国家职业资格全省（或市）统一鉴定
维修电工论文
（国家职业资格二级）
论文题目：基于PLC的智能车库门控系统的设计
姓名：凌玉龙
身份证号：320902************
准考证号：
所在省市：江苏省盐城市
所在单位：江苏省盐城技师学院
基于PLC的智能车库门控系统的设计
凌玉龙
江苏省盐城技师学院
摘要：本文提出一种运用可编程控制器(PLC)对住宅小区停车场汽车进出及停放指示进行管理的方案，此方案大大提高了设计效率，维护周期短且调试方便，成本较低。同时更令我们的车库门增添了不少高贵典雅的气息。可编程控制器（PLC）在继电器的控制和计算机控制的基础上开发出来的，是一种应用于工业生产过程控制，具有实时数字化处理能力的硬件设备，为工业自动化提供高可靠性的自动控制装置。
由于门控系统的适用性、可编程控制器（PLC）的优越性，为此我设计自动控制装置，它靠车辆检测器自动检测有无车辆通过，具有安装维护简单、方便可靠、节能和安全等多种特性。
关键词：PLC 停车场车库门可编程控制器
一、引言
随着进口汽车大量涌人和国内汽车工业的不断发展，大中城市的汽车数量剧增，从而引发了停车管理及防盗问题愈演愈烈。近几年，我国的停车场门控管理技术不断完善，计算机技术、通信技术、网络技术的发展又促进了停车场门控管理系统功能的强大。但是，现时某些小区小型车库门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。
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。小区停车场门控管理系统重点要做到准确开门以指示车辆进出，车辆进入前给与司机准确的车位数量与具体位置，车辆进入后，记录车辆总量，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，同时为了体现现代化的智能管理，本系统加入的语音系统能够更全面的为车主
服务。
二、系统功能介绍
1、可编程控制器(PLC)简介
PLC的具有可靠性高、功能性强和编程简单等优点，所以深受设计人员的喜爱。PLC就如同一部计算机与继电器控制设备相结合的新型高性能控制装置。PLC的基本单元包括中央控制器(CPU)、存储器、输入单元和输出单元。除了基本单元，PLC还可以追加许多扩展模块，从而增强其功能。
PLC就物理结构来说有丰富的输入输出端，而从PLC的逻辑结构来看，内部有许多软元件，如输入输出继电器、辅助继电器、状态器、计数器、计时器和数据寄存器及器件所对应的常开常闭接点，方便对车辆进出、停放、计数、计时的信号输入和车辆停放数量、位置的显示。
大多数PLC的编程方式都有梯形图编程、指令表编程和顺序功能图(SFC)编程，特别是梯形图编程方式，直观易懂。除了运用基本指令可以完成大量工作，功能指令的扩展更为系统开发、调试和维护带来许多便利，本文以梯形图编程方式设计停车场管理系统，无论从设计到功能分析都是极为方便的。
2、指示板简介
在车库入口处应该安装指示面板，告知车辆司机整个车库的停放状况，包括数量和可停放的位置。假设车库是2行5列的设计，占地面积大概400平方米，那么在指示板上也应该按照2行5列的方式安装指示灯，并把每一个车位编号。
当某—位置没有停放车辆时，相应编号的指示灯变亮，司机看见时就可以按照指示进入车库按位停车。这个部分同样可以用梯形编程图来实现。车位显示程序，相对比较简单，所用到的软元件有输入端元件Xl0～X17，X20～X21，，输出端元件Y20～Y27，Y30～Y31，，输入输出20个共计10对。只要在车位顶部安装红外检测装置，就可以对车位有无车辆进行检测。当车位无车辆时，相应输入继电器不通电，常闭接点合上，输出端所联接的指示灯亮。根据上述内容设计指示面
板如图1所示
图1 指示面板图
3、语音系统简介
自动语音提示，具备良好的图形用户界面，方便简洁，易学易用。完全解放人工操作，脱离人工干涉，信息通知准确准时。全程记录通知过程，提供系统服务报告。通知设置更为灵活、方便，功能更强，具备人性化特点。国家机关、企业、宾馆、酒店等诸多场所,可灵活定制通知语音,根据系统需求而设计的语音系统如图2所示，
图2 语音系统图
4、身份识别及车库门开关简介
在车库入口要安装身份识别装置和车库门，身份识别装置触发信号线连接到PLC的一个输入端，当车辆驶入车库门口时，司机插入身份识别IC卡，经读卡器识别身份，证明是该小区住户，读卡器发出信号告知PLC准予车辆通过，PLC驱动输出端，输出端发出信号使车库门打开。车库门前的地下埋设车辆检测器，当车辆停在车库门前，检测器会向PLC发出信号告知将有车辆进入，车库门处于准备打开状
态，只要身份识别正确，车库门立即打开并接通语音系统播放声音。车库门后的地下也要埋设检测器，车辆通过后，控制车库门关闭。当车主停车完成后，指示面板对应的小灯熄灭，避免出现对车主的误导。
根据上述设计的I/O分配表可以清晰的查找各部分元件，如表1
表1 I/O分配表
三、系统设计
由于这里讨论的是小区停车场，所以以一个能容纳10辆车(一般为小车)的车库为例设计一个管理系统。
1、主电路设计
车库门的上下移动需要电动机正反转进行拖动，根据其动作过程设计主电路图如图3所示。
图3 主电路图
2、PLC外部接线图的设计
根据车库的功能以及PLC外部的端口数所设计的外部接线图如图4所示。
图4 PLC外部接线图
3、顺序功能流程图的设计
顺序功能图的设计主要考虑由步、有向连线、转换、转换条件和动作等要素。在根据车辆的进入过程而设计的车辆入库的流程图如图5所示，根据车辆离开过程为车库而设计的车辆离库流程图如图6所示，从这两幅图可清晰的表达车辆进出离开的的全过程。
图5 车辆入库流程图
4、PLC梯形图的设计
在支路1中，X4表示身份识别开关。在支路4中，XO表示车辆检测装置开关，只要车辆驶到车库门前，车辆检测器发出信号使X0闭合，辅助继电器M12进入通电状态；车库内存车小于10辆，只要身份识别正确，X4闭合，支路l通电，使输出线圈Y0置位，使其相应的输出端YO发出信号控制车库门升降的电动机正转，同时连锁Y1线圈，确保电动机没有反转信号，这时车库门打开，同时直流继电器K1吸合，接通语音系统开始播放语音，车库门上升到限位开关X2处停止，车辆通过。车辆通过以后，经过车库门后车辆检测器X1，检测器发出信号使开关X1闭合，把YO输出线圈复位，同时关闭语音。
图6 车辆离库流程图
支路2通电，使输出线圈Y1置位，其相应的输出端Y1发出信号控制车库门升降的电动机反转，同时连锁Y0线圈，确保电动机没有正转信号，使电动机反转，车库门开始关闭，下降到限位开关X3处停止。同时设定一个辅助继电器M12，当车库车辆满10辆时，使辅助继电器M12的常闭触点打开，确保车库门外车辆不能进来，同时直流继电器K3吸合，接通语音系统播放语音提示外来者车库已满。用10枝彩灯代表10个车位，并在门外指示板上显示，车位无车则小灯发光，有车时通过限位开关关断小灯。
车辆出入库，要减少或增加车辆指示灯的显示，并且在车库出入口安装出口车库门和身份识别装置。由图7可以看出，车辆出库与入库的基本原理相同，只是输入元件和输出元件不同，出库与入库所用到的元件必须区分开。
结合流程图和I/O分配表从而设计的梯形图,如图7所示。
图7 PLC梯形图
四、结束语
由以上的例子可以看出，运用PLC设计车库管理系统非常方便。无论是从设计思路还是设计过程都十分清晰，使得人们运用起来得心应手，并且调试管理简单明了。PLC无论在工业生产上还是在民用商用设计上都显示出很大的发展潜力，将会的未来的日子里继续发挥作用。
五、参考文献
1.《宁波住宅小区停车管理调查》作者王洪问
2.《住宅小区智能化内涵与功能目标》作者刘克先
3.《市区物业管理小区停车难问题产生的原因及对策》
4.《基于PLC的住宅小区停车场管理系统》智能交通网
5.《PLC应用技术》主编徐铁中国劳动社会保障出版社出版