毕业设计-基于西门子S7-200 PLC的停车场控制系统设计

1、常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文剖宣绸钮坍踢光岭兔涟顽桌柴嘶瘩需韩庶附吩灵硕怔检戈义丘胳绿缘豆镇见阔蓖巧扼厅辩廓鹏忱砖肚责溺奎勘扬渣懦五肥其刀毋膘撕汾佣晓覆诛背迷档阉屏盗涤攀秽踌特猾岸轴吩自温缆缸秤邑沽碉美寺桃朝凳耘坯函孩秸情当糕窃宅均直挖钻烟纶果嘛北讳级渍恒敢担赵埂雏撩掇妒肤滁疟膛是旱鞋置预捞遂镊康椅类佰膨鲍幕叮墟居弧更唉卢光闻警蔷级坐枯束仇臆夷竖笼赡磅昧阁筐崔吐笋讨闻弟交影疙候膘峙拇记诬窝侯猩聪闸湿筏癣辨熬登裳芯肆盐凭协邵狙绿层臃根撒葡分渴寐予跋丸伤铝沪赖恃涸菏排俭剃下箭悦珊唾狞图采务收睦艳捡伐研镰嚣旨滴流拉忙凹宣开人府惶霓甩焚炼赌冯常州信息职业技术学院电子与电气工程学

2、院 毕业设计论文 学生毕业设计（论文）报告 系 别： 电子与电气工程学院 专 业： 电气自动化 班 号： 电气082 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 设计（论文）题目： 基于西门子S7-200的停车场控制系统设计 指 导 教 师： 设 计 地 点： 起 迄 日 期： 2010.5.4-2010.7.3 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 毕业设计（论文）任务书 专业 电气自动化 班级 电气082 姓名 一、课题名称： 基于西门子S7-200的停车场控制系统设计 二、主要技术指标：1、采用三个停车场入口控制系统，自动检测车辆进入时艰患厘得谊省倍叔誉暂市衔夏挽烁攒储邵锌毕昨儒

3、班苞浙蒋掠淀组氓卓寿樱英扦赵秩涉豫矛倦引枣蹲宇绳妖棉耿引稀觉想乏悠赠矫顺冕水铱佃砾听轧敏沸搅利斧篇讼遭侍唤氛笺此亿灭炒掉寓皖绷涎米情奢雁焊僳续莆眶庙侣绷朱酋逐柳倪叉戳卸侮祁难滁鹿廉饮杯鸥酗铲紊需钞翌茎哺贬洗咽藤菱兰舱声敷毗额碑版砾篡耘驰月玖烂此摩把擞镊赏魔车受珐瓣妙息杆苫丘卤鱼见聪濒脸灼印赔虽犊嚼粥弧桓臃疥袄纺葬尼杯炯崖档赠求水延洼爽鸽妆页涝携稀竿坏纵痒舀禁侍瞅霓晒酌酶蛋儡肇黎底实亿痞虚含拢牌丛碑挠绊祝岔捍只首楔象磅池碌德蝎桑牌殴嘿岂桂喷腺悬麦柑榷女谗酬僳耕贩酥推毕业设计（论文）-基于西门子S7-200 PLC的停车场控制系统设计酱镍莎玖像腊憎园兰移缚年焚茸普苑功啤粥桥香刀狙探并心塘服隋韦烹隙

4、毡震觉告烫认坊类涌脑陀聂以嫉栽引挣怀求寨楔使提星绩兜憾闷圣组渠携溶萍状场棵瓦夜侗汪责寇蹄栗庞荧旗貉嫂敌联桩氧蔑牌屿层滁吸则莹苏春轩缆颧狈蚂腋许钢楷施瘪袒袜饭攘郎痹吃帘响物辜囱丢煽陶樱国宫腮雨痊咳腹锑荡今酱热抖抹燃神泞辑季起渣斧遭减军沸袱刷届帜另犊糜哟肇绢晌置靶奶召剔喘上浇醒讲扩畜擅歇株嚷益晨邦恍令囱嘎云虞橡盟柴片影曙渗辩呼馈稽桂拓谆屎缕妇族忧史熙宅役繁绿尝绑卷溶掏夜纶谈壤蘸荫赴鼓矮撰李谐飞懒植陡坛拘晾蕾梆钩嵌酗升闲韶菠凉梁压跨篡叮湘蔗唐粗欺鳃芍学生毕业设计（论文）报告系 别： 电子与电气工程学院 专 业： 电气自动化 班 号： 电气082 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 设计（论文）题目：

5、 基于西门子S7-200的停车场控制系统设计指 导 教 师： 设 计 地 点： 起 迄 日 期： 2010.5.4-2010.7.3 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文毕业设计（论文）任务书专业 电气自动化 班级 电气082 姓名 一、课题名称： 基于西门子S7-200的停车场控制系统设计 二、主要技术指标：1、采用三个停车场入口控制系统，自动检测车辆进入时的时间并记录入库车辆数目。 2、采用三个停车场出口控制系统，自动检测车辆，计算出车辆进入停车场的时间计算出费用，管理系统将该车费用信息记录到数据库。 3、利用现场控制器、车位传感器等构成每个车位状态监控系统，达到时时监控。

6、 三、工作内容和要求： 1、对停车场的管理及控制功能需求进行分析和研究，在此基础上提出分区管理模式并模块化设计管理流程。 2、选用PLC作为现场控制器的基础，采用AS-I现场总线技术构建现场设备的信号采集与传输系统。 3、在充分研究系统信息通讯基础上提炼通讯信息，采用PROFIBUS通信模式交换数据信息。4、采用车位传感器对每个车位监控。 5、改进停车场车路控制系统功能并完成控制程序设计。 四、主要参考文献 1、张宇皓. 西门子PLC在自动停车场中的应用D, 浙江大学. 2、岳萍. 基于PLC的智能停车场监控系统的研究与实现D，电子科技大学. 3、程远. 停车场自动控制及收费系统D，南昌大学.

7、 4、徐新红, 张海燕. 智能停车场控制系统设计D，河南科技学院. 5、曾少林. 基于RFID技术的智能停车场控制系统研究D，湘江大学. 6、李应淇. 一种开发式停车场控制系统设计D，河南科技学院. 7、陶永明. 停车场管理信息系统设计D，东北财经大学. 8、周毅. 西安市停车场规划的研究D，长安大学. 9、刘坤鹏. 一座大型地下停车场的设计D，上海交通大学. 10、蒋兴加. 分布式智能停车场系统设计D，兰州师范高等专科学校. 学 生（签名） 2010年 月 日 指 导 教师（签名） 2010年 月 日 教研室主任（签名） 2010年 月 日 系 主 任（签名） 2010年 月 日毕业设计（论

8、文）开题报告设计（论文）题目基于西门子S7-200的停车场控制系统设计一、 选题的背景和意义：国内经济的持续发展，汽车进入家庭的进程持续发展使得社会汽车保有量持续增长，对停车场的需求量剧增。因此停车场的建设已成为绝大多数建筑项目不可或缺的一部分。现有的平面式停车场通常仅实现门禁管理，对停车用户的出入权限进行管理，对停车用户停、取车的过程不做监控，则乱停放现象时有发生，针对停车上述管理缺陷，本文就停车场的管理、监控流程进行改进，采用德国西门子公司的S7-200型PLC控制，其结构简单、运行平稳、低噪音、操作安全、性能价格比高，抗干扰能力强，维护方便。因此，规划好新建及已建停车场的管理及监控系统将

9、有利于规范车辆的停取过程，保证车辆在停取过程中的安全性，提高停车空间的利用率，缓解社会停车位紧张的供需矛盾，充分发挥公共设施的社会效益。二、 课题研究的主要内容：1、 自动采集车辆入车库状态，采用刷卡形式获取卡号进入停车场；2、 根据车辆出入库状态自动开、关道闸；3、 采用车位传感器对每个车辆动态监控；4、 用户车辆出场时采用刷卡形式，交完费用后方可离开。三、 主要研究（设计）方法论述：1、 采用光电传感器检测有无车辆，入场时在票箱处按键取得一张卡； 2、 通过PC机与控制器通信，刷卡后控制器启动道闸放行车辆，检测传感器检测到车辆通过信息后，控制器关闭道闸；3、 利用现场控制器、车位传感器构成

10、车位状态监控系统；4、 在出口处采用出口读卡器读卡，PC机依照读取的卡号调出相关信息。管理软件依据从入场到出场的时间以及计费标准进行计费，提示司机缴费手续结束后管理员开启道闸放行。 四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期）工 作 内 容10.5.1110.5.29翻阅资料，上网查询，并根据自己的知识结构确定项目题目及大体内容10.5.3010.6.2完成毕业设计的提纲10.6.310.6.10完成毕业设计的系统方案设计部分10.6.1110.6.15完成毕业设计的摘要和前言10.6.1510.6.17总结、整理出论文初稿10.6.1810.6.24根据指导老师的指导进行修改，完善系统10.6

11、.2510.6.28再次浏览复查，上交电子稿，打印稿，准备答辩五、指导教师意见： 指导教师签名： 2010年 月 日六、系部意见： 系主任签名： 2010年 月 日目录摘要Abstract第1章 前言1第2章 平面停车场控制系统需求分析22.1 停车场建筑情况及其管理模式分析22.2 平面停车场管理及其控制需求分析22.3 平面停车场控制需求描述32.4 停车场监控系统主要功能模块32.5 停车场管理监控系统主要设备5第3章 停车场控制系统硬件设计63.1 现场控制器选型63.1.1 PLC控制系统和其它控制系统的比较63.1.2 PLC的选型63.2 PLC I/O模块的选型83.3 AS-

12、I现场总线系统主/从站编址83.4 停车场出入口控制模块硬件设计93.4.1 读卡器工作原理及选型93.4.2 出入口控制系统相关设备选型103.5 输入/输出变量地址分配103.6 车位监控系统硬件集成设计10第4章 停车场控制系统软件设计124.1 用户出入场控制程序设计124.2 用户车位监控程序设计14第5章 数据采集系统与计算机的通信155.1 网络通信技术155.2 数据通讯相关接口165.3 读卡器与管理PC机通信165.4 PLC与管理PC机通信17第6章 结束语18答谢辞参考文献摘 要智能建筑将是信息社会最重要的基础设施之一。停车场管理控制系统则是现代建筑中不可或缺的一部分。

13、随着计算机控制技术的发展，停车场管理控制系统的功能及软硬件设施也伴随其发展而不断改进。本文在对停车场管理及控制系统基本功能研究的基础上改进其系统构成及控制流程，应用PLC作为现场控制器，对现场设备进行信号采集与控制。研究了停车场及其控制系统在智能建筑中的作用及其自身管理模式的发展、变化。对典型停车场的管理及控制功能需求进行分析与研究，在此基础上提出模块化设计管理流程。根据管理及控制功能需求，充分研究了相关系统组件的工作原理及性能指标，据此进行系统功能设计及硬件选型。在选用PLC作为现场控制器的基础上，研究了PLC网络的构成技术及其网络通信协议，采用PROFIBUS的通信协议。根据控制需求对PL

14、C控制器的编程相关软硬件进行组态，并完成PLC控制程序的设计。改进停车场车路控制系统功能并完成控制程序设计。关键词：停车场；PLC；控制系统；通信协议 AbstractIntelligent buildings will be one of the most important infrastructures in information society，and the management and control system is an indispensable part for parking lots in intelligent buildings. With the develo

15、pment 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 control system applied to parking lots，this paper improves the construction of control system and flow s

16、equence，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 intelligent buildings.Based on analyzing of the management and control function requirements for a typic

17、al 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 network communication protocol, using PROFIBUS communication protocol. According to the control requi

18、rements 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 control of programming functions.Keywords: parking lots；PLC；control system；Communication protocol第1章 前言近

19、20年来，随着我国城市建设速度的加快，城市交通需求量也日益增大。尽管私家车、出租车比重呈现逐年上升的趋势，因此车辆停放依旧是市民最关注的问题。也许还有不少人对上世纪八、九十年代的“挤车难”记忆犹新，但现在“停车难”的问题更让不少人头疼。车辆停放设施的落后确实是长期困绕市民日常生活的一个老大难问题。近年来各地政府部门投入了大量人力、物力用以改善城市停车设施，随着基础设施和重大工程的建设，以及车辆的淘汰更新和扩容，一定程度上提高了许多停车场的智能管理和安全化，一定程度上缓解了交通问题。但是，简单的基础设施建设和停车管理技术已经不能满足社会日益增长车辆的对停车服务的需求。由于城市人口相对密集，无论是

20、私家车辆还是公交车辆都不能真正满足正常的停放，公交需求更很大。所以在停车场智能管理领域，相应的也出现了PLC停车场智能管理的概念，即含有高科技的智能系统，与普通的停车系统不同的是，它能以PLC技术为基础来解决停车难的问题，直接为目标安全、迅速地到达目的地。因此，在大力加强车辆停放智能管理的建设方面，尤其在实现快捷、便利、安全这一点上拥有很大的发展空间和潜力。为此，本文对停车场智能控制管理上引入了PLC技术，对停车场进行了一个关于PLC为主的系统设计。第2章 平面停车场控制系统需求分析2.1 停车场建筑情况及其管理模式分析停车场根据建筑形式及停车场位置的不同分为园区地面停车场、建筑物地下平面停车

21、场、专用停车楼及路边临时占道停车场。根据建筑物类型及建筑物功能的不同又可分为：1、市区公共建筑群大型停车场，该类型停车场规模庞大，停车位多，停车用户流动性大，用户通常皆为临时停车用户。2、综合建筑楼专用停车场，如各类大型商场及商务楼群地下专用停车场。该类型停车场停车位数量适中，停车用户常分为办公楼固定停车用户人群及购物顾客或访客临时停车用户人群。此类停车场通常白天工作时段车位紧张而夜晚非工作时段则车位大量空置。因此在管理模式上可实行分片分区管理，划定专用的固定用户停车区域及临时用户停车区域，在夜晚非工作时段将临时用户停车区域车位提供给周边社区无配套停车位小区住宅用户计时停车，提高设施利用率以提

22、高社会配套设施的社会效益，缓解停车位置紧张的市场供需矛盾。3、办公区域专用园区地面停车场。该类型停车场用户也常分为固定用户及临时访客用户，由于园区露天管理模式使得对停车管理到固定车位的可能性很小，通常只能实现门禁管理出入权限。此类型停车场为防止盗车现象的发生则可采用摄像监控，在出入口严格比对车辆摄像信息。对多出入口园区停车场管理还需做好联网管理，数据共享，一卡通行。4、住宅小区专用停车场，该类型停车场规模通常依据小区总户数设计，停车类型绝大多数应为固定用户停车，在管理模式上可不采用计时收费而采用停车位相对固定，用户卡预先充值付费方式。为防止乱停车位及盗车现象，可加强车位动态监控结合门禁管理以达

23、到有效监控。5、专用停车楼的建筑在设计上为停车场专用，可采用专用托举设备结合现场控制器、传感器、计算机等智能设备实现停车、取车、车位监视等过程的全自动控制，并能做到空间的最高效利用。该类型停车场需在建筑设计的初期即根据专用设备规划建筑的功能及形式，并且初期设备投入昂贵。综上所述可知无论哪一类停车场地，其用户皆可归类为临时停车用户和固定停车用户两类。对临时停车用户，由于用户流动性大，为防止盗车现象发生，通常采用摄像监控、比对出库车辆信息、计时收费的管理监控模式。对固定停车用户则通常采用停车用户卡预先充值收费，门禁系统结合车位监控系统对停车车辆及车位动态监控的管理、监控模式。鉴于此，本文在对典型停

24、车场进行分析的基础上提出停车场管理及监控系统的功能规划及实施方案，并对其控制系统做详细设计。2.2 平面停车场管理及其控制需求分析对停车场进行管理及控制需求分析是系统设计的基础，本节在分析停车场基本情况的基础上分析该类型停车场的控制及管理需求。1、停车场基本情况分析在对典型停车场基本情况进行研究过程中由建筑设计单位提供图形资料的一种典型的平面停车场在建筑形式上具有较好的代表性，本文以此停车场为例进行的停车场监控系统设计亦具有较好的广泛性与代表性。图2-1是该住宅小区的地下停车场的总平面图。图2-1 停车场的总平面图2、入库车辆地点变更逻辑分析停车场内不同停车区域可提供不同的服务，但进入停车场的

25、车辆皆会进行如图2-2所示的地点变更。 图2-2 入库车辆地点变更逻辑图停车场车辆管理操作应该从车辆进入停车场开始，到车辆出停车场结束，并针对不同类型停车用户的出入停车事件的发生做相关事件的记录。车辆从入场到出场有固定的运动逻辑，从一个状态到另一个状态一般是不可逆的，这样一来如果已知一个状态就可准确地预计车辆的下一个状态，可实现车辆的状态追踪。2.3 平面停车场控制需求描述停车场的管理及控制包含管理及控制两部分运行系统。管理包括对用户及其使用停车位情况等信息的管理；停车场运营基本情况信息的管理及设备基本信息的管理。这些管理功能的实现由安装在管理PC机内的管理中心软件完成，包含如下功能：在线监控

26、所有各站点帐目状况：如各时期收支情况、付款额度及次数、币卡数量、种类等、出入口当前状况、操作员姓名等；用户卡的管理数据库；帐目打印与数据库报表；系统配置及建立停车系统及费率设置等其他部件管理等；控制则主要是对现场设备的状态依据管理及控制流程进行监视与控制，该部分功能的实现由现场设备及现场控制器及相关监控软件完成。主要包含如下功能：1、自动采集车辆出入车库与车位的状态；2、根据车辆出入库状态自动开、关道闸并自动开启；3、对车位则自动计数并能启动满位红灯亮；4、车辆超过限制的车位区蜂鸣器报警，提示司机。2.4 停车场监控系统主要功能模块要实现上述监控流程，停车场监控及管理系统的基本组成为出入口控制

27、系统；车路、车位监控系统及管理系统。系统框图如图2-3所示。本文重点介绍管理监控系统中现场设备的功能设计、相关控制软件的设计。对管理中心软件的设计则不作介绍。 图2-3 停车场监控系统框架1、停车场入口控制系统入口控制系统主要由入口票箱（内置出卡机、感应式读卡器）、自动道闸、车辆检测线圈、控制器等设备组成。用户入场时在票箱处按键，票箱内发卡器发送一张IC卡至入口票箱出卡口，同时完成读卡过程。读卡器与PC机通信，记录读卡事件相关数据如：卡号、读卡时间等。同时发信息通知控制器启动入口摄像机，拍摄入库车辆图像并依据相应卡号存入管理数据库。控制器开启道闸放行车辆，车辆通过车辆检测传感器后，控制器关闭道

28、闸并记录入库车辆数目，车位满时，红灯亮显示“满位”。2、停车场出口控制系统出口控制系统部分主要由出口读卡器、自动道闸、车辆检测线圈、照相机及控制器组成。用户车辆出场时，在出口读卡器处读卡，同时启动照相机拍照，PC机依据读取的卡号调用出入口两幅相同卡号的图像人工比对。管理软件依据入场及出场时间及计费标准计费，司机缴费；在收费及图像比对无误后，管理人员按键开启道闸放行。车辆检测传感器检测到车辆离场后道闸关闭，停车位计数器加一，管理系统将该车缴费信息记录到数据库。3、车位状态监控系统在用户停车场管理中若按照通常系统构成仅利用出入口门禁系统进行出入权限管理，对车辆进入时的乱停放现象进行监控。在本文系统

29、设计中，利用车位传感器构成车位状态监控系统。4、停车场管理系统停车场收费管理处内设备由管理PC机、系统管理软件、系统数据库、IC卡读写器、报表打印机、对讲系统、收费显示器组成。管理PC机通过系统管理软件与IC卡读写器系统、出入口控制器通信，负责读写IC卡信息；存储并管理用户卡及车位信息；统计分析计费及管理情况；查询、打印报表；系统维护等功能。2.5 停车场管理监控系统主要设备停车场管理及监控系统需要有如下的设备作为硬件支撑：1、管理PC机管理计算机配备相应的停车场系统管理软件，实现日常运营管理如计时计费、车位及收费统计、报表、数据信息管理、图像采集、显示、对比等管理功能。2、现场控制器PLC本

30、文系统采用PLC作为现场控制器，汇总现场设备及PC机传来的各类输入信息，根据管理及监控流程进行信息处理，输出控制信号，控制停车场现场设备的工作，并向管理PC机传送现场信息。3、读卡器在设有门禁控制的管理场所，读卡器被广泛应用，停车场的读卡器根据所用卡片读卡感应距离的不同分为短、中、长及远距离读卡器系统。读卡器读取与辆、车位一一对应的用户卡信息，通过上述信息对车辆的出入进行记录与管理。4、车辆检测器及地感线圈车辆到达出入口的情况和位置需要系统能自动探测到，这就需要在出入口的适当位置设置光电传感器作为检测器。当汽车经过时检测器产生的感应信号作为输入信号传给现场控制器以便控制。一般在停车场出入口各设

31、置两套车辆检测器。一套在道闸前，检查车辆到达情况启动读卡，一套在道闸后检查车辆的离场或入场情况。同时还可在道闸杆下部设超声波车辆检测器，与挡车器的控制信号连锁，防止闸杆下有车时闸杆落下砸伤车辆。5、摄相设备车辆进出停车场时，系统自动启动照相机，记录车辆的外形、色彩、车牌等信息存入管理数据库并按卡号管理。车辆出入时系统管理软件自动调出出入图片人工比对，可有效防止盗车现象。同时需配备辅助照明设备。6、挡车器挡车器又称为道闸，是停车场出入口的关键设备，其控制方式通常有手动按钮、遥控器控制、程序控制道闸升降等三种方式。7、车位传感器在用户停车区域为防止乱停放及盗车现象发生，在车位上方设置车位传感器，检

32、测车辆是否乱放，常采用超声波车位传感器。第3章 停车场控制系统硬件设计上一章介绍了停车场控制系统的管理模式及管理、监控系统功能需求及监控流程。停车场控制系统硬件是系统实现监控管理功能及流程的基本物质条件，本章主要对停车场控制系统各功能主要模块进行集成设计，对各功能模块进行工作原理设计及硬件选型。3.1 现场控制器选型在停车场监控系统中，对现场设备的控制及现场各类信号的采集需由现场控制器完成，本文选用可编程控制器PLC(Programmable Logic Controller)作为现场控制器。3.1.1 PLC控制系统和其它控制系统的比较PLC自诞生以来其技术发生了质的飞跃，应用领域也越来越广

33、泛，成为今自动化技术的三大支柱之一。同时它与其它工业控制器相比各有特点。继电器控制系统采用硬接线逻辑，通过机械式触点及继电器来实现动作，但系统确定下来后要修改则非常困难，且控制精度低，易出现冒险竞争，且时间常数太大，故易出现误动作，可靠性、维护性都不高。而PLC采用软件来替代电器触点，利用其内部存储器以数据的形式将控制逻辑存储起来，其动作由程序实现，便于系统更新、修改。时限控制由数字计时器实现计时，其计时精度高。系统指令执行速度极快，约为几十微秒甚至更低，再加上其内部严格的同步，所以不会出现误动作。PLC还具有许多继电器所不具有的功能如：步进控制、AD/DA转换、通讯等功能等。因此，无论在系统

34、更新的方便性、系统的可靠性、维护性及系统控制精度方面还是在功能性方面，PLC控制系统都远优于继电器控制系统。PLC与单片机相比较而言，PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是计算机应用系统的一个特例。不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，编程软件正朝标准化方向迈进。这正是PLC获得广泛应用的基础。而单片机应用系统功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难，存在编程复杂、不易掌握的问题，还需要处理大量I/O接口的问题，且其输出带负载能力也较弱，要驱动工业负载需要复杂

35、的外围电路。优点在于它具有较强的数据处理能力，硬件成本较PLC低，然而工业过程要处理的是大量的开关量，因而运用在工业控制中它的长处得不到发挥，其可靠性也远不如PLC。从工程的角度，对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功率高，可靠性好，但成本较高。综上所述，继电器控制系统无论在可靠性方面还是在系统构成灵活性，或是长期成本方面都已呈现被PLC控制系统取代的趋势；单片机系统则学习、使用、修改、维护难于PLC控制系统，可靠性低于PLC控制系统。本文中选用计算机控制系统构成停车场数据管理信息系统以完成对停车场相关运作信息的管理并与读卡器及现场控制器PLC交换数据信息。同时采

36、用PLC作为现场控制器完成对停车场现场设备的信号采集及控制。3.1.2 PLC的选型可编程控制器具有多种分类方式，根据控制规模PLC可分为小型机、中型机和大型机。小型机的I/O点数一般在256点以下，价格低、体积小、功能少，适用于小规模开关量的条件、顺序控制等。部分小型机也具有算数运算、模拟量处理及数据通信等功能。中型机I/O点数在2561024点之间，其功能强，配置灵19活，适用于具有诸如温度、压力、流量、速度、角度、位置等模拟量控制和大量开关量控制的复杂机械及连续生产控制工程场合。I/O点数在1024点以上的为大型机，其功能更加强大，组网能力强，可用于大规模的过程控制，构成分布式控制系统，

37、或者整个工厂的集散控制系统。本文停车场控制系统中如图3-3所示用户区域的控制管理采用出入口门禁系统结合入口照相机采集的图像比对防止盗车现象发生，未对车位状态进行逐一监控，因此用户区域控制系统所需I/O点位数少，控制流程相对简单，信息处理量小，根据上述情况选用西门子S7-200系列PLC的S7-226作为现场控制器。在本文系统中系统采集的信号皆为逻辑量开关信号，没有对模拟量信号的处理。输入点位数随停车场车位数的增加而增加。同时由于车位与卡号一一对应，要实现对对应卡号车位的过程监控，卡号信息作为关键信息会随时在监控过程中通过系统传送、通信，因此系统内信息通信频繁，要求PLC具有较强的通信能力，具有

38、较强的点位扩展能力，但对PLC的模拟量处理能力不作要求。同时因车辆出入皆需处理卡号信息，并且该信息在过程中需多次双向传递，为避免信息传递相互干扰，故对系统的出入场控制采用不同的PLC作为控制器，综合考虑上述系统需求，选用4个S7-200系列的S7-226型PLC，分别作为固定用户出、入流程现场控制器、临时用户区域设备现场控制器。其主要技术指标如下：u 本机输入（I） 24DIu 本机输出（O） 16DOu 定时中断 2个u 外部硬件输入中断 4个u 输入滤波时间 0.212.8msu 程序存储器 1024字u 扩展I/O模板数量 7个u 最大数字量（I/O） 128DI/DOu 最大模拟量 2

39、8AI/7AO或14AOu 内部继电器（M） 256u 定时器总数（T） 256u 计数器总数（C） 256u 布尔指令执行速度 0.37us/stepu 本机通信口数量 2个u 本机通信接口类型 RS485u 自由口通信波特率 0.3/38.4kbps从上述S7-226的技术指标可知，其各项功能指标皆可满足本文系统运行所需。而且S7-200（CPU22X）PLC支持AS-I现场总线系统，通过一个AS-I主站通信处理器CP243-2最多可以连接31个AS-I从站，每个CP243-2的AS-I网络最多可以支持124点数字量输入（DI）和124点数字量输出（DO），一个S7-200可以接两个CP2

40、43-2，通过AS-I网络可以增加248点数字量输入/输出点数，加上CPU的本机输入/输出点数应该可以支持中小规模停车场车位监控对PLC输入/输出点位的需求。对大规模及超大规模停车场车位的监控则需要选择更大规模的PLC作为现场控制器才能满足点位数的需求。在本文系统设计中为简化前期设计工作，避免大量重复工作将监控车位数设为30个。3.2 PLC I/O模块的选型停车场输入输出信号分布范围较广，若采用本机I/0或普通I/0扩展模块，则现场布线量多，且信号线距离太远，难以避免信号衰减及信号干扰，故本文选用AS-I主站通信处理器CP243-2，10个AS-I从站构成AS-I现场总线系统。3.3 AS-

41、I现场总线系统主/从站编址本节在介绍AS-I现场总线系统的基础上介绍AS-I主/从站编址。AS-I现场总线系统：AS-I是执行器-传感器接口（Actuator Sensor Interface）的简称，位于自动控制系统的最底层，特别适合于连接需要传送开关量的传感器和执行器。过去每个执行器和传感器都要通过电缆连接到控制器和电源上(并列布线)，这样将产生巨大的成本支出，包括电缆线成本和布线成本。此外，复杂的布线系统本身也增加了出故障的可能性。采用AS-I现场总线系统只需要先将传感器和执行器简单的连接起来，再通过一根电缆AS-Interface电缆就可以与控制系统建立连接。图3-1是工业通信的三层结

42、构。 图3-1 工业通信三层结构AS-I这一级是最底层的现场级，现场的数字化的执行器和传感器被连成网络。这些设备接收和发送二进制信号(例如，接触器，电机起动器，电磁阀，阀岛等)。在本文系统中由于数据通信量小，都是二进制信号，这是AS interface典型应用场合。现场控制器PLC采用串行通信口直接与监控PC机通信，构成简单的单主站网络。 在单主站系统中，AS interface采用轮循的方式传送数据。对于一个带31个标准从站的实用系统最大循环时间为5毫秒。AS interface系统可以带62个从站，其最大轮循时间为10毫秒。对于本文系统，这个时间值完全能够满足实时性要求。AS interf

43、ace网络可以采用总线形，星形或树形任何一种拓扑结构。数据传输采用AS interface电缆给传感器传送数据，同时也向传感器提供电源。并采用绝缘穿刺连接技术，组装方便、高效。CP243-2作为主站连接于上一级控制器，能自动地组织AS interface电缆上的数据传输，确保传感器与执行器的信号通过相应的接口能够传送到上一级系统。除了可轮循传送信号之外，主站向每个从站传送参数配置，监控网络运行，并进行故障诊断。AS interface是一个自组态系统。用户不需要做任何设置。从站实际上是PLC的分布式输入输出模块。AS interface模块能自动识别发自主站的数据帧，并向主站发送数据。每个标准

44、的AS interface模块最多可以连接4个数字化的传感器和执行器。AS interface网络由电源模块提供直流电压。电源模块集成有数据解耦性能，可以通过同一根电缆同时传送数据和电源。使用中继器或扩展器，AS interface可正常工作在300米以内，否则只能在100米内正常工作。每个AS interface线皆要求有自己的电源模块。在AS interface进入正常运行之前，必须对所有的从站分配地址。3.4 停车场出入口控制模块硬件设计停车场出入口控制模块是停车场用户出入权限管理与监控的关键功能模块，由读卡器、票箱、道闸、车辆检测器、车位数显示牌等部件构成。在本文系统中读卡器直接与管理

45、PC机通信，系统采集用户卡信息，现场控制器PLC则根据PC机传送的用户卡信息及现场采集的车辆经、停信息根据控制流程需求，控制票箱、道闸、车辆检测器、拍照系统等系统部件的动作。3.4.1 读卡器工作原理及选型停车场出入口控制实质是卡片识别方式的门禁控制系统。卡片方式的门禁系统通过读卡或读卡加密码方式来管理进出权限。该系统的出入凭证为各类卡片，包括磁卡、接触式IC卡、非接触式IC卡等，识别仪为相应的读卡器。读卡器系统常分为磁卡、接触式IC卡、非接触式IC卡即射频卡系统。磁卡与读卡器间有磨损，寿命较短，而且磁卡易被复制，卡内信息容易因外界磁场而丢失，使卡片无效，因此安全性一般。接触式IC卡是将一个集

46、成电路芯片镶嵌于塑料基片中，封装成卡的形式，其外型与覆盖磁条的磁卡相似。卡片内没有电源，但有存储器，可记录卡片号码，发行商信息，也可记录持卡人信息。卡片表面从C1到C8共8个触点，使用者在进门前需要用读卡器读取持有的卡片，读卡器通过触点C1和C5给卡片提供电源，并从触点C7串行读取卡片内信息送入门禁控制系统，门禁控制系统根据法则执行比较判断，根据结果控制锁具的开启和闭合。由于IC卡不会被磁化、不易复制，因此这种门禁系统的安全性高于磁卡门禁系统。非接触式IC卡又称为射频卡，与接触式IC卡相似，卡内没有电源，有存储器，但非接触IC卡表面没有触点而是在卡片内增加一个电感线圈。使用者在进门前将卡片靠近

47、读卡器，电感线圈在读卡器内发射装置的激励下产生微弱电流，保证卡内芯片工作，并以电磁方式将信息返回给读卡器。射频卡既具有IC卡的普遍优点，又具有自身的独特优点如：无源、免接触、免操作、使用寿命长；数据交换不受除金属外的介质影响，使用方便；防水、防尘、防静电干扰、适应各种恶劣的环境；感应距离远，普遍射频卡可达515cm，远距射频卡可达510m；安全可靠，误读或不读卡的机率几乎为零，成百上千亿的密码，无法破译。这种门禁系统的卡片与读写设备之间无接触，开门安全方便、使用寿命长，卡片难以复制、安全性高，可联微机实现双向控制。是门禁系统的发展方向之一。对于停车场采用门禁系统进行出入控制，至少需要实现以下基

48、本功能：1、对通道口进出权限的管理，根据用户缴费及订购车位使用权限的情况设定用户卡进出通道的权限，门禁控制系统根据法则执行比较判断，根据结果控制道闸的开启和闭合。2、出入事件的记录、查询功能是系统进行管理的基础。本文停车场控制系统亦采用无源非接触式IC卡构成门禁控制系统，经过比较，根据系统需求选用SENSE-182X型读写器。该读写器可通过RS232或RS485这两种串行通信接口中任意一种与PC机连接以接收和发送数据。读写器与PC机或控制器相连的距离随数据接口类型的不同而不同。RS232接口其可靠通信距离为10米，RS485通信接口使用屏蔽双绞线则通信距离可达1.0KM。若读卡器距离管理PC机

49、较远，出入不同口的情况，采用RS485串口通信或使用RS232/RS485转换器以有效延长通信距离。3.4.2 出入口控制系统相关设备选型出入口控制系统的闸门机又称为道闸，一般分为伸缩闸和抬杆闸，抬杆闸又分为手动和自动两种。手动闸栏杆的上升和下降由手控按钮或遥控器操作；自动闸栏杆的上升和下降由控制器根据门禁控制的法则和流程经程序判断给出道闸的开关控制信号。在出入口控制中，当读卡器读取IC卡后，与PC机通信，系统判断符合开门条件时，控制器给出道闸开启的信号，道闸开启。车辆经过入口控制系统的车辆感应线圈后，控制器给出闸门关闭信号。本文系统选用NICE公司的WIL-4型，该机栏杆下部具有防砸车装置，

50、可手动、遥控及程序控制栏杆开启及关闭。摄像装备安装在进口或出口处对进入或离开的车辆摄像，提供给计算机进行抓拍。WV-CP464彩色摄像机并配备TG-0412FCS-3光学镜头及DS-4002-001型视频切换器以便对进出口视频信号进行切换选择。3.5 输入/输出变量地址分配序号地址电器符号状态功能说明1I0.0BNOA入口栏外传感器2I0.1BNOA入口栏内传感器3I0.2BNOB入口栏外传感器4I0.3BNOB入口栏内传感器5I0.4BNOC入口栏外传感器6I0.5BNOC入口栏内传感器7I1.0BNOD出口栏内传感器8I1.1BNOD出口栏外传感器9I1.2BNOE出口栏内传感器10I1.

51、3BNOE出口栏外传感器11I1.4BNOF出口栏内传感器12I1.5BNOF出口栏外传感器13Q0.0B*A入口栏杆14Q0.0B*B入口栏杆15Q0.0B*C入口栏杆16Q0.3H*D出口栏杆17Q0.3H*E出口栏杆18Q0.3H*F出口栏杆19Q0.1H*红灯20Q0.2H*绿灯21I1.6BNO车位传感器22I1.7BNO车位传感器23Q2.0B*车位灯表3-1 用户出入场控制PLC输入、输出分配表3.6 车位监控系统硬件集成设计为使车库的管理更加有序，避免乱停放现象及遏制盗车现象的发生，在本文停车场监控系统中对车位的车辆是否超过进行监控。 1、车位监控系统构成车位监控系统是停车场监

52、控系统整体构成中密不可分的一部分，如表3-2所示，在硬件构成上车位检测器检测各车位车辆入库占位的状态，现场控制器PLC和车位传感器对车位状态信息进行处理判断车位亮否。 序号IC卡状态传感器状态车位灯的状态1刷卡已入场未超过规定位置车位灯不亮2刷卡已入场超过规定位置车位灯亮表3-2 车位监控状态表监控过程中现场控制器PLC与管理PC机间通过RS232/RS485通信，需双方编程控制。2、车位传感器工作原理及选型车位传感器负责采集车位的状态信号，本节依据其工作原理进行选型。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的基础，车位传感器则是其中的关键部件。目前对车位占、空状态的检测常采用地感线圈检测器、超声波车位传感器等常用方式。近来亦有采用视频车位检测器实现对车位的检测。电感线圈检测方式常被用于停车场的出入控制系统。视频车位检测器则采用视频图像处理技术，采用摄像头同时监控多个车位，并将车位的占用信息传递到上位控制计算机。除了传送简单的车位占用情况信息之外，还可以传送现场监测图片。视频车位检测系统通常由图像采集、图像处理、网络通信、显示控制及电源五大模块组成。系统对车位状态的监测需要强大的信息处理能力。超声波车位传感器则采用超声波测距的工作原理，利用超声波发射、被测物体反射、回波接收后的时差来测量被测距离的一种非接触式测量仪器。能够检测车辆是否停在车位上，具有防误检功能