基于PLC的車輛出入庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)是由PLC調(diào)節(jié)的立體車庫雙停車庫控制系統(tǒng)。該課題設(shè)計(jì)了一套以PLC為核心的汽車出入庫管理系統(tǒng)，PLC智能高效響應(yīng)快、操作簡單。設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了利用光電傳感器檢測車輛信號以進(jìn)出車庫的車輛計(jì)數(shù)、追尾報(bào)警、道閘控制，實(shí)現(xiàn)停車場的全方位智能控制功能。因?yàn)槿藗兩钯|(zhì)量的不斷提升，車輛逐年增加，車庫的管理方面還需要進(jìn)一步的優(yōu)化，這一情況下，以PLC為核心設(shè)計(jì)車輛出入庫管理系統(tǒng)。綜合應(yīng)用已學(xué)習(xí)的基本理論知識和有關(guān)電子元器件連接圖，完成了該設(shè)備的構(gòu)思、實(shí)施說明、設(shè)計(jì)、方案制定。完成了車輛進(jìn)出檢、數(shù)字時(shí)鐘、車位數(shù)量顯示、道閘升降的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：PLC系統(tǒng)；立體車庫；智能控制目錄TOC\o"1-3"\h\u14379第1章緒論 頁第1章緒論1.1選題背景與意義1.1.1選題背景停車場管理模式出現(xiàn)了由人工管理向智能化管理轉(zhuǎn)變趨勢。目前國內(nèi)大多數(shù)城市都在積極建設(shè)或正在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)中。停車場的管理水平將對整個交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率和服務(wù)水平產(chǎn)生直接影響。傳統(tǒng)的管理方式主要是通過人工管理來進(jìn)行收費(fèi)和停車等工作，這種模式存在著很多弊端：人工計(jì)費(fèi)工作量大。自動化程度不高，管理隨意性大。在人類文明步入信息時(shí)代的今天，現(xiàn)代建筑已經(jīng)步入智能建筑時(shí)代，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、信息發(fā)布技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等已經(jīng)成為智能信息獲取、處理、傳輸以及應(yīng)用的關(guān)鍵途徑，而自動化控制技術(shù)則是其中的關(guān)鍵技術(shù)之一。尤其是IC卡技術(shù)在最近幾年得到了大量的使用，使停車場的成本逐漸降低。所以，全人工進(jìn)行停車場管理已經(jīng)很難滿足時(shí)代發(fā)展的需要，對停車場進(jìn)行監(jiān)控、自動化和智能化管理是有必要的。該自動化傳輸設(shè)備具有對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，儲存以及傳輸?shù)墓δ?，并且能夠自動地完成對車輛進(jìn)行訪問，托舉以及計(jì)時(shí)。整個停車場的裝置智能化程度高、停取車流程自動化程度高、停車場的空間利用效率高。同時(shí)這種停車場需要在建筑上進(jìn)行專業(yè)化規(guī)劃，對停車場設(shè)備提出了更高的專業(yè)化需求。1.1.2選題意義伴隨著社會的進(jìn)步，城市中汽車也在不斷增加。車輛的中央存儲和控制點(diǎn)是必要的，以確保車輛進(jìn)入有序，車輛安全存儲，車輛存儲和轉(zhuǎn)向可以補(bǔ)償。停車場控制系統(tǒng)就是以現(xiàn)代電子與信息技術(shù)為依托，設(shè)置于停車場入口與出口處，用于車輛判斷、引導(dǎo)、裝載、登記、識別、進(jìn)出/拒行、放行等功能的自動識別設(shè)備，并通過非接觸式卡片或者車牌識別等方式駛?cè)肱c駛出本地區(qū)。旨在對車輛的通行進(jìn)行有效的管控，人員記錄所有細(xì)節(jié)并自動計(jì)算稅款金額，以便實(shí)施車輛安全管理和現(xiàn)場納稅。所以研究停車控制系統(tǒng)有一定的理論與實(shí)際意義?；赑LC的自動控制系統(tǒng)以其操作性強(qiáng)、靈活性好、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等優(yōu)勢得到了大量的使用。用于停車場控制系統(tǒng)能夠大大提高停車場的設(shè)計(jì)效率，縮短維護(hù)周期，提高系統(tǒng)的可靠性。很有實(shí)用價(jià)值。停車管理系統(tǒng)要注意車輛出入的規(guī)范指示，為司機(jī)提供車輛駛?cè)霑r(shí)停車位的精確數(shù)量及具體地點(diǎn)，同時(shí)要記錄好車輛駛?cè)牒罂側(cè)藬?shù)，從而減少行車過程中車輛的數(shù)量。進(jìn)入車輛的指示可以完全由PLC控制和處理，這大大減少了現(xiàn)代社會的“停車?yán)щy”問題。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀機(jī)械停車庫首先在美國興起，并于二十世紀(jì)初建成。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，機(jī)械停車場已經(jīng)成為一個成熟行業(yè)，并獲得了較好的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。但在社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，車輛停放要求也在不斷提高，這就促使機(jī)械立體倉庫不斷增加。后來因?yàn)樗饺似囍饾u流行，機(jī)械車庫在歐洲較發(fā)達(dá)地區(qū)開始推廣使用，停車設(shè)備研究逐步增多，科技和工業(yè)設(shè)備較先進(jìn)的國家為德國與意大利，較知名的公司包括德國Palis公司、意大利Sotefin公司，受益于歐美國家土地遼闊、資源較豐富，他們多使用巷道堆垛式立體設(shè)備。韓國和日本汽車工業(yè)水平比較發(fā)達(dá)，汽車人均擁有量也相對較多，停車問題特別突出，在數(shù)十年的發(fā)展過程中，參與立體停車設(shè)備生產(chǎn)的企業(yè)規(guī)模也在逐步擴(kuò)大，此后一直在穩(wěn)定發(fā)展中。并將車輛管理系統(tǒng)作為專業(yè)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用軟件進(jìn)行開發(fā)。該管理系統(tǒng)由車輛管理公司自主研發(fā)，運(yùn)用了先進(jìn)技術(shù)與手段，通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)分析，處理與儲存，保證了數(shù)據(jù)的完整性和安全性。人員操作方便，代替以往煩瑣手動操作。軟件數(shù)據(jù)比以往更加準(zhǔn)確可靠，完全擺脫了人工管理帶來的弊端。從國外的研究成果來看，美、德、日、英、韓等國對停車場管理的軟硬件設(shè)施都有較大的研究投入，效果明顯。迄今為止，國外停車場管理系統(tǒng)已開發(fā)半個多世紀(jì)，基本上已步入人工智能化收費(fèi)階段。而國內(nèi)停車場管理還處于起步階段，與國外相比還有很大差距。國外停車場收費(fèi)系統(tǒng)使用高度智能化專業(yè)設(shè)備，能夠很好的完成出入收費(fèi)操作。其產(chǎn)品技術(shù)水平已達(dá)相當(dāng)水平。目前國外一些停車設(shè)備制造商都在對“網(wǎng)絡(luò)化存儲”停車場管理系統(tǒng)進(jìn)行研究與試驗(yàn)。主要功能是對車位資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和交易結(jié)算。司機(jī)司機(jī)在家可預(yù)選停車位，在線支付相關(guān)費(fèi)用。無可否認(rèn)，停車場管理系統(tǒng)若使用了許多前沿的科學(xué)技術(shù)，其系技術(shù)難度及統(tǒng)造價(jià)都將提高。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀最近幾年，我國許多企業(yè)都根據(jù)國內(nèi)行業(yè)現(xiàn)狀與特點(diǎn)研發(fā)出了比較低的裝備水平，相關(guān)的技術(shù)也有了很大提升。此前全國約200個停車場，40家具一定研發(fā)水平企業(yè)。在北京、上海、廣州、深圳停車管理系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中，該技術(shù)已開始使用。雖然如此，但國內(nèi)停車管理系統(tǒng)行業(yè)在核技術(shù)和裝備方面仍有一定距離。國際停車管理在理論上能夠?qū)Τ鋈肟谶M(jìn)行智能化管理，但是已經(jīng)付諸了實(shí)踐。受構(gòu)造或者設(shè)計(jì)等外在因素影響，車輛信息、位置剩余信息等都會引發(fā)眾多問題，需要對車輛信息、位置信息進(jìn)行再記錄，這些都會嚴(yán)重影響系統(tǒng)功能發(fā)揮，進(jìn)而給車庫管理帶來額外人力支出。伴隨著我國數(shù)量眾多的公共停車場不斷涌現(xiàn)，我國停車場管理系統(tǒng)逐步得到開發(fā)。國內(nèi)過去停車管理系統(tǒng)均是從國外同類系統(tǒng)中逐漸發(fā)展而來，并對國外的原基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)。開發(fā)之初許多關(guān)鍵設(shè)備國內(nèi)還不能制造，所以停車管理系統(tǒng)硬件基本上都是產(chǎn)于國外，而家用停車管理系統(tǒng)則呈現(xiàn)出中西結(jié)合。我國對立體停車庫的開發(fā)相對較晚，多數(shù)仍沿用上世紀(jì)其他各國的工藝。現(xiàn)有的技術(shù)在存取車輛方面的效率很低，極大的降低了住戶的使用體驗(yàn)，很多立體停車庫都是依賴進(jìn)口的，售后服務(wù)也得不到保證，要想突破這一現(xiàn)狀，必須對現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行改革與創(chuàng)新，所以，將立體車庫作為研究對象，有著十分重要的作用。通過本文的設(shè)計(jì)能夠部分解決車位不足的問題，為后續(xù)車庫發(fā)展提供了部分市場，再加上我國人工智能、芯片等技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，或許能夠讓立體車庫的應(yīng)用更智能和高效，將來勢必取代傳統(tǒng)停車方式。所以本論文對于以PLC為核心的出入庫系統(tǒng)進(jìn)行研究有一定的實(shí)際意義。第2章出入庫管理系統(tǒng)功能分析2.1信息管理系統(tǒng)該系統(tǒng)在智能車庫管理中，可以實(shí)現(xiàn)日常數(shù)據(jù)維護(hù)、人機(jī)交互、工作任務(wù)指派與工作狀態(tài)監(jiān)視功能。另外，系統(tǒng)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的操作、管理和維護(hù)功能。同時(shí)，本系統(tǒng)主要包括異常管理模塊、停車卡管理模塊和其他功能模塊。2.1.1停車卡管理對模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)，以ID卡、智能立體車庫為主，共同完成用戶及其車輛的信息管理。所述模塊涵蓋信息查詢；發(fā)放、回收和掛失ID卡；初始化及其他對應(yīng)功能操作。2.1.2臨時(shí)停車管理本模塊主要用于實(shí)現(xiàn)臨時(shí)車輛信息管理，手工錄入用戶與車輛信息，并將其存儲到數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相連。2.1.3異常管理對模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要是針對智能立體車庫在進(jìn)行管理的過程，可能存在的未知問題或者情形，例如，對存放時(shí)間不正常的問題、車輛異常對應(yīng)問題件的處理、遠(yuǎn)程預(yù)約異常處理、庫位異常及設(shè)備故障、停車卡信息進(jìn)行異常情況處理。2.2出入庫控制系統(tǒng)2.2.1入庫控制只有單位職工已登記并且處于有效期的汽車才有條件自動觸發(fā)道閘開關(guān)，未登記的汽車或者非正常進(jìn)入車庫需經(jīng)過車庫管理員檢查后人工打開放行。有汽車到車庫門口的時(shí)候，先通過高清攝像頭獲取影像，并利用動態(tài)視頻流實(shí)時(shí)識別技術(shù)對汽車進(jìn)行認(rèn)證，如果認(rèn)證成功，系統(tǒng)確定是犯注冊的汽車同時(shí)發(fā)送信號給PLC控制器，準(zhǔn)備執(zhí)行下一步操作，如果認(rèn)證不成功，反饋提示信息：“未注冊的汽車無法通行”。2.2.2出庫控制為了提高出庫效率，在汽車出庫階段，不需要進(jìn)行身份驗(yàn)證，只要憑借地感線圈觸發(fā)信號，就可以告知PLC控制器下達(dá)命令：汽車駛?cè)说馗芯€圈時(shí)，觸動控制器下達(dá)電機(jī)正轉(zhuǎn)命令，桿升閘開啟，當(dāng)汽車經(jīng)過時(shí)，地感線圈磁通量又會改變，控制器下達(dá)電機(jī)反轉(zhuǎn)命令，桿落閘關(guān)閉。車輛出庫結(jié)束。2.2.3智能自動車輛存取此功能由可編程控制器完成，實(shí)現(xiàn)汽車的自動智能存取。使用移動軟件的用戶端，能夠?qū)崿F(xiàn)對附近車位進(jìn)行搜索，有助于提高使用者尋找車位時(shí)存放效率，減少車輛能耗。同時(shí)，該軟件具有使用方便、可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，既能做到集中管理，也可以由使用者自行操作。讓用戶通過移動軟件導(dǎo)航進(jìn)車庫，進(jìn)入之后記住自動識別系統(tǒng)，確定用戶車輛車牌號，由此經(jīng)載車盤移至人車交接處。所以，使用者在取車作業(yè)的過程中，就把車停在安全地方，接著在燈亮停正常指示燈時(shí)，取車作業(yè)結(jié)束，而立體車庫門自動閉合。因此，車輛存取全過程十分連貫一致，在某種程度上，極大地減少了車輛存取所需時(shí)間。然而，在立體車庫車輛載盤行駛中，該系統(tǒng)將嚴(yán)格測試它們，一旦出了問題，整個智能立體車庫載車盤將停止工作，直至故障問題得到解決，車庫才能恢復(fù)正常的工作運(yùn)行。2.3LCD及車位狀態(tài)顯示系統(tǒng)2.3.1LCD顯示模塊LCD顯示器以低功耗，易色彩化和顯示信息量豐富的特點(diǎn)，將LCD顯示屏組裝于車庫人口的顯著位置，以顯示每層車庫的車位（見圖2.1），便于駕駛員查找車位和節(jié)省時(shí)間。PLC控制器可以依據(jù)車位探測器的反饋信號自動完成寄存器數(shù)據(jù)的加減操作，比如：當(dāng)某層有汽車離開停車位時(shí)，探測器指示燈由紅色變?yōu)榫G色，PLC中寄存器收到此信號時(shí)，會自動增加該層余下的可用停車位數(shù)1，否則探測器指示燈由綠色變?yōu)榧t色，寄存器會減少該層余下可用停車位數(shù)1。再把對應(yīng)每層車位空閑數(shù)量信號傳送到LCD顯示屏上，亮起該顯示屏，就可以在車庫門口直觀清晰地展示出全部樓層車位。圖2.1LCD車庫車位數(shù)量顯示2.3.2車位狀態(tài)指示模塊為了更清楚地了解可利用停車位的位置，給找停車位的駕駛員點(diǎn)亮了一盞“指路明燈”，各停車位正上方設(shè)有停車位探測器與停車位狀態(tài)指示燈。目前一般使用超聲波車位探測器或者紅外線車位探測器進(jìn)行探測，并使用超聲波車位探測器探測汽車，當(dāng)車輛行駛到一定距離時(shí)，穿過這個探測器收到的超聲波所發(fā)出的反射波，向周圍放射，并將其反射回地面，從而使反射面與地面接觸，再由該探測器進(jìn)行系統(tǒng)分析來判斷是否有車輛進(jìn)入該車位。如果探測距離比較大（如1.7米以上），若車位為空閑狀態(tài)，則車位指示燈顯示綠色，如果探測距離比較小（如0.8米以下），判斷該位置已經(jīng)被占，對應(yīng)指示燈顯示紅色。用戶可以依據(jù)車位指示燈狀態(tài)快速定位可用車位。圖2.2是車位狀態(tài)圖。圖2.2車位狀態(tài)圖2.4關(guān)鍵控制算法車庫關(guān)鍵控制算法可分為交接調(diào)度、定位控制、行走速度控制、車位分配4類算法。首先，車位分配算法是指綜合考慮車庫內(nèi)車位分布情況和入庫車輛儲存的屬性等因素采用自學(xué)習(xí)算法進(jìn)行車輛自動定位，從而確保取車效率的最佳。其次，交接調(diào)度算法，它通過在按用戶訪問車輛時(shí)，執(zhí)行的交接過程之一。結(jié)合車庫設(shè)備目前的工作情況和對的應(yīng)效率，在調(diào)度算法下，達(dá)到車輛交接的最高效率。再者，行走速度控制算法采用雙閉環(huán)控制模型，并進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)控制調(diào)整等，保證了車輛能夠在速度和位移的控制下順利地達(dá)到停車目的。該系統(tǒng)主要包括四個模塊：第一模塊為車速檢測電路；第二模塊為電機(jī)驅(qū)動電路；第三模塊為剎車控制電路；第四模塊為制動解除信號接收與發(fā)送電路。最后，定位控制算法是將速度和檢測出的數(shù)據(jù)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，由此計(jì)算出立體車庫的當(dāng)前操作位置范圍，結(jié)合目標(biāo)位置，對結(jié)果進(jìn)行比較分析，并據(jù)此判斷其到位與否，從而達(dá)到控制車輛位置的目的。2.5安全保護(hù)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要借助于檢測系統(tǒng)的自診斷功能，對傳感器信號進(jìn)行檢測，通過采用自檢算法，達(dá)到實(shí)時(shí)診斷傳感器系統(tǒng)有無問題的目的，以此來保障用戶車輛訪問過程。就電氣系統(tǒng)的檢測而言，也采用了該算法，達(dá)到實(shí)時(shí)檢測常規(guī)電氣系統(tǒng)及關(guān)鍵元器件是否存在故障的目的。從而推動超速保護(hù)裝置、車庫安全保護(hù)裝置、供電系統(tǒng)診斷保護(hù)裝置等的配置和防護(hù)。第3章基于PLC的出入庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1PLC控制系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)3.1.1PLC選型及I/O點(diǎn)分配（1）PLC的選型PLC從產(chǎn)生到現(xiàn)在，它的技術(shù)已經(jīng)有了一個質(zhì)的跨越，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，已經(jīng)成為當(dāng)今自動化技術(shù)中的三大主柱。同時(shí)，又具有不同于其他工業(yè)控制器的獨(dú)特之處。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)都是基于硬件的硬接線邏輯和機(jī)械式觸點(diǎn)，這種方式雖然可以提高繼電器的控制精度，但存在著容易造成冒險(xiǎn)競爭、增加了系統(tǒng)的成本、增大了系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)、易產(chǎn)生誤動作等缺點(diǎn)，而且在使用過程中還會降低系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)性。并在PLC中使用軟件代替繼電器觸點(diǎn)，用它的內(nèi)部存儲器把控制邏輯保存為數(shù)據(jù)形式，它的行動用程序來完成，以便于對系統(tǒng)進(jìn)行更新和改造。時(shí)限控制采用了數(shù)字計(jì)時(shí)器來提高計(jì)時(shí)精度。該系統(tǒng)指令執(zhí)行量異?？欤蠹s在數(shù)十微秒乃至更少的時(shí)間內(nèi)，加之其內(nèi)在嚴(yán)格同步，因而沒有誤動作發(fā)生。另外，PLC與繼電器相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)步進(jìn)控制和AD/DA轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)。為了滿足系統(tǒng)更新快、維護(hù)方便性、可靠性及維護(hù)性好以及提高系統(tǒng)控制精度和功能性等方面的要求，PLC控制系統(tǒng)已經(jīng)逐步替代了傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)。相對于通用計(jì)算機(jī)，雖然兩者均使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但是PLC專用于工業(yè)控制，通用計(jì)算機(jī)專用于科學(xué)計(jì)算及數(shù)據(jù)處理。因此它們的結(jié)構(gòu)千差萬別，使用對象與環(huán)境各不相同。PLC抗干擾能力強(qiáng)，能夠適應(yīng)多種惡劣情況下的運(yùn)行，特別適用于工業(yè)現(xiàn)場對振動要求較高的場合。它的輸出、輸入是通過光電隔離技術(shù)或者其他隔離技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)還配備有輸出繼電器或者輸出晶體管之類的輸出部分，因?yàn)檫@些輸出部分能承受更大的負(fù)荷，所以它能直接帶動小型電機(jī)之類的負(fù)荷。PLC采用了特殊的編程語言來面對工業(yè)對象，這使得程序編制與修改變得十分容易。它與通用計(jì)算機(jī)相比，具有速度快、精度高、體積小等優(yōu)點(diǎn)，但由于沒有進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，所以不能直接應(yīng)用于工業(yè)負(fù)載上。其抗干擾能力及工作可靠性遠(yuǎn)不及PLC,并且對于工業(yè)現(xiàn)場的濕度、溫度、噪聲、振動等環(huán)境適應(yīng)性較差。鑒于此，基于PCI總線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)為模塊化結(jié)構(gòu)，采用AT89C51單片機(jī)為核心控制單元，實(shí)現(xiàn)對溫濕度數(shù)據(jù)的采集和顯示。此外通用的計(jì)算機(jī)編程語言也比較復(fù)雜，需經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練才可掌握?？删幊炭刂破鳎≒LC）的分類較多，按照其控制規(guī)模PLC可分為3類，即大型機(jī)、小型機(jī)和中型機(jī)。小型機(jī)1/0點(diǎn)通常小于256，價(jià)格低廉，尺寸小，功能豐富，適合小規(guī)模開關(guān)量情況下，順序控制。小型機(jī)可完成簡單的算術(shù)運(yùn)算和少量的模擬量處理，并能進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)通信。1/O點(diǎn)數(shù)在1024以上為大型機(jī)，其功能較強(qiáng)，組網(wǎng)能力強(qiáng)，可用來進(jìn)行大范圍過程控制、全廠集散控制系統(tǒng)或者組成分布式控制系統(tǒng)。本課題的PLC出入庫系統(tǒng)要求1/O點(diǎn)位數(shù)較少，控制流程比較簡單，信息處理量不大，針對以上情況選擇西門子S7-200系列PLC中S7-226為現(xiàn)場控制器。（2）I/O點(diǎn)分配從系統(tǒng)控制的要求來看，該系統(tǒng)需要一個計(jì)數(shù)器，兩個定時(shí)器，十六個輸入點(diǎn)，十六個輸出點(diǎn)，所選用的PLC型號符合系統(tǒng)的要求。圖3.1基于PLC的出入庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.1.2PLC控制系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)以PLC技術(shù)為核心，設(shè)計(jì)了智能化立體車庫控制系統(tǒng)，集升降功能、旋轉(zhuǎn)功能、橫移功能為一體。并且，所述控制系統(tǒng)主要包括橫向移動裝置、PLC主控制系統(tǒng)、載車板、PC機(jī)、上下升降裝置、轉(zhuǎn)動圓盤裝置、整體支撐框架，人機(jī)交互操作界面幾部分組成，其具體結(jié)構(gòu)如圖3。由系統(tǒng)的框架可知，控制系統(tǒng)采用PLC作為控制的核心，通過此核心將信息輸出到下位機(jī)（人機(jī)界面與PC機(jī)）上，再與變頻器二者構(gòu)成雙向通訊。通俗地講，就是PLC控制系統(tǒng)在變頻器中的功能，而變頻器又發(fā)作用于PLC。最后變頻器經(jīng)過驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率，實(shí)現(xiàn)車庫裝置旋轉(zhuǎn)、左右橫移和上下升降的任務(wù)。3.2PLC控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)3.2.1PLC輸入電路設(shè)計(jì)PLC根據(jù)收到的汽車檢測信號來判斷汽車能否經(jīng)過道口，所以汽車檢測器選擇和輸入通道接口電路設(shè)計(jì)十分重要。（1）車輛檢測器車輛檢測器又叫地感感應(yīng)器等，它是由一組帶電流感應(yīng)的數(shù)字電路板環(huán)線圈組成，地感線圈埋設(shè)于道口欄桿正面以下5~10cm范圍之內(nèi)，在線圈上方無車輛的情況下，車輛感應(yīng)器與地感線圈形成平衡點(diǎn)，車輛感應(yīng)器向CPU輸出低電平，在地感線圈內(nèi)有車輛情況下，地感線圈產(chǎn)生的磁場分布將發(fā)生變化，車輛感應(yīng)器向中央處理器輸出高電平。PLC通過檢測和判斷上述兩種信號就可以獲得需要的車輛檢測信號。（2）輸入接口電路為確保能夠在惡劣的環(huán)境中投入使用，PLC的輸入接口要隔離。光電耦合器為電流輸入型，能夠有效地避免輸入端引線上可能會引發(fā)輻射干擾和電磁場干擾。3.2.2PLC輸出電路設(shè)計(jì)PLC控制著直流電動機(jī)的調(diào)速、正轉(zhuǎn)、停止、啟動以及反轉(zhuǎn)，帶動道閘根據(jù)需要升降，使進(jìn)出道口車輛放行或者禁止。另外通過控制指示燈來指示車輛的行駛狀態(tài)，控制顯示牌來展示車庫內(nèi)儲存的車輛。3.2.3讀卡器系統(tǒng)設(shè)計(jì)讀卡器系統(tǒng)采用8051單片機(jī)進(jìn)行控制，加入了其他功能芯片組成了完整的讀卡控制系統(tǒng)。（1）讀/寫基站設(shè)計(jì)讀寫基站主要采用美國Atmel公司生產(chǎn)的IDIC讀寫基站專用電路U2270B，輔以相應(yīng)線路。它內(nèi)部安裝了一個能量變換電路，它包括振蕩器、線圈激勵器以及片上電源，它可以向應(yīng)答器提供能量，信號處理電路可以把微小的輸入信號轉(zhuǎn)換成微控制器要求的信號。屬非編程電路，由5V單電源提供電源，外圍電路相對簡單，只需配置好讀寫天線、諧振電容器、輸入電容器即可正常工作。（2）看門狗(watchdog)電路設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，一般會碰到各種現(xiàn)場干擾問題，抗干擾能力作為系統(tǒng)性能好壞的重要標(biāo)志，看門狗電路設(shè)計(jì)就成為自行監(jiān)控系統(tǒng)工作情況的重要保障。因?yàn)橄到y(tǒng)采用普通型8051系列單片機(jī)所以，必須精心設(shè)計(jì)看門狗電路。x25045是美國xicor公司推出的一款標(biāo)準(zhǔn)化8腳集成電路（eeprom），使系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)大為簡化，系統(tǒng)可靠性得到了提高，降低成本和系統(tǒng)功耗和印制電路板空間需求，很適用于單片機(jī)外圍芯片的設(shè)計(jì)。（3）時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)運(yùn)用美國DALLAS公司的DS1302時(shí)鐘電路，性能優(yōu)良，功耗低，帶有RAM，可實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒、年、月、日、星期日的計(jì)時(shí)，并帶有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓在2.5V~5.5V之間。利用三線接口和CPU實(shí)現(xiàn)同步通信，并且可以利用突發(fā)方式，進(jìn)行多字節(jié)時(shí)鐘信號或RAM數(shù)據(jù)的并發(fā)。（4）鍵盤、顯示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)總共需要8位LED數(shù)碼管和16鍵，為了節(jié)省單片機(jī)I/O口數(shù)，采用數(shù)碼管驅(qū)動，此處采用HD7279鍵盤顯示芯片。7279鍵盤顯示芯片使用了SPI接口，連線方便，不需要額外的驅(qū)動數(shù)碼管，本身的電路也非常簡單。顯示部分使用一組4位一一體的共陰數(shù)碼管，共有16個功能鍵。（5）串行通信設(shè)計(jì)讀卡器是由單片機(jī)控制，不能直接使用RS232串口協(xié)議進(jìn)行通信。由于單片機(jī)輸入輸出均為TIL電平，并且PLC組態(tài)具有RS232規(guī)范串行接口，二者的電氣特性并非完全一致，所以要完成PLC系統(tǒng)與讀卡器系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信就必須實(shí)現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換并在讀卡器和PLC間使用MAX232芯片進(jìn)行通信聯(lián)系。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種基于PC機(jī)和DAC0809系列芯片的智能IC卡管理系統(tǒng)。系統(tǒng)包括下位機(jī)軟件和上位機(jī)軟件。以讀卡器為輔助控制器，PLC為主控制器。通過電纜連接PLC和讀卡器控制器中單片機(jī)串行口，可組成簡單通信網(wǎng)絡(luò)。3.2.4車輛計(jì)數(shù)程序設(shè)計(jì)在該程序設(shè)計(jì)中，主要利用光電傳感器采集車輛信號，從而達(dá)到增減車輛計(jì)數(shù)。圖3.2車輛加計(jì)數(shù)程序流程圖圖3.2所示為車輛入庫加計(jì)數(shù)運(yùn)動流程圖，傳感器1#感應(yīng)到車輛信號出現(xiàn)后，加計(jì)數(shù)器即開始工作，若這時(shí)傳感器2#也出現(xiàn)了信號，加計(jì)數(shù)器就會開始工作，從而完成加計(jì)數(shù)工作。圖3.3車輛減計(jì)數(shù)程序流程圖如圖3.3為車輛減計(jì)數(shù)程序流程圖，傳感器2#感應(yīng)到車輛信號生成后，減計(jì)數(shù)器即開始工作，若這時(shí)傳感器1#也出現(xiàn)了信號，減計(jì)數(shù)器就會開始工作，減計(jì)數(shù)工作流程結(jié)束。3.2.5LCD顯示子程序本設(shè)計(jì)規(guī)劃使用了顯示模塊，將系統(tǒng)檢測到的信息精確地顯示出來，便于及時(shí)觀察和更直觀地顯示。在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，由于數(shù)碼管本身性能有限，不能滿足長時(shí)間的顯示工作要求，因此需要更換新的數(shù)碼管。為了彌補(bǔ)這個不足，我們設(shè)計(jì)了基于LCD顯示屏的背光模式。LCD模塊分為前后兩欄，前兩欄用于程序編寫和調(diào)試。LCD做為系統(tǒng)輸出顯示部分，可顯示字符或數(shù)字，具有更豐富的顯示內(nèi)容，對本設(shè)計(jì)的顯示內(nèi)容能較好地完成。顯示屏編寫程序需按照初始化設(shè)置配置，需區(qū)分顯示屏狀態(tài)，若在不忙狀態(tài)下才執(zhí)行讀寫操作時(shí)，則由寫指令來決定所顯示位置和寫內(nèi)容函數(shù)來決定所顯示數(shù)據(jù)。圖3.4LCD顯示流程圖 圖3.5車輛出庫流程圖上圖3.5所示為汽車出庫道閘打開動作流程圖，傳感器2#感應(yīng)到車輛信號生成后，cpu發(fā)出命令電動機(jī)正轉(zhuǎn)、道閘打開，傳感器1#發(fā)出信號生成為、cpu發(fā)出命令電動機(jī)逆轉(zhuǎn)、道閘閉合道閘啟動閉合動作，從而完成汽車出庫道閘的打開過程。3.3PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.3.1通信程序鑒于計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)日趨成熟，監(jiān)控設(shè)備自動化程度要求日益提高，自動控制系統(tǒng)從傳統(tǒng)集中式過渡到分布式或集散式。根據(jù)不同的應(yīng)用場合和地理位置可將計(jì)算機(jī)連接到現(xiàn)場控制器或其它各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備，構(gòu)成全面的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)傳送、信息交換和通信處理。該系統(tǒng)造價(jià)低、結(jié)構(gòu)簡單，易于操作。數(shù)據(jù)處理能力較強(qiáng)，有較強(qiáng)的開放性。在工業(yè)控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。該課題設(shè)計(jì)并研制了一套以嵌入式技術(shù)為核心的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。在本文系統(tǒng)中，讀卡器與現(xiàn)場控制器配合使用，主要承擔(dān)現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息采集并傳送給通信接口程序，通過通信接口程序?qū)?shù)據(jù)信息進(jìn)行加工，然后分發(fā)給數(shù)據(jù)庫或者控制器。3.3.2復(fù)位程序首先，因?yàn)镻LC技術(shù)本身所具有的優(yōu)勢，內(nèi)部繼電器及大部分寄存器中均有記憶功能，所以，車庫作業(yè)過程中PLC控制器內(nèi)部數(shù)據(jù)復(fù)位初始化是必要的，并借此避免與防止一些事故分發(fā)生。3.3.3車位號輸入程序用戶請求進(jìn)入智能立體車庫之前的車輛時(shí)，通過上位機(jī)監(jiān)控界面可實(shí)現(xiàn)，采用人工或自動方式錄入車輛車位號，以此由控制系統(tǒng)來判斷車位，使用所述搬運(yùn)機(jī)訪問所述車輛。3.2.4電機(jī)控制程序本設(shè)計(jì)主要是為了解決PLC控制車庫內(nèi)具有的電機(jī)進(jìn)行工作，從而達(dá)到訪問用戶汽車的目的。一般立體車庫當(dāng)中會配置4臺電機(jī)。在這些起重機(jī)中，起重機(jī)將根據(jù)車輛尺寸設(shè)計(jì)出對應(yīng)移動路徑以實(shí)現(xiàn)橫向和縱向移動。而提升機(jī)與升降架二者將各自實(shí)現(xiàn)車位升降活動。然而，這些電機(jī)在正、反狀態(tài)下工作均通過開關(guān)量達(dá)到控制目的。3.2.5車庫主電路設(shè)計(jì)針對立體庫存控制系統(tǒng)，主電路設(shè)計(jì)主要可以分為兩個部分構(gòu)成，即弱電控制電路和動力回路。造使用期間，由于升降機(jī)具有轉(zhuǎn)速大、減速時(shí)間短、功率較大等優(yōu)點(diǎn)。為了能夠高效的實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的控制，制動電路與制動單元可以利用動力回路進(jìn)行配置，從而實(shí)現(xiàn)升降機(jī)在加減速時(shí)的，能夠需要的大電流。同時(shí)為有效規(guī)避弱電回路造成的擾動問題，設(shè)計(jì)過程中，主回路變頻器以及該變頻器的前、后端加上濾波器都可以進(jìn)行選型，實(shí)現(xiàn)對其信號回路進(jìn)行磁環(huán)編碼，壓制干擾。而降電機(jī)做為系統(tǒng)中最核心的組成部分，為了進(jìn)一步確保它的安全運(yùn)行，可實(shí)行上下左右雙極限的保護(hù)方式，增加了斷繩保護(hù)開關(guān)、強(qiáng)制減速開關(guān)來保護(hù)它。另外，還應(yīng)確保轎廂平面與停車位平面兩者的平層度符合搬運(yùn)器工作需要。弱電控制系統(tǒng)可選用遠(yuǎn)程10網(wǎng)絡(luò)模式來實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的建設(shè)。第4章總結(jié)該課題設(shè)計(jì)通過PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車輛進(jìn)出庫管理，在此采用西門子S7-200系列PLC（S7-226）。在這篇文章中，我們也描述了用LCD16O2進(jìn)行液晶顯示，本顯示屏用于地