【基于plc的停车场智能管理系统设计6500字（论文）】

引言基于plc的停车场智能管理系统设计本次的课题研究的是基于PLC的停车场智能管理系统。可以实现基于PLC来进行停车场的智能车位收费系统。在本次的设计中，我们采用了三菱的可编程管理器来作为该系统的核心管理模块，同时又加入了数字量的输入拓展模块EM223，以及数字量的输出模块EM222。最终设计了一个容量为二十个停车位的停车场智能管理系统。在该系统中，系统可以自动识别车辆的信息，对内部以及外部的车辆进行不同价格区间的收费系统。当有车辆打算进入停车场时，感应器感应到有车辆进入，便会有车辆识别系统识别车辆信息。再打开停车场的闸门系统，并且记录时间以及计算费用。当车辆准备离开停车场时，停车场出口的感应器感应到车辆就会自动打开车辆识别。记录的信息用于计算业主应支付的费用。当车主付款成功时，闸门升起，车辆被允许离开停车场。关键词：PLC；停车场管理；组态目录TOC\o"1-2"\h\u3882摘要 I91191引言 1204382停车场智能管理系统整体方案 2155202.1停车场智能管理系统方案概述 2223742.2选择PLC作为管理器原因 28532.3基于PLC管理的停车场智能管理系统的方案设计 2275662.4基于PLC管理的停车场管理系统的个子系统实现功能 329142.5基于PLC管理的停车场管理系统的基本组成 426803基于PLC的停车场智能管理系统硬件设计 7310583.1PLC的选择 752213.2主电路设计 7185513.3管理电路设计 8101883.4PLC输入输出分配表 8135303.5PLC输入输出接线图 1144644系统的软件设计 14185574.1PLC内部地址 14218104.2梯形图程序 16111205结论 2426836参考文献 261引言随着我国汽车工程行业的快速发展以及国民经济总量的不断扩大，我国家用汽车保有量持续上升。停车场智能管理系统在当今社会中已经是非常重要的一部分，它可以有效的化解城市中乱停乱放以及停车困难的问题，这样就减少了城市管理的负担，同时也避免了乱停乱放对人民安全财产的威胁。然而，目前我国停车场建设滞后于汽车工业的发展，停车难问题日益突出。为了满足日益增长的停车需求，各大城市继续修建停车场，甚至超大型停车场。然而，随着现代停车场规模的不断扩大，传统的停车场管理方法和模式的弊端逐渐暴露出来，已经不能满足现代社会的停车需求。面对这一系列的难题，智能化的停车系统就慢慢的被推出在了大家的视线中，随着科技的进步以及未来网络的发展，智能智能管理系统的大量应用必定是大势所趋。从用户的角度来看，它方便了车主在停车时的难题，服务很高效，同时信息也准确无误。在管理的角度来看，它节省了大量的人力物力，易于操作，自动化的程度很高。同时也防止停车费用的丢失。本次设计是针对大型公用停车场的智能管理系统进行了设计。在这次实验中我们主要采用PLC来作为系统的核心管理器，再通过硬件的其他设备处理信息，并传输至主系统，由主系统来处理车辆车位信息以及后续的收费问题。这项设计对于可以大大解决城市停车的难题。所以本次设计局有较高的实用意义。3基于PLC的停车场智能管理系统硬件设计2停车场智能管理系统设计整体方案2.1停车场智能管理系统方案概述首先一个停车场需要有一片大型空地，要有一个或者多个出入口并设有岗亭。在岗亭旁设置闸门，放置感应装置，车辆识别装置以及显示屏。在有车辆进入时，设在门口的车辆识别系统便会自动摄录车辆的信息并进行识别，并且分配车辆号，闸门打开，再根据不同的车辆收费标准来进行计费。车辆进入车位内，地上的传感器检测到有车辆便会亮起提示灯并且反馈至主系统表示该车位已经有车辆停放。当车辆打算离开时，感应器感应不到车辆就会再次反馈至系统中，表示该车位是处于空闲状态。在车辆到达出口时，门口的车辆识别装置再次启动，计算价格（内部的车辆和外部的车辆每小时的收费标准不同，内部车辆的收费价格会低一点，预设为一元每小时，外部的车辆收费标准会高一点，预设为两元每小时），而且还有一个显示屏会显示时间以及费用。缴费成功，出口闸门打开，允许车辆离开停车场，并且计费清零。老式停车场自动化管理的程度比较低，效率也比较低下。而基于PLC管理的停车场智能管理系统则完美的解决了这个问题。智能化，自动化的管理和监控系统使成本逐渐降低，安全性与可靠性的要求也不断提高。包括车辆进入工程的及时处理，停车场停车车辆的自动收费，以及车辆相关信息和历史信息的自动记录。这些都可以通过PLC处理系统自动完成。2.2选择PLC作为管理器原因1.稳定，抗干扰能力强。不需要用触点进行管理，系统稳定不容易出错。在软件方面，设计了一系列软件防御措施，包括故障检测、信息存储与恢复、报警时钟（死区报警）、过程检查等。2.硬件通用性强。硬件架构采用模块化架构，硬件产品也系统化。可根据需要灵活选择不同的硬件。软接线逻辑使得PLC通过软接线逻辑很容易实现各种管理任务，并且系统的设计周期很短。3.采用梯形图语言，简洁明了。采用了直观易懂的梯形图语言，并给出了SFC的软件功能结构图，初学者都能很好的学会。2.3基于PLC管理的停车场智能管理系统的方案设计管理系统框图如图1所示。该系统以PLC为基础。组态王和PLC通过通信、读卡器通信、读取车辆信息等方式进行数据交换。停车场的两个出入口都分别配有制动器，以管理车辆进入。读卡器分别安装在两个出入口处。读卡器之后，组态王进行通信，读取车辆信息并将其发送至PLC进行处理。车辆检测传感器分别安装在两个出入口，并将信号发送至PLC。本系统安装了绿色指示灯，以提醒客户停车场中仍有空置空间。车辆可以进入，制动器可以打开。组态组态启动停止按钮计费数数码显示100位，10位，个位显示有空位指示手动开关车闸按钮车闸开关到位检测入口车辆检测出口车辆检测停车位车辆检测入口读卡出口读卡无空位指示入口开关闸出口开关闸计时数数码显示100位，10位，个位显示PLC，扩展模块车位占用显示图1管理系统要求图2.4基于PLC管理的停车场管理系统的个子系统实现功能2.4.1停车场入口系统若有车辆打算进入停车场，设在门口的车辆感应器检测到有车辆进入，在确认该停车场内有空闲车位的时候，识别车辆信息，就可以制动打开闸门使车辆进入，同时开始计时计费。若本停车场内没有空闲车位，则闸门不会打开。车位已满的警示灯也会亮起，提醒车主本停车场没有空闲车位了。2.4.2停车场出口系统若有车辆打算离开停车场，则在车辆到达出口时，设在门口的车辆感应器检测到车辆，就会识别车辆信息，根据停车时间以及收费的标准来确定需要缴纳的费用，时间以及费用会在显示屏上显示，当车主缴纳费用成功后，便会自动打开闸门使车辆离开。2.5基于PLC管理的停车场管理系统的基本组成本系统是一个智能化的系统，停车场管理系统需要拥有像人一样的思考能力，感觉器官和行动能力。在基于PLC管理的停车场管理系统中，探测器和传感器是就是停车场管理系统的感觉器官，其所管理的继电器，电机门开关和闸门就是行动能力，而管理器就是其大脑。下面就对其各个部位一一介绍。2.5.1中央处理管理器在停车场管理系统中，停车场管理系统的中央处理器相当于心脏和大脑在人体中的位置，它的管理器可以记录由摄像探头抓取的车辆信息比如车牌号，停放时间等等。同时还可以管理在数码显示屏上显示车位总数量和剩余车位数目。当入口的光栅传感器感应到有车辆打算出入时，中央处理器便管理闸门的开启或者关闭。2.5.2可编程管理器（1）可编程管理器简介可编程逻辑管理器(ProgrammableLogicController)通常直接称为PLC。由于具有普通计算机没有的优点和特性，所以PLC才能迅速发展。图2PLC实物图（2）可编程管理器组成PLC系统内部较为复杂，但总的来说就是一个可以进行逻辑判断计算的管理器，和我们生活中常见的计算机类似。PLC硬件简化图如下图所示。图3PLC硬件系统简化图2.5.3PLC的工作原理PLC的基本工作方式和原理也同电脑的基本工作方式和原理相近，比如一台电脑是由硬件和软件两部分构成，PLC同样也有。电脑软件包括系统软件，和用户管理软件(也就是我们自己安装的APP)，PLC同样包括系统软件和用户管理软件。在系统软件协调管理下PLC才能正常工作。PLC管理系统的基本工作内容基本上分为三个阶段。一个扫描周期有三个阶段:输入采样阶段、执行程序阶段、外部输出输入刷新处理阶段。在这一整个的处理阶段内，在硬件内部还会有其他的程序在被处理，为了保证的系统的可靠性，还有会有一些类似故障检测的程序在运行。在真正的工作的时候，还会有故障检测一直在运行处理，只要有系统报错，就会发出警报停止运行，同时提醒工作人员处理。2.5.4智能停车场自动道闸的工作原理1.道闸管理板主要依靠道闸操作管理人员的手动指令来进行管理，不与主轴摇臂衔接的管道闸杆摇臂可以在旋转程度和半周垂直90°之间的角度范围内自动做一个反向升降式旋转运动。均衡手臂、均衡弹簧等部件所组成的均衡机构能够有效均衡驱动闸杆的扭力，最大限度地降低了驱动闸杆的负载，延长了路闸运用时间和寿命。2.自动感应路口管理道路入闸的凸轮和自动闸杆凸轮能达到一个垂直位的自动界限，主要原因是由于闸杆凸轮上的一个垂直位是由电磁式铸铁自动感应；同样，程度位被自动程度设定值高的电磁式铸铁自动感应支架程度位霍尔传感器管理停止时也能进行自动管理。3.自动启停道闸在设定在停电的时候，能够把手柄摇把从自动道闸盒后部的一个孔直接插入，套住摇柄移动摇把，就可以手动开启道闸。

3基于PLC的停车场智能管理系统硬件设计3.1PLC的选择西门子S7-200PLC是一种小型PLC，具有性价比较高、编程方便、布置简单等特点。但是最大输出plc不能满足本次系统需要。增加一个EM223，再增加一个EM222数字输出模块，可以满足本次使用的需要。所以基于上述原因，本次设计采用西门子PLC。3.2主电路设计主电路如图4所示。外部380V交流电通过电路向设备供电。主断路器，主要提供接通断开设备电源，管理设备开关的功能。入口制动器，可以驱动入口制动器打开或关闭。入口制动电机断路器，用于打开和关闭入口制动电机电路。入口制动器的正向旋转（打开）接触器；入口制动器换向（闭合）接触器，它转换电源2的相位，然后连接电机以管理电机反转。入口制动过载保护热继电器，用于保护入口制动电机，防止入口制动电机长时间过载运行，烧毁入口电机。图4主电路图设计3.3控制电路设计管理电路如图5所示。交流通过电路向管理电路供电。电源指示灯。如果指示灯亮，表示电源已接通。指示灯不亮，表示电源未上电或灯坏。管理断路器，开关管理电路电源。入口闸门开启启动接触器，入口闸门开启启动继电器，PLC管理线圈电源，常开触点闭合，接触器线圈电源，常开主触点闭合，启动入口制动器断开。同样，入口闭合启动接触器入口闭合启动继电器，PLC管理线圈通电，常开触点闭合，接触器线圈通电，常开主触点闭合，入口制动器闭合。直流开关电源，将220V50HzAC转换为24VDC，为PLC的输入和输出提供24VDC电源。图5管理电路图3.4PLC输入输出分配表PLC输入和输出分配见表3-1，3-2所示。表1数字量输入分配表表2数字量输出分配表3.5PLC输入输出接线图PLC输入和输出接线图见图5，6和7所示。外部220V电源通过电路提供工作电源。24VDC连接到cpu226的输入公共端，为CPU226输入提供24V电源。24V电源连接到CPU226输出的公共端，为CPU226输出提供24V电源。24VDC连接到EM223输入端的公共端，为EM223输入端提供24V电源。24V电源连接到EM223输出的公共端，为EM223输出提供24V电源。图6PLC数字输入输出图图7PLC数字输入输出图4系统的软件设计4系统的软件设计4.1PLC内部地址为了阅读和编程方便，定义了部分内部使用地址，如表3所示。表3plc内部地址4.2调试程序4.2.1初始化赋值程序系统初始化，使用专用标记，启动扫描周期每小时计费，预置1元，VD200=1;设置外部车辆每小时计费，预设2元，VD204=1；图8初始化赋值程序图4.2.2停车场有无车位显示在停车场，车位小于20,VW300小于20。线圈通电，绿灯亮，表示有空位。停车场车位大于等于20,VW300大于等于20。线圈通电，红灯亮，表示停车场已满。图9停车场车位显示程序图系统启动，常开触点闭合，停车场车辆数小于20辆，检测到入口车辆到达。常开触点闭合，检测到入口车辆正确识别。常开触点闭合，则停车场内车辆数量增加1，VW300=VW300+1。图10停车场车辆检测程序图当检测到车辆数量大于0，检测到出口车辆达到常开触点闭合时，正确识别出出口车辆。当常开触点闭合时，停车场内车辆减少1辆，VW300=VW300-1。图11停车场出口车辆检测程序图20减去停车场内车辆数VW300得到剩余车位，保存在VW308，VW308=20-VW300。图12停车场剩余车辆程序图4.2.3开关车闸没有实施入口关闭,Q0.3常闭触点关闭,没有打开,I0.6常开触点关闭,按下手动打开制动按钮,常开触点关闭,然后线圈供电,常开触点关闭,打开入口制动锁、手动刹车。或者检测到停车场不完整,常闭触点关闭,发现门口车辆到达常开触点关闭,和入口处的身份验证是正确的,常开触点关闭,然后线圈驱动,自动打开入口进行制动。制动器打开到位，常闭触点断开，线圈失电，进口制动器停止打开。图13车闸开关程序图常闭触点闭合，检测到车辆离开入口，然后启动闭合入口制动定时器，定时10秒。图14入口车闸程序图当常开触点闭合时线圈通电自锁，进口制动器闭合。闭合到位，常闭触点断开，停止闭合进口制动器，常闭触点断开，停止闭合进口制动器。手动时，按下进口制动器闭合按钮，常开触点闭合，线圈电源时，常开触点闭合，手动闭合进口制动器。图15延时入口车闸程序图出口制动开关管理类似，不需要检测停车场是否已满，需要检测付款是否成功。图16出口车闸程序图4.2.4子程序调用主程序调用子程序定时计费、停车灯、数字显示等，可以定期执行子程序。图17子程序调用图4.2.5计时计费子程序以车辆1为例。车辆标识等于1。检测到入口身份识别正确，将VB401分配给1，启动车辆1，并开始计时和计费。其中VB401=1表示计时计费开始，VB401=0表示计时计费停止。车辆标识VW304等于1，检测到出口标识正确，I13上升沿（从关闭变为打开的时刻），将VB401分配为0，并停止车辆1的计时和计费。图18计时状态程序图使用系统专用标记（系统时钟，打开0.5秒，关闭1秒）上升沿，检测到车辆1的计时计费状态有效，则计时加1秒，对应于0.000278小时，VD0=VD0+0.000278。同时，使用内部价格，将定时乘以单价，得到计费。图19车辆计费状态程序图当前车辆为车辆1，成功检测到付款成功，当常开触点闭合时，复位计时=0，复位计费=0，复位定时计费开始状态。图20车辆缴费成功及计费重置程序图其他车辆2到20号计时计费类似。4.2.6指示灯显示子程序以车辆a为例，a号停车位检测到汽车常开触点时，线圈通电，a号停车位占用指示灯亮，其他类似。图21指示灯显示程序图4.2.7数码显示子程序当检测车辆到达出口处,常开触点关闭,并发现它是车辆1和VW304等于1,那么计时车辆1是分配给VD500,和车辆1的计费VD4是分配给VD504用于显示计时计费。其他车辆2到20辆类似。图22数码显示子程序5结论5结论本停车场是PLC管理的停车场智能管理系统，它是以基于PLC来接受传感器发送的数据并根据数据来管理开关闸门以及收费的问题。较好地实现了对车辆进入停车场的管理，空闲车位和显示器等等的功能，为中小型停车场如何智能解决停车问题提供了一套比较符合实际需要的系统。本软件设计简便易懂，且容易于实施，有着较高的理论和实践意义。本文利用PLC和组态王对停车场的车位进行收费，设计了一套基于PLC和组态软件的智能停车场收费系统。内部和外部车辆在系统中收取不同的价格。车辆通过出入口都需要读卡，管理入口车闸和出口制动开关，显示绿灯表示有空位允许进入，显示红灯表示无空位禁止进入，显示车辆外出时的计时和计费，支付成功，打开出口制动，允许车辆外出，重置计时和计费。报告屏幕仅显示车辆状态，不显示与车辆相对应的计时和计费。由于个人能力有限，肯定有一些错误和疏漏，日后加以改进和完善。在本设计中我感受到了我知识的浅薄，在未来的学习中，我会更加的努力，丰