【正文】 統(tǒng)內(nèi)信息通信頻繁，要求 PLC 具有較強的通信能力，具有較強的點位擴展能力，但對 PLC 的模擬量處理能力不作要求。ASi 是最底層的現(xiàn)場級，現(xiàn)場的數(shù)字化的執(zhí)行器和傳感器被連成網(wǎng)絡(luò)。對于本文系統(tǒng)，這個時間值完全能夠滿足實時性要求。從站實際上是 PLC 的分布式輸入輸出模塊。因為需要分別與讀卡器系統(tǒng)及現(xiàn)場控制器系統(tǒng)通信，故需要加裝 4 串口多用戶卡，可選用波士 PCI4232。磁卡與讀卡器間有磨損，壽命較短，而且磁卡易被復(fù)制，卡內(nèi)信息容易因外界磁場而丟失，使卡片無效，因此安全性一般。讀寫器與 PC 機或控制器相連的距離隨數(shù)據(jù)接口類型的不同而不同。 車位監(jiān)控系統(tǒng)硬件集成設(shè)計對停車場固定用戶區(qū)域的管理由于用戶車位一般較長期固定租用，因此其計費方式無需單次按時計費，一般在門禁管理中僅根據(jù)用戶的費用清繳情況及用戶卡出入狀態(tài)判斷其權(quán)限并根據(jù)權(quán)限決定是否開啟道閘放行。由此，在系統(tǒng)中為達到監(jiān)控上述非正常狀態(tài)的目的，系統(tǒng)采用組態(tài)軟件設(shè)置監(jiān)控界面分別顯示第 4 四種狀態(tài)。能夠檢測車輛是否停在車位上，具有防誤檢功能，如防相鄰車位誤檢、人員在停車位誤檢、障礙物誤檢等。在本文系統(tǒng)中選用開關(guān)量輸出。WTV 系列語音芯片是一款編程語音芯片，6KHz 取樣頻率能存儲 40340 秒的聲音，音頻輸出為 PWM 或 DAC 模式。分析停車場現(xiàn)場 I/O 輸入輸出信號的特點及 PLC 輸入輸出模塊的功能特點，據(jù)此選用西門子 PLC 的 ASi 現(xiàn)場總線系統(tǒng)作為現(xiàn)場信號輸入輸出系統(tǒng)。本章介紹監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集終端讀卡器及現(xiàn)場控制器 PLC 與計算機通信的實現(xiàn)。RS232C 接口連接器一般使用 25 針的連接器，也有 9 針的，傳輸線采用屏蔽雙絞線。本文采用 C編制通訊接口程序，其主流程如圖 所示。Sense182X 型讀卡器系統(tǒng)采用 RS485 先施協(xié)議輸出數(shù)據(jù)的格式見表 。串口通信速度低，交換的數(shù)據(jù)量小，當(dāng)有高性能的通信需要時則要用到專門的通信網(wǎng)絡(luò)。所有需要發(fā)送與接收的數(shù)據(jù)信息可集中在若干連續(xù)的字中，放到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中通過一條命令即可接收或發(fā)送。在本文系統(tǒng)中 S7200 PLC 作為現(xiàn)場控制器與管理PC 機即采用自由口通信模式交換數(shù)據(jù)信息，與監(jiān)視 PC 機則采用 PPI 協(xié)議向組態(tài)軟件發(fā)送數(shù)據(jù)。信息處理的流程如前 節(jié)介紹。182x C 型讀寫器的讀卡工作式有“定時”和“觸發(fā)”兩種工作方式。針對 RS232C 的不足，一些新的接口標(biāo)準(zhǔn)不斷出現(xiàn)，RS485 就是其中之一，其抗噪聲干擾性強，最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達 10Mbit/s，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為 1200M，實際上可達 3000M，且具有多站能力，可利用單一的 RS485 接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的傳輸方式根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)的時空順序可分為串行傳輸和并行傳輸兩種 [23,24]。4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計算機的通信設(shè)計隨著計算機通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益成熟及監(jiān)控設(shè)備自動化程度要求的提高，自動控制系統(tǒng)從傳統(tǒng)的集中式控制向集散式或分布式控制方向發(fā)展，這就要求構(gòu)成控制系統(tǒng)的數(shù)字設(shè)備必須具有聯(lián)網(wǎng)通信的功能。當(dāng)提示條件滿足時 PLC 輸出開關(guān)信號，觸發(fā)語音芯片發(fā)出“注意有車”連續(xù)十次。組態(tài)軟件工程的建立參見第 6 章。圖 超聲回波示意圖超聲車位傳感器在市場上有許多種品牌與型號，其工作的基本原理皆如上所述。圖 靜態(tài)監(jiān)控界面監(jiān)控過程中現(xiàn)場控制器 PLC 與管理 PC 機及監(jiān)視 PC 機間通過 RS232/RS485通信，需雙方編程控制。分析可知，8 類狀態(tài)中正常狀態(tài)無需顯示監(jiān)控，非正常狀態(tài)需報警顯示，以便及時人工干預(yù)及管理，其中若做好入庫、出庫的過程管理監(jiān)控，可有效避免第類狀態(tài)發(fā)生。本文系統(tǒng)選用 NICE 公司的 WIL4 型，該機欄桿下部具有防砸車裝置，可手動、遙控及程序控制欄桿開啟及關(guān)閉。非接觸式 IC 卡又稱為射頻卡，與接觸式 IC 卡相似，卡內(nèi)沒有電源，有存儲器，但非接觸 IC 卡表面沒有觸點而是在卡片內(nèi)增加一個電感線圈。 讀卡器工作原理及選型停車場出入口控制實質(zhì)是卡片識別方式的門禁控制系統(tǒng)。電源模塊集成有數(shù)據(jù)解耦性能，可以通過同一根電纜同時傳送數(shù)據(jù)和電源。CP2432 作為主站連接于上一級控制器，能自動地組織 AS interface 電纜上的數(shù)據(jù)傳輸，確保傳感器與執(zhí)行器的信號通過相應(yīng)的接口能夠傳送到上一級系統(tǒng)。下圖 是 ASi 網(wǎng)絡(luò)的最小組態(tài)示例。在本文系統(tǒng)設(shè)計中為簡化前期設(shè)計工作，避免大量重復(fù)工作將監(jiān)控車位數(shù)設(shè)為 30 個。I/O 點數(shù)在1024 點以上的為大型機，其功能更加強大，組網(wǎng)能力強，可用于大規(guī)模的過程控制，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，或者整個工廠的集散控制系統(tǒng)。PLC 與單片機相比較而言，PLC 是建立在單片機之上的產(chǎn)品，單片機是一種集成電路，可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，PLC 是計算機應(yīng)用系統(tǒng)的一個特例。繼電器控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，通過機械式觸點及繼電器來實現(xiàn)動作，一旦系統(tǒng)確定下來后要修改則非常困難，且控制精度低，易出現(xiàn)冒險競爭，且時間常數(shù)太大，故易出現(xiàn)誤動作。⑥、擋車器擋車器又稱為道閘，是停車場出入口的關(guān)鍵設(shè)備，其控制方式通常有手動按鈕、遙控器控制、程序控制道閘升降等三種方式。②、現(xiàn)場控制器 PLC本文系統(tǒng)采用 PLC 作為現(xiàn)場控制器，匯總現(xiàn)場設(shè)備及 PC 機傳來的各類輸入信息，根據(jù)管理及監(jiān)控流程進行信息處理，輸出控制信號，控制停車場現(xiàn)場設(shè)備的工作，并向管理、監(jiān)視 PC 機傳送現(xiàn)場信息。固定用戶取車須經(jīng)人行入口進入停車場取車，系統(tǒng)在各區(qū)域人行入口處設(shè)置一定編號的讀卡器，PC 機與現(xiàn)場控制器通信，控制器依據(jù)讀卡卡號與讀卡器編號設(shè)定該卡號相應(yīng)車位為備取車狀態(tài)，并于監(jiān)控組態(tài)界面上顯示對應(yīng)卡號車位動態(tài)。控制器開啟道閘放行車輛，車輛通過車輛檢測線圈后，控制器關(guān)閉道閘并記錄入庫車輛數(shù)目，車位滿時，入口指示牌顯示“滿位” ，不再發(fā)卡。本文系統(tǒng)管理工作流程分為圖 所示的臨時用戶出、入庫流程及圖 所示的固定用戶出、入庫流程。對不同類型停車用戶分區(qū)管理，采用不同的計費模式、不同的出入口控制、不同的車輛、車位監(jiān)控模式，便于硬件配備的區(qū)別，便于軟件功能的模塊化。停車場停車用戶可細(xì)分為：小區(qū)住戶自有車輛，可辦理固定用戶停車卡；小區(qū)住戶訪客車輛，由于小區(qū)地面人車分流的要求，機動車不進入小區(qū)內(nèi)部，需臨時停于停車場，可在臨時用戶停車區(qū)域取卡——臨時停車；小區(qū)對外營業(yè)之商務(wù)會館及小型超市顧客車輛，也可在臨時用戶停車區(qū)域取卡——臨時停車。整個小區(qū)希望營造一種高品質(zhì)、現(xiàn)代化的居住環(huán)境。對固定停車用戶則通常采用停車用戶卡預(yù)先充值收費，門禁系統(tǒng)結(jié)合車位監(jiān)控系統(tǒng)對停車車輛及車位動態(tài)監(jiān)控的管理、監(jiān)控模式。該類型停車場停車位數(shù)量適中，停車用戶常分為辦公樓固定停車用戶人群及購物顧客或訪客臨時停車用戶人群。根據(jù)管理及控制功能需求，充分研究相關(guān)系統(tǒng)組件的工作原理及性能指標(biāo)，據(jù)此進行系統(tǒng)功能設(shè)計及硬件選型。因此停車場的建設(shè)已成為絕大多數(shù)建筑項目不可或缺的一部分。人類文明的發(fā)展進入信息時代，現(xiàn)代建筑的發(fā)展也進入智能建筑時代，計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、信息發(fā)布技術(shù)、智能信息及其處理技術(shù)、自動化控制技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)都日臻成熟。圖 智能小區(qū)的構(gòu)成智能小區(qū)與智能化大樓相比，其基本目的是達到人與建筑及環(huán)境的共生共榮，更注重于滿足用戶在安全性、居住環(huán)境的舒適性、便利的社區(qū)服務(wù)與社區(qū)管理、具有增值應(yīng)用效應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通信等方面的實現(xiàn)和個性化需求。依據(jù)實現(xiàn)“智能”水平的高低，智能建筑分為：低級集成——僅實現(xiàn)樓宇機電設(shè)備控制級集成，特征是現(xiàn)場總線級網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)智能大樓設(shè)備的控制功能。從圖 11 及圖 12 可見智能建筑是由基于建筑物環(huán)境平臺基礎(chǔ)上的三大基本子系統(tǒng)的有機集成所構(gòu)成的智能化系統(tǒng)，三個基本子系統(tǒng)是樓宇自動化系統(tǒng)（BAS. Building Automation System） 、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)（C NS. Communication Network System）和辦公自動化系（ OAS. Office Automation System） 。 智能建筑發(fā)展趨勢智能建筑的發(fā)展趨勢如下圖所示。除可實現(xiàn)舒適性、安全性的辦公環(huán)境外，并具有高效、經(jīng)濟的特點。4．在選用 PLC 作為現(xiàn)場控制器的基礎(chǔ)上，研究了 PLC 網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成技術(shù)及其網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，采用 ASI 現(xiàn)場總線技術(shù)構(gòu)建現(xiàn)場設(shè)備的信號采集與傳輸系統(tǒng)；選用自由口通信模式，在充分調(diào)研系統(tǒng)信息通訊需求基礎(chǔ)上提煉通訊信息，自定義 PLC 與 PC 機的通信協(xié)議。摘要智能建筑將是信息社會最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。5．研究了組態(tài)軟件在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用并采用組態(tài)軟件構(gòu)建車位監(jiān)控系統(tǒng)。以此誕生了世界公認(rèn)的第一座智能建筑。第一座智能建筑誕生后，世界各國智能建筑蓬勃發(fā)展，在我國 80 年代末也有了較大發(fā)展，先后在北京、上海、廣州等地相繼建成了一批智能建筑。圖 智能大樓的組成結(jié)構(gòu)樓宇自動化系統(tǒng)（BAS）實現(xiàn)建筑物群內(nèi)的各種機電設(shè)備的自動控制，包括供暖、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)、給排水、供配電、照明、電梯、消防、保安、停車場管理等。中級集成——實現(xiàn)機電設(shè)備控制、保安、消防等系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)集成，有著建筑物管理和標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，完成智能大樓的服務(wù)功能。 停車場管理技術(shù)的發(fā)展簡介綜上所述可以看出無論是在智能大樓還是在智能小區(qū)以及廣義的智能建筑范疇中，現(xiàn)代社會汽車保有量的急劇上升使得停車場成為現(xiàn)代建筑的不可或缺的重要部分，亦使停車場管理成為智能建筑的重要的功能構(gòu)成，是智能建筑的重要組成部分，從屬于安防及物業(yè)管理系統(tǒng)或設(shè)備自動化系統(tǒng)。特別是近年來 IC 卡技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得電子化、信息化、自動化、智能化管理停車場的實現(xiàn)技術(shù)也不斷改進和完善，成本逐漸降低，安全性及可靠性要求不斷提升，因此全人工管理停車場已難以適應(yīng)時代的要求，對停車場實現(xiàn)自動化、智能化的管理與監(jiān)控勢在必行。現(xiàn)有的平面式停車場通常僅實現(xiàn)門禁管理，對停車用戶的出入權(quán)限進行管理，對停車用戶停、取車的過程不做監(jiān)控，則亂停放及盜車現(xiàn)象時有發(fā)生 [11]，針對停車場上述管理缺陷，本文就停車場的管理、監(jiān)控流程進行改進，力求改進停車場管理功能。在選用 PLC 作為現(xiàn)場控制器的基礎(chǔ)上，研究了 PLC 網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成技術(shù)及其網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，采用 ASI 現(xiàn)場總線技術(shù)構(gòu)建現(xiàn)場設(shè)備的信號采集與傳輸系統(tǒng)；選用自由口通信模式，在充分分析系統(tǒng)信息通訊需求基礎(chǔ)上提煉通訊信息，自定義 PLC 與 PC 機的通信協(xié)議。辦公區(qū)域?qū)Ｓ脠@區(qū)地面停車場。鑒于此，本文在對典型停車場進行分析的基礎(chǔ)上提出典型停車場管理及監(jiān)控系統(tǒng)的功能規(guī)劃及實施方案，并對其控制系統(tǒng)做詳細(xì)設(shè)計。為做到人車分流，機動車平時不進入小區(qū)內(nèi)部。 停車場車輛管理模式需求分析根據(jù)不同類型建筑工程的管理標(biāo)準(zhǔn)及服務(wù)等級、對象的不同，停車場管理系統(tǒng)常分為：大型停車場管理系統(tǒng)及一般小區(qū)內(nèi)停車場管理系統(tǒng)。同時有利于提升對不同區(qū)域、不同類別停放車輛的監(jiān)控力度，增強對車輛的安全管理，防止盜車現(xiàn)象及固定車位亂停放現(xiàn)象的發(fā)生。(a)臨時用戶入庫流程 (b)臨時用戶出庫流程圖 臨時用戶監(jiān)控管理流程(a)固定用戶入庫流程 (b)固定用戶出庫流程圖 固定用戶監(jiān)控管理流程 停車場監(jiān)控系統(tǒng)主要功能構(gòu)成模塊要實現(xiàn)上述監(jiān)控流程，停車場監(jiān)控及管理系統(tǒng)的基本組成為出入口控制系統(tǒng)；車路、車位監(jiān)控系統(tǒng)及管理系統(tǒng)。固定用戶系統(tǒng)采用遠距離 IC 卡，讀卡后 PC 機與控制器通信，無效卡則控制器啟動語音提示，有效卡則控制器啟動道閘放行車輛，檢測線圈檢測到車輛通過信息后，控制器關(guān)閉道閘。車輛出場時在出口道閘前讀卡，若無效則系統(tǒng)語音提示，若有效則 PC 與控制器通信，控制器啟動道閘放行，檢測線圈檢測到車輛通過，控制器關(guān)閉道閘并與 PC 通信，置位管理系統(tǒng)中相應(yīng)卡號權(quán)限為準(zhǔn)入不準(zhǔn)出。③、讀卡器在設(shè)有門禁控制的管理場所，讀卡器被廣泛應(yīng)用，停車場的讀卡器根據(jù)所用卡片讀卡感應(yīng)距離的不同分為短、中、長及遠距離讀卡器系統(tǒng)。⑦、車位傳感器在固定用戶停車區(qū)域為防止亂停放及盜車現(xiàn)象發(fā)生，在車位上方設(shè)置車位傳感器，檢測車輛到位及離位狀態(tài)，以輸出信號作為監(jiān)控車輛、車位動態(tài)的基本信息。在系統(tǒng)更新的方便性、系統(tǒng)的可靠性、維護性及系統(tǒng)控制精度方面還是在功能性方面，PLC 控制系統(tǒng)都遠優(yōu)于繼電器控制系統(tǒng)。不同廠家的 PLC 有相同的工作原理，類似的功能和指標(biāo)，有一定的互換性，質(zhì)量有保證，編程軟件正朝標(biāo)準(zhǔn)化方向邁進。本文停車場控制系統(tǒng)中臨時用戶區(qū)域控制系統(tǒng)所需 I/O 點位數(shù)少，控制流程相對簡單，信息處理量小，根據(jù)上述情況選用西門子 S7200 系列 PLC 的 S7226 作為現(xiàn)場控制器。 PLC 的 I/O 模塊選型停車場輸入輸出信號分布范圍較廣，若采用本機 I/0 或普通 I/0 擴展模塊，則現(xiàn)場布線量多，且信號線距離太遠，難以避免信號衰減及信號干擾，故本文選用ASi 主站通信處理器 CP2432，10 個 ASi 從站構(gòu)成 ASi 現(xiàn)場總線系統(tǒng)。圖 ASi 網(wǎng)絡(luò)最小組態(tài)示例在單主站系統(tǒng)中，AS interface 采用輪循的方式傳送數(shù)據(jù)。除了可輪循傳送信號之外，主站向每個從站傳送參數(shù)配置，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)運行，并進行故障診斷。使用中繼器或擴展器，AS interface 可正常工作在 300 米以內(nèi)，否則只能在 100 米內(nèi)正常工作?？ㄆ绞降拈T禁系統(tǒng)通過讀卡或讀卡加密碼方式來管理進出權(quán)限。射頻卡既具有 IC 卡的普遍優(yōu)點，又具有自身的獨特優(yōu)點如：無源、免接觸、免操作、使用壽命長；數(shù)據(jù)交換不受除金屬外的介質(zhì)影響，使用方便；防水、防塵