基于PLC的停车场车位控制系统设计

引言伴随着我国汽车工程领域的迅猛增长和全国经济规模的持续扩张，家庭用车的数量也在不断攀升。在现代社会中，停车场的车位控制系统已经成为一个至关重要的组成部分。该系统能够有效地解决城市停车混乱和停车难题，从而减轻了城市管理的压力，同时也规避了乱停乱放在公众财产安全方面的造成的隐患。然而，与汽车产业的快速发展相比，我国目前的停车场建设明显滞后，因此停车问题也变得越来越明显。为了应对不断上升的停车需求，众多大城市纷纷兴建停车场，有时甚至是超大型的停车场。然而，随着现代停车场规模的持续扩大，传统的停车场管理策略和方式也开始显得捉襟见肘，难以满足现代社会对停车的日益增长的需求。面对众多的技术挑战，智能停车系统逐渐进入了公众的视野。随着科技的不断进步和未来互联网的持续发展，智能车位控制系统的广泛应用成为了一个不可逆转的趋势。站在用户的立场，这款产品为车主在停车过程中提供了极大的便利，不仅服务效率高，而且提供的信息也是精确无误的。从管理视角出发，该方法大大减少了人力和物力的消耗，操作简便，并且具有很高的自动化水平。这也有助于避免停车费的损失。这次的设计主要是为了大型公共停车场的车位管理系统而进行的。在此次试验中，我们主要使用PLC作为系统的中心控制单元，然后通过其他硬件设备来处理数据，并将这些数据发送到主系统，主系统负责记录车辆的停车位信息和后续的费用问题。这一设计方案能有效地解决城市停车问题。因此，这次的设计局具有很高的实际应用价值。

第1章绪论1.1课题背景及意义鉴于我国家用汽车的庞大规模，停车场在城市中不仅是至关重要的基础设施，更是与每一个居民紧密相连的关键角色。当人们驾车外出时，不应该随便停车，因为随意停放车辆可能对人们的生命造成威胁，同时也可能导致交通拥堵，进而影响人们的出行不够便捷。在某些城市的基础设施尚未充分发展的区域，大量车辆被随意停放，这不仅造成了安全隐患，还占据了道路，并对城市的外观造成了不良影响。因此，我们需要一个专为停车而设的场所，这样停车场就能更好地满足人们的各种需求。然而，现有的停车场尚未达到人们的期望，因为其软硬件缺乏智能化，这导致车主在寻找车位时花费了大量宝贵的时间。因此，本研究在现有停车场系统的基础上进行了优化，引入了PLC技术以实现停车场的智能管理。在这次设计过程中，我们在进出口位置安装了多个传感器。当检测到有车辆进入时，立即启动摄像探头以捕获车辆的相关信息，并将这些信息传送至系统以进行识别。接着，打开闸门，并根据各种不同的收费准则来执行计时和计费。当车辆被检测出离开停车场时，车主也会使用摄像设备来捕捉车辆的详细信息，并根据这些信息进行计时和计费。停车的时间和费用都会显示在显示屏上，供车主查看和支付。一旦支付成功，车辆的闸门会被打开，允许其离开。这一设计方案能显著缓解城市停车困难的问题，同时也能减少人工投入，通过这一系统，有可能实现无人停车场的目标。在城市市容管理和市民便利性方面，这具有巨大的实用性和社会推广价值。1.2国内基于plc控制停车场车位控制系统发展现状停车场的车位控制系统虽然起步时间相对较短，但直到本世纪，它才开始依靠国内互联网的快速发展而蓬勃壮大。鉴于国家的汽车拥有量持续增长和城市规划的不合理性，国家对道路交通和车辆管理问题的关注度逐渐上升。根据我国的相关统计数据，平均而言，每隔五分钟就有一个人在交通事故中失去生命，而每隔一分钟都有人因交通事故而遭受残疾。简而言之，我国每天都有大约三百人在交通事故中失去生命。众多的问题部分源于交通法规的缺陷和不安全的驾驶行为，另一部分则是由于车位的不足规划和车辆随意停放导致的公共道路堵塞。因此，在加速城市化进程的同时，国家也在不断扩大停车场的规划规模。然而，由于老旧的停车场设计缺乏合理性，这导致了许多停车场内的车辆停放毫无秩序，从而增加了停车的难度。因此，在城市规划中，更为关注结合智能系统和互联网技术来构建一个更为智能化的停车场车位管理系统。现阶段，我国在智能控制停车场的建设上仍然是在起步阶段，仅有部分大型城市的停车场才推出了智能停车场的项目。但是，伴随着智能技术的飞速进步，我坚信采用PLC控制的停车场管理系统会持续进化。现阶段，依赖于PLC控制的停车场主要是由中央处理器、光栅传感器以及闸门组成的。1.3本文主要研究内容本研究的核心集中在基于PLC技术的智能停车场车位控制系统上，对停车场车位的各个部分，如控制系统模块和控制器的工作机制、软件设计理念以及程序模拟仿真进行了详尽的说明。

第2章停车场车位控制系统整体方案2.1停车场车位控制系统方案概述对于停车场来说，第一点是拥有一个宽敞的开放空地，并配备一个或数个进出口以及岗亭。第二点是在岗亭的附近设置了闸门、感应设备等相关设施。车辆一旦进入，门前的车辆识别系统将会自动记录并识别车辆的信息，并为其分配车辆的号码。接下来，闸门将被打开，并会按照各种车辆的收费标准来进行计费。当车辆驶入停车位时，地面上的传感器一旦侦测到有车辆存在，便会立即点亮提示灯，并将这一信息反馈给主系统，告知该车位已有车辆停放。当车辆准备离开的时候，如果感应器无法检测到车辆的存在，它会再次向系统发送反馈，这意味着车位目前是未被占用的。当车辆抵达出口位置时，门前的车辆识别系统会重新激活，并开始计算价格。需要注意的是，内部车辆和外部车辆的每小时收费标准有所不同，内部车辆的收费通常会稍微低一些，设置为每小时一元，而外部车辆的收费标准可能会稍高，设置为每小时两元。此外，系统还配备了一个显示屏，用于展示时间和费用信息。成功完成缴费后，出口的闸门会被打开，这意味着车辆可以离开停车场，并且费用会被重置为零。传统停车场的自动化管理水平和效率都相对较低。采用PLC控制的停车场车位管理系统有效地解决了这一难题。智能化和自动化的管理监控系统不仅逐步降低了成本，而且也不断提升了对安全性和可靠性的需求。这包括对车辆进入工程的即时处理，停车场内停车车辆的自动化收费，以及车辆的相关数据和历史记录的自动保存。所有这些任务都能在PLC处理系统中自动处理。2.2选择PLC作为控制器原因（1）稳定，抗干扰能力强。该系统无需通过触点来进行操作，因此稳定性高且不容易产生错误。在软件领域，我们设计了一套包括故障诊断、信息存储和恢复、死循环警报（警戒时钟）以及过程检查在内的全面软件防护措施。（2）硬件通用性强。在硬件结构上，选择了模块化的设计，同时硬件产品也达到了系统化的标准，用户可以根据自己的实际需求选择合适的硬件；软接线逻辑让PLC能够毫不费力地利用软接线逻辑来完成各种不同类型的控制任务，同时也缩短了系统设计的周期。（3）编程方便，易于掌握。所采用的是与传统继电器模块类似的梯形图编程语言，这使得SFC软件的功能结构示意图变得直观和易于理解，方便零经验的人快速上手。2.3基于PLC控制的停车场车位控制系统的方案设计图2-1展示了控制系统的方框图，该系统以PLC作为其控制中心，组态王与PCC会通过通信手段交换数据，与读卡器进行交流，获取车辆的数据，进行实时监控和参数设置等功能。停车场有一个入口和一个出口；为了控制车辆的进出，入口和出口都装有车闸。车辆的入口和出口都装有读卡器，并通过485通信方式与组态王进行沟通，从而获取车辆的相关信息，并将这些信息传递给PLC进行进一步处理。车辆的入口和出口都装有检测传感器，并将信号传递给PLC。安装了手动开关的入口/出口车闸按钮后，监控人员能够手动地打开或关闭入口/出口的车闸。车场内有绿色的空位指示灯，这意味着车内仍有未被占用的空位，车辆可以进入并开启闸门。红色的指示灯已经充满了车位，这意味着车场里已经没有空位，因此禁止车辆进入和开闸。为了降低PLC的输出点数，并利用人眼的反应迟缓，我们采用了轮询的计时和计费显示方式。PLC输出了7路数码信号，这些信号并联到计时和计费的数码的a、b、c等上。然后，通过这些输出，我们分别控制了100位和10位的计时和计费数码，每个位的轮询都导通了，从而控制了数码显示。为了使操作更为简洁，假定从1号至10号是供内部使用的，并采用了内部定价；假定11号至20号是外来车辆，并采用了外部定价。组态王组态王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2-SEQ图2-\*ARABIC1控制系统要求图2.4基于PLC控制的停车场控制系统的个子系统实现功能2.4.1停车场入口系统当车辆准备驶入停车场的时候，门前的车辆感应器将会侦测到车辆即将到达。一旦在停车场内发现有未被占用的车位，车辆的详细信息将会被检测出来，并且车辆的闸门将会被打开，从而允许车辆进入。与此同时，计时和计费的过程也即将启动。若停车场内已无可用的车位，那么闸门将保持关闭状态。此刻，满车位的警告灯会亮起，以告知车主停车场无剩余空位。2.4.2停车场出口系统当车辆即将离开停车场的时候，车辆入口的感应器会在车辆抵达出口的瞬间检测到它，并进行车辆信息的识别。依据停车的时长和收费准则，该系统将会计算出所需支付的各项费用，并在显示屏上展示这些费用和时间。一旦车主成功地完成了费用支付，车辆的闸门将会自动开启，以便让车辆顺利离开。2.5基于PLC控制的停车场控制系统的基本组成这个系统是高度智能的，停车场的控制系统必须具备与人类相似的思维、感知和行动功能。在以PLC为基础的停车场控制系统里，探测器和传感器充当了该系统的感测部件。由他们控制的继电器、电机门的开关以及闸门代表了系统的操作能力，而控制器则是他们的思维中心。下列各部分就是该系统的组成成分。2.5.1中央处理控制器在这个停车场控制系统里，中央处理单元起到了类似心脏和大脑在人体内的作用，其控制单元能够捕捉摄像探头捕获的各种车辆数据，如车牌、停车时间等。此外，该系统还能在数字显示屏上展示车位的总数以及剩下的车位数量。一旦入口的光栅传感器感知到车辆有进出的意图，中央处理器便会启动或关闭闸门。2.5.2可编程控制器PLC，全名为可编程逻辑控制器，是一种依赖于计算自动化技术构建的可编程自动数据处理存储设备。该系统能够自动执行系统数据的定时、逻辑计算以及顺序控制等多种操作命令。此外，该系统还具备接收输入、执行内部计算的能力，并能通过输出接口来管理各种设备的工作状态。PLC之所以能够快速发展，是因为它拥有普通计算机所不具备的各种优势和特性。图2-2PLC实物图2.5.3可编程控制器组成尽管PLC系统的内部结构相对复杂，但总体而言，它是一个能够进行逻辑判断和计算的控制器，这与我们日常生活中常见的计算机系统有许多相似之处。如下图展示了PLC的硬件简化示意图。图2-3PLC硬件系统简化图2.5.4PLC的工作原理PLC和电脑在基本的工作原理和方式上有许多相似之处。正如一台计算机是由硬件和软件两部分构成的，PLC也拥有类似的构造。计算机软件可以被分类为系统软件和用户管理软件（例如应用程序），PLC也拥有与此相似的软件结构。只有在系统软件进行协同控制的情况下，PLC才能正常工作。PLC控制系统的核心工作内容大致可以划分为三个主要阶段：PLC控制系统的输入采样、PLC控制系统的执行程序以及PLC外部控制元件系统的外部输出输入刷新处理。在这整个处理过程中，硬件内部还会有其他程序被处理。为了确保系统的稳定性和可靠性，还会运行一些类似于故障检测的程序。在实际操作过程中，故障检测仍在持续进行，一旦系统出现错误，系统会立即发出停止运行的警告，并同时告知工作人员需要进行相应的处理。2.5.5闸门的工作原理在20世纪80年代，闸门在我国可能首次被实际运用于地铁的建设项目中。在20世纪90年代的后半段，闸机开始在办公室、写字楼等场所出现，并逐渐进入了公众的视线中。基于闸机内部控制元件的差异，我们可以将闸机的工作方式分类为机械式、半自动化和全自动化。依据闭塞体与封堵式闭塞的不同形态，闸门可以被分类为三辊闸门、摆动闸门、翼闸门、平移闸门、开关闸门以及一字形闸门。闸机的核心职能是进行阻塞和释放操作，旨在确保通行与阻挡的顺畅。该设备主要服务于人类或车辆，并在进出口中得到广泛应用。在某种程度上，闸机能够与其他系统配合，在各种不同的环境中展现出更为出色的性能。在停车场的系统设计中，闸机系统已经被转化为一个挡车器，主要用于车辆的进出操作。这一系统在大型高速公路的收费站、停车设施、住宅小区以及各种企事业单位的入口都得到了广泛的应用，目的是为了更好地监控和管理人员的进出情况。自动停车道闸的管理不仅可以通过遥控器来操控起落杆，还可以借助IC卡插卡式道闸管理系统来实现道闸的全面自动化管理。以下是智能停车场自动道闸的操作机制:（1）道闸控制板主要通过道闸操作管理人员的手动指令来进行控制。与主轴摇臂不相连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实现反向升降式旋转运动。由均衡手臂、均衡弹簧等部件组成的均衡机构，能够有效地平衡驱动闸杆的扭力，最大限度地减少驱动闸杆的负载，从而使路闸的使用极限上升。（2）自动感应路口控制道路入闸的凸轮和自动闸杆凸轮可以自动达到一个垂直的界限，这主要是因为闸杆凸轮上的一个垂直位置是由电磁式铸铁自动感应的；同理，当电磁式铸铁自动感应支架的程度位被设定为高度自动化时，霍尔传感器在控制停止时也可以执行自动控制功能。（3）当设置为停电状态时，自动启停道闸可以将手柄摇把直接从自动道闸盒后方的一个孔中插入，然后套住摇柄的移动摇把，这样就能通过人工操作打开道闸。以下是自动摆闸的明显优点:（1）自动摆闸智能IC卡：该系统使用的是一种非接触式的智能卡，其英文缩写为"NFC"。NFC卡在系统中容易被侦测到，并且其磨损程度相对较低。这样也规避了操作过程中的复杂性和其他各种问题。（2）自动摆闸的扩展特点：通过使用RS485总线进行通讯，电脑可以实现与自动摆闸系统的高速交流，其速度超过了RS-232总线。在自动摆闸上安装了相应的控制系统之后，根据场地的具体需求和实际情况，如果有必要增加更多的自动摆闸功能，只需添加相应的硬件组件，并通过软件程序来暂停或重新配置新增的设备。（3）自动摆闸的脱机操作：自动摆闸的功能不仅仅局限于通过一台电脑通过互联网直接操作，它还可能出现脱机的情况。（4）自动摆闸的自动复位：如果在摆闸过程中，人体或其他物品的摆臂被固定在地面并停止工作，那么该系统会持续进行自动监测；如果警告未被彻底撤销，系统将会自动切换到暂停或休眠模式，并向用户发送警报；一旦该装置消除了电路中存在的障碍，系统将会自动返回原位，并恢复到正常运行状态。（5）主板上还配备了一个RS485通信控制接口，可通过电信软件直接扩展为网络摆闸，实现便捷的统一网络管理和远程控制。（6）自动摆闸器拥有自动计数功能，这有助于管理者更方便地进行数据统计或增强流量限制。

第3章基于PLC的停车场车位控制系统硬件设计3.1PLC的选择在这个设计中，选择西门子PLC作为控制系统的核心控制器。西门子和三菱是最常被使用的PLC品牌。选择西门子的PLC作为研究对象有以下几点原因：1.开关量和逻辑信号控制：采用西门子PLC作为一种基础而广泛应用的自动控制电路技术，确保每一个最小输入信号和最大输出信号仅处于一个未接通或中断的逻辑状态。开关作为逻辑信号的一种表达形式，其自动控制电路设计与西门子继电器的自动控制机制有着相似之处，并且能够同时运行，同时其成本也相对更为经济。因此，只采用带有西门子开关量自动控制功能的西门子PLC，可以被视为西门子继电器自动控制电路系统的首选替代策略。2.运动控制：PLC具有控制直线和圆周运动的能力，并已在众多大型设备中得到广泛应用。目前，广泛应用的主要是那些基于其独特技术设计的运动控制模块，几乎所有稍微大一些的全球PLC公司都已经拥有了这些运动控制功能。PLC在机械运动控制和作业系统功能方面得到了频繁使用，特别是在各种金属工程机械中，例如大型金属零件的切削加工机床、金属零件的成型制造工具等。3.闭环式模拟过程控制：闭环式模拟过程测量控制的核心应用是对温度、压力等持续变化的过程测量组件实施闭环管理。在现代的大型和中型企业中，PLC通常缺乏智能PID闭环控制的核心功能。但这种功能可以通过使用一个大型的智能PID控制模块和相应的智能PID子程序控制指令模块来实现，用户甚至有能力自主设计智能PID子程序的控制指令模块进行操作，而在大多数情况下，他们还可以利用特定的智能PID闭环功能指令集来完成控制任务。PID微控制器在模拟温度测定和计量PID型方面的功能，已经被广大的塑料制品挤压式流体成型机、加热炉等多种加工设备所采纳。4.数据处理：在当今时代，PLC已经拥有了数据处理、转化等众多功能，并能有效地进行数据的收集、分析以及错误的纠正。这些功能不仅可以通过数据通信控制直接传递给其他的智能控制设备，还可以处理数据并最终将其打印为仓库制表。在众多的大型仓库控制管理系统中，数据处理技术得到了普遍的运用。5.通过分析，我们可以得知该系统共使用了33个数字量输入通道和39个数字量输出通道。该系统适用于小型自动化应用。6.西门子生产的S7-200PLC是一款高性能的小型PLC，具有高性价比、使用便捷、编程简单和接线便捷等特点。根据不同的使用规模，可以选择多种规格和可扩展的模块。在所有的PLC中，输入和输出的最大值是CPU226，而CPU226包含24路的数字输入和16路的数字输出，这无法满足实际应用的需求。7.系统需要40路数字量输入和40路数字量输出。为满足此需求，可以增加一块EM223模块，其包含16路数字量输入和16路数字量输出，并再增加一块EM222数字量输出模块，其含有8路数字量输出。因此，出于上面提到的因素，我们在这次的设计中选择了西门子PLC。3.2主电路设计主要的电路结构如图3-1展示。外部的380V交流电通过L1、L2、L3，而N为各种设备供应电源，而QF1则作为主要的断路器，负责切断设备的电源供应。M1代表入口车的闸电机，它负责驱动入口车闸进行开启或关闭操作。QF2实质上是一个入口车闸电机的断路器，其功能是切断入口车闸电机的电路连接。KM1实际上是一个用于入口车闸正转（开闸）的接触器；KM2作为一个入口车闸反转（关闸）的接触器，负责将电源2进行相换，然后连接到电机上，从而控制电机的反转动作。FR1是一种专门为入口车闸设计的过载保护热继电器，其主要功能是确保入口车闸电机不会因长时间的过载而损坏。M2代表的是出口车闸的电机，它负责驱动出口车闸的开启或关闭。QF3作为出口车闸电机的断路器，负责切断出口车闸电机的电路连接。KM3实际上是一个用于出口车闸正转或开闸的接触器；KM4实际上是一个出口车闸反转（关闸）的接触器，它通过将电源2进行相换并连接到电机，从而实现出口车闸电机的反转控制。FR2是一种用于保护出口车闸电机的过载保护热继电器，其主要功能是防止出口车闸电机长时间过载运行，从而避免损坏出口电机。图3SEQ图3\*ARABIC1主电路图设计3.3控制电路设计如图3-2展示的是控制电路。229号交流电通过L1N为其控制电路供应电能。H1代表电源的指示灯，当灯亮起时意味着它有电，而灯熄灭则意味着它没有电或灯已经损坏。QF4充当电路断路器的角色，并为电路电源提供开关控制。KM1代表入口开闸启动接触器，而KA1则是入口开闸启动继电器。通过PLC控制KA1线圈通电，KA1常开触点会闭合，接触器KM1线圈通电，KM1常开主触点也会闭合，从而启动入口车闸。同理，KM2接触器和KA2继电器负责启动入口车闸。通过PLC来控制KA2的线圈通电，从而实现KA2的常开触点的闭合。与此同时，KM2的线圈也已通电，导致KM2的常开主触点得以闭合。如此一来，车辆的入口闸将会被激活并随后关闭。同样地，KM3象征着出口开闸启动接触器，而KA3则代表出口开闸启动继电器。当PLC对KA3线圈施加电流，KA3的常开触点会自动闭合，与此同时，KM3的线圈也会接收到电流，这会导致KM3的常开主触点闭合，进而触发出口车闸的开启。同时，KM4充当了出口关闸启动的接触器角色，而KA4则作为出口关闸启动的继电器存在。PLC为KA4线圈提供电力，确保KA4的常开触点完全闭合，同时也为KM4线圈供电，这样KM4的常开主触点就会闭合，进而触发出口车闸的关闭操作。A1作为一个直流开关电源，可以将220V50Hz的交流电转换为24V的直流电，为PLC提供输入和输出所需的24V直流电源。QF5是一款直流电源断路器，可以用来控制直流电源的通断。图3SEQ图3\*ARABIC2控制电路图3.3PLC输入输出分配表PLC输入和输出分配见表3-1，3-2所示。描述PLC地址外部编号手动开入口车闸I0.0SB1手动关入口车闸I0.1SB2手动开出口车闸I0.2SB3手动关出口车闸I0.3SB4入口车辆检测I0.4S1出口车辆检测I0.5S2入口车闸开到位I0.6SQ1入口车闸关到位I0.7SQ2出口车闸开到位I1.0SQ3出口车闸关到位I1.1SQ4入口身份识别正确I1.2S3出口身份识别正确I1.3S4缴费成功I1.4S5车位1检测I1.5S6车位2检测I1.6S7车位3检测I1.7S8车位4检测I2.0S9车位5检测I2.1S10车位6检测I2.2S11车位7检测I2.3S12车位8检测I2.4S13车位9检测I2.5S14车位10检测I2.6S15车位11检测I2.7S16车位12检测I3.0S17车位13检测I3.1S18车位14检测I3.2S19车位15检测I3.3S20车位16检测I3.4S21车位17检测I3.5S22车位18检测I3.6S23车位19检测I3.7S24车位20检测I4.0S25表3-SEQ表3-\*ARABIC1数字量输入分配表描述PLC地址外部编号绿色指示灯有空位指示Q0.0HL2红色指示灯无空位指示Q0.1HL3入口车闸开Q0.2KA1入口车闸关Q0.3KA2出口车闸开Q0.4KA3出口车闸关Q0.5KA4车位1指示灯Q0.6HL4车位2指示灯Q0.7HL5车位3指示灯Q1.0HL6车位4指示灯Q1.1HL7车位5指示灯Q1.2HL8车位6指示灯Q1.3HL9车位7指示灯Q1.4HL10车位8指示灯Q1.5HL11车位9指示灯Q1.6HL12车位10指示灯Q1.7HL13车位11指示灯Q2.0HL14车位12指示灯Q2.1HL15车位13指示灯Q2.2HL16车位14指示灯Q2.3HL17车位15指示灯Q2.4HL18车位16指示灯Q2.5HL19车位17指示灯Q2.6HL20车位18指示灯Q2.7HL21车位19指示灯Q3.0HL22车位20指示灯Q3.1HL23计费100位显示Q3.2计费10位显示Q3.3计费1位显示Q3.4时间数码100位显示Q3.5时间数码10位显示Q3.6时间数码1位显示Q3.7数码显示QB4表3-SEQ表3-\*ARABIC2数字量输出分配表3.4PLC输入输出接线图PLC输入输出的接线图可以在图3-33-4和3-5中查看。采用220V的外部交流电，通过PLC的LN为PLC供应所需的工作电源。24V的直流电连接了CPU226的1M、2M、3M输入和PLC输入的公共端，从而为CPU226的输入提供了24V的直流电源。24V直流电连接了CPU226输出的1L、2L、3L、4L以及CPU226输出的公共端，从而为CPU226的输出提供了24V的直流电源。24V直流电连接了EM223的1M2M输入和EM223输入的公共端，从而为EM223输入提供了24V的直流电源。24V直流电接EM223输出的1L、2L、3L、4L以及EM223输出的公共端，共同为EM223的输出提供了24V的直流电源。图3-3PLC数字输入输出图1图3-4PLC数字输入输出图2图3-5数码控制接线图

第4章系统的软件设计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4-1所示。名称PLC地址备注延时关入口车闸T37延时关出口车闸T38车辆1计时计费状态VB4011计时计费开始，0计时计费停止车辆2计时计费状态VB4021计时计费开始，0计时计费停止车辆3计时计费状态VB4031计时计费开始，0计时计费停止车辆4计时计费状态VB4041计时计费开始，0计时计费停止车辆5计时计费状态VB4051计时计费开始，0计时计费停止车辆6计时计费状态VB4061计时计费开始，0计时计费停止车辆7计时计费状态VB4071计时计费开始，0计时计费停止车辆8计时计费状态VB4081计时计费开始，0计时计费停止车辆9计时计费状态VB4091计时计费开始，0计时计费停止车10计时计费状态VB4101计时计费开始，0计时计费停止车11计时计费状态VB4111计时计费开始，0计时计费停止车12计时计费状态VB4121计时计费开始，0计时计费停止车13计时计费状态VB4131计时计费开始，0计时计费停止车14计时计费状态VB4141计时计费开始，0计时计费停止车15计时计费状态VB4151计时计费开始，0计时计费停止车16计时计费状态VB4161计时计费开始，0计时计费停止车17计时计费状态VB4171计时计费开始，0计时计费停止车18计时计费状态VB4181计时计费开始，0计时计费停止车19计时计费状态VB4191计时计费开始，0计时计费停止车20计时计费状态VB4201计时计费开始，0计时计费停止车辆1计时VD0车辆1计费VD4车辆2计时VD8车辆2计费VD12车辆3计时VD16车辆3计费VD20车辆4计时VD24车辆4计费VD28车辆5计时VD32车辆5计费VD36车辆6计时VD40车辆6计费VD44车辆7计时VD48车辆7计费VD52车辆8计时VD56车辆8计费VD60车辆9计时VD64车辆9计费VD68车辆10计时VD72车辆10计费VD76车辆11计时VD80车辆11计费VD84车辆12计时VD88车辆12计费VD92车辆13计时VD96车辆13计费VD100车辆14计时VD104车辆14计费VD108车辆15计时VD112车辆15计费VD116车辆16计时VD120车辆16计费VD124车辆17计时VD128车辆17计费VD132车辆18计时VD136车辆18计费VD140车辆19计时VD144车辆19计费VD148车辆20计时VD152车辆20计费VD156内部车辆每小时费用VD200预设1元外部车辆每小时费用VD204预设2元计时VD500计费VD504车辆数量VW300车辆身份码VW304剩余车位数VW308计时整数VW520计时100位VW530计时10位VW532计时1位VW534计费整数VW540计费100位VW550计费10位VW552计费1位VW554数码显示字VW560表4-SEQ表4-\*ARABIC1内部使用地址4.2梯形图程序4.2.1初始化赋值程序启动时进行初始化，采用SM0.1的独特标识，启动后执行一个扫描周期，并为内部车辆设定每小时的计费标准，预计费用为1元，VD200=1；为外部车辆设定了每小时的计费标准，并预先设置了2元，VD204=1；4.2.2停车场有无车位显示当停车场的车位小于20VW300小于20Q0.0的线圈通电时，绿色的指示灯会亮起，这意味着有可用的空位。当停车场内的车位数量达到或超过20VW300或等于20Q0.1线圈时，系统会通电，此时红色的指示灯将会亮起，这意味着停车场内没有可用的空位。当系统启动时，M0.0的常开触点已经闭合，导致停车场内的车辆数量VW300低于20。当检测到入口车辆已经到达时，I0.4的常开触点也已闭合，同时确认入口车辆的身份被正确识别。如果I1.2的常开触点也已闭合，那么停车场内的车辆数量将增加1VW300等于VW300+1。当检测到VW300的车辆数量超过0时，如果出口车辆的I0.5常开触点是闭合的，并且出口车辆的身份被正确识别，I1.3常开触点也是闭合的，那么停车场内的车辆数量将减少1，VW300=VW300-1。从20中减去停车场里的车辆数量VW300后，得到了剩下的车位，并将其存放在VW308中，VW308=20-VW300。4.2.3开关车闸在没有执行入口关闸的情况下，Q0.3的常闭触点是闭合的，并且没有完全开闸。I0.6的常开触点也是闭合的，但如果按下手动开入口车闸按钮，那么I0.0的常开触点也会闭合，这样Q0.2的线圈就会通电，而Q0.2的常开触点也会闭合，从而实现自锁，这样就可以手动打开入口车闸了。如果检测到停车场的车位不足，Q0.1的常闭触点会闭合，如果检测到入口车辆的I0.4常开触点也会闭合，并且入口的身份验证是正确的，那么I1.2的常开触点也会闭合，这时Q0.2的线圈就会通电，从而自动开入口车闸。当车闸完全打开时，I0.6的常闭触点被切断，Q0.2的线圈失去电源，导致入口车闸不再打开。当入口车闸完全开启时，I0.6的常闭触点是闭合的，而入口车闸并未关闭。I0.7的常闭触点也是闭合的。如果入口检测到车辆已经离开，并且I0.4的常闭触点也是闭合的，那么就会启动并关闭口车闸的定时器，其时间为T37定时10秒。当T37常开触点在规定的时间内关闭时，Q0.3的线圈将会通电，实现自动锁定，从而使入口车闸得以关闭。I0.7的常闭触点已经断开，导致入口车闸不再关闭。当检测到入口有车辆I0.4的常闭触点断开时，也立即停止了入口车闸的关闭。当需要手动操作时，只需按下入口车闸的关闭按钮，I0.1的常开触点会自动闭合，而Q0.3的线圈则会通电，常开触点也会随之闭合，这样就可以手动关闭入口车闸了。出口车闸的开闸与关车闸控制有相似之处，无需检查停车场是否已满，只需确认已成功缴纳费用即可。4.2.4子程序调用主程序OB1用于周期性地调用子程序来计时计费、控制车位指示灯以及显示数字等功能。4.2.5计时计费子程序拿车辆1来说。当车辆的身份VW304等于1时，可以检测到入口的身份识别是正确的，I1.2的上升边缘（从OFF变为ON的那一刹那），VB401的赋值为1，然后启动车辆1的计时计费程序。在这里，VB401=1标志着计时计费的开始，而VB401=0则意味着计时计费的终止。当车辆的身份VW304为1时，可以确认出口身份的识别是准确的，I1.3的上升边缘（从OFF变为ON的那一刹那），VB401的值为0，并且车辆1的计时计费将被终止。通过使用系统的特殊标志SM0.5（即系统时钟，每秒ON0.5秒OFF0.5秒）的上升边缘，可以检测到车辆1的计时计费状态是有效的。当VB401=1时，计时时间增加了1秒，这相当于0.000278小时。VD0等于VD0+0.000278。结合内部价格，计时VD0与单价VD200相乘，我们得到了计费VD4，VD4等于VD0*VD200。目前的车辆型号为1号车，VW304=1。如果检测到缴费已经成功，并且I1.4的常开触点已经闭合，那么复位计时VD0=0，复位计费VD4=0，复位计时计费开始状态VB401=0。其他车辆在2至20号的计时计费方式与此相似，通过核实车辆身份VW304的数值为2至20来实施控制。4.2.6指示灯显示子程序以1到5的车辆为研究对象，当检测到车位1的车I1.5的常开触点是闭合的，那么Q0.6的线圈就会通电，车位1的指示灯也会亮起，其他情况与此相似。4.2.7数码显示子程序当检测到车辆已经到达出口，并且I0.5的常开触点已经闭合，同时发现车辆1VW304的值为1时，我们将车辆1的计时VD0分配给VD500，而车辆1的计费VD4则分配给VD504，以便进行计时和计费的显示。其他车型从2号到20号都有相似之处。在计时VD500时，首先选取整数并存储在AC0中，接着将双整数AC0转换为单整数，并将其存储在VW520里。计费VD504采用整数形式，首先存储在AC1中，接着将双整数AC1转化为单整数，并存储在VW540里。计费的数字展示。计费的整数VW540被转换为BCD格式并存储在AC0软件中，AC0与16#0F进行交互操作后，所得到的计费位被保存在VW554软件里。计费的BCD格式AC0被保存在AC1中，而AC1与16#0F一同进行操作，从中得到了10位的计费数据，这些数据被保存在VW552软件里；计费的BCD格式AC0被保存在AC2内，而AC2则与16#0F进行交互操作，从中得到的100位计费数据被保存在VW550软件中。数码显示的计时功能。计时整数VW520被转换为BCD格式并存储在AC0软件中，AC0与16#0F软件进行交互操作后，所得到的计时数字位被保存在VW534软件里。计时的BCD格式AC0被保存在AC1中，而AC1与16#0F一同进行操作，从而获得了10位的计时数据，这些数据被保存在VW532软件里；计时的BCD格式AC0被保存在AC2中，而AC2则与16#0F进行交互操作，从而获得100位的计时数据，这些数据被保存在VW550软件中。展现轮询结果。当使用高速定时T32，单位为1ms，定时为70ms时，如果T30的值小于或等于10Q3.2，那么线圈就会通电，按点亮则计费为100位；当T30超过10且T30小于或等于20Q3.3线圈通电时，按点亮计费为10位；当T30超过20且T30小于或等于30时，Q3.4的线圈会通电，并点亮计费位置；当T30的值超过30，而T30的值小于或等于40时，Q3.5的线圈会通电，并在100位位置亮起计时；当T30的值超过40，而T30的值小于或等于50时，Q3.6的线圈会通电，并在10位点亮计时；当T30的值超过50且T30的值小于或等于60时，Q3.7的线圈会通电，并点亮计时的特定位置。当Q3.5设置为开启并点亮计时的100位时，计时的显示结果与100位相同，即VW560等于VW530；当Q3.6设置为ON并点亮计时的10位时，计时的显示结果与10位相同，此时的VW560等于VW532；当Q3.7设置为ON并点亮计时的个位时，计时的显示结果与该个位相同，即VW560等于VW534。当Q3.2设置为开启并点亮计费100位时，计费结果将显示为计费的100位，其中VW560等于VW550；当Q3.3设置为ON并点亮计费10位时，显示的计费结果与10位相同，即VW560等于VW552；Q3.4代表ON，如果点亮了计费的个位，那么计费的显示结果将与计费的个位相同，即VW560=VW554。将VW560字转成字节保存在QB4中，驱动数码显示数据。

第5章系统的仿真调试5.1通讯设定PLC编程软件里面通信设定，使用预设的，地址设定为2，波特率9.6kbps。图5-SEQ图5-\*ARABIC1S7-200通信参数设定在组态王工程浏览器里面，设备里面找到选择COM1，通讯波特率等使用预设的。图5-SEQ图5-\*ARABIC2组态王的COM1参数设定为了使设备之间进行连接，选择了PLC、西门子、S7-200系列和PPI作为通讯手段，其中通讯地址被设置为2，而COM1被选为其他预定的使用方式。图5-SEQ图5-\*ARABIC3组态王PLC选择5.2变量定义组态王需与PCC交换数据并建立通讯连接，此外，组态王内还需创建变量，这些变量需与PLC地址相连，并与PLC内的数据类型进行匹配。为了触发报警，需要设置相应的报警特性。为了查询历史数据，我们需要建立相应的历史记录。为了生成动画效果，我们定义了内部变量，而无需与PLC或其他外部设备建立连接。图5-SEQ图5-\*ARABIC4数据词典1图5-SEQ图5-\*ARABIC5数据词典25.3建立画面基于工艺和控制需求，构建了主监控界面，并设置了从车1至车20的入口和出口车闸。此外，还设置了启动和停止按钮，车位占用和剩余车位数量的显示，以及绿色和红色的空位指示灯。所有这些配置都与PLC的变量连接，并进行了动画设置。图5-SEQ图5-\*ARABIC6监控画面为了更好地展示，创建了仿真展示界面，并连接了组态王的内部参数。图5-SEQ图5-\*ARABIC7演示画面加入报表控制工具，以实时追踪车位的状况。图5-SEQ图5-\*ARABIC8报表画面通过插入报警控件并双击历史报警选项，你可以利用历史报警功能来展示车辆的进入和离开时间以及当前状态，同时还能查询车辆的过去历史状态。图5-SEQ图5-\*ARABIC9报告画面5.4组态命令为了更好地展示，需要模拟屏幕、空白区域、使用鼠标右键点击、查看画面属性和命令语言，然后打开命令语言的窗口。当点击存在时，系统会自动编写循环命令，并将刷新时间调整为100ms。图5-SEQ图5-\*ARABIC10循环命令5.5运行到画面的文件菜单，切换到View，切换到运行画面图5-SEQ图5-\*ARABIC11切换到运行画面组态王启动后，第1个画面是仿真演示画面。点击启动按钮，启动按钮变绿色，表示系统运行。点击入口车检测按钮，入口车号输入1（1到20之间）。观察到入口车闸逐渐打开，入口车闸打开到位后，入口车辆逐渐进入，完全进入后，车位占用数增加1，剩余车位数减少