《基于PLC控制的8位自動停車系統(tǒng)設計【優(yōu)秀畢業(yè)課程設計】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《基于PLC控制的8位自動停車系統(tǒng)設計【優(yōu)秀畢業(yè)課程設計】（28頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

目 錄 摘 要 1 章 停車場 車位控制流程分析 ..................................... 1 停車場建筑情況及其管理模式分析 ............................. 2 車位控制流 程圖 ............................................. 2 停車場監(jiān)控系統(tǒng)主要功能模塊 ................................. 3 平面停車場控制需求描述 ..................................... 4 第 2 章 控制系統(tǒng)硬件設計 ........................................... 4 現(xiàn)場控制器選型 ............................................. 5 介 ............................................... 5 選型 ............................................ 8 停車場出入口控制模塊硬件設計 ................................ 8 讀卡器工作原理及選型 ................................. 10 出入口控制系統(tǒng)相關設備選型 ........................... 11 車位監(jiān)控系統(tǒng)硬件集成設計 .................................. 11 第 3 章 停車場控制系統(tǒng)軟件設計 ................................... 13 戶出入場控制程序設計 ..................................... 13 第 4 章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計算機的通信 ............................... 19 4.網(wǎng)絡通信技術 ............................................. 19 數(shù)據(jù)通訊相關接口 .......................................... 21 讀卡器與管理 通信 ..................................... 21 管理 通信 ........................................ 22 第 5 章 結束語 ................................................... 23 參考文獻 基于 制的 8 位 自動停車 系統(tǒng) 摘 要 本文提出一種運 用可編程控制器（ 停車場進出及停放指示進行管理的方案。本停車場由八位停車位、入口檢測器、出口檢測器、道閘管理系統(tǒng)、七段數(shù)碼管用來顯示車庫內車輛數(shù)、尚有車位指示燈、車位已滿指示燈等部分組成。采用 自動控制系統(tǒng)，由于 有可靠性、易操作性、靈活性等優(yōu)點，因此，本控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)停車場相比，大大提高了設計效率，維護周期短、調試方便、成本較低、易操作、可靠性高，有很強的實用價值。 【關鍵詞】 ： 車系統(tǒng)；控制設計 8 LC a of to in a of is LC is to of to is 1 第 1章 停車場車位控制流程分析 停車場建筑 情況及其管理模式分析 停車場根據(jù)建筑形式及停車場位置的不同分為園區(qū)地面停車場、建筑物地下平面停車場、專用停車樓及路邊臨時占道停車場。根據(jù)建筑物類型及建筑物功能的不同又可分為： 市區(qū)公共建筑群大型停車場，該類型停車場規(guī)模龐大，停車位多，停車用戶流動性大，用戶通常皆為臨時停車用戶。 綜合建筑樓專用停車場，如各類大型商場及商務樓群地下專用停車場。該類型停車場停車位數(shù)量適中，停車用戶常分為辦公樓固定停車用戶人群及購物顧客或訪客臨時停車用戶人群。此類停車場通常白天工作時段車位緊張而夜晚非工 作時段則車位大量空置。因此在管理模式上可實行分片分區(qū)管理，劃定專用的固定用戶停車區(qū)域及臨時用戶停車區(qū)域，在夜晚非工作時段將臨時用戶停車區(qū)域車位提供給周邊社區(qū)無配套停車位小區(qū)住宅用戶計時停車，提高設施利用率以提高社會配套設施的社會效益，緩解停車位置緊張的市場供需矛盾。 辦公區(qū)域專用園區(qū)地面停車場。該類型停車場用戶也常分為固定用戶及臨時訪客用戶，由于園區(qū)露天管理模式使得對停車管理到固定車位的可能性很小，通常只能實現(xiàn)門禁管理出入權限。此類型停車場為防止盜車現(xiàn)象的發(fā)生則可采用攝像監(jiān)控，在出入口嚴格比對 車輛攝像信息。對多出入口園區(qū)停車場管理還需做好聯(lián)網(wǎng)管理，數(shù)據(jù)共享，一卡通行。 住宅小區(qū)專用停車場，該類型停車場規(guī)模通常依據(jù)小區(qū)總戶數(shù)設計，停車類型絕大多數(shù)應為固定用戶停車，在管理模式上可不采用計時收費而采用停車位相對固定，用戶卡預先充值付費方式。為防止亂停車位及盜車現(xiàn)象，可加強車位動態(tài)監(jiān)控結合門禁管理以達到有效監(jiān)控。 專用停車樓的建筑在設計上為停車場專用，可采用專用托舉設備結合現(xiàn)場控制器、傳感器、計算機等智能設備實現(xiàn)停車、取車、車位監(jiān)視等過程的全自動控制，并能做到空間的最高效利用 。該類型停車場需在建筑設計的初期即根據(jù)專用設備規(guī)劃建筑的功能及形式，并且初期設備投入昂貴。 綜上所述可知無論哪一類停車場地，其用戶皆可歸類為臨時停車用戶和固定停車用戶兩類。對臨時停車用戶，由于用戶流動性大，為防止盜車現(xiàn)象發(fā)生，通 2 常采用攝像監(jiān)控、比對出庫車輛信息、計時收費的管理監(jiān)控模式。對固定停車用戶則通常采用停車用戶卡預先充值收費，門禁系統(tǒng)結合車位監(jiān)控系統(tǒng)對停車車輛及車位動態(tài)監(jiān)控的管理、監(jiān)控模式。 鑒于此，本文在對典型停車場進行分析的基礎上提出停車場管理及監(jiān)控系統(tǒng)的功能規(guī)劃及實施方案，并對其控制系統(tǒng)做詳細設 計。 車位控制流程圖 如下停車場有 8 個車位 圖 1車位局部示意圖 1. 在入口處裝設一傳感器 ,用來檢測車輛進入的數(shù)目 2. 在出口處裝設 一傳感器 ,用來檢測車輛出去的數(shù)目 3. 尚有車位時 ,入口可以進入 4. 用數(shù)碼管顯示車的數(shù)目 3 停車場監(jiān)控系統(tǒng)主要功能模塊 要實現(xiàn)上述監(jiān)控流程，停車場監(jiān)控及管理系統(tǒng)的基本組成為出入口控制系統(tǒng)；車路、車位監(jiān)控系統(tǒng)及管理系統(tǒng)。系統(tǒng)框圖如圖 2示。本文重點介紹管理監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場設備的功能設計、相關控制軟件的設計。對管理中心軟件的設計則不作介紹。 停車場入口控制系統(tǒng) 入口控制系統(tǒng)主要由入口票箱（內置出卡機、感應式讀卡器）、自動道閘、車輛檢測線圈、控制器等設備組成。 用戶入場時在票箱處按鍵， 票箱內發(fā)卡器發(fā)送一張 至入口票箱出卡口，同時完成讀卡過程。讀卡器與 通信，記錄讀卡事件相關數(shù)據(jù)如：卡號、讀卡時間等。同時發(fā)信息通知控制器啟動入口攝像機，拍攝入庫車輛圖像并依據(jù)相應卡號存入管理數(shù)據(jù)庫?？刂破鏖_啟道閘放行車輛，車輛通過車輛檢測傳感器后，控制器關閉道閘并記錄入庫車輛數(shù)目，車位滿時，紅燈亮顯示“滿位”。 停車場出口控制系統(tǒng) 出口控制系統(tǒng)部分主要由出口讀卡器、自動道閘、車輛檢測線圈、照相機及控制器組成。 用戶車輛出場時，在出口讀卡器處讀卡，同時啟動照相機拍照， 依據(jù)讀取的卡號 調用出入口兩幅相同卡號的圖像人工比對。管理軟件依據(jù)入場及出場時間及計費標準計費，司機繳費；在收費及圖像比對無誤后，管理人員按鍵開啟道閘放行。車輛檢測傳感器檢測到車輛離場后道閘關閉，停車位計數(shù)器加一，管理系統(tǒng)將該車繳費信息記錄到數(shù)據(jù)庫。 車位狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng) 在用戶停車場管理中若按照通常系統(tǒng)構成僅利用出入口門禁系統(tǒng)進行出入權限管理，對車輛進入時的亂停放現(xiàn)象進行監(jiān)控。在本文系統(tǒng)設計中，利用車位傳感器構成車位狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。 停車場管理系統(tǒng) 停車場收費管理處內設備由管理 、系統(tǒng)管理軟件、 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、 讀寫器、報表打印機、對講系統(tǒng)、收費顯示器組成。管理 通過系統(tǒng)管理軟件與 讀寫器系統(tǒng)、出入口控制器通信，負責讀寫 信息；存儲并管理用戶卡及車位信息；統(tǒng)計分析計費及管理情況；查詢、打印報表；系統(tǒng)維護等功能。 4 平面停車場控制需求描述 停車場的管理及控制包含管理及控制兩部分運行系統(tǒng)。 管理包括對用戶及其使用停車位情況等信息的管理；停車場運營基本情況信息的管理及設備基本信息的管理。這些管理功能的實現(xiàn)由安裝在管理 內的管理中心軟件完成，包含如下功能： 在線監(jiān)控所 有各站點帳目狀況：如各時期收支情況、付款額度及次數(shù)、幣卡數(shù)量、種類等、出入口當前狀況、操作員姓名等；用戶卡的管理數(shù)據(jù)庫；帳目打印與數(shù)據(jù)庫報表；系統(tǒng)配置及建立停車系統(tǒng)及費率設置等其他部件管理等；控制則主要是對現(xiàn)場設備的狀態(tài)依據(jù)管理及控制流程進行監(jiān)視與控制，該部分功能的實現(xiàn)由現(xiàn)場設備及現(xiàn)場控制器及相關監(jiān)控軟件完成。主要包含如下功能： 1、自動采集車輛出入車庫與車位的狀態(tài)； 2、根據(jù)車輛出入庫狀態(tài)自動開、關道閘并自動開啟； 3、對車位則自動計數(shù)并能啟動滿位紅燈亮； 5 第 2章 控制系統(tǒng)硬件設計 上一章介紹了停車場控制系統(tǒng)的管理模式及管理、監(jiān)控系統(tǒng)功能需求及監(jiān)控流程。停車場控制系統(tǒng)硬件是系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控管理功能及流程的基本物質條件，本章主要對停車場控制系統(tǒng)各功能主要模塊進行集成設計，對各功能模塊進行工作原理設計及硬件選型。 現(xiàn)場控制器選型 在停車場監(jiān)控系統(tǒng)中，對現(xiàn)場設備的控制及現(xiàn)場各類信號的采集需由現(xiàn)場控制器完成，本文選用可編程控制器 為現(xiàn)場控制器。 上一章介紹了停車場控制系統(tǒng)的管理模式及管理、監(jiān)控系統(tǒng)功能需求及監(jiān)控流程。停車 場控制系統(tǒng)硬件是系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控管理功能及流程的基本物質條件，本章主要對停車場控制系統(tǒng)各功能主要模塊進行集成設計，對各功能模塊進行工作原理設計及硬件選型。 介 可編程控制器簡稱 人計算機也稱 了避免混淆，人脈將最初用于邏輯控制的可編程控制器叫做 際電工委員會在 1987 年頒布的 準草案中對 了如下定義：“ 一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、計數(shù)和算術運算等操作的 指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。 其有關的外圍設備都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。 69 年美國 司研制出世界上第一臺 并在 司汽車生產線上應用成功。 1969 年，美國研制出世界第一臺 1971 年，日本研制出第一臺 1973 年，德國研制出第一臺 1974 年，中國研制出第一臺 發(fā)展史： 第一代： 1969 年 ~1972 年，代表產品有 ·美國 司的 ·日本立石電機公司的 ·日本北辰電機公司的 第二代： 1973 年 ~1975 年，代表產品有 ·美國 司的 6 ·德國 司的 3、 列 ·日本富士電機公司的 列 第三代： 1976~1983 年，代表產品有 ·美國 司的 484、 584、 684、 884 ·德國 司的 5 系列 ·日本三菱公司的 550 第四代： 1983 年 ~現(xiàn)在，代表 產品有 ·美國 司的 ·德國西門子公司的 列 特點是體積小、重量輕、能耗低、可靠性高、抗干擾能力強、適用性強、易學易用、系統(tǒng)設計周期頓、維護方便、改造容易等，深受工程技術人員歡迎。 制系統(tǒng)和其它控制系統(tǒng)的比較 誕生以來其技術發(fā)生了質的飛躍，應用領域也越來越廣泛，成為今自動化技術的三大支柱之一。同時它與其它工業(yè)控制器相比各有特點。 繼電器控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，通過機械式觸點及繼電器來實現(xiàn)動作，但系統(tǒng)確定下來后要修改則非常困難，且控制精度低，易出 現(xiàn)冒險競爭，且時間常數(shù)太大，故易出現(xiàn)誤動作，可靠性、維護性都不高。而 用軟件來替代電器觸點，利用其內部存儲器以數(shù)據(jù)的形式將控制邏輯存儲起來，其動作由程序實現(xiàn)，便于系統(tǒng)更新、修改。時限控制由數(shù)字計時器實現(xiàn)計時，其計時精度高。系統(tǒng)指令執(zhí)行速度極快，約為幾十微秒甚至更低，再加上其內部嚴格的同步，所以不會出現(xiàn)誤動作。 具有許多繼電器所不具有的功能如：步進控制、 A 轉換、通訊等功能等。因此，無論在系統(tǒng)更新的方便性、系統(tǒng)的可靠性、維護性及系統(tǒng)控制精度方面還是在功能性方面， 制系統(tǒng)都遠優(yōu)于繼電器控 制系統(tǒng)。 單片機相比較而言， 建立在單片機之上的產品，單片機是一種集成電路，可以構成各種各樣的應用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可， 同廠家的 相同的工作原理，類似的功能和指標，有一定的互換性，質量有保證，編程軟件正朝標準化方向邁進。這正是得廣泛應用的基礎。而單片機應用系統(tǒng)功能千差萬別，質量參差不齊，學習、使用和維護都很困難，存在編程復雜、不易掌握的問題，還需要處理大量I/O 接口的問題，且其輸出帶負載能力也較弱，要驅動工業(yè)負載需要復雜的外圍電路 。優(yōu)點在于它具有較強的數(shù)據(jù)處理能力，硬件成本較 ，然而工業(yè)過程要處理的是大量的開關量，因而運用在工業(yè)控制中它的長處得不到發(fā)揮，其可靠性也遠不如 工程的角度，對單項工程或重復數(shù)極少的項目，采用 案是明智、快捷的途徑，成功率高，可靠性好，但成本較高。 7 同時與電氣控制系統(tǒng)相比， 制系統(tǒng)還有這更多的特點兒。 具體如下： （ 1）從控制方法上看，電器控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構成后，想再改變或增加功能較為困 難。另外，繼電器的觸點數(shù)量有限，所以電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴展性受到很大限制。而 用了計算機技術，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且 謂“軟繼電器”實質上是存儲器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點數(shù)量是無限的， （ 2）從工作方式上看，在繼電器控制電路中，當電源接通時，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行 工作方式。而 用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方 （ 3）從控制速度上看，繼電器控制系統(tǒng)依靠機械觸點的動作以實現(xiàn)控制，工作頻率低，機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題。而 過程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制的，速度快， 程序指令執(zhí)行時間在微秒級，且不會出現(xiàn)觸點抖動問題。 （ 4）從定時和計數(shù)控制上看，電器控制系統(tǒng)采用時間繼電器的延時動作進行時間控制，時間繼電器的延時時間易受環(huán)境溫度和溫度變 化的影響，定時精度不高。而 用半導體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產生，精度高，定時范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設定定時值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且 有 計 數(shù) 功 能 ， 而 電 器 控 制 系 統(tǒng) 一 般 不 具 備 計 數(shù) 功 能 。 （ 5）從可靠性和可維護性上看，由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，其存在機械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護性較差。而 量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，其壽命長、可靠性高，具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時顯示給操作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調試和維護提供了方便。 綜上所述，繼電器控制系統(tǒng)無論在可靠性方面還是在系統(tǒng)構成靈活性，或是長期成本方面都已呈現(xiàn)被 制系統(tǒng)取代的趨勢；單片機系統(tǒng)則學習、使用、修改、維護難于 制系統(tǒng)，可靠性低于 制系統(tǒng)。本文中選用計算機控制系統(tǒng)構成停車場數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)以完成對停車場相關運作信息的管理并與讀卡器及現(xiàn)場控制器 換數(shù)據(jù)信息。同時采用 為現(xiàn)場控制器完成對停車場現(xiàn)場設備的信號采集及控制。 8 選型 可編程控制器具有多種分類方式，根據(jù)控制規(guī)模 分為小型機、中型機和大型機。小型機的 I/O 點數(shù)一般在 256 點以下，價格低、體積小、功能少，適用于小規(guī)模開關量的條件、順序控制等。部分小型機也具有算數(shù)運算、模擬量處理及數(shù)據(jù)通信等功能。中型機 I/O 點數(shù)在 256～ 1024 點之間，其功能強，配置靈19 活，適用于具有諸如溫度、壓力、流量、速度、角度、位置等模擬量控制和大量開關量控制的復雜機械及連續(xù)生產控制工程場合。 I/O 點數(shù)在 1024 點以上的為大型機，其功能更加強大，組網(wǎng)能力強，可用于大規(guī)模的過程控制，構成分布式控制系統(tǒng)，或者整個工廠的集散控制系統(tǒng)。 本文停 車場控制系統(tǒng)中如圖 3示用戶區(qū)域的控制管理采用出入口門禁系統(tǒng)結合入口照相機采集的圖像比對防止盜車現(xiàn)象發(fā)生，未對車位狀態(tài)進行逐一監(jiān)控，因此用戶區(qū)域控制系統(tǒng)所需 I/O 點位數(shù)少，控制流程相對簡單，信息處理量小，根據(jù)上述情況選用西門子 列 為現(xiàn)場控制器。 在本文系統(tǒng)中系統(tǒng)采集的信號皆為邏輯量開關信號，沒有對模擬量信號的處理。輸入點位數(shù)隨停車場車位數(shù)的增加而增加。同時由于車位與卡號一一對應，要實現(xiàn)對對應卡號車位的過程監(jiān)控，卡號信息作為關鍵信息會隨時在監(jiān)控過程中通過系統(tǒng)傳送、通信，因 此系統(tǒng)內信息通信頻繁，要求 有較強的通信能力，具有較強的點位擴展能力，但對 模擬量處理能力不作要求。同時因車輛出入皆需處理卡號信息，并且該信息在過程中需多次雙向傳遞，為避免信息傳遞相互干擾，故對系統(tǒng)的出入場控制采用不同的 為控制器，綜合考慮上述系統(tǒng)需求，選用 4 個 列的 別作為固定用戶出、入流程現(xiàn)場控制器、臨時用戶區(qū)域設備現(xiàn)場控制器。其主要技術指標如下表 3 表 2參數(shù) 本機輸入（ I） 24機輸出（ O） 16時中斷 2 個 外部硬件輸入中斷 4 個 輸入濾波時間 序存儲器 1024 字 擴展 I/O 模板數(shù)量 7 個 最大數(shù)字量（ I/O） 128O 最大模擬量 28 14部繼電器（ M） 256 定時器總數(shù)（ T） 256 計數(shù)器總數(shù)（ C） 256 9 布爾指令執(zhí)行速度 機通信口數(shù)量 2 個 本機通信接口類型 由口通信波特率 上述 技術指標可知，其各項功能指標皆可滿足 本文系統(tǒng)運行所需。而且 持 場總線系統(tǒng)，通過一個 站通信處理器 多可以連接 31 個 站，每個 絡最多可以支持 124 點數(shù)字量輸入（ 124 點數(shù)字量輸出（ 一個 過 絡可以增加 248 點數(shù)字量輸入 /輸出點數(shù)，加上 輸出點數(shù)應該可以支持中小規(guī)模停車場車位監(jiān)控對 輸出點位的需求。對大規(guī)模及超大規(guī)模停車場車位的監(jiān)控則需要選擇更大規(guī)模的為 現(xiàn)場控制器才能滿足點位數(shù)的需求。在本文系統(tǒng)設計中為簡化前期設計工作，避免大量重復工作將監(jiān)控車位數(shù)設為 30 個。 停車場出入口控制模塊硬件設計 在現(xiàn)代化停車場管理中，涉及到各方面的管理，其中車輛的管理是一個重要的方面。尤其是對特殊停車場、大院而言，要求對各種車輛實時地進行嚴格的管理，對其出入的時間進行嚴格的監(jiān)視，并對各類車輛進行登記（包括內部車輛和外部車輛）和識別，如為內部車輛則正常放行，如外部車輛則需要進行記錄、檢查后做出放行或阻擋的處理，并將各種信息輸入到數(shù)據(jù)庫。對大規(guī)模的營區(qū)中，各種出入的車輛較 多，如每輛車都要進行人工判斷，既費時，又不利于管理和查詢，保衛(wèi)工作比較困難，效率低下。為了改善這種與現(xiàn)代化停車場、大院不相稱的管理模式，需要盡快實現(xiàn)停車場保安工作的自動化、智能化，并以計算機網(wǎng)絡的形式進行管理。 停車場出入口控制模塊是停車場用戶出入權限管理與監(jiān)控的關鍵功能模塊，由讀卡器、票箱、道閘、車輛檢測器、車位數(shù)顯示牌等部件構成。在本文系統(tǒng)中讀卡器直接與管理 通信，系統(tǒng)采集用戶卡信息，現(xiàn)場控制器 根據(jù) 信息根據(jù)控制流程需求，控制票箱、道閘、車輛檢測器、 拍照系統(tǒng)等系統(tǒng)部件的動作。停車場空位顯示 制系統(tǒng)設計采用 制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應工作環(huán)境的能力。車輛進出停車場是由 中心控制系統(tǒng)工作的。 整體模塊，集中了驅動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運用中，硬件也相對簡單，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對簡單。 10 讀卡器工作原理及選型 停車場出入口控制實質是卡片識別方式的門禁控制系統(tǒng)?？ㄆ绞降拈T禁系統(tǒng)通過讀卡或讀卡加密碼方式來管理進出權限。該系統(tǒng)的出入憑證為各類卡片，包括磁卡、接觸式 、非接觸式 等，識別儀為相應的讀卡器。讀卡器系統(tǒng)常分為磁卡、接觸式 、非接觸式 即射頻卡系統(tǒng)。 磁卡與讀卡器間有磨損，壽命較短，而且磁卡易被復制，卡內信息容易因外界磁場而丟失，使卡片無效，因此安全性一般。接觸式 是將一個集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中，封裝成卡的形式，其外型與覆蓋磁條的磁卡相似。卡片內沒有電源，但有存儲器，可記錄卡片號碼，發(fā)行商信息，也可記錄持卡人信息。卡片表面從 8共 8個觸點，使用者在進門前需要用讀卡器讀取持有的卡片，讀卡器通過觸點 卡片提供電源，并從觸點 行讀取卡片內信息送入門禁控制系統(tǒng)，門禁控制系統(tǒng)根據(jù)法則執(zhí)行比較判斷，根據(jù)結果控制鎖具的開啟和閉合。由于 不會被磁化、不易復制，因此這種門禁系統(tǒng)的安全性高于磁卡門禁系統(tǒng)。 非接觸式 又稱為射頻卡，與接觸式 相似，卡內沒有電源，有存儲器，但非接觸 表面沒有觸點而是在卡片內增加一個電感線圈。使用者在進門前將卡片靠近讀卡器，電感線圈在讀卡器內發(fā)射裝置的激勵下產生微弱電流，保證卡內芯片工作，并以電磁方式將信息返回給讀卡器。射頻卡既具有 的普遍優(yōu)點，又具有自身的獨特優(yōu)點如：無源、免接觸、免操作 、使用壽命長；數(shù)據(jù)交換不受除金屬外的介質影響，使用方便；防水、防塵、防靜電干擾、適應各種惡劣的環(huán)境；感應距離遠，普遍射頻卡可達 5～ 15距射頻卡可達 5～ 10m；安全可靠，誤讀或不讀卡的機率幾乎為零，成百上千億的密碼，無法破譯。 這種門禁系統(tǒng)的卡片與讀寫設備之間無接觸，開門安全方便、使用壽命長，卡片難以復制、安全性高，可聯(lián)微機實現(xiàn)雙向控制。是門禁系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。 對于停車場采用門禁系統(tǒng)進行出入控制，至少需要實現(xiàn)以下基本功能： （ 1） 對通道口進出權限的管理，根據(jù)用戶繳費及訂購車位使用權限的情況設定用 戶卡進出通道的權限，門禁控制系統(tǒng)根據(jù)法則執(zhí)行比較判斷，根據(jù)結果控制道閘的開啟和閉合。 （ 2） 出入事件的記錄、查詢功能是系統(tǒng)進行管理的基礎。 本文停車場控制系統(tǒng)亦采用無源非接觸式 構成門禁控制系統(tǒng)，經過比較，根據(jù)系統(tǒng)需求選用 讀寫器。該讀寫器可通過 C 機連接以接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。讀寫器與 口其可靠通信距離為 10 米， 信接口使用屏蔽雙絞線則通信距離可達 讀 卡器距離管理 較遠，出入不同口的情況，采用 口通信或使用 1 轉換器以有效延長通信距離。 出入口控制系統(tǒng)相關設備選型 出入口控制系統(tǒng)的閘門機又稱為道閘，一般分為伸縮閘和抬桿閘，抬桿閘又分為手動和自動兩種。手動閘欄桿的上升和下降由手控按鈕或遙控器操作；自動閘欄桿的上升和下降由控制器根據(jù)門禁控制的法則和流程經程序判斷給出道閘的開關控制信號。在出入口控制中，當讀卡器讀取 后，與 通信，系統(tǒng)判斷符合開門條件時，控制器給出道閘開啟的信號，道閘開啟。車輛經過入口控制系 統(tǒng)的車輛感應線圈后，控制器給出閘門關閉信號。本文系統(tǒng)選用 司的 ，該機欄桿下部具有防砸車裝置，可手動、遙控及程序控制欄桿開啟及關閉。 攝像裝備安裝在進口或出口處對進入或離開的車輛攝像，提供給計算機進行抓拍。 色攝像機并配備 學鏡頭及 視頻切換器以便對進出口視頻信號進行切換選擇。 車位監(jiān)控系統(tǒng)硬件集成設計 為使車庫的管理更加有序，避免亂停放現(xiàn)象及遏制盜車現(xiàn)象的發(fā)生，在本文停車場監(jiān)控系統(tǒng)中對車位的車輛是否超過進行監(jiān)控。 位監(jiān)控系統(tǒng)構成 車位監(jiān)控系統(tǒng)是停車場監(jiān)控系統(tǒng)整體構成中密不可分的一部分，如表 3硬件構成上車位檢測器檢測各車位車輛入庫占位的狀態(tài)，現(xiàn)場控制器車位傳感器對車位狀態(tài)信息進行處理判斷車位亮否。 表 2車位監(jiān)控狀態(tài)表 監(jiān)控過程中現(xiàn)場控制器 管理 間通過 信，需雙方編程控制。 位傳感器工作原理及選型 車位傳感器負責采集車位的狀態(tài)信號，本節(jié)依據(jù)其工作原理進行選型。 車位檢測是大型室內專業(yè)停車場實現(xiàn)車位自動化定點管理的基礎，車位傳感器則是其中的關鍵部件。目前對車位占、空狀態(tài)的檢測常采用地感線圈檢測器、超聲波車位傳感器等常用方式。近來亦有采用視頻車位檢測器實現(xiàn)對車位的檢測。 電感線圈檢測方式常被用于停車場的出入控制系統(tǒng)。視頻車位檢測器則采用視頻圖像處理技術，采用攝像頭同時監(jiān)控多個車位，并將車位的占用信息傳遞到上位控制計算機。除了傳送簡單的車位占用情況信息之外，還可以傳送現(xiàn)場監(jiān)測序號 狀態(tài) 傳感器狀態(tài) 車位燈的狀態(tài) 1 刷卡已入場 未超過規(guī)定位置 車位燈不亮 2 刷卡已入場 超過規(guī)定位置 車位燈亮 12 圖片。視頻車位檢測系統(tǒng)通常由圖像 采集、圖像處理、網(wǎng)絡通信、顯示控制及電源五大模塊組成。系統(tǒng)對車位狀態(tài)的監(jiān)測需要強大的信息處理能力。 超聲波車位傳感器則采用超聲波測距的工作原理，利用超聲波發(fā)射、被測物體反射、回波接收后的時差來測量被測距離的一種非接觸式測量儀器。能夠檢測車輛是否停在車位上，具有防誤檢功能，如防相鄰車位誤檢、人員在停車位誤檢、障礙物誤檢等。由于使用超聲波偵測，不會像使用紅外線、微波等偵測方式容易受外在環(huán)境變化或干擾而造成誤報問題。由于每個傳感器都有獨立的防干擾功能，也不受周圍傳感器的干擾。 檢測車位占、空狀態(tài)可以采用光電、電磁 、紅外檢測等多種方法設計車位傳感器，但從檢測原理及工程實施來看，超聲波檢測器具有造價低、非埋設、無附加反射裝置、免維護和抗靜電干擾等優(yōu)點，有利于網(wǎng)絡群測系統(tǒng)的構成?；诔暡▊鞲衅鞯纳鲜鰞?yōu)點，本文系統(tǒng)中對停車場車位的檢測選用超聲波車位傳感器。 13 第 3 章 停車場控制系統(tǒng)軟件設計 前面章節(jié)詳細介紹了停車場監(jiān)控系統(tǒng)的組成，包括管理計算機、讀卡器系統(tǒng)、車路車位控制系統(tǒng)及現(xiàn)場控制器、現(xiàn)場傳感器。上述這些構成了停車場監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，但光靠這些硬件系統(tǒng)還不能完成 停車場監(jiān)控系統(tǒng)所要求的功能，這些硬件系統(tǒng)必須在軟件的支持下才能協(xié)調工作。本節(jié)對停車場管理系統(tǒng)軟件進行設計，主要是 制應用程序的設計。 程方法包括基本指令編程法、經驗法、狀態(tài)法等。 經驗法就是依據(jù)設計者的設計經驗進行設計的方法。它需要設計者有許多的設計經驗，而且此設計方法較為復雜、設計周期長等缺點。 狀態(tài)法也叫功能表圖法，是程序編制的重要方法及工具。狀態(tài)轉移圖是狀態(tài)編程的重要工具，包含了狀態(tài)編程的全部要素。進行狀態(tài)編程時，一般是先繪出狀態(tài)轉移圖，再轉換成狀態(tài)梯形圖或指令表。 用戶出入場 控制程序設計 對于用戶卡的信息處理主要由讀卡器系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)及通信接口程序進行處理，信息處理完成后，接口程序將傳遞包含卡號及刷卡點位的數(shù)據(jù)信息給據(jù)此判斷卡用戶是入場讀卡還是出場讀卡，從而分別啟動不同流程。下面介紹其程序流程圖及梯形圖程序。 出入庫工作流程分析 根據(jù)要求分析出用戶出入庫主程序流程圖如圖 4示。 14 圖 3用戶進、出庫監(jiān)控流程 15 I/O 分布圖，如表 3示。 表 3輸入與輸出 外部接線圖，如圖 3示。 圖 3部接線 輸入 輸出 車 輛入場 示數(shù)字 輛出場 示數(shù)字 位已滿 出 位未滿 出 止按鈕 16 車輛進出，閘門開啟關閉分別是由兩個傳感器 發(fā)控制，加上一個停止按鈕，再加上七段譯碼顯示器。 用戶出入庫梯形圖 根據(jù)出入庫流程畫出梯形圖如圖 3示。 首先， 電自鎖處于一直接通狀態(tài)， 送指令）制數(shù)碼管初值 此時當有第一輛車進入停車場時觸動傳感器 時上升沿觸發(fā) P 指令給遞加指令 個脈沖，指令將數(shù)字傳遞給譯碼顯示指令 行譯碼，此時數(shù)碼管顯示 1，再往后直到車位停滿顯示到數(shù)字 8。 17 車輛出庫時，傳感器 發(fā)，上升沿觸發(fā)指令品 P 給遞減指令 個脈沖，遞減指令再將數(shù)值傳送到譯碼器 行譯碼，車輛逐個遞減，全部出庫，則譯碼器顯示 0。 當車輛數(shù)目小于 8 時，說明車位還有空余，未停滿，可以入庫，則指示燈 。 當車輛數(shù)目等于 8 時，說明車位已滿，不可入庫，則指示燈 。 用戶車位監(jiān)控程序設計 在用戶停車區(qū)域為防止亂停放及盜車現(xiàn)象發(fā)生，在車位上方設置車位傳感器，檢測車輛到位及離位狀態(tài)，以輸出信號作為監(jiān)控車輛、車 位動態(tài)的基本信息。當用戶停車超過限定車位，蜂鳴器報警提示司機調整停車位置。 車位檢測流程 根據(jù)要求分析出車位檢測流程圖如圖 3示。 圖 3位檢測流程圖 18 車位檢測梯形圖 圖 3車位檢測梯形圖 19 第 4 章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計算機的通信 隨著計算機通信網(wǎng)絡技術的日益成熟及監(jiān)控設備自動化程度要求的提高，自動控制系統(tǒng)從傳統(tǒng)的集中式控制向集散式或分布式控制方向發(fā)展，這 就要求構成控制系統(tǒng)的數(shù)字設備必須具有聯(lián)網(wǎng)通信的功能。以便實現(xiàn)不同地理位置的計算機、現(xiàn)場控制器及數(shù)據(jù)采集設備的互相連接，構成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，高效地完成數(shù)據(jù)傳送、信息交換和通信處理任務。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)一般由傳送設備、傳送控制設備和傳送協(xié)議及通信軟件組成。 同時串行通信口已廣泛的應用于各種 ,使得 串行通信功能在分布式控制系統(tǒng)、檢控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等方面得到較廣泛應用。計算機作為上位機可以提供良好的人機界面 ,進行全系統(tǒng)的監(jiān)控和管理 ,為下位機 ,可以執(zhí)行可靠有效的分散控制。在控制過程中 ,一般計算機用于編程、參數(shù)設定、修改和數(shù)據(jù)在線顯示 ,并沒有直接參與現(xiàn)場控制 ,現(xiàn)場上控制執(zhí)行者是 因此 ,即使計算機出了故障 ,也不會影響整個生產過程的正常進行 ,大大提高了系統(tǒng)的可靠性。 本文監(jiān)控系統(tǒng)中讀卡器及現(xiàn)場控制器主要負責現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息的采集并傳送給通信接口程序，由通信接口程序將數(shù)據(jù)信息處理后分送數(shù)據(jù)庫或控制器。在本文系統(tǒng)中不是多個計算機或 網(wǎng)，而是一個 一個計算機，或一個數(shù)據(jù)終端與一個計算機建立連接，可稱為鏈接。 本章介紹現(xiàn)場控制器 計算機通信的實現(xiàn)。 網(wǎng)絡通信技 術 通信的根本目的是交換數(shù)據(jù)，增強控制功能，實現(xiàn)控制的信息化、智能化或遠程化。 本文系統(tǒng)中讀卡器系統(tǒng)與 現(xiàn)對用戶卡數(shù)據(jù)信息的管理與使用。 的聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)交換可實現(xiàn)擴大控制地域；實現(xiàn)系統(tǒng)的綜合及協(xié)調控制；簡化布線系統(tǒng)，提高可靠性；實現(xiàn) 計算機編程及調試。 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的傳輸方式根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)的時空順序可分為串行傳輸和并行傳輸兩種。其中，并行傳輸時的數(shù)據(jù)在多個信道同時傳輸，數(shù)據(jù)傳輸速度快，但需要的數(shù)據(jù)傳輸線多、成本高，通常用于傳輸速率 要求高的近距離傳輸。串行傳輸時的數(shù)據(jù)在一個信道上按位順序傳輸，通常只需要一到兩根傳輸線，成本低但傳輸速度慢，常用于速度要求不高的遠距離傳輸。 20 數(shù)據(jù)在在通信線路上傳輸有方向性。按照數(shù)據(jù)在某一時間傳輸?shù)姆较?，線路通信方式可分為單工通信、半雙工通信和全雙工通信。單工通信時信息的傳送始終保持同一個方向，不能進行反向傳送；半雙工通信時數(shù)據(jù)流可以雙向傳輸，但同一時刻只限于一個方向傳送；全雙工通信方式能在兩個方向上同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 在本文系統(tǒng)中現(xiàn)場控制器 數(shù)據(jù)采集終端讀卡器與 的通信都采用串行通信接口。常用 的串口有 口及 口。 1970 年由美國電子工業(yè)協(xié)會 (合貝爾系統(tǒng)、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的，用于串行通信的標準，其全名是“數(shù)據(jù)終端設備和數(shù)據(jù)通信設備之間串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術標準”，它規(guī)定了終端和通信設備之間信息交換的方式和功能。 口連接器一般使用 25 針的連接器，也有 9 針的，傳輸線采用屏蔽雙絞線。最大傳輸距離為 15m，最高傳送速率為 20s。 目前廣泛應用的串行通信接口，但其傳送速率和 距離有限?？垢蓴_能力較差。針對 不足，一些新的接口標準不斷出現(xiàn)， 是其中之一，其抗噪聲干擾性強，最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達 10s，最大傳輸距離標準值為 1200M，實際上可達 3000M，且具有多站能力，可利用單一的 口的上述特點使其成為廣泛應用的串行接口，它與 口的不同則在于 全雙工工作需要 4 根線而 口組成的是半雙工網(wǎng)絡，一般只需要二根連線。所以 口均采用屏蔽雙絞線傳輸并采用 9 芯插頭座。 串口通信硬件協(xié)議除了以上這些，還要考慮通信速度（波特率）多少、起始位幾個及是否進行校驗？奇校驗還是偶校驗？這些參數(shù)在參與通信的各方都應一致。除了口的硬件選用及設定一致，在軟件上，通信雙方都得有串口通信指令。否則雙方也無法通信。 在本文系統(tǒng)中讀卡器與 串行通信口都采用 口與 的 口通信。西門子 件中可選用 線，但該連線長度有限。因此可選用 換器。該轉換器可將 信距離延長至 1200米（ 9600可應用 于 之間、 與測控終端之間構成遠程多機通信網(wǎng)絡。能代替西門子 200C/程通訊轉換電纜使用。做 纜使用時將轉換器 9 腳公頭）一側插入西門子 訊口中，另一側通過延長電纜和 的串行通訊口相連，也可將轉換器 9 腳母頭）一側插入 行通訊口中，另一側通過延長電纜和西門子 連，上下載程序和監(jiān)視等，與 纜使用方法完全相同。 21 數(shù)據(jù)通訊相關接口 根據(jù)管理系統(tǒng)及監(jiān)視控制系統(tǒng)需要對數(shù)據(jù)信息進行分類處 理后，將相關數(shù)據(jù)傳送給 機的數(shù)據(jù)庫及管理軟件或再調用相關類庫函數(shù)啟用串口通訊操作，發(fā)送數(shù)據(jù)信息給現(xiàn)場控制器或讀卡器系統(tǒng)。操作過程中只用到了打開、寫、讀、關閉串口四個功能。圖 5對這四個功能的定義。 圖 4串口操作基本流程 讀卡器與管理 通信 本文用戶控制系統(tǒng)讀卡器選用 多天線口讀卡器系統(tǒng)。該讀卡器系統(tǒng)按通信口功能分有 A、 B、 C 三種型號，其中 A 型為韋根 26 通信口、 B 型為 信口、 C 型為 信口，本文選用的 182x C 型讀寫器。 182x C 型讀寫器的讀卡工作式有“定時”和“觸發(fā)”兩種工作方式：定時方式是指按讀寫器設定的時間間隔“定 時”讀取標簽的 據(jù)；觸發(fā)方式是指使用外部的觸發(fā)信號“觸發(fā)”讀寫器去讀取標簽 據(jù)并即時送出。本文根據(jù)實際應用的需要選擇使用其中的觸發(fā)工作方式。用戶選用按鍵觸發(fā)讀卡器讀卡。 讀卡器系統(tǒng)采用 施協(xié)議輸出數(shù)據(jù)的格式見表 5 表 4讀卡器輸出數(shù)據(jù) 2 讀寫器地址編碼 天線號 標簽編號（ 8 字節(jié) ） 3 校驗碼 22 根據(jù)天線號編碼則可判斷用戶是入庫刷卡還是 出庫刷卡或是備出庫刷卡，從而啟動不同的信息處理流程。對上述信息進行處理并分送管理軟件及現(xiàn)場控制器 管理 通信 鏈接或聯(lián)網(wǎng)是 信的物質基礎，而實現(xiàn)通信才是 網(wǎng)的目的。 軟件上，要有相應的通信程序。 西門子工控產品在我國有較高的市場占有率，它的通信及網(wǎng)絡產品有著引導世界工控 技術潮流的作用，研究西門子工控產品及通信技術的實際應用問題有著廣泛普遍的重要意義。本文通過對某市級煙草公司的卷煙配送分揀系統(tǒng)的研究 ,探討了在境下，用 發(fā)的數(shù)據(jù)庫應用軟件與西門子 間通信的實現(xiàn)問題。實現(xiàn) 與 間的數(shù)據(jù)通信是一個棘手的問題。西門子公司的7 軟件包的動態(tài)鏈接庫（ 供了大量的基于 T， 8， 函數(shù)，這樣就使用戶解決 間的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理問題變?yōu)榭赡堋? 當前 能裝置、計算機都配備有通信串口，所以都可通過各自的串口進行一對一鏈接或接成網(wǎng)絡實現(xiàn)通信。串口通信速度低，交換的數(shù)據(jù)量小，當有高性能 的通信需要時則要用到專門的通信網(wǎng)絡。 本文采用西門子 列 場控制器，系統(tǒng)控制信息以開關量數(shù)據(jù)信息為主，數(shù)據(jù)信息交換量不大，故采用 與 列 接，通過串口通信完成數(shù)據(jù)交換。 持點對點（ 口協(xié)議、多點接口（ 議、 多種協(xié)議，在本文系統(tǒng)中 為現(xiàn)場控制器與管理 即采用 信模式交換數(shù)據(jù)信息。 23 第 5 章 結束語 通過這次課程設計，我發(fā)現(xiàn)了我的理論知識掌握的不是 特別好，而且很多方面掌握的都不到位， 這次課程設計學到了很多。 在本次設計中，首先感謝我的指導老師，楊德良老師的辛勤的指導，我們還需要大量的以前沒有學到過的知識，于是圖書館和網(wǎng)路成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關知識，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學 整個設計通過軟件和硬件上的調試。我想對自己以后的學習和工作都有很大的幫助。在課程設計中遇到了很多實際性的問題，在實際設計中才發(fā)現(xiàn)，只有理論與實際相結合，才能更加深入的了解問題。 只有了解了實際與理論知識并把它們相 結合，才能解決問題。一切問題必須靠自己一點一滴的解決，而且要不斷的更正以前的錯誤。設計是比較簡單的，主要是解決程序設計中的問題，而程序設計是一個很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個設計的靈魂所在。因此大部分時間是用在程序設計上面的。 習的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領域，這方面的能力便會使我們受益非淺。 在設計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作 積累了經驗，增強了信心 通過這次對停車場車位控制的 制，讓我了解了 形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解，也讓我了解了關于 計原理。有很多設計理念來源于實際，從中找出最適合的設計方法。 停車場管理控制系統(tǒng)是現(xiàn)代信息社會最重要的基礎設施之 —— 智能建筑中不可或缺的一部分。其管理控制系統(tǒng)的功能及軟硬件設施需伴隨著計算機控制術的發(fā)展而不斷改進。 在對停車場管理及控制系統(tǒng)基本功能詳細的需求分析基礎上依據(jù)典型停車場建筑的特點對控制功能需求進行研究，模塊化設計管理流程的同時改進其系統(tǒng)構成及控制流程。選 定 為現(xiàn)場控制器，對現(xiàn)場設備進行信號采集與控制。在選用 為現(xiàn)場控制器的基礎上，研究 絡的構成技術及其網(wǎng)絡通信協(xié)議。 根據(jù)控制需求對 制器的相關軟硬件進行組態(tài)，并完成 制程序的設計。改進停車場車路控制系統(tǒng)功能并完成控制程序設計。 24 最終實現(xiàn)停車場入口有一個紅燈和一個綠燈，紅燈亮時車停滿不能停車，綠燈亮表示可以停車。停車過程：車來取卡， 記錄卡號及入場時間，車輛檢測器檢測到車輛入口道閘打開，記錄車位的計數(shù)器加一，車輛開過后入口道閘關閉。車到入口后將卡交給管理人員，管理人員通過停 車時間計算出停車費，司機繳費后管理人員按下按鈕出口道閘打開，車輛過后出口道閘關閉，記錄車位的計數(shù)器減一。 25 參考文獻 【 1】 廖常初 程及應用 版 械工業(yè)出版社， 2008 【 2】 許翏 北京：機械工業(yè)出版社， 2005 【 3】 肖峰，賀哲榮 . 程 100 例 國電力出版社， 2009 【 4】 吳中俊，黃永紅 第 2 版 械工業(yè)出版社 ,2004 【 5】 謝克明 ，夏路易 北京：電子工業(yè)出版社，2004 【 6】 賈德勝 用開發(fā)實用子程序 民郵電出版社， 2006