基于PLC的智能車庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

周世強(qiáng) 邢長(zhǎng)達(dá)

（安徽理工大學(xué)，安徽 淮南232000）

0 引言

隨著科技的進(jìn)步和我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及城鎮(zhèn)化建設(shè)的加快，我國(guó)的車輛大量增加，對(duì)停車場(chǎng)的須求日趨增大、要求也越來(lái)越高，隨之出現(xiàn)了車輛停放系統(tǒng)管理方式的落后、 自動(dòng)化和智能化程度低、安全可靠性能比較差、人性化和運(yùn)行效率低下等一系列問(wèn)題。 介于這個(gè)問(wèn)題以及現(xiàn)在廣大人民的知識(shí)水平的普遍提高和對(duì)智能控制系統(tǒng)的進(jìn)一步了解，使得ITS 的理念更加受到人們的關(guān)注和認(rèn)可。 由于PLC可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，體積小，重量輕，能耗低，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建造相對(duì)簡(jiǎn)單易學(xué)，容易維護(hù)，容易改造等多方面的原因[1]，以PLC 為核心的智能車輛出入庫(kù)管理系統(tǒng)得到了很多專業(yè)人士的認(rèn)可和使用，它不僅是智能控制系統(tǒng)中的高技術(shù)，更能解決許多普通停車場(chǎng)不能解決的問(wèn)題和麻煩，也更加準(zhǔn)確、安全和更加方便于汽車的停放。

本文在設(shè)計(jì)中也采用了PLC 技術(shù)作為整個(gè)設(shè)計(jì)的核心， 也就是以PLC 為主體對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 該系統(tǒng)最主要的是對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行智能化和自動(dòng)化的設(shè)計(jì)，不僅能實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)檢測(cè)、車位顯示等功能，而且能夠避免停車場(chǎng)混亂，為車主節(jié)約時(shí)間和避免交通意外，同時(shí)也減輕了停車場(chǎng)工作人員的工作量，提高工作效率，真正實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)的高效和智能化。 以防計(jì)數(shù)出現(xiàn)不必要的錯(cuò)誤，系統(tǒng)還添加了反復(fù)程序校驗(yàn)，以提高整個(gè)系統(tǒng)可靠性。

1 系統(tǒng)主要功能

為讓讀者更好的理解系統(tǒng)功能，下面給出圖1 車輛管理示意圖。

圖1 車輛管理示意圖

1.1 汽車檢測(cè)功能

該功能主要借助IC 刷卡器、 光電傳感器和稱重傳感器實(shí)現(xiàn)檢測(cè)車主信息以及車輛到位情況。 當(dāng)有車輛進(jìn)出車庫(kù)時(shí)，稱重傳感器會(huì)檢測(cè)到車輛的到位情況，同時(shí)車主需要刷IC 卡，PLC 會(huì)將從傳感器和刷卡器中接收的信息傳送給上位機(jī)，上位機(jī)會(huì)從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出信息與之比較，并向PLC 發(fā)出下一步指令，當(dāng)信息正確時(shí)PLC 會(huì)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)打開(kāi)道閘放行， 當(dāng)信息錯(cuò)誤時(shí)會(huì)通過(guò)蜂鳴器和上位機(jī)警示燈進(jìn)行報(bào)警。

1.2 道閘開(kāi)關(guān)功能

該功能主要是通過(guò)PLC 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)， 實(shí)現(xiàn)道閘的自動(dòng)開(kāi)與關(guān)。當(dāng)有車輛觸發(fā)1# 稱重傳感器并且通過(guò)刷卡器刷卡，當(dāng)信息檢測(cè)通過(guò)后，PLC 會(huì)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)， 打開(kāi)道閘放行， 當(dāng)車輛緊接著觸動(dòng)2# 稱重傳感器后，PLC 會(huì)控制電機(jī)反轉(zhuǎn)關(guān)閉道閘； 當(dāng)有車輛出庫(kù)時(shí)，觸動(dòng)3# 稱重傳感器并且通過(guò)刷卡器刷卡，當(dāng)信息檢測(cè)通過(guò)后，PLC 控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，道閘打開(kāi)，當(dāng)車輛緊接著觸碰4# 稱重傳感器時(shí)，PLC 會(huì)控制電機(jī)反轉(zhuǎn)關(guān)閉道閘。

1.3 車輛計(jì)數(shù)功能

數(shù)是PLC 通過(guò)分析光電傳感器采集的信號(hào)對(duì)寄存器數(shù)自動(dòng)加減。 當(dāng)有車輛先觸動(dòng)1# 光電傳感器緊接著觸動(dòng)2# 光電傳感器時(shí)，PLC 寄存器自動(dòng)加1；當(dāng)有車輛先觸動(dòng)3# 光電傳感器再觸動(dòng)4# 光電傳感器時(shí)，PLC 寄存器自動(dòng)減1。

1.4 車位顯示功能

顯示功能主要由出入口的LCD 屏完成。 主要用來(lái)顯示車庫(kù)的車位剩余量，通過(guò)PLC 軟件編程，用車庫(kù)總車位數(shù)減去寄存器當(dāng)前數(shù)值所得數(shù)即為車位剩余量。 還可以根據(jù)用戶的需求在LCD 屏上播放字幕或視頻。

1.5 報(bào)警功能

該功能主要應(yīng)用到蜂鳴器和上位機(jī)顯示屏的警示燈。 報(bào)警源主要是在車輛檢測(cè)時(shí)檢測(cè)到IC 卡信息錯(cuò)誤[2-3]。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

圖2 系統(tǒng)硬件圖

光電傳感器采用DYW-B80 系列的慢反射傳感器，最遠(yuǎn)檢測(cè)距離為5 米，電源所用電壓范圍很寬，直流范圍是10V-36V ,交流范圍是90V-250V，。 該型號(hào)擁有以下特點(diǎn)：重復(fù)精度高、響應(yīng)頻率快、抗干擾性強(qiáng)、耐高溫、防水性能好、使用壽命長(zhǎng)、安裝調(diào)試方便、性價(jià)比高。

稱重傳感器選用BWJ-CYB-605S-橋式稱重傳感器，該型號(hào)傳感器具有可靠的密封結(jié)構(gòu)，寬量程，高精度，性能比較穩(wěn)定，并且具有很強(qiáng)的抗偏和抗扭能力。 電壓10～24V DC， 輸出靈敏度≈2.0mV/V、4～20mA、1～5V，工作溫度范圍-35～85℃，極限過(guò)載能力200%FS。

刷卡機(jī)采用捷順的JSKT6022-LTIV 型， 該型號(hào)內(nèi)置安裝了1130讀卡器，不用安裝中遠(yuǎn)距離讀頭，自身?yè)碛兄羞h(yuǎn)距離讀卡的功能，而且具有雙頻特性，簡(jiǎn)潔、美觀，可擴(kuò)展外接低頻觸發(fā)器1131，擴(kuò)大或控制有源卡的讀卡范圍。

道閘采用捷順的JSDZ004，它具有雙重機(jī)械自鎖功能、斷電手動(dòng)開(kāi)閘功能、時(shí)間保護(hù)功能、壓力電波防砸車功能、遙控開(kāi)關(guān)閘功能和工作溫度控制功能等。

顯示模塊由15.6 寸的優(yōu)派顯示屏完成， 該屏的比例是現(xiàn)在主流的16:9，功率低，且分辨率高。

限于篇幅下面只給出上位監(jiān)控系統(tǒng)圖如圖3，不做詳細(xì)解釋。

圖3 上位監(jiān)控系統(tǒng)

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

圖4為軟件控制的流程圖，上電以后系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)，其他模塊被初始化。 由圖可以看到，該系統(tǒng)可以選擇自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作狀態(tài)，當(dāng)選用手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，通過(guò)觸摸屏控制道閘的開(kāi)關(guān)。當(dāng)有車輛進(jìn)入時(shí)按下觸摸鍵命令PLC 帶動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)打開(kāi)道閘， 車輛通過(guò)后再按下觸摸鍵命令PLC 帶動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)關(guān)閉道閘， 與此同時(shí)當(dāng)車輛先后經(jīng)過(guò)1#和2# 光電傳感器后PLC 寄存器自動(dòng)加1； 當(dāng)有車輛出庫(kù)時(shí)按下觸摸鍵命令PLC 帶動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)打開(kāi)道閘， 車輛通過(guò)后再按下觸摸鍵命令PLC 帶動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)關(guān)閉道閘，與此同時(shí)當(dāng)車輛先后經(jīng)過(guò)3# 和4# 光電傳感器后PLC 寄存器自動(dòng)減1。

圖4 系統(tǒng)流程圖

選擇自動(dòng)模式，當(dāng)有車輛觸動(dòng)1# 稱重傳感器準(zhǔn)備進(jìn)庫(kù)，并且通過(guò)檢測(cè)后，PLC 會(huì)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)打開(kāi)道閘，車輛進(jìn)庫(kù)，與此同時(shí)當(dāng)車輛先后經(jīng)過(guò)1# 和2# 光電傳感器后PLC 寄存器自動(dòng)加1； 有車輛觸動(dòng)3# 稱重傳感器并通過(guò)檢測(cè)，PLC 將控制電機(jī)正轉(zhuǎn)打開(kāi)道閘，與此同時(shí)當(dāng)車輛先后經(jīng)過(guò)3# 和4# 光電傳感器后PLC 寄存器自動(dòng)減1。

4 總結(jié)

本文以PLC 作為系統(tǒng)的控制核心，并結(jié)合現(xiàn)在的高新技術(shù)，將先進(jìn)的信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)、通信、自動(dòng)控制、人工智能以及電子技術(shù)等有效地結(jié)合運(yùn)用在停車場(chǎng)智能管理體系中，建立起一種在全方位發(fā)揮作用的準(zhǔn)時(shí)、快捷、高效的停車智能管理體系，具有高度的智能化和自動(dòng)化，同時(shí)具有極高的安全可靠性。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)收費(fèi)、道閘自動(dòng)控制和故障報(bào)警等功能，滿足各種大中型停車場(chǎng)的智能化要求。

［1］姚偉紅.城市交通面臨的問(wèn)題及解決途徑[J].山西交通科技，2007.

［2］曹建軍，史忠科.小區(qū)停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2009.

［3］蔡紀(jì)鶴，趙德安.智能小區(qū)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電氣應(yīng)用，2008.