级。本文采用自动化管理系统，当有车辆进入停车场时，经IC读写器进行射频输 入，将卡内信息存入存储器；车辆开出时，再次射频输入，通过AW6C最小系统控制, 在LCD液晶显示屏幕上显示停车时间及费用，并在LED屏幕上显示停车场剩余

5、的停 车位。根据任务书的要求，停车场车位控制系统的主要设计内容有以下几点：1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2.系统有启动、停止功能；3.运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4.程序结构与控制功能自行创新设计；5.进行系统调试，实现停车场车位的控制要求。系统所要实现的目标是：当有车要进入停车场时，被入口处的入库传感器检测 到时，栅栏自动打开，碰到上限位开关时，开门停止。计时一分钟之后，栅栏自动关门，碰到下限位开关，关门停止。一次入库过程结束。出库过程与入库类似，只 是出库传感器安装在出口处。七段数码管可以实时显示当前车库内车的数量，当入 库传感器器检测

6、到有车入库时，七段数码管的数字会自动加一，而当出库传感器检 测到有车出库时，则自动减一。车位已满时，有一红色指示灯亮，同时入口栅栏不 能开启。否则，有一绿色指示灯亮，表示车位未满。2控制系统硬件设计系统硬件配置及组成原理1、系统采用日本三菱PLC选用的是FX2n-48MR它属于继电器输出，有触电, 可带交直流负载，输入点数24,输出点数24,总共48个输入输出点。PLC（三菱FX2N48MR:根据控制要求统计系统所需的输入点数与输出点数，并考虑要有一 定的余量，在本系统中我们采用了三菱FX2N48MF型PLC该型号PLC是FX系列PLC家族中比较先进的系列。它具备如下特点：最大范围的包容了标准

7、特点、程式 执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大 量特殊功能模块，它可以为系统提供最大的灵活性和控制能力。2、传感器（BEN5M-MDT:它是一种测距的光电传感器，具有测距远（最远可 达到5米），采用反射镜反射的检测方式，DC12- 24V供电，NPN/PN同时输出，遮 光ON入光ON选择。3、七段数字译码显示器：由于在PLC系统中工作的是二进制的数字信号， 而人 们习惯十进制的数字或运算结果，因此需要数字显示器，显示出便于人们观测、查 看的十进制数字，因此，设计选择了七段数字译码显示器，译码显示器主要由译码 器和驱动器两部分组成，通常二者都集成在一块芯片中

8、。系统输入输出点分析由任务书中设计要求以及对系统的工况进行分析可知：(1)系统必须要有启动和停止的功能，故需要一个启动按钮SBO( X000), 个停止按钮SB1(X001)；(2)当有车要进出入停车场时， 要有传感器感应接收这一信息， 故应该在进场 和出场处各安装一个传感器SQO( X002)，SQ1 ( X003)来接收信息；(3)当车位还有未被使用时，需要指示灯HL1( 丫丫000点亮来表示，而如果停 车场的车位已经全部被使用，则车位已满指示灯HL2( Y001)亮，同时指示灯HL1灭。(4) 入口处传感器触点动作时， 七段数码管上显示的车辆数目加1显示，出口处传感器触动动作时， 七段数

9、码管上显示的车辆数目减1显示。因为停车场只有16个停车位，即需要两个数码管来显示十进制数，也就是说需要的PLC输出点为( 丫丫010丫丫016， 丫丫020丫丫026)。(5) 当闸门打开时，此时电机应处于正转状态，故需要一个输出点( 丫丫002)控 制电机的正转，使主电路的接触器KM1的主触点闭合；当闸门开启到触碰到行程开 关SQ2( X004)，电机正转停止；定时一段时间之后，闸门关闭电机反转运行，故 也需要一个输出点(丫丫003)，使接触器KM2的主触点闭合；直到闸门关闭到触碰到 行程开关SQ3( X005)，电机停止工作。通过以上的分析可知，需要PLC输入点6个(X000X005，PL

10、C输出点18个( 丫丫000丫丫003， 丫丫010丫丫017， 丫丫020丫丫027)。PLC选型PLC是PLC控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术 经济性能指标起着重要作用。国内外生产的PLC种类很多，在选用时应考虑以下几 个方面：L1L2 L3 KM1 P-J 1ZI匕FR（1）规模要适当：首先要确保有足够的输入、输出点数，并留有一定的余地,还应确定用户程序存储器的容量。（2）功能要相当，结构要合理。（3）输入、输出功能及负载能力的选择：选择何种功能的输入、输出形式或模 块，取决于控制系统中输入和输出信号的种类、参数要求和技术要求，选用具有相应功能的模块。（4）使

11、用环境条件：在选择PLC时，要考虑使用现场的环境条件是否符合它的 规定。本控制系统的输入信号有6个，输出信号有18个，结合以上的考虑因素以及学 校现有的教学设施，决定选用三菱的FX2n-48MR I/O点数各位24点，可以满足控 制要求，且留有一定的裕量。系统硬件接线图设计主电路图设计主电路图主要是对闸门开启与关闭的电机正反转的控制，而要实现电机的正反 转，只要改变任意两相的相序即可。实现的办法就是两个接触器的接线相序不同，KM1是正序，则KM2为反序来实现。工作时只能其中的一个进行工作。所以，系统 的主电路图如图1所示。KM2QSFU控制接线图设计控制接线图如图2所示，SBO是系统启动开关，

12、接XO, SB2是系统停止开关，接XI，SQO和SQ1是入库和出库感应器，分别接X2、X3o SQ2和SQ3为上、下行程 开关控制电机正、反转的停止，分别接X4 X5o Y0和丫丫1接指示灯HL1、HL2丫丫2和丫丫3是控制电机的正反转，正反转不能同时工作，因此不仅软件互锁，硬件上也进 行互锁。Y10Y16控制个位的七段数码管显示，Y20Y26控制十位的七段数码管显示。数码管是共阴极接法，接6kQ进行限流。图1系统主电路图图2控制接线图3 PLC 控制系统软件设计系统变量定义及I/O地址分配系统变量定义及I/O地址分配如表1所示SBO黑蓝棕220VFUX0X1X2X3X4X5COMin+12V

13、NLCOMY0Y1Y2Y3Y10Y11Y12Y13Y14Y15Y16Y20Y21Y22Y23Y24Y25Y26FULHL1二汕pqKM2 , KM1KM1 , KM2L220VR6kQSQ0SQ1SQ2SQ3GND黑八、蓝-SB1 Tgababcdecde表1系统变量定义及I/O地址分配名称功能I/O编号SBO启动开关X000SB1停止开关X001SQO入库传感器X002SQ1出库传感器X003SQ2正转停止行程开关X004SQ3反转停止行程开关X005HL1还有车位指示灯Y000HL2车位已满指示灯Y001KM2电机反转关门Y002KM1电机正转开门Y003ag个位数码显示Y010Y016a

14、g十位数码显示Y020Y026控制程序流程图设计车辆入库流程图如图3所示。当入库传感器检测到有车入库时，如果还有车位，则打开闸门，碰到上限位开关时，开门停止，60S后闸门开始关闭，碰到下限位开关时，关门停止。在开关门 的同时，车辆计数器加1,如果达到车库的总容量，则亮车位已满指示灯，否则亮 尚有车位指示灯。七段数码管实时显示车库中车的数量。入库过程结束。车辆出库子程序如图4所示。当出库传感器检测到有车出库时，车辆计数器减1,车位未满指示灯亮，七段数码管显示当前车库中车的数量；同时打开闸门，碰到上限位开关时，开门停止，60S后闸门开始关闭，碰到下限位开关时，关门停止。出库过程结束。车入库程序开始

15、丿SQ检测到N有车入库？Y电机正转YD0+N显示已用车位数触碰到上限位开关？Y电机正转停止等待60SD016?电机反转触碰到下限位开关？Y电机停止电机正转NY尚有车位指示灯亮显示已用车位数车入库程序开始图3车辆入库子程序车出库程序开始NSQ检测到有车出库?DO-N限位开关？/、D0 wF图5 GT软件设计界面(2)文字输入。单击工具栏中的文字输入图标，此时光标变成十字交叉，单击 画面设计区，跳出如图6所示文本输入对话框，在文本输入栏输入文字。选择文本 的类型、方向文本颜色尺寸，单击“确定”按钮，再把文本移到适当的位置。用同 样的方法，输入其他文字。图6文本输入对话框(3)画面切换按钮制作。单击

16、工具栏中开关按钮，弹出开关功能选择图，选择 第四个画面切换开关，在画面设计区单击，出现蓝色方框，再双击进行属性设置。设计操作页面(1)新建页面。双击新建页面图标，跳出画面属性对话框，画面编号为2,标题为操作界面，单击确定按钮，画面2建立完毕。(2)制作控制按钮、指示灯。在开关列表中选择所需的位开关， 并进行属性设置，输入对应的软元件编号，动作设置选择点动。如图7所示。在指示灯列表中,选择位指示灯，在画面设计区单击，就出现指示灯图标，双击进行属性设置。如图8所示。用同样的方法将其他的开关和指示灯弄好。最后适当整理画面，使各个期器件排列整齐美观，单击“保存”按钮/ RVjIfc lJSTJUA*奥

17、.字较 FlfllJ: JlMJLiI1-1Ikl It实现效果按照上述的步骤弄好的画面如图9所示。指示灯设置对话框图7开关设置对话框开门中图8图9组态设计效果图5 系统调试及结果分析系统仿真调试软件调试在GX-Developer编程软件上将停车场车位控制系统的程序梯形图编好，再用GX-Simulator6-C进行逻辑测试。按系统要求改变软元件，观察输出软元件，辅助 继电器，时间继电器以及数据寄存器的改变是否符合要求。如果有不符合要求的现 象出现，就要查找原因，直到调试结果符合要求。联合调试软件调试没有错误之后，使设计的PLC控制程序在GX-Developer仿真运行，并 打开GT的模拟仿真软

18、件GTSimulator3，单击该软件工具栏中的打开按钮，根据画 面保存路径，打开已编好的画面。显示结果如图10所示。在该画面任意处点击一下就进入操作界面，如图11所示coc图10仿真时操作界面按下启动按钮，结果如图12所示。当入库传感器检测到有车入库时，结果如图13所示。碰到上限位开关，开门停止，一分钟之后，闸门开始关闭，如图14所示。当触发下限位开关时关闸门结束。入库过程结束图13车辆入库关闸门当车库中已有15辆车，第16辆车入库时，车位已满指示灯辆。结果如图15图14车位已满车位已满之后，入口传感器感应到有车要入库，闸门也不会打开，数码管的显示结 果也不会图11按下启动按钮的结果Ho图1

19、2车辆入库开闸门变。车辆出库的过程与入库的过程差不多，主要区别是数码管的显示数值会减1这里就不截图了。结果分析通过以上的仿真结果，可以观察到当入口处传感器检测到有车入库时，如果车 辆未达到16辆，则打开闸门，当触发上限位开关动作时，停止开闸门。一分钟之后 自动关闸门，直到触发下限位开关动作，停止管闸门。在传感器检测到车辆入库时， 数码管显示屏的显示结果加1。当出口处检测到车辆出库时，闸门开启，触发上限 位开关动作时，停止开闸门。一分钟之后自动关闸门，直到触发下限位开关动作， 停止管闸门。在传感器动作时，数码管显示屏的显示结果减1。在车辆未达到16时, 尚有车位指示灯亮，而当车辆已满时，则亮车位

20、已满指示灯。仿真结果与设计要求 基本相符。6设计总结本次专业综合应用与工程能力实际训练的课题是停车场车位控制系统设计通过本次工程实训使我比较系统地掌握有关PLC控制系统的设计思想和设计方法，主要 对PLC（三菱FX2N系列）的结构、功能、内部资源等了解并对其进行测试和加以应 用的知识得到学习。经过多次的反复实验与分析,可以对电路的原理及功能更加熟悉 同时提高了设计能力与及对电路的分析能力.同时在软件的编程方面得到更到的提 高,对编程能力得到加强.同时对所学的知识得到很大的提高与巩固.我所做的设计 题目是基于PLC的停车场车位控制系统。由于是第一次做PLC的设计，设计起来有 一定难度，但后来通过去图书馆找相关书籍，上网找资料，请教老师和同学等方法 来获取相关知识，通过一步步解决疑惑来完成我的设计，同时也大大提升了自己知 识水平和能力。通过这次课程设计让我们意识到书本上学到的知识一定要通过实践 去巩固，而且这也是一种学习方法，只有这样才能真正轻松的掌握一门学问。同时 此次课程设计也让我们对学习PLC更加热情，我们认识到PLC的强大的功能和广阔 的应用领域。真正体会到了科技给我