《基于PLC的停车场控制系统设计》5300字（论文）

基于PLC的停车场控制系统设计目录TOC\o"1-2"\h\u3959关键字： 2181561绪论 2254701.1研究背景及意义 226561.2国内外研究现状 340022总体设计 37913硬件设计 431313.1PLC选型 4160523.2变频器选型 551933.3触摸屏选型 521753.4光电传感器选型 6228303.5指示灯选型 6313913.6LED选型 6188143.7电源组成 6149114系统软件设计 7110294.1程序流程图设计 7157994.2PLC梯形图设计 828324.3触摸屏界面设计 11136235系统调试与测试 11231345.1系统调试 11126745.2系统测试 1210256总结 12摘要：停车场的智能监控是随着自动化技术的发展而出现的一个普遍趋势。而PLC技术的日益成熟和可靠，推进了智能化设施的迅速普及。所以，选择设计一个停车场的控制系统，采用的是PLC技术，这样可以解决生活中停车混乱的问题。首先，明确停车场控制系统的主要功能，制定总体规划，其次要对停车控制系统的硬件和软件进行设计，包括选择电源、逆变器、触摸屏、光电传感器、灯光指示器和数码管，以及电源模块设计和通信模块设计。设计的停车场控制系统能够实现对停车场的自动化监控，具有一定的应用价值。关键字：PLC停车场控制系统智能监控1绪论1.1研究背景及意义停车场监控和控制的完全自动化，是使用高科技来提高安全保障，可靠性和管理效率。无需人工控制，因员工失误或管理和控制不当而造成的时间和空间损失正在减少，停车安全、经济和效率也大大提高。而现代的停车场管理系统，基本上都是一个模块。停车轻松的效果在一定程度上是好的，但是效率并没有被充分利用。停车场建设已经成为城市交通的重要组成部分。因为如今现代化越来越发达，私家车的数量也随着人们日益增长的经济水平而愈发普及，大街上，随处可见的汽车来来往往，汽车俨然已成为了家家户户必不可少的东西。但随着汽车数量的不断增多，也随之出现了许多问题，例如：停车位不充足、停车混乱等，诸如此类的问题层出不穷。现如今，已有的停车场通常只进行存取控制，控制使用者的停车权利，而不会追踪使用者停车和收车的过程。而停车混乱的这一现象仍然时有发生。在分析上述停车管理方法的基础上，使用PLC技术开发了停车管理系统，力争改进泊车场管理功能，使停车变得更便捷，更高效。高效的停车控制系统的设计将有助于标准化停车，减少车辆被盗的可能性，并使停车位使用起来更便捷，是未来的大势所趋。1.2国内外研究现状在1960年以后，因为人口急剧增多，使用私家车的人数也逐步增多，这就导致了城市交通拥堵等出行问题，引出了许多国家出现了车辆无处放置的状况。所以，为了解决生活中停车混乱的问题，许多经济水平高的国家开始研究停车管理系统，力争改善这一状况。在未来的几年里，德国相继研发了全球第一个停车控制系统，来解决停车困难的问题，然后又建立了更为完善的控制系统，进一步缓解了停车压力。1990年，德国的博世集团发展出一套停车控制系统。2013年，美国人SamFriedman推出了一款停车场控制程序，这个程序功能齐全，包括能显示停车位空余信息、车辆停车记录以及车辆停车计费等多种功能，功能涵盖范围广阔。根据德国媒体报道，2014年，德国研制出一台可以帮助人们解决停车问题的机器人。我国在21世纪初期开始着手于这一技术，在刚开始时，我国的停车管理系统并不完善，以至于人们想停车时，都只能通过大屏幕来获得可泊车信息，技术的不完善以及思想的不活跃，导致了我国的停车管理系统长时间处于停滞状态。2001年，国内第一次达到了停车自动化的目标，仅仅依靠电脑，就可以完成出库缴费、显示剩余车位等功能。在年末，南京也步入了高科技停车管理的行列，引进了停车管理系统。近年来，由于各类高科技水平不断增高，人们的生活开始逐渐依赖手机、电脑等电子类产品，这使停车管理行业变得越来越商业化。在停车管理领域，除了ETCP，还有百事通、丁丁停车、e代泊等，我国的停车管理技术愈发普及，并向着高科技的行列逐步迈进。2总体设计 该控制器操作起来十分的简单灵活，功能也十分齐全，不仅能满足驾驶员方便、快捷的要求，又能充分提高车辆安全性，避免发生故障，可以充分的使用在此停车场控制系统中。停车指示灯完全由可编程逻辑控制器控制，其余停车车辆则由LED显示。各监控终端由传感器实现由传感器接受各类的信号，然后再传入监控终端。由可编程逻辑控制器包含了运行和停止按钮、各类传感器、供电系统以及指示灯等部件，如图1所示，显示了可编程逻辑控制器基地停车场的总体结构。图1基于PLC的停车场控制系统总体结构设计图3硬件设计3.1PLC选型综合考虑结构型式、安装方式、相应功能要求和对相应速度的要求，选中了一款小型的可编程逻辑控制器。这样，在端口数量不充足的时候，我们可以通过增减其数量来实现不同的功能，以此来达到目的，这样既方便又快捷。可编程逻辑控制器系统包含中央处理器、人机互通界面以及扩展和功能两大模块，如图2所示即为可编程逻辑控制器的全部组成。本论文选用CPU224模型。图2PLC的系统组成在此系统中，因为信息要不断地传递，这根本上是依赖于可编程逻辑控制器拥有十分优越的信息传递能力，但是信息在传递的过程中可能会出现数据信息的交错混乱，这使得停车场控制系统的输入输出端口变得尤为重要。如图3显示了可编程逻辑控制器的控制器I/O端以及实际用途。图3PLC控制器I/O端3.2变频器选型对于由超过6极以及可变极化电机驱动的负载等，应根据工作时可能产生的最大电流来选择逆变器的功率。总而言之，本泊车控制系统选用西门子生产的变频器，其工作参数如图4所示。图4西门子变频器主要参数3.3触摸屏选型TP1500精智版采用基于可编程逻辑控制器的触摸屏模式，采用15.4英寸显示器，1600万像素，LED灯光，宽屏16:9，24兆用户内存。语言种类齐全，还包括标准硬件和软件接口，节省了许多额外的设备。3.4光电传感器选型通过将指定的传感器连接到输入接口，可编程逻辑控制器可以为受控对象检测不同的数据。光电传感器检测光束的重叠或反射，并根据示意图确定位置是否有变化。因为传感对象是金属的，因此任何能反射光的对象都能被发现。光电传感器选择KJT-FS100。在每个入口和出口都安装光电传感器，方便地记录停车车辆的数量(包括停车和不停车的车辆总数)。3.5指示灯选型停车场已满时，红灯会打开，绿灯会关掉，这表示着当前的停车场已满，车辆已无法进入。当停车场没有满额，存在空停车位时，绿灯亮，红灯灭，这表示着当前的停车场有空位置，此时的停车场可以进入。把指示灯安装到停车场入口的上方，让人们能够及时的看到，为来往的车辆提供了很大的方便。3.6LED选型所设计的停车场共有车位160个，主要是采用LED显示剩余车位，这样不仅可以让司机更直观的了解到停车场内的信息，而且能让人们了解到当前地区的人流量情况。综合考虑之后，选择了三位数的数码灯。3.7电源组成在停车场内，此电路供应了场内的全部电源，包括指示灯、中央处理器、各显示屏和触摸屏以及在停车场内的多个应急电源设备的供电电源等，如图5所示为电源电路图。图5电源电路图4系统软件设计硬件组成以后，建立停车管理系统可编程逻辑控制器的管理程序也是实现优化管理的需要。为了达到这一目的，开发了一个基本的停车场控制程序，实现门开闭，数字显示剩余车辆的数量，并说明是否应该减速，力争让停车场的功能更全面化，更方便于日常的出行停车。4.1程序流程图设计按程序要求进行停车管理，使停车管理系统正常工作。停机程序如下：启动停机控制系统，控制器对每个光电传感器信号连续的扫描。停车场检测到信号变化时，可满足相关的电控要求。以入库为例，停车场控制系统主程序流程如图6所示。图6停车场控制系统主程序流程图停车场控制系统具体流程如下：1)先按下SB0按钮，启动泊车控制系统，系统指示灯即亮。2)汽车进入光电探测区1时，入口处门打开，车辆进入；3)当光电感应区2接收到信号后，入口处的门关闭，储存车辆的数量增加，空闲的车位数量在数码管上显示。4)驾驶员找把车放到空车位上，车位上的感应器就会感应到有车辆进入。此时的指示灯即灭，表示此车位已有车停泊。5)如果停车场已满，警示灯亮，车辆不能进入停车场。6)如果汽车在门口被感应到，出口门打开。7)当出口的感应区2检测到车辆信号时，关闭出口门，同时将储存车辆的数量减少，空闲的车位数量在数码管上显示。8)感应器发现汽车离开停车场时，停车位指示灯就会亮，表示此车位没有停车。9)当停车场没有车辆时，数码管显示总车位数量，出口门关闭。10)在必要时，可人工控制使系统停止运行。11)在必要时，也可以人工清零。因为停车场内的计费标准是按照每个车辆的停留时间来确定的，要想实现停车计时收费的功能，就要设计出一个时间记录功能，记录每个停车场的停车时间。图7是停车时间路线图。图7车位计时脚本程序流程图4.2PLC梯形图设计通过可编程逻辑控制器梯形图检测光电传感器，判断车辆是否超出范围，并通过指示灯显示结果。当驾驶员开车到达停车场入口时，这时的传感器就会接收到信号，从而表明车辆入库。相应的变量增加1，记录当前停车场车辆的数量。当司机把车开出停车场时，变量减少1。根据变量的数量和可停放车辆的最大数量对指标进行比较。超过最大数量时，红灯指示，告知驾驶员，停车场已满，请勿进入。未超过最大数量时，绿灯指示，告知驾驶员，停车场未满，可通行。汽车停在停车场的时候，会在停车场上方触发一个光电传感器。光感应器会发出当前的信号，然后把信号传给可编程逻辑控制器,可编程逻辑控制器就可以发现停车位已经有人了。汽车离开车位后，光电传感器的电流会断开，可编程逻辑控制器不会再检测到信号，所以可以断定停车场现在还有空车位。泊车控制系统楼梯示意图8所示。图8系统梯形图程序流程图由于可编程逻辑控制器内的一些设备即使在通电结束后，仍然会对数据信息进行保存，为了防止这种情况的发生，要对控制器内的信息归零，即进行初始化操作。如图9为显示初始化过程。图9初始化程序由于停车场内的车位有限，所以我们设值指示灯用来调整停车场内车辆停放的数目，指示灯颜色的变换可以决定车辆是否能停放在停车场，绿灯可通行，红灯禁止入内，这能让驾驶员更加直观的了解到停车场的停放状况，然后选择合适自己的停车位置。如图10中显示了一系列的指示灯代码。图10指示灯代码段程序当车辆进入停车场时，车辆进场传感器可以及时检测车辆并控制入口门的开启。当停车已满时，输入屏幕上将显示停车信息。并对入口门进行监控，使其无法打开，禁止车辆进入。停车场控制系统中车辆出入口程序见图11所示。图11停车场入口程序由于停车场的停车位很多，当车不多的时候很容易停车。但是在高峰时段，停车场停放的车辆较多，在高度拥挤的情况下往往会产生停车拥堵，会产生一系列的停车困难的问题。考虑到这种情况，该文档提供了一个流程图通过监测停车场的状况，且可以根据司机的个人喜好，使系统及时为司机保留相应的车位并规划出最便捷的停车路线，如图12所示。图12最短停车路线界面程序流程图该界面程序能实时获取监控信息，使驾驶员找到最佳停车位置。4.3触摸屏界面设计触摸屏幕是人与计算机交互的主要工具。泊车控制系统必须尽可能简单。如下图，车主进入此界面，就可以实现存车功能。主控制界面见图13所示。图13触摸屏主控界面系统管理模式是管理工作人员所使用的模式。操作可以在控制模式下完成。该管理系统的工作非常详细，允许进行大量细微的操作，以及阅读大量信息。管理控制模式界面见图14所示。图14管理模式控制界面5系统调试与测试5.1系统调试5.1.1硬件调试接线完毕后，仔细检查设备间的连接是否短路或错误。确定好之后，将电源插到接线板上，检查系统状况。检查无误后，方可使用。若系统不能正常工作，则需要检修后方能使用。5.1.2软件调试软件的测试则是要在一切准备就绪，准备开始执行程序前，要对软件程序进行功能的测试，若发现错误，则需要根据测试时所发现的错误，进一步实施诊断，从而找出原因以及具体的位置进行修正。5.2系统测试各类PLC都有不同的建模软件。SiemensS7-300有自己的模拟器，而S7-200plc则需要打开它独特的建模软件。你需要选择PLC的模型。本论文选用CPU224模型。如图15所示。图15仿真软件中CPU224的选择下载PLC程序，请点击“下载”进入“模拟软件”，即可下载需要建模的PLC程序，见图16所示。图16PLC程序运行6总结在工业领域发挥作用的可编程逻辑控制器技术正在逐渐扩展到人们的日常生活中。在社会高速发展的今天，由于可编程逻辑控制器技术日益成熟可靠，它将会被广泛应用于人类生活的各方面，推动智能产品的迅速普及。如今，高科技产品的迅速发展和普及，充分带动了国民的经济水平，为人民带来了更好的生活水平。若想提高人民的生活质量，只能不断地发展高科技技术，为人民创造更有用的价值。因此，我积极的查阅相关的资料，最终选择设计了有一定使用价值的一个系统，即利用可编程逻辑控制器技术开发停车管理系统，结合停车场控制系统的应用场景，此