基于PLC的智能车库门控系统的设计

目录 摘要 一、引言…………………………………………………………………1 二、系统功能介绍 ………………………………………………………2 2.1 可编程控制器(PLC)简介 …………………………………………2 2.2 指示板简介 ………………………………………………………2 2.3语音系统简介 …………………………………………………… 3 2.4 身份识别及车库门开关简介 ……………………………………3 三、系统设计 ……………………………………………………………5 3.1 主电路设计…………………………………………………………5 3.2 PLC外部接线图的设计 ……………………………………………5 3.3 顺序功能流程图的设计 …………………………………………6 3.4 PLC梯形图的设计 …………………………………………………6 四、结 1

论 …………………………………………………………………9 五、参考文献……………………………………………………………9

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。 2

二、系统功能介绍 2.1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。 2.2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 3

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， 4

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 输入量 输出量 外部车辆检测器 X0 门上升 Y0 内部车辆检测器 X1 门下降 Y1 车库门上限位开关 X2 语音系统 Y4 车库门下限位开关 X3 语音系统 Y5 外部身份识别开关 X4 语音系统 Y6 内部身份识别开关 X5 1号车位指示灯 Y10 1号车位限位开关 X10 2号车位指示灯 Y11 2号车位限位开关 X11 3号车位指示灯 Y12 3号车位限位开关 X12 4号车位指示灯 Y13 5

4号车位限位开关 X13 5号车位指示灯 Y14 5号车位限位开关 X14 6号车位指示灯 Y15 6号车位限位开关 X15 7号车位指示灯 Y16 7号车位限位开关 X16 8号车位指示灯 Y17 8号车位限位开关 X17 9号车位指示灯 Y20 9号车位限位开关 X20 10号车位指示灯 Y21 10号车位限位开关 X21

三、系统设计 1、主电路设计 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。 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。 6

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。 7

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。 8

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。 9 10

图7 PLC梯形图 四、结论 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