基于PLC的停車場控制系統設計目錄TOC\o"1-3"\h\u15869摘要 125375關鍵字： 1114831緒論 252981.1研究背景及意義 2319281.2國內外研究現狀 2230272總體設計 3262563硬件設計 3264313.1PLC選型 3305433.2變頻器選型 5163063.3觸摸屏選型 6122883.4光電傳感器選型 6105293.5指示燈選型 6113413.6LED選型 7125593.7電源模塊設計 7107904系統軟件設計 7210544.1變頻器通信連接 7254864.2程序流程圖設計 819894.3PLC梯形圖設計 10296604.4觸摸屏界面設計 13168495系統調試與測試 1430595.1系統調試 1444775.1.1硬件調試 1454335.1.2軟件調試 14195625.2系統測試 1585386總結 16摘要：停車場的智能監控是隨著自動化技術的發展而出現的一個普遍趨勢。而PLC技術的日益成熟和可靠，推進了智能化設施的迅速普及。所以，選擇設計一個停車場的控制系統，采用的是PLC技術，這樣可以解決生活中停車混亂的問題。首先，明確停車控制系統的主要功能，制定總體規劃，其次要對停車控制系統的硬件和軟件進行設計，包括選擇電源、逆變器、觸摸屏、光電傳感器、燈光指示器和數碼管，以及電源模塊設計和通信模塊設計。設計的停車場控制系統能夠實現對停車場的自動化監控，具有一定的應用價值。關鍵字：PLC停車場控制系統1緒論1.1研究背景及意義停車場監控和控制的完全自動化，是使用高科技來提高安全保障，可靠性和管理效率。無需人工控制，因員工失誤或管理和控制不當而造成的時間和空間損失正在減少，停車安全、經濟和效率也大大提高。而現代的停車場管理系統，基本上都是一個模塊。停車輕松的效果在一定程度上是好的，但是效率并沒有被充分利用。停車場建設已經成為城市交通的重要組成部分。已有的停車場通常只進行存取控制，控制使用者的停車權利，而不會追蹤使用者停車和收車的過程。這一現象時有發生。在分析上述停車管理方法的基礎上，使用plc技術開發了停車管理系統。力爭改進泊車場管理功能。高效的停車控制系統的設計將有助于標準化停車，減少車輛被盜的可能性，并停車位使用起來更便捷。1.2國內外研究現狀20世紀60-70年代，許多國家就出現了人口、車輛、公共設施向大城市聚集，引發交通擁堵、停車難等一系列問題。因此，發達國家很早就開始研究和應用停車管理技術。1971年，德國亞琛市部署了全球第一套停車誘導系統，使用顯示器發布停車場位置信息。隨后幾年，在城市中心建立了科隆市停車控制系統。1990年代，德國的博世集團發展出一套停車控制系統。2013年，美國人SamFriedman推出了一款停車場控制程序，這個程序功能齊全，包括能顯示停車位空余信息、車輛停車記錄以及車輛停車計費等多種功能，功能涵蓋范圍廣闊。根據德國媒體報道，2014年，德國交通部門研制出一臺自動泊車機器人。我國在2000年左右就開始研究和應用停車技術。但目前大多數停車場的信息技術應用水平不高，一般情況下，在停車場入口設置一個大的led顯示屏，向駕駛員顯示可使用的停車位。功能十分簡陋單一。2001年，國內首次實現電腦控制管理收費，通過顯示屏向駕駛員提供可用車位信息等。在年末，南京也步入了高科技停車管理的行列，引進了停車管理系統。近年來，由于各類高科技技術的飛速發展，越來越多的應用和服務向手機客戶端轉移。一批停車管理企業綜合應用像移動互聯網技術這樣的新技術，使停車管理行業變得越來越商業化。在停車管理領域，除了ETCP，還有百事通、丁丁停車、e代泊等。2總體設計該控制器操作起來十分的簡單靈活，功能也十分齊全，不僅能滿足駕駛員方便、快捷的要求，又能充分提高車輛安全性，避免發生故障。停車指示燈完全由plc控制，其余停車車輛則由led顯示。各監控終端由傳感器實現。圖1顯示了plc基地停車場的總體結構。圖1基于PLC的停車場控制系統總體結構設計圖3硬件設計3.1PLC選型綜合考慮結構型式、安裝方式、相應功能要求和對相應速度的要求，選中了一款小型plc。這樣，在輸入輸出端口不足的情況下，可以通過擴展來增加或減少輸入輸出的數量，同時也可以將其他模塊擴展以實現不同的控制功能。圖2顯示了S7-200PLC的全部組成。本論文選用CPU224模型。圖2PLC的系統組成根據停車場控制系統需求，PLC控制器I/O端見圖3所示，電路連線見圖4所示。圖3PLC控制器I/O端CPCPU224圖4PLC硬件連線圖3.2變頻器選型對于由超過6極和可變極化電機驅動的負載等，應根據工作時可能產生的最大電流來選擇逆變器的功率。總而言之，本泊車控制系統選用西門子生產的變頻器，其工作參數如圖5所示：圖5西門子變頻器主要參數3.3觸摸屏選型TP1500精智版采用基于plc的觸摸屏模式，采用15.4英寸顯示器，1600萬像素，led燈光，寬屏16:9,24兆用戶內存。語言種類齊全，還包括標準硬件和軟件接口，節省了許多額外的設備。3.4光電傳感器選型通過將指定的傳感器連接到輸入接口，plc可以為受控對象檢測不同的數據。光電傳感器檢測光束的重疊或反射，并根據示意圖確定位置是否有變化。因為傳感對象是金屬的，因此任何能反射光的對象都能被發現。光電傳感器選擇KJT-FS100，實物見圖6所示。

圖6光電傳感器實物圖在每個入口和出口都安裝光電傳感器，方便地記錄停車車輛的數量(包括停車和不停車的車輛總數)。3.5指示燈選型停車場已滿時，紅燈會打開，綠燈會關掉，這表示著當前的停車場已滿。當停車場沒有滿額，存在空停車位時，綠燈亮，紅燈亮，這表示著當前的停車場有空位置。燈光指示的位置見圖7。圖7指示燈安裝位置3.6LED選型所設計的停車場共有車位160個，主要是采用LED顯示剩余車位。綜合考慮，選擇了三位數的數碼燈。3.7電源模塊設計停車場控制系統的電源控制電路如圖8所示，提供整個系統電源，包括電源指示燈、CPU供電電源和其他外部電源。圖8電源電路圖4系統軟件設計硬件組成以后，建立停車管理系統PLC管理程序也是實現優化管理的需要。為了達到這一目的，開發了一個基本的停車控制程序，實現門開閉，數字顯示剩余車輛的數量，并說明是否應該減速。4.1變頻器通信連接各變頻器通過連接電纜依次接入分配器。變頻器與分配器連接如圖9所示。圖9連接電纜連接變頻器與分配器多個變頻器與工控機通過RS-485通訊實現多站點通信，用戶可以通過一臺工控機觸摸屏對多站變頻器頻率參數進行監控及讀寫，其通訊接線如圖10所示。圖10多站變頻器通訊接線方式示意圖4.2程序流程圖設計按程序要求進行停車管理，使停車管理系統正常工作。停機程序如下：啟動停機控制系統，控制器對每個光電傳感器信號連續的掃描。停車場檢測到信號變化時，可滿足相關的電控要求。以入庫為例，停車場控制系統主程序流程見圖11所示。圖11停車場控制系統主程序流程圖停車場控制系統具體流程如下：1）先按下SB0按鈕，啟動泊車控制系統，系統指示燈即亮。2）汽車進入光電探測區1時，入口處門打開，車輛進入；3）當光電感應區2接收到信號后，入口處的門關閉，儲存車輛的數量增加，空閑的車位數量在數碼管上顯示。4）駕駛員找把車放到空車位上，車位上的感應器就會感應到有車輛進入。此時的指示燈即滅，表示此車位已有車停泊。5）如果停車場已滿，警示燈亮，車輛不能進入停車場。6）如果汽車在門口被感應到，出口門打開。7）當出口的感應區2檢測到車輛信號時，關閉出口門，同時將儲存車輛的數量減少，空閑的車位數量在數碼管上顯示。8）感應器發現汽車離開停車場時，停車位指示燈就會亮，表示此車位沒有停車。9）當停車場沒有車輛時，數碼管顯示總車位數量，出口門關閉。10）在必要時，可人工控制使系統停止運行。11）在必要時，也可以人工清零。需要記錄每個停車場的停車時間。圖12是停車時間路線圖。圖12車位計時腳本程序流程圖就拿202個停車位來說，下面是停車時間腳本：IF車位202選擇=1THENT=!TimeGetCurrentTime()IF車位202已存=0THEN D=!TimeGetCurrentTime()時間202="00:00:00"!Format(!TimeSpanGetMinutes(!TimeGetSpan(T,D)),"00")+":"+!Format(!TimeSpanGetSeconds(!TimeGetSpan(T,D)),"00")ENDIFENDIF4.3PLC梯形圖設計通過PLC梯形圖檢測光電傳感器，判斷車輛是否超出范圍，并通過指示燈顯示結果。當駕駛員開車到達停車場入口時，這時的傳感器就會接收到信號，從而表明車輛入庫。相應的變量增加1，記錄當前停車場車輛的數量。當司機把車開出停車場時，變量減少1。根據變量的數量和可停放車輛的最大數量對指標進行比較。超過最大數量時，紅燈指示，告知駕駛員，停車場已滿，請勿進入。未超過最大數量時，綠燈指示，告知駕駛員，停車場未滿，可通行。汽車停在停車場的時候，會在停車場上方觸發一個光電傳感器。光感應器會發出當前的信號，然后把信號傳給plc,plc就可以發現停車位已經有人了。汽車離開車位后，光電傳感器的電流會斷開，plc不會再檢測到信號，所以可以斷定停車場現在還有空車位。泊車控制系統樓梯示意圖13；圖13系統梯形圖程序流程圖進行初始化。圖14顯示初始化過程。圖14初始化程序普通的開放源碼連接M0.0和M0.1分別通過軟件配置來控制其關閉狀態。圖15中顯示了一系列的顯示器代碼。圖15指示燈代碼段程序當車輛進入停車場時，車輛進場傳感器可以及時檢測車輛并控制入口門的開啟。在停車已滿時，輸入屏幕上將顯示停車信息。并對入口門進行監控，使其無法打開，禁止車輛進入。停車場控制系統中車輛出入口程序見圖16所示。圖16停車場入口程序由于停車場的停車位很多，當車不多的時候很容易停車。但是在高峰時段，停車場停放的車輛較多，在高度擁堵的情況下往往會產生停車效率。考慮到這種情況，該文檔提供了一個圖表來實時顯示所有停車場的狀況，使駕駛員能夠看到當前的停車空間。鑒于停車場的使用以及司機的停車習慣，當車輛剛進入停車場時，停車場會自動為司機保留相應的車位并規劃出最便捷的停車路線，如圖17所示。圖17最短停車路線界面程序流程圖該界面程序能實時獲取監控信息，使駕駛員找到最佳停車位置。4.4觸摸屏界面設計觸摸屏幕是人與計算機交互的主要工具。泊車控制系統必須盡可能簡單。在圖18，圖19和圖20中顯示了主控制界面、控制模式界面和傳感器檢測界面。車主使用界面如下圖，進入此界面，車主就可以存車了。圖18觸摸屏主控界面系統管理模式是管理工作人員所使用的模式。操作可以在控制模式下完成。該管理系統的工作非常詳細，允許進行大量細微的操作，以及閱讀大量信息。圖19管理模式控制界面圖20傳感器檢測界面5系統調試與測試5.1系統調試5.1.1硬件調試接線完畢后，仔細檢查設備間的連接是否短路或錯誤。確定好之后，將電源插到接線板上，檢查系統狀況。如若發生異常情況，要立刻切斷電源，做仔細的檢查。正后再進行同樣的測試，直到正常為止。5.1.2軟件調試軟件調試是要在程序運行之前，要根據測試時所發現的錯誤，進一步實施診斷，從而找出原因以及具體的位置進行修正。5.2系統測試各類plc都有不同的建模軟件。SiemensS7-300有自己的模擬器，而S7-200plc則需要像21圖中顯示的那樣，打開它獨特的建模軟件。你需要選擇plc的模型。本論文選用CPU224模型。如圖22所示。圖21西門子S7-200仿真軟件圖22仿真軟件中CPU224的選擇下載plc程序，請點擊“下載”進入“模擬軟件”，即可下載需