plc停车场车位控制系统

摘要可编程控制器是一种以微型计算机为核心的通用工业控制器。

它是继承了继电器控制器装置的部分突出性能，并与现代的计算机技术和通行技术结合为一体，代表了当前电器控制技术的世界先进水平。

本文阐述了停车场车位控制系统的PLC控制、自动计数、数码显示的一些基本思路和方法，介绍了关于PLC工作特点及运行原理，本文主要运用可编程控制器（PLC）对停车场进出及停放指示进行管理的方案。

本停车场由8个停车位、入口检测器、出口检测器、道闸管理系统、尚有车位指示灯、车位已满指示灯等部分组成。

本系统以PLC为信息载体，通过智能传感器记录车辆进出信息，结合工业自动化控制技术控制机电一体化外围设备，从而控制记录进出停车场的各种车辆。

在设计硬件的基础上，对软件进行设计，采用MCGS组态软件建立人机监控界面，包括组态界面的制作方案，功能语言的实现，最后对系统进行调试，使自动按序停放工程得以实现，以达到停车场智能化、高效化。

关键词：停车场车位控制；S7-200PLC；高效化；MCGS组件目录1 绪论 (1)1.1设计要求 (1)1.2设计工作原理说明 (1)1.2.1车位存取子系统 (1)1.2.2自动计时收费系统 (2)1.3系统工作原理说明 (3)1.4 PLC设计步骤 (3)2 PLC简介 (4)2.1PLC的定义 (4)2.2PLC的工作原理 (4)2.3PLC的发展趋势 (4)3 停车场车位控制系统设计 (6)3.1车位存取子系统 (6)3.1.1车辆入库流程图 (6)3.1.2车辆出库流程图 (6)3.2 计时收费系统的组成框图 (7)3.4操作面板设计 (8)3.5系统选型 (9)3.6 PLC输入输出端口分配表 (9)3.7 PLC梯形图 (10)4 停车场车位控制系统监控界面的设计 (21)4.1 组态软件的概述 (21)4.2 MCGS操作过程 (21)4.3 程序调试 (21)结论 (22)参考文献 (23)1 绪论1.1设计要求1.可显示空位数量和非空位数量；2.有空位指示灯和满位指示灯；3.车辆进入停车场时非空位数量增1、车辆驶离停车场时空位数量增1；4.要计算每辆车的停泊时间；5.要计算每辆车的收费（每小时5元）；1.2设计工作原理说明停车场自动控制系统主要由自动存取车系统和自动计时收费子系统两部分组成。

自动存取车子系统负责指挥、控制机械系统装置．使其准确完成存取车动作，自动计时收费。

子系统负责完成记录车主存车时间、收取存车费用的功能。

自动控制系统的组成结构如图图1-1 自动控制系统组成结构图1.2.1车位存取子系统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几部车；6. 如图1-1所示，假设有一停车场共有16个车位；图1-2停车位示意图本设计是在停车场入口处有一个接近开关（传感器SQ1），当有车经过入口的时候，接近开关输出脉冲，经PLC输出控制电机的线圈，使电机正转，闸栏开启，当车接触到出传感器（SQ2）时，表示车是入库的，车的数量加1，车库里车得数量经过数码管显示出来。

同理，当车先经过SQ2后经过SQ1时，表示车是出库的,车的数量减1。

1.2.2自动计时收费系统计时收费子系统上要完成存车时间的计算和用户刷卡缴费的功能。

上要有主控器、显示模块、操作模块、信息存储模块、时钟模块、射频读写模块及通信模块等组成141。

主控器负责程序处理和管理各模块：显示模块显示各种信息，如按键信息、时间和停车费用等：通过操作模块可以使管理员管理密码、查询或设置时间、查询总金额、查询记录；信息存储模块存储有停车场使用日志；时钟模块为卞控器提供精准时间；射频读写模块完成IC卡中的内容的读写操作通信模块负责与车位存取子系统的主控器PLC进行通信。

1.3系统工作原理说明1.车库有空位是绿灯亮，车位已满是红灯亮；2.人们可以根据显示空位数量和非空位数量的数码管了解当前车库情况；3.车库启用时，先对所有用到的存储单元清零，并应有车库有空位显示；4.当有车位时，车辆进入,非空位数量增1，同时引导车辆停放到最小车位处，启动当前车位的定时器。

当车开离车位时，定时器停止计时，算出停泊时间，同时计算出停车费用。

驶离车库时，空位数量增1；5.若车库容量为8辆车，则车库满时应有显示；6.若同时有车辆相对入库和出库，应避免误计数。

1.4 PLC设计步骤1．列出输入输出点分配表；2．画出PLC的输入输出设备的接线图；3. 利用STEP7-Micro/WIN32软件完成梯形图，指令表的程序设计与调试；4．完成课程设计说明书。

2 PLC简介2.1 PLC的定义它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。

传统的继电器控制系统主要存在以下两个缺点，一是可靠性差，排除故障困难，因为它是接触控制，所以当触点发生磨损和断裂等损坏情况时很难做出相应处理；二是灵活性差，总体成本较高。

继电器本身并不贵，但是控制柜内部的安装，接线工作量极大，工艺发生变化时相应的改动更是复杂。

因此当市场需要适应新的变化时，PLC就应运而生了。

PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。

2.2 PLC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。

PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。

随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。

PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。

输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。

2.3 PLC的发展趋势1．向高速度、大容量方向发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。

目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。

PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。

2．向超大型、超小型两个方向发展当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。

现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。

3．PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。

这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC应用范围。

4．增强外部故障的检测与处理能力根据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。

前二项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理；而其余80%的故障属于PLC的外部故障。

因此，PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。

5．编程语言多样化在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。

除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。

多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。

3 停车场车位控制系统设计3.1车位存取子系统3.1.1车辆入库流程图图3-1车进模块流程图3.1.2车辆出库流程图图3-2车辆出库流程图3.2 计时收费系统的组成框图图3-3 计时收费系统框图3.3 主电路控制图下图为主电路控制图，当QS 闭合时，KM1闭合KM2断开电机正转，闸门开启，车辆可通过，当KM2闭合KM1断开时电机反转，闸门闭合，车辆不可通过。

车出库接近开关闭合D0—1到D0 数码显示 电机正转电机反转U V WQSFUKM1KM2FRM3图3-4主电路控制图3.4操作面板设计图3-5停车场操作面板说明：最上边是车位显示指示灯，用来显示停车场是否有空位，当绿灯一直亮着时就表示这个时候停车场还有空位，当红灯亮的时候就说明这个停车场没有空位了。

中间的是用来停止和启动控制系统的，开始时按下启动按钮然后对应的指示灯就会亮，说明该系统正在运行当中，按下停止按钮系统就停止运行。

最下边的两个指示灯分别用来显示当前的空车位数和非空位数。

3.5系统选型根据PLC的特点和系统设计的需要，选用CPU224并扩展2个EM222模块满足控制要求。

3.6 PLC输入输出端口分配表表3-1 PLC输入输出I/O接线表3.7 PLC梯形图程序分析：网络1 实现自锁功能网络2 数码管初始化网络3 入口设置，有进车，实行自加1网络4 出口设置，有出车，实行自减1网络5 显示空位数和非空位数网络6 引导车辆停放到当前最小车位处网络7 网络12 0号车库有车停放，计算停车时间和停车费用网络13 网络54 每6个网络分别是1号至7号车库有车停放的停车时间和停车费用网络55 红灯亮，车满，车辆不能进入网络56 绿灯亮，车未满，车辆可以进入4 停车场车位控制系统监控界面的设计4.1 组态软件的概述组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，它解决了控制系统通用性问题。