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1、基于PLC的停车场车位控制系统样本河北化工医药职业技术学院毕业论文PLC停车场车位控制系统作者姓名：申瑾瑶 专业班级 机电一体化30902 学 号 15 指引教师 耿惊涛 杨慧静 陈冬 卢永霞 成 绩 基于PLC停车场车位控制系统摘 要本文提出一种运用可编程控制器（PLC）对停车场进出及停放批示进行管理方案。本停车场由16位停车位、入口检测器、出口检测器、道闸管理系统、七段数码管用来显示车库内车辆数、尚有车位批示灯、车位已满批示灯等某些构成。采用PLC自动控制系统，由于PLC具备可靠性、易操作性、灵活性等长处，因而，本控制系统与老式停车场相比，大大提高了设计效率，维护周期短、调试以便、成本较低

2、、易操作、可靠性高，有很强实用价值。核心词：PLC；停车场管理；车位控制Based on PLC control system of parking SpacesAbstractThis paper proposes a kind of using the programmable controller (PLC) and parking for parking and manages the instructions. This parking occupies by 16 parking space，entrance detector，export detector，the managem

3、ent system，the digital works to display the seventh in the garage parking lights and a number of vehicles，the parking is full already indicator components. Adopting PLC automatic control system，PLC is due to the reliability，easy operation，flexibility，therefore，the advantages of the control system an

4、d the traditional parking，compared to improve the design efficiency greatly，maintenance cycle is short，convenient，low cost，easy operation，high reliability，has great practical value.Key words：PLC；Parking management；Parking control第1章 停车场概论 1.1 停车场种类 1.2 停车场管理模式发展 第2章 可编程控制器（PLC）简介及发展趋势 2.1 PLC来源 2.2

5、PLC特点 2.3 PLC发展方向 2.4 PLC选型及简介 2.5 PLC总结 第3章 硬件系统设计 3.1七段数码管设计 3.2车位传感器 3.3道闸管理系统 3.4车位批示板第4章 软件系统设计 4.1 PLC外部输入输出点（I/O） 4.2 车辆进库 4.3 车辆出库 4.4车辆进出库梯形图 4.5软件程序第5章 课题总结及展望 5.1课题总结 5.2展望道谢 参照文献停车场车位控制系统第1章 停车场概论1.1 停车场种类停车场形式经历了从露天、平面、人工收费到地下、自动计费停车场到塔式、立体、智能取车、自动计费发展历程。依照停车场位置不同，停车场分为地面停车场、地下停车场及专用停车塔

6、（楼）及路边暂时占道停车场。根据建筑物类型不同，又可分为市区公共建筑群大型停车场（如成都天府广场地下停车场）、综合建筑楼专用停车场（如各类商场及办公楼专用停车场）、办公区域专用地面停车场（如校园停车场）、住宅社区专用停车场及用于经营专用停车楼（塔）。1.2 停车场管理模式发展停车场管理模式呈现出从人工管理到智能化管理发展趋势。老式管理方式采用人工管理方式，车辆进出、停放都由人工引导，计费也由人工计费收取。自动化限度低，管理随意性较大。人类文明发展进入信息时代，当代建筑发展也进入智能建筑时代，计算机技术、当代通信技术、网络互连技术、数据库技术、信息发布技术、智能信息及其解决技术、自动化控制技术等

7、核心技术都日臻成熟。特别是近年来IC卡技术广泛应用使得电子化、信息化、自动化、智能化管理停车场实现技术也不断改进和完善，成本逐渐减少，安全性及可靠性规定不断提高，因而全人工管理停车场已难以适应时代规定，对停车场实现自动化、智能化管理与监控势在必行。涉及车辆出入工程有关提示，停放服务自动计费、车辆进出自动化监控联动、自动记录进出车辆有关信息及历史数据等。某些专用停车塔（楼）则智能化限度更高。车辆入库只需取卡后定点等待，自动化传播设备自动完毕车辆传送、托举、入库、计时及出库过程。整个停车场设备高度智能化，停取车过程高度自动化，停车场空间运用效率更高。同步该类型停车场规定在建筑专业化规划，停车场设备

8、专业化规定也相应更高。2.可编程控制器（）简介及发展趋势2.1 PLC来源 在工业自动化控制领域重要分为PLC，工控机和嵌入式控制，而PLC自1968年诞生后来以惊人速度成为了这一领域主导者，为各种各样自动化控制设备提供了非常可靠控制应用。其重要因素，在于它可觉得自动化控制应用提供安全可靠和比较完善解决方案，适合于当前工业公司对自动化需要。另一方面，PLC还必要依托其她新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来冲击，特别是工业PC所带来冲击。PLC需要解决问题依然是新技术采用、系统开放性和价格。 PLC技术发展最后趋势依然是人们所争论焦点之一。大多数人以为，PLC将会继续失去市场份额；更有甚者以为，在

9、工业PC面前，PLC将会一步一步走向死亡；但也有一某些人相信，某些特殊工业应用领域仍将为PLC提供一定市场份额。2.2 PLC特点就我个人来看，PLC市场份额不但不会减少，反而将会增长。许近年前开始，就有人预言，PLC将要被PC-BASED控制系统取代。但是，PLC销售每年都在以一种十分稳定增长率在上升，当前PLC已经与十年前PLC有着很大区别，十年后PLC与当前PLC也将有着很大不同。但是，有两个方面是不变：一方面，PLC会提供稳定控制响应，另一方面，高度可靠性。PLC有着其他控制产品，如工控机，DCS，单片机等控制产品，所无法代替特性。 1可靠性可靠性涉及产品有效性和可维修性。可编程控制器

10、可靠性高，体当前下列几种方面： a)可编程控制器不需要大量活动部件和电子元件，接线大大减少，与此同步，系统维修简朴，维修时间缩短，因而可靠性得到提高。b)可编程控制器采用一系列可靠性设计办法进行设计，例如冗余设计，掉电保护，故障诊断，报警和运营信息显示和信息保护及恢复。c)可编程控制器有较强易操作性，它具备编程简朴，操作以便，编程出错率大大减少，而为工业恶劣操作环境设计硬件使可靠性大大提高。d)可编程控制器硬件设计方面，采用了一系列提高可靠性办法。例如，采用可靠性高工业级元件，采用先进电子加工工艺（SMT）制造，对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等；存储器内容保护，采用看门狗和自诊断办法，便于维修设计

11、等。 2易操作性 a)操作以便：对PLC操作涉及程序输入和程序更改操作，大多数PLC采用编程器进行程序输入和更改操作。当前PLC编程器大某些可以用电脑直接进行，更改程序也可依照所需地址编号、继电器编号或接点号等直接进行搜索或按顺序寻找，然后可以在线或离线更改。 b)编程方面：PLC有各种程序设计语言可以使用，梯形图与电气原理图相似；编程语句是功能缩写，便于记忆；功能图表语言以过程流程进展为主线，十分适合设计人员与工艺专业人员设计思想沟通。功能模块图和构造化文本语言，功能清晰，易于理解等长处。c)维修以便：PLC所具备自诊断功能对维修人员技术规定较低，当系统发生故障时，通过硬件和软件自诊断，维修

12、人员可以依照关于故障代码显示和故障信号灯提示等信息，或通过编程器和HMI屏幕设定，直接找到故障所在部位，为迅速排除故障和修复节约了时间。 3灵活性a)编程灵活性：PLC采用原则编程语言有梯形图、指令表、功能图表、功能模块图和构造化文本编程语言等。使用者只要掌握其中一种编程语言就可进行编程，编程办法多样性使编程以便。b)扩展灵活性：PLC扩展灵活性是它一种重要特点。它可以依照应用规模不断扩展，即进行容量扩展、功能扩展、应用和控制范畴扩展。它不但可以通过增长输入输出卡件数来增长点数，通过扩展单元扩大容量和功能，也可以通过多台PLC通信来扩大容量和功能。c)操作灵活性：操作灵活性指设计工作量、编程工

13、作量、和安装施工工作量减少。操作变得十分以便和灵活，监视和控制变得很容易。在继电器顺序控制系统中所需某些操作得到简化，不同生产过程可采用相似控制台和控制屏等。4机电一体化为了使工业生产过程控制更平稳，更可靠，向优质、高产、低耗要效益，对过程控制设备和装置提出了机电一体化，即仪表、电子、计算机综合规定，而PLC正是这一规定产物，它是专门为工业过程而设计控制设备，具备体积小、功能强，抗干扰性好等长处，它将机械与电气部件有机地结合在一种设备内，把仪表、电子和计算机功能综合集成在一起，因而，它已经成为当今数控技术、工业机器人、离散制造和过程流程等领域重要控制设备，成为工业自动化三大支柱（PLC，机器人

14、，CAD/CAM）之一。可编程控制器当前已经成为了一种不可代替控制系统，它们可以与其他系统通讯，提供产品报表，生产调度，诊断自身和设备故障，这些技术上改进，让PLC成为今天各行各业高质量和产量重要贡献者。由以上特点不难看出，PLC在工业控制领域，不但不会逐渐推出，并且会不断扩大她市场份额。表面上看工控机浮现给PLC带来了一定限度冲击，但如果咱们仔细分析一下可以看到，工控机在某种限度上其实协助了PLC发展，由于PLC可靠性高，易操作，但对与操作员站某些功能，如曲线解决，数据记录等功能，远不及工控机，而工控机致命缺陷是可靠性差。因此当前来看工控机与PLC结合控制系统更为完美。工控机浮现推动了PLC

15、发展。2.3 PLC发展方向其实PLC自诞生以来也是在不断发展改进创新。采用新、先进微解决器和电子技术达到迅速扫描时间。 小型、低成本PLC，可以代替4到10个继电器，获得更大发展动力。 高密度I/O系统，以低成本提供了节约空间接口。 基于微解决器智能I/O接口，扩展了分布式控制能力。典型接口如：PID，网络，CAN总线，现场总线，ASCII通信，定位，主机通讯模块，和支持高档语言编程模块（如BASIC，PASCAL）。 涉及输入输出模块和端子构造设计改进，使端子更加集成。 特殊接口容许某些器件可以直接接到控制器上，如热电偶、热电阻、应力测量、迅速响应脉冲等。 由于工控机，DCS等控制系统浮现

16、，将迫使PLC向着功能更多，开放性兼容性更强方向不断发展。2.4 PLC选型及简介1选取原则选取PLC是首待解决事情。一方面要选取多大容量PLC ,另一方面是选取什么公司PLC及外设。对第一种问题，一方面要对控制任务进行详细分析，把所有I/O点找出来，涉及开关量I/O和模仿量I/O以及输出是用继电器还是晶体管或是可控硅型。控制系统输出点类型非常核心，如果她们之中既有交流220V接触器、电磁阀，又有24V批示灯，则最后选用PLC输出点数有也许不不大于实际电数。由于PLC输出点普通是几种一组共用一种公共端，这一组输出只能有一种电源种类和级别。因此一旦它们是交流220V负载负载使用。则直流24V负载

17、只能使用其她输出端了。这样有也许导致输出点挥霍，增长成本。因此要尽量选取相似级别和种类负载，例如使用交流220V批示灯等。普通状况下继电器输出PLC使用最多，对第二个问题，则有如下几种方面要考虑：（1）功能方面 所有PLC普通都具备常规功能，但对某些特殊规定，就要懂得所选用PLC与否有能力控制任务。如对PLC与PLC、PLC与智能仪表及上位机之间有灵活以便通信规定；或对PLC计算速度、顾客程序容量等有特殊规定；或对PLC位置控制有特殊规定等。（2）价格方面 不同厂家PLC产品价格相差很大，有些功能类似、质量相称、I/O点数相称PLC价格能相差40%以上。在使用PLC较多状况下，这样差价固然是必

18、要考虑因数。由于本次课程设计是在学校完毕。考虑到实验室中应用是三菱FX2N型PLC，对此种型号PLC指令以及用法都比较熟悉。因此本次设计采用就近取材原则选三菱FX2N型PLC。2FX2N型PLC简介 20世纪90年代，三菱公司在FX系列PLC基本上又推出了FX2N系列产品。该机型在运算速度，指令数量及通讯能力方面有了较大进步，是一种小型化、高速、高性能、各方面都相称于FX系列中最高档次超小型PLC。FX2NPLC基本单元可以依照控制规模大小外加扩展单元、扩展模块及特殊功能单元构成叠装式PLC控制系统。下图是FX2N可编程控制器基本单元实物图。 FX2N可编程控制器实物图2.5 总结PLC将来发

19、展除了产品自身发展，更大限度上取决于顾客和市场发展，任何产品存在主线在于顾客和市场需求。PLC以它高可靠性和易操作性，主导了工控行业数十年，我相信它将继续存在且壮大下去。 PLC是一种可编程数字逻辑控制设备，初期用于开关量逻辑控制，多用做控制电动机正反转和电磁阀开关动作，从而控制机械设备运转。只要合理分派输入、输出点，依照控制规定设计梯形图，采用基本指令和步进指令就可达到控制目的。随着控制规定不断提高，许多PLC生产厂家进一步优化和完善PLC功能，增长了功能指令，大大拓宽了PLC应用范畴，使PLC在某种限度上可以代替控制器和计算机协同工作系统，为工业生产和民用控制设计提供以便。PLC具备可靠性

20、高、功能性强和编程简朴等长处，因此深受设计人员爱慕。PLC就犹如一部计算机与继电器控制设备相结合新型高性能控制装置。PLC基本单元涉及中央控制器(PLC)、存储器、输入单元和输出单元。采用模块化构造为了适应各种工业控制需要，除了单元式小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化构造。PLC各个部件涉及CPU、电源、I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统规模和功能可依照顾客需要自行组合。编程简朴易学PLC编程大多采用类似于继电器控制线路梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机专门知识，因而很容易被普通工程技术人员所理解和掌握。安装简朴，维修以便PLC不需要专门机房，可以在各

21、种工业环境下直接运营。使用时只需将现场各种设备与PLC相应I/O端相连接，即可投入运营。各种模块上均有运营和故障批示装置，便于顾客理解运营状况和查找故障。由于采用模块化构造，因而一旦某模块发生故障，顾客可以通过更换模块办法，使系统迅速恢复运营。下面是PLC基本单元构造图： PLC基本单元物理构造图PLC就物理构造来说有丰富输入输出端，而从PLC逻辑构造来说，内部有许多软元件，如输入输出继电器、状态器、计数器。计时器和数据寄存器及器件所相应常开常闭触电，以便对车辆进出、停车、计数、计时信号输入和车辆停放数量、位置显示。大多数PLC编程方式均有梯形图编程、指令表编程和顺序功能图(PLC)编程，特别

22、是梯形图编程方式，直观易懂。除了运用基本指令可以完毕大量工作，功能指令扩展更为系统开发、调试和维护带来诸多便利，本文以梯形图编程方式设计停车场管理系统，无论从设计到功能分析都是极为以便。3. 总体方案设计通过查阅大量有关技术资料，并结合自己实际知识，我重要提出了两种技术方案来实现系统功能。下面我将对这两种方案构成框图和实现原理分进行阐明。1.如图1-1所示，假设有一停车场共有16个车位。2.在入口处装设一传感器，用来检测车辆进入数目。3.在出口处装设一传感器，用来检测车辆出去数目。4.有车位时，入口闸栏才将门启动让车辆进入，并有批示灯示表达尚有车位。5.车位满时，则有一批示灯显示车位已满，且入

23、口闸栏不能启动让车进入。6.可以用七段数码显示管上显示当前停车场共有几部车。3.2 方案比较 1方案一 本设计是基于PLC停车场控制系统，在停车场进口处装一传感器1，出口处装一传感器2，传感器接受到高电平信号而控制电机正反转，停车场处闸门开合。传感器1、2所输出脉冲分别输入给计数器1、2，计数器1、2将计数据存储在存储器1、2中，进车辆数与出车辆数想减得到数据再传播给存储器3。2 方案二本设计在停车场闸门口处装两个光电传感器BEN5M-MDT，传感器所接受到信号控制电机正反转，停车场闸门开合闸，此外，传感器所接受到信号传播给plc控制系统双向计数器C250，C250具备计数存储功能，并将计数成

24、果实时传播给带译码器七段数码显示屏显示，如显示数为16时，则门口处闸门停止工作，如显示数还没到16时，则闸门继续工作。如下图图3-2方案二原理框图3.3 方案论证方案一所存储数据将会传播给数码显示管显示，如显示数为16时，则门口处闸门停止工作，如显示数还没到16时，则闸门继续工作。其原理框图如下图2所示：车进开/合闸车出计数器1存储器1计数器2存储器2存储器3数码显示方案二本设计在停车场闸门口处装两个光电传感器BEN5M-MDT，传感器所接受到信号控制电机正反转，停车场闸门开合闸，此外，传感器所接受到信号传播给plc控制系统双向计数器C250，C250具备计数存储功能，并将计数成果实时传播给带

25、译码器七段数码显示屏显示，如显示数为16时，则门口处闸门停止工作，如显示数还没到16时，则闸门继续工作。3.4 方案选取上述两个方案均是基于PLC来设计，设计所需要硬件某些PLC系统都可以提供，均可以达到设计规定。方案一所用程序指令简朴易懂，可环节繁，接线图较复杂；方案二所用程序指令简朴，环节较少，运用了C250双向计数原理，通过两个输出端口向显示屏输送数据，简朴且易于实现。通过以上权衡比较，显然方案二是实现本次设计任务较合理方案。4.硬件系统设计 图3-1系统构成简图4.1 七段数码管设计要进行数字显示最惯用器件就是七段数码管，它是由a、b、c、d、e、f、g七个LED构成。通过使不同LED

26、组合发光，达到数字显示效果。七段数码管各数码段分布及排序如图二所示,并联式七段数码管译码原理如图所示。每个数码段通过限流电阻和译码开关(译码开关泛指能起到开关作用器件,如:三级管、集成电路、普通开关、接插件)互相并联,然后与电源联接,由译码开关译码,译码开关导通,表达与该译码开关相联数码段显示;译码开关关断,表达与该译码开关相联数码段不显示,数码段不同显示组合,就可显示“0-9”10个阿拉伯数字。例如:在图3中,译码开关SA，SB，SC，SD，SE，SF导通,显示数码“0”;译码开关SB，SC导通,显示数码“1”,以此类推。 七段数码管各数码管分布 七段数码管译码原理3.2 车位传感器1车位传

27、感器工作原理及选型车位传感器负责采集车位状态信号，本节根据其工作原理进行选型8。2各类车位传感器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基本，车位传感器则是其中核心部件。当前对车位占、空状态检测常采用地感线圈检测器、超声波车位传感器等惯用方式。近来亦有采用视频车位检测器实现对车位检测。电感线圈检测方式常被用于停车场出入控制系统。视频车位检测器则采用视频图像解决技术，采用摄像头同步监控各种车位，并将车位占用信息传递到上位控制计算机。除了传送简朴车位占用状况信息之外，还可以传送现场监测图片。视频车位检测系统普通由图像采集、图像解决、网络通信、显示控制及电源五大模块构成。系统对车位状态监测

28、需要强大信息解决能力。超声波车位传感器则采用超声波测距工作原理，运用超声波发射、被测物体反射、回波接受后时差来测量被测距离一种非接触式测量仪器。可以检测车辆与否停在车位上，具备防误检功能，如防相邻车位误检、人员在停车位误检、障碍物误检等。由于使用超声波侦测，不会象使用红外线、微波等侦测方式容易受外在环境变化或干扰而导致误报问题。由于每个传感器均有独立防干扰功能，也不受周边传感器干扰。检测车位占、空状态可以采用光电、电磁、红外检测等各种办法设计车位传感器，但从检测原理及工程实行来看，超声波检测器具备造价低、非埋设、无附加反射装置、免维护和抗静电干扰等长处，有助于网络群测系统构成。基于超声波传感器

29、上述长处，本文系统中对停车场车位检测选用超声波车位传感器。3超声波车位检测原理超声波车位传感器运用超声波发射、被测物体反射、回波接受后时间差来测量被测距离，依照不同距离时回波时间差不同来判断车辆与否停在车位上。超声回波示意图所示： 超声回波示意图在没有车时，从发出超声波到接受到回波时间：（常数）其中s为传感器到地板距离，v为0时超声波在空气中传播速度，其值为331.5 m/s。当有车泊位时，由于超声波被车反射回，因而，从发出到接受回波时间相对于没车时会减小，其大小为，其中H为车头高度。这里讨论停车场是以能容纳16辆车车库为例设计一种管理系统。 自动控制系统设计流程PLC系统框图3.3道闸开关系统在车库入口处，道闸前地下埋设车辆检测器，当车辆停在道闸前，检测器会向PLC发出信号告知将有车辆进入，道闸处在准备打开状态，只要身份辨认对的，道闸及时打开。道闸后地面也要埋设检测器，车辆通过后，告知PLC要增长一辆汽车数量，并在车库门前批示板上数码管显示，最后控制道闸关闭。下面是道闸开关功能示意图： 道闸开关示意图3.4停车场车位批示板 在车库入口处应当安装批示板，告知车辆司机整个车库停放状况，涉及数量和停放位置。车库和批示板示意图如图所示：