毕业设计论文PLC控制的小区停车场管理系统Word文件下载.docx
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1绪论………………………………………………………………1
…………………………1
…………………2
………………2
………………3
……………………………………6
2可编程控制器(PLC)概况…………………………………8
2.1PLC历史以及发展趋势………………………………………8
…………………………………8
2.1.2PLC的发展………………………………………………10
2.2可编程序控制器的控制逻辑和继电器控制逻辑的比较……12
3系统设计方案确定……………………………………………13
…………………………………………………13
…………………………………………16
3.3PLC控制系统的设计流程图…………………………………19
4硬件部分…………………………………………………………21
……………………………21
4.1.1PLC的选取………………………………………………22
4.1.2PLC的输入输出…………………………………………23
4.1.3PLC输入输出端子图……………………………………24
……………………………………24
……………………………………………………24
…………………………………………………25
……………………………………………26
………………………………………26
4.6.1通信方式……………………………………………………………26
4.6.2RS485串行通信接口及通信介质………………………………26
5软件设计部分………………………………………………………………29
5.1出、入车场门禁的控制……………………………………………29
…………………………………………………………29
…………………………………………………………32
5.2停车位实时监控系统………………………………………………34
6系统抗干扰措施………………………………………………………37
6.1PLC控制系统中电磁干扰的主要来源……………………………37
来自空间的辐射干扰…………………………………………38
来自PLC系统内部的干扰……………………………………40
6.2PLC控制系统工程应用的抗干扰设计…………………………40
6.2.1
采用性能优良的电源,抑制电网引入的干扰……………40
6.2.2
正确选择电缆的和实施敷设………………………………41
6.2.3
硬件滤波及软件抗干扰措施………………………………41
6.2.4
正确选择接地点,完善接地系统…………………………41
7总结…………………………………………………………………43
参考文献…………………………………………………………………44
致谢……………………………………………………………………46
1绪论
随着社会经济的发展和人民生活水平的日益提高,拥有私人车辆已不再是高不可及的梦想,目前已经有越来越多的家庭或个人拥有车辆,在出行变得方便的同时,停车却成了开车人要面临的棘手问题,因此解决停车难就成了小区物业管理首先要考虑的一个问题。
不论是新建住宅小区还是新建公共建筑都要考虑建设一定规模的停车场,相应的停车场管理系统就得到了越来越广泛的应用,采用先进技术和高度自动化的机电设备,将机械、电子计算机和自控设备以及智能IC卡技术有机地结合起来,通过电脑管理可实现车辆出入管理、自动存储数据等功能,实现脱机运行并提供—种高效管理服务的智能停车场备受青睐。
但是,现时某些小区小型停车场如要运用大量高新技术就会出现资金不足、维护管理不完善的问题,有时考虑也不够全面,所以目前就要解决车辆管理成本高、服务效率低等问题
随着改革的不断深入,经济蓬勃发展,人民生活水平日益提高,我国机动车辆的数量也是飞速上升。
据国家“十五”汽车工业发展规划,2007年底,我国汽车保有量达到56967765辆。
而据有关部门的不完全统计,全国城市每4.84辆机动车才有一个合法的停车位,有的城市每31辆车才有一个停车位。
机动车保有量迅速增长与城市停车场建设滞后的矛盾十分突出,而传统人工的停车场,已经越来越不适应日夜激增的车辆管理问题。
因此大型智能停车场随之而生并且发展势头迅猛,所作为现代大型智能停车场的灵魂----停车场智能管理系统也是日新月异,尤其是近几年随着电子产品及系统软件更新的越来越快。
智能停车场管理系统的最终目的是改善停车难的状况,提高城市交通系统的效率与功能,通过为司机提供泊位信息,帮助找到合适的停车位。
要达到这的需要建立在城市整体停车信息的把握上,因此,通过建立一套完善的系统—智能停车管理系统会更好的将停车资源合理配里。
PLC作为一种工业控制的专用计算机,在可靠性、稳定性、环境适应与抗干扰能力的表现都很出色,而且易于安装使用维护。
如果把PLC应用到停车场管理系统控制中,将会使停车场管理系统工作效率、服务效率得到很大提高。
1.2.1国外停车场管理系统的现状与发展趋势
目前,国外停车场管理系统经过多年的发展,已基本进入智能无人化收费的阶段。
其使用的收费介质已由传统接触读写类型收费介质转变为非接触类型的新型收费介质。
国外停车场收费系统一般采用高度智能化的专用设备,可以实现收费系统的无人化操作。
设备制造工艺精良,系统稳定性和产品技术水平达到较高水平。
国外停车场管理系统的一个显著特点是停车交易支付手段的电子化程度非常高,基本上不存在现金交易的现象。
许多国外管理系统配备停车车位引导系统、停车车位查询系统等智能化设备,使停车场管理系统的功能更加丰富。
一些国外停车设备厂商正在研究能够实现‘网络化存车’的停车场管理系统。
这种收费系统依靠INTERNET网络连接,能够实现在一个相对广阔的地域内(例如一座城市甚至一个国家)的多个停车场的随意停车。
管理系统会统一调度车位资源,统一进行交易结算。
停车用户在家中通过网络就可以预定停车车位,交纳停车费用,查询出行目的地的各类停车信息。
这种新型停车场管理方式适应了INTERNET网络在人们日常生活中越来越重要的现状,使停车场管理系统的作用范围和功能得到了极大的扩展和延伸。
值得注意的是国外停车场管理系统在采用大量先进技术的同时,带来的负面性影响是系统的造价非常高昂,技术实现难度大,维护成本高。
停车诱导系统作为智能交通系统的重要组成部分,欧美等国家已经进行了大量的研究工作,并将其应用于市中心。
美国智能形始于20世纪60年代末期的电子路径导向系统,1990年美国运输部成立智能化车辆道路系统组织,它的目标是实现面向21世纪的公路交通智能化,从根本上解决事故、减轻低效率等交通中的各种问题。
欧洲的智能交通系统是1986年几个欧盟国家的高校、研究所和企业共计70多个单位,投资50多亿美元,联合执行一项旨在完善道路设施,提高服务质量的DIVE计划,目前欧洲各正在进行远程信息处理的全面应用开发工作,计划在全欧范围内建立专门的通无线数据通信网。
智能文通在日本的发展始于20世纪70年代,从1973年到1978年,日本成功地组织了一个叫动态路径诱导系统的实验,从20世纪80年代中期至90年代,相继完成了路车间通信系统、交通信息通信系统、智能车辆系统、安全车辆系统及新交通管理系统,在20世纪末向全国推广。
我国的智能交通系统建设起步于20世纪70年代末期,但发展步伐较慢,正应用推广在1996年,通过自主研发与引进相结合的办法开发了交通信息系统,如交通监控。
1.2.2国内停车场管理系统的现状与发展趋势
上个世纪90年代以前,中国停车场市场上普遍采用的产品都是外国品牌。
但是,也正由于国外品牌的入侵,才带动起中国停车场市场的发展。
如今,在大街上逛上一圈,就能发现不少国内品牌的停车场管理设备,“忽如一夜春风来,千树万树梨花开”,好像在一夜之间,它们就遍地开花。
随着RFID技术的快速发展,它势将引起停车场管理系统的一场技术变革,推动全智能化停车场管理的早日实现。
而停车诱导系统作为停车场管理系统一个崭新的组成部分,不仅能够合理安排必要停车。
还可以减少城市内为停车而附加的交通量。
停车场管理市场前景看好!
从2001年北京王府井智能停车诱导系统建成开始,现在城市停车诱导系统和停车场管理系统已经在全国大中城规模推广。
北京、上海、广州为满足奥运会、世博会、亚运会等大型活动的交通需求,都在完善建立交通基础信息数据库、交通诱导系统、智能调度系统、诱导系统及智能交通管理指挥系统。
2005年4月,重庆市渝中区建立了中西部首个智能停车诱导系统,覆盖商务区28个室内停车场的6000多个停车位,2006年10月深圳市罗湖区人民南路也建成了国内最具规模、技术领先的三级停车诱导系统平台,包括了139个社会停车场的6000多个停车位,上海市也计划在年实现全市停车诱导信息共享。
国内停车场管理系统是伴随着国内公用停车场的大量出现而出现的。
最初的国内停车场管理系统是引进和消化吸收国外同类系统的基础上研发成功的。
由于有许多关键设备国内没有生产,系统采用了较多的国外产品,因此这一阶段的国内停车场管理系统带有较多“集成”的意味。
近年来,随着国内停车产业的发展壮大,国内停车场管理系统厂商的技术实力得到迅速增强。
国内停车场管理系统也由单纯的引进和仿制转向真正意义上的技术研发阶段。
一些国际先进的停车场管理技术和理念都可以在新型管理系统中得到迅速应用。
许多停车系统关键设备已经可以在国内研发制造。
许多厂家推出的管理系统在技术上能够紧跟国际先进技术潮流,体现出较强的生产研发水平。
但是,国内停车场管理系统的核心技术水平和设备制造水平与国外同类系统仍存在一定的差距。
停车场管理系统使用的一些核心技术如远距离读卡技术等仍是国外厂商的技术专利。
如何提高停车管理系统核心技术研发水平,如何提高停车管理系统设备制造水平,是目前国内停车管理系统厂商普遍面临的两个问题。
国内停车场管理系统目前正面临着老式管理系统向新型管理系统升级换代的高峰时期,落后的以传统接触读写收费介质为特征的管理系统正在被逐渐淘汰。
新型的以非接触式IC卡、远距离射频电子标识、车牌图像识别技术等非接触类型收费介质为特征的新型停车场管理系统正在迅速走向成熟,也正在逐步为人们所接收。
作为新型停车场管理系统应用的初级阶段,许多管理系统在实际使用中也逐渐暴露出一些问题。
其表现有:
一些管理系统的系统设计不够合理,未能充分考虑我国的实际国情,使新型停车场管理技术未能在实际应用中体现出应有的技术优势,相反这些新的停车场管理技术却成为制约管理系统发挥管理功能的瓶颈。
例如有些管理系统采用非常先进的车牌自动识别技术意图实现车辆存取过程的无人无实物收费介质的工作方式。
但在实际应用过程中,这种新型技术却经常因无法克服目前有些车牌因污损、锈蚀及安装位置不规范等原因而无法由管理系统自动识别,造成系统经常出现非正常的停顿,影响了系统管理功能的正常发挥。
更何况如果采用这种成本相对较高的收费系统,也还是需要专门的管理人员对无法识别的车辆进行手工输入操作,才能保证系统顺畅运行,这对用户来说,就有些得不偿失了。
一些厂家盲目使用一些技术上并不完善的新技术,并以此为收费系统的卖点,造成用户在使用过程中出现难以克服的困难。
例如远距离读卡的问题,目前一些进口远距离读卡机及配套有源卡的确可以将读卡距离提高到数米甚至数十米,一些厂家将这种本用于不停车收费的专用技术移植到停车场收费系统中,虽然这种技术在某种程度上提高了停车场出入的顺畅性,但在使用中由于停车场出入口停车位置的局限,经常造成多卡之间的无线电干扰,或引起收费系统的误动作,无法完成一卡一车、一车一杆的出入口工作流程,造成收费系统的逻辑错误。
目前得到实际应用的停车场管理系统多为相对独立的管理系统,只有少数可以实现联网功能,整个系统缺乏必要的可扩展性。
也就是说一入一出型的管理系统如果扩展为多入多出型的收费系统,常常要替换所有的原有设备和软件,造成原有投资的浪费。
有的停车场管理系统只能使用厂家指定的收费介质类型,无法达到一卡多用即“一卡通”的目标。
停车场收费系统的配套设备中核心设备如读卡器、车辆检测器多为进口,虽然在某种程度上提高了系统可靠性,但却提高了自身的成本,也不利于掌握停车行业的核心技术。
某些厂家选用的停车场设备如发卡机、读卡机、电动栏杆,并非为停车场专门设计的产品,难以适应停车场高温差(南方与北方,夏季与冬季)、高湿度(地下型停车场)、灰尘多(露天型停车场)、电磁干扰严重(汽车启停频繁)等恶劣环境,造成系统可靠性降低,设备故障频发,整个系统难以正常使用。
有相当比例的停车场管理系统在投入使用后很短的时间,由于系统本身的问题,遭到用户弃用,重又回到人工收费的老路上去。
许多厂家采用拼装的方式搭建收费系统,多家采购设备,而自身又缺乏对多品种多型号设备的调试维护能力,造成设备故障频发,维护周期长。
所以,一个好的停车场管理系统,它的价值不仅仅体现在是否使用了最前沿的先进技术,也不仅仅体现在价格有多低廉,更为重要的是能否真正在实际应用中充分发挥系统应有的管理功能,真正为用户提供一套关于停车管理的全面解决方法,从而为用户创造最大的经济和社会效益。
1.3本课题的研究内容及意义
本课题研究的小区停车场管理系统是采用可编程逻辑控制器PLC代替微机控制实现出入道闸机构的开启与关闭,并实现车位引导功能。
由于小区停车场供住户使用,收费是进行年租或月租形式,要求住户一次性缴费,所以小区停车场即时收费这一环节可省去。
由于本课题研究的是小区停车场管理系统,所以没有采用最先进的全视频多种车辆特征信息识别技术和车辆无线定位技术,而是采用PLC和传感器相结合的方式来实现车辆的防盗和车位引导,这样既能满足用户操作简单和物业管理维护方便的需要,而且减少不必要的高新技术以避免出现资金不足、维护不完善等问题。
现代化停车场车辆收费及设备自动化管理我们统称停车场智能管理系统,该系统是将机械、电子计算机和自控设备以及智能IC卡技术有机的结合起来,通过电脑管理可实现车辆出入管理、自动存储数据等功能,并且该门禁管理系统可实现脱机运行,在电脑出现故障的情况下仍可保证车辆的正常进出,是现代化企业管理的理想设施,也是国民日常生活保障的有力保证。
2可编程控制器(PLC)概况
2.1PLC的发展
PLC即可编程控制器(ProgrammablelogicController,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
在1987年国际电工委员会(InternationalElectricalCommittee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:
“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。
”
2.1.1PLC的特点
可靠性高,抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。
PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。
例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。
一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。
从PLC的机外电路来说,使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。
此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。
在应用软件中,应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。
这样,整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。
配套齐全,功能完善,适用性强
PLC发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。
可以用于各种规模的工业控制场合。
除了逻辑处理功能以外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。
近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。
加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
易学易用,深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备。
它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。
梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。
为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。
更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。
这很适合多品种、小批量的生产场合。
体积小,重量轻,能耗低
以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。
由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。
2.1.2PLC的发展
在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。
传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。
1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字设备公司(DEC)研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称Programmable,是世界上公认的第一台PLC.
限于当时的元器件条件及计算机发展水平,早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成,可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。
20世纪70年代初出现了微处理器。
人们很快将其引入可编程控制器,使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。
为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用,可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言,并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。
此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
个人计算机(简称PC)发展起来后,为了方便,也为了反映可编程控制器的功能特点,可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController(PLC)。
20世纪70年代中末期,可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。
更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。
20世纪80年代初,可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。
这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。
这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。
这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。
上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为30~40%。
在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。
从控制规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机;
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