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停车场毕业设计论文

职业技术学院

停

车

场

设

计

论

文

摘要

随着我国城市建设速度的加快，城市交通需求量日益增大，随之出现了私家车、出租车停放难。

本设计结合目前科学技术领域的最新研究成果，设计了一种技术较先进、性能可靠、自动化程度较高的停车场智能管理系统。

该系统将先进的计算机处理技术、信息技术、数据通信传输技术、自动控制技术、人工智能及电子技术等有效地综合运用于停车场智能管理体系中，建立一种在区域性内全方位发挥作用的准时、快捷、高效的停车智能管理体系，通过采取PLC技术对停车场管理的设计，车辆进入后，增加·车辆总量，车辆离开时，减少车辆数量。

车辆进出指示可完全由PLC作为中央控制处理，停车场空位指示可利用价格较不高的数码管显示，以达到停车场智能化、高效化。

关键词：

PLC技术；人工智能；信息技术；管理系统

ABSTRACT

WithChina'surbanconstructiontospeedup,andurbantransportationdemandisincreasing,emergeinthecar,ataxiparkedbehind,integratedmanagementsystemmediumlowautomatization,poorsafety,humanizationandrunningaseriesofproblemssuchaslowefficiency.Thisdesignaimingattheseproblemsandinsufficiency,combiningthelatestscienceandtechnologyresearch,designakindoftechnologyisadvanced,reliableperformance,highdegreeofautomationparkinglotofintelligentmanagementsystem.Thesystemwillbeadvancedcomputerprocessingtechnology,informationtechnology,datatransmissiontechnology,automaticcontroltechnology,artificialintelligenceandelectronictechnology,effectivelyintegratedintheparkinglotofintelligentmanagementsystem,establishakindintheroleofregionaloncomprehensive,rapidandefficientparkingintelligentmanagementsystem,throughadoptsPLCtechnologyforthedesignofparkingmanagement,carentering,recordtheamountwhentheyleave,vehicletraffic,reducethenumberofvehicles.VehiclepassinandoutinstructionscancompletelybyPLCasacentralcontrolprocessing,parkingspaceinstructionsavailablepriceisnothigh,thedigitalpipedisplaytoachieveparkingintelligent,moreefficientway.

Keywords:

PLCtechnology;Artificialintelligence;Informationtechnology;Managementsystem

第一章绪论

1.1智能停车场管理系统的发展趋势

近20年来，随着我国城市建设速度的加快，改革的不断深入，经济蓬勃发展，物质日益丰富，机动车辆的数量也是飞速上升。

城市交通需求量也日益增大。

由于私家车、出租车比重呈现逐年上升的趋势，车辆停放成为了市民最为关注的问题。

也许还有不少人对上世纪八、九十年代的“挤车难”记忆犹新，但现在“停车难”的问题更让不少人头疼。

为此，本文在停车场智能控制管理上引入了PLC技术，对停车场进行了一个关于PLC为主的系统设计。

该系统主要是对停车场进行智能化设计，通过采取PLC技术对停车场管理进行设计，车辆进入后，增加车辆总量，车辆离开时，减少车辆数量。

车辆进出指示可完全由PLC作为中央控制处理，停车场空位指示可利用价格较不高的数码管显示，以达到停车场智能化、高效化。

同时，进行停车场智能化管理具有很重要的现实意义：

规范停车秩序，与动态交通和谐发展；避免乱收费现象，提高停车收费的可信度；提高停车管理人员的工作效率，减轻工作人员的劳动强度；扩充停车信息的可利用形式以及范围，提高停车泊位利用率；提高找寻停车位的便利性，减轻交通污染；保障车辆安全出入停车场以及停车期间的安全，减少损失；停车泊位引导系统的采用，减少了车主进入停车场后寻找停车位的时间。

1.2本课题的主要研究内容

本设计针对私家车、出租车停放的系统管理介质落后、集成自动化程度低、安全性差、人性化和运行效率低下等一系列难题与不足，结合目前科学技术领域的最新研究成果，设计了一种技术较先进、性能可靠、自动化程度较高的停车场智能管理系统。

该系统主要是对停车场进行智能化设计，通过采取PLC技术对停车场管理的设计，达到停车场智能化、高效化。

主要研究内容如下：

（1）针对现有传统停车场管理系统的不足之处，对停车场智能管理系统进行了总体设计，并按照用户性质的不同，对工作流程进行了优化设计，提高了停车场的运行效率。

（2）系统需对停车场中的收费系统、车位显示系统、上位监控系统进行设计，并且绘制出相应的梯形图。

但是基于这是利用实验室的设备编写的程序，在收费系统上有一定的难度，所以这次设计就不考虑收费系统，而使用IC卡控制车辆进出。

1.3本章小结

从社会与经济发展所带来的停车难题出发，引出了设计基于PLC的停车场管理系统的必要，简单介绍了国内外智能停车场管理系统的发展现状及发展趋势，突出了智能停车场的一种大势必然。

可编程控制器PLC

2.1PLC的定义

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。

它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。

但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。

2.2PLC的特点

✧可靠性高，抗干扰能力强

✧配套齐全，功能完善，适用性强

✧易学易用，深受工程技术人员欢迎

✧系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造

✧体积小，重量轻，能耗低

2.3PLC发展趋势

✧向高速度、大容量方向发展

✧向超大型、超小型两个方向发展

✧PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力

✧增强外部故障的检测与处理能力

✧编程语言多样化

2.4PLC的基本结构

PLC基本机构有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。

PLC的基本结构框图如下：

接受驱动

现场信号受控元件

2.5PLC的工作原理

PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。

即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。

然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。

在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。

PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。

2.6本章小结

本章结合系统设计所需要的核心PLC，讲述了PLC的基本定义、发展阶段与趋势，并对PLC的基本结构与工作原理进行了介绍。

组态软件

3.1组态软件的概述

组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。

它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。

通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。

其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。

尤其考虑三方面问题：

画面、数据、动画。

通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。

组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。

而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。

它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。

3.2组态软件的特点

实时性与多任务；可靠性与系统冗余；通用化与行业化；标准通信与接口开放；可扩展性与二次开发；网络控制与远程控制；内部数据库与外部数据库；复杂运算与软逻辑控制。

系统设计方案

4.1设计任务和要求

1.在入口处装设一传感器，用来检测车辆进入的数目。

2.在出口处装设一传感器，用来检测车辆出去的数目。

3.有车位时，入口闸栏才将门开启让车辆进入，并有指示灯示表示尚有车位。

4.车位满时，则有一指示灯显示车位已满，且入口闸栏不能开启让车进入。

5.可以用七段数码显示管上显示目前停车场共有多少辆车。

6.计算机组态画面监控。

4.2目标及原则

1.目标

✧方便、快捷、准确的满位显示服务功能；

✧车辆保管的安全性功能；

✧经济合理的运营成本；

2.原则

✧先进成熟的技术和设备，保证系统运作安全、可靠与稳定；

✧合理布局，提高系统的服务质量，缩短服务时间，增加场内停车流量和收费收入。

✧实用性、实时性、完整性原则；

✧可扩展性及易维护性原则。

4.3方案1

设计工作原理说明

1.车辆进出控制

车辆进入停车场，在门口刷IC卡，栏杆上升（定时器开始计时），车子进门，定时时间到，电机反转，栏杆下降。

门口有两个传感器，当车子先经过1#再经过2#时，计数器C1加一。

同理，车子出停车场时，先经过2#再经过1#时，计数器C1减一。

2.停车场引导系统

在入口有一个绿色指示灯（灯亮表示有车位）

在入口和A、B、C区各有一个红色指示灯（灯亮的时候表示车位已满）

方案1停车场位置图

4.4方案2

设计工作原理说明

1.入口控制

车辆要进入停车场，刷IC卡，电机正传，栏杆上升并开始计时，车辆进入，计时时间到电机反转，栏杆下降，入口感应器1检测到信号，计数器C1加1，车辆进入停车场。

2.出口控制

车辆要出停车场，刷IC卡，电机正传，栏杆上升并开始计时，车辆出去，计时时间到电机反转栏杆下降，电机反转停止，等待下一辆车出去，出口感应器2检测到信号，计数器C1减1，车辆出停车场。

3.停车场引导系统

在入口有一个绿色指示灯（灯亮表示有车位）

在入口和A、B、C区各有一个红色指示灯（灯亮的时候表示车位已满）

方案2停车场位置图

4.5方案的确定

通过方案1与方案2的比较，方案1在同一个门进出，如果在车辆少的时候还可以，但是在车辆多的时候就容易造成堵车的现象，也容易发生交通事故。

而方案2就解决了这个问题，进出各有一个门，在停车和取车的时候也比方案一方便，所以我选择方案2。

4.6停车场收费系统方案

1.收费系统根据不同的需要将IC卡分为两种，临时卡和月租卡

1）.临时车进入停车场时，设在车道下的车辆检测线圈检测车到，入口处的发卡机面板显示屏则灯光提示司机按键取卡。

司机按键，发卡机内发卡器即发送一张IC卡，经输卡机芯传送至出卡口，并完成读卡过程。

同时启动入口摄像机，摄录一幅该车辆图像，并依据相应卡号，存入出口收费处的计算机图像数据库中。

司机取卡后，电动栏杆起栏放行车辆，车辆通过车辆检测线圈后自动放下栏杆。

临时车驶出停车场时，在出口处，司机将停车场IC卡交给收费员，出口处电脑根据IC卡纪录信息自动调出入口图像，进行人工对比，并自动计算出应交费用，并通过收费显示屏显示，提示司机交费。

收费员收费及图像对比确认无误后，按确认键，电动栏杆升起。

车辆通过埋在车道下的车辆检测线圈后，电动栏杆自动落下，同时收费电脑将该车信息记录到交费数据库内。

　　2）.月租卡车辆进入停车场时，司机把蓝牙卡打开,入口感应器检测到信号，并读取该卡的特征和有关信息，判断其有效性；若有效，启动入口摄像机，摄录一幅该车辆图像，并依据相应卡号，存入出口收费处的计算机数据库中。

电动栏杆起栏放行车辆，车辆通过车辆检测线圈后自动放下栏杆；若无效，则灯光报警，不允入场。

　　月租卡车辆驶出停车场时，司机把蓝牙卡打开,入口感应器检测到信号，并读取该卡的特征和有关信息，判别其有效性；同时收费处计算机自动调出入口图像进行人工对比。

收费员确认无误并且月租卡有效，电动栏杆起栏放行车辆，车辆感应器检测车辆通过后，栏杆自动落下；若无效，则报警，不允放行。

收费控制处设备由收费控制电脑、UPS，报表打印机、操作台、入口手动按钮、出口手动按钮、语音提示系统、语音对讲系统组成。

　　操作员通过收费控制电脑负责对临时卡、月租卡进行管理和收费，通过图象对比识别功能减少车型及车牌的识别和读写时间，提高车辆出入的车流速度。

图像对比与ID卡配合使用，彻底达到防盗车的目的。

进出图像存档，杜绝了谎报免费车辆。

“一车一卡”：

严密控制持卡者进出停车场的行为。

，

2.基于本次设计是利用学校的设备完成的，不能完成收费系统的设计，所以本次设计不包括收费系统。

而车辆进出停车场所用的IC卡只有停车和取车功能。

硬件系统

5.1元件清单

元件清单

元件名称

型号

数量

备注

光电传感器

欧姆龙EE-SPX74/84

8

电源电压:

12～240V（V）

S7-200

CPU226XPCN

1

AC/DC/RLY

蓝牙卡

GC-702

1

电源电压:

220（V）

LED显示屏

BS12.7R—1

1

室外，单基色，电源电压：

220V

LED报警灯

AD11-25/40

5

额定电压:

220、380（V）

LED指示灯

SPJD（1/1W）

200-3-2+FX200-3-2

3

电源电压:

85V～264V

道闸

RD900

2

电源：

AC220V/90W

读卡器

RD300NT1

2

读卡距离：

7～10cm（IC卡）

自动发卡机

RD501

2

工作电源：

DC24V

电机

YL80-4

2

电源电压:

220（V）

5.2元件选型

5.2.1PLC控制系统和其它控制系统的比较

继电器控制系统采用硬接线逻辑，通过机械式触点及继电器来实现动作，但系统确定下来后要修改则非常困难，且控制精度低，易出现冒险竞争，且时间常数太大，故易出现误动作，可靠性、维护性都不高。

PLC与单片机相比较而言，单片机应用系统功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难，存在编程复杂、不易掌握的问题，还需要处理大量I/O接口的问题，且其输出带负载能力也较弱，要驱动工业负载需要复杂的外围电路。

优点在于它具有较强的数据处理能力，硬件成本较PLC低，然而工业过程要处理的是大量的开关量，因而运用在工业控制中它的长处得不到发挥，其可靠性也远不如PLC。

从工程的角度，对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功率高，可靠性好，但成本较高。

综上所述，继电器控制系统无论在可靠性方面还是在系统构成灵活性，或是长期成本方面都已呈现被PLC控制系统取代的趋势；单片机系统则学习、使用、修改、维护难于PLC控制系统，可靠性低于PLC控制系统。

本文中选用计算机控制系统构成停车场数据管理信息系统以完成对停车场相关运作信息的管理并与读卡器及现场控制器PLC交换数据信息。

同时采用PLC作为现场控制器完成对停车场现场设备的信号采集及控制。

5.2.2PLC的选型

CPU 222：

本机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点。

可连接2个扩展模块。

6K字节程序和数据存储空间。

非常适合于小点数控制的微型控制器。

CPU 224：

本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点。

可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O 点。

I/O端子排可很容易地整体拆卸。

是具有较强控制能力的控制器。

本次设计停车场控制系统中所需I/O点位数多，而CPU226用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。

可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。

其主要技术指标如下：

◆本机输入（I）24DI

◆本机输出（O）16DO

◆定时中断2个

◆外部硬件输入中断4个

◆输入滤波时间0.2～12.8ms

◆程序存储器1024字

◆扩展I/O模板数量7个

◆最大数字量（I/O）128DI/DO

◆最大模拟量28AI/7AO或14AO

◆内部继电器（M）256

◆定时器总数（T）256

◆计数器总数（C）256

◆布尔指令执行速度0.37us/step

◆本机通信口数量2个

◆本机通信接口类型RS485

5.2.3传感器选型

我选择的是一种测距的光电传感器，具有测距远（最远可达到5米），采用反射镜反射的检测方式，DC12－24V供电，NPN/PNP同时输出，遮光ON/入光ON选择。

有三部分构成：

发送器、接收器和检测电路。

优点，非接触，无触点无机械结构，寿命长，精度高、反应快，可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样。

5.2.4LED显示屏选型

目前市场上流行的大型显示器件各式各样。

LED显示屏具有其他显示屏所无法比拟的技术优越性，其特点是耗电量少亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。

显示屏面积可以根据需要由单元模块任意拼装，以其变化丰富的色彩，图案实时动态的显示模式，完美的多媒体效果，强大的视觉冲击力将信息、文字、图片、动画、视频等多种方式显示出来,成为信息传播的划时代产品,在铁路民航、体育场馆、会议厅、高速公路、广场、大型商场、证券市场以及多种监控调度中得到了广泛的应用。

1.室外LED显示屏

室外LED显示屏在室外环境下使用，此类显示屏亮度高、混色距离远、防护等级高、防水和抗紫外线能力强，适合远距离观看。

2.单基色LED显示屏

单基色屏：

造价最低以红色为主,适用于只显示文字的场所，也可按要求做成黄色、绿色、兰色等不同颜色。

3.图文LED显示屏（异步屏）

图文LED显示屏可显示文字文本、图形图片等信息内容。

可联网脱机显示。

5.2.5LED指示灯选型

目前，由超高亮LED取代白炽灯，用于交通信号灯、警示灯、标志灯已遍及全世界，与白炽灯相比，LED交通灯的优点是耗电少、使用寿命长，并能大幅度提高亮度，成为未来交通信号灯的理想光源。

优点：

可见度佳、省电、低热能、寿命长、反应快等。

5.2.6指示灯的选择 

1.指示灯

型号:

AD11-25/40信号灯:

类型:

LED信号灯颜色:

红、绿、黄、白

额定电压:

220380（V）

长度:

25（mm）

2.报警灯

采用LED作光源，具有寿命长、可靠性高、耐振动等优点

连续工作寿命≥30000h

光亮度：

40～60cd/m2

允许瞬间电压波动±20%（110V以上）

发光颜色：

红、绿、黄、白、蓝

5.2.7IC卡的选择 

目前经常接触到的IC卡有两种：

接触式的和非接触式的IC卡。

方案一：

接触式的IC卡。

优点：

具有保密功能强，存储量大，可实现一卡多用。

缺点：

读写操作速度较慢，操作不方便；容易损坏和搞脏而造成接触不良。

方案二：

非接触式IC卡。

非接触式IC卡通过线圈射频感应从读写器获取能量和交换数据，所以又称射频卡。

可靠性高、使用寿命长、维护成本低；高抗扰能力、防冲突；加密性能好、安全可靠；应用极广泛。

目前我国引进的射频 IC卡主要有PHILIPS公司的Mifare和ATMEL公司的Temic卡。

根据课题要求，及两种卡的优缺点，我选择非接触式IC卡。

软件系统

5.1车辆出入库管理系统工作流程图

5.2系统控制方案

1.接线图见附录1

2.系统I/O分配表

I/O分配表

输入

输出

作用

地址

备注

作用

地址

启动

I1.0

M1.0

有位绿灯

Q0.0

停止

I1.1

M1.1

无车位

Q0.1

正转限位开关

I1.2

M1.2

A区无车位红灯

Q0.2

反转限位开关

I1.3

M1.3

B区无车位红灯

Q0.3

过载保护

I1.4

M1.4

C区无车位红灯

Q0.4

传感器1

I0.0

M0.0

入口电机正转

Q0.5

传感器2

I0.1

M0.1

出口电机反转

Q0.6

传感器3

I0.2

M0.2

入口电机正转

Q1.6

传感器4

I0.3

M0.3

出口电机反转

Q1.7

传感器5

I0.4

M0.4

LED（e脚~f脚）

Q1.0~Q1.5

传感器6

I0.5

M0.5

A区车位引导

Q2.5

传感器7

I0.6

M0.6

B区车位引导

Q2.6

传感器8

I0.7

M0.7

C区车位引导

Q2.7

入口计数

C1

A区计数

C2

B区计数

C3

C区计数

C4

5.2.1停车场控制方案

1.停车场出入口控制方案

1）入口控制

车辆要进入停车场，刷IC卡（启动按钮I0.0），电机正传（Q0.5）栏杆上升并开始计时（T37），车辆进入，计时时间到电机反转（Q0.6）栏杆下降，（触动限位开关（I1.2），电机反转停止，等待下一辆车进入），入口感应器1检测到信号，计数器C1加1，车辆进入停车场。

2）出口控制

车辆要出停车场，刷IC卡（启动按钮I0.0），电机正传（Q0.5）栏杆上升并开始计时，车辆出去，计时时间到电机反转栏杆下降，（触动限位开关（I1.3），电机反转（Q0.6）停止，等待下一辆车出去），出口感应器2检测到信号，计数器C1减1，车辆出停车场。

3）系统保护功能

✧限位保护：

当电机触动限位开关（I1.2,I1.3）时，电机停止。

✧过载保护：

当电机过载时，热继电器（I1.4）断开，电机停止。

✧电