【文章內(nèi)容簡介】 它具有較強的數(shù)據(jù)處理能力，硬件成本較 PLC 低，然而工業(yè)過程要處理的是大量的開關(guān)量，因而運用在工業(yè)控制中它的長處得不到發(fā)揮，其可靠性也遠不如 PLC。從工程的角度，對單項工程或重復數(shù)極少的項目，采用 PLC 方案是明智、快捷的 途徑，成功率高，可靠性好，但成本較高。 ③與電氣控制系統(tǒng)的比較 1）從控制方法上看，電氣控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能較為困難。另外，繼電器的觸點數(shù)量有限，所以電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴展性受到很大限制。而 PLC 采用了計算機技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且 PLC 所謂“軟繼電器”實質(zhì)上是存儲器單元的 狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點數(shù)量是無限的，PLC 系統(tǒng)的靈活性和可擴展性好。 2）從工作方式上看，在繼電器控制電路中，當電源接通時，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。而 PLC 的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方式。 3）從控制速度上看，繼電器控制系統(tǒng)依靠機械觸點的動作以實現(xiàn) 控制，工作頻率低，機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題。而 PLC 通過程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制的，速度快， 程序指令執(zhí)行時間在微秒級，且不會出現(xiàn)觸點抖動問題。 4）從定時和計數(shù)控制上看，電器控制系統(tǒng)采用時間繼電器的延時動作進行時間控制，時間繼電器的延時時間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時精度不高。而 PLC 采用半導體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且 PLC 具有計數(shù)功能，而電器控制系統(tǒng)一般不具備計數(shù)功能。 5）從可靠性和可維護性上看，由于電氣控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，其存在機械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護性較差。而 PLC 大量的開關(guān)動作由無觸點的半導體電路來完成，其壽命長、可靠性高， 河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計 7 PLC 還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時顯示給操作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護提供了方便。 綜上所述，繼電器控制系統(tǒng)無論在可靠性方面還是在系統(tǒng)構(gòu)成靈活性，或是長期成本方面都已呈現(xiàn)被 PLC 控制系統(tǒng)取代的趨勢；單片機系統(tǒng)則學習、使用、修改、維護難于 PLC 控制系統(tǒng)，可靠性 低于 PLC 控制系統(tǒng)。本文中選用計算機控制系統(tǒng)構(gòu)成停車場數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)以完成對停車場相關(guān)運作信息的管理并與讀卡器及現(xiàn)場控制器 PLC 交換數(shù)據(jù)信息。同時采用 PLC 作為現(xiàn)場控制器完成對停車場現(xiàn)場設(shè)備的信號采集及控制。 管理模式分析 停車場根據(jù)建筑形式及停車場位置的不同分為園區(qū)地面停車場、建筑物地下平面停車場、專用停車樓及路邊臨時占道停車場。根據(jù)建筑物類型及建筑物功能的不同又可分為： ① 市區(qū)公共建筑群大型停車場，該類型停車場規(guī)模龐大，停車位多，停車用戶流動性大，用戶通常皆為臨時停車用戶。 ② 綜合建筑樓專用停 車場，如各類大型商場及商務(wù)樓群地下專用停車場。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。此類停車場通常白天工作時段車位緊張而夜晚非工作時段則車位大量空置。因此在管理模式上可實行分片分區(qū)管理，劃定專用的固定用戶停車區(qū)域及臨時用戶停車區(qū)域，在夜晚非工作時段將臨時用戶停車區(qū)域車位提供給周邊社區(qū)無配套停車位小區(qū)住宅用戶計時停車，提高設(shè)施利用率以提高社會配套設(shè)施的社會效益，緩解停車位置緊張的市場供需矛盾。 ③ 辦公區(qū)域?qū)Ｓ脠@區(qū)地面停車場。該類型停車場用戶也常分為固 定用戶及臨時訪客用戶，由于園區(qū)露天管理模式使得對停車管理到固定車位的可能性很小，通常只能實現(xiàn)門禁管理出入權(quán)限。此類型停車場為防止盜車現(xiàn)象的發(fā)生則可采用攝像監(jiān)控，在出入口嚴格比對車輛攝像信息。對多出入口園區(qū)停車場管理還需做好聯(lián)網(wǎng)管理，數(shù)據(jù)共享，一卡通行。 ④ 住宅小區(qū)專用停車場，該類型停車場規(guī)模通常依據(jù)小區(qū)總戶數(shù)設(shè)計，停車類型絕大多數(shù)應為固定用戶停車，在管理模式上可不采用計時收費而采用停車位相對固定，用戶卡預先充值付費方式。為防止亂停車位及盜車現(xiàn)象，可加強車位動態(tài)監(jiān)控結(jié)合門禁管理以達到有效監(jiān)控。 ⑤ 專用停車樓的 建筑在設(shè)計上為停車場專用，可采用專用托舉設(shè)備結(jié)合現(xiàn)場控制器、傳感器、計算機等智能設(shè)備實現(xiàn)停車、取車、車位監(jiān)視等過程的全自動 河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計 8 控制，并能做到空間的最高效利用。該類型停車場需在建筑設(shè)計的初期即根據(jù)專用設(shè)備規(guī)劃建筑的功能及形式，并且初期設(shè)備投入昂貴。 可知無論哪一類停車場地，其用戶皆可歸類為臨時停車用戶和固定停車用戶兩類。對臨時停車用戶，由于用戶流動性大，為防止盜車現(xiàn)象發(fā)生，通常采用攝像監(jiān)控、比對出庫車輛信息、計時收費的管理監(jiān)控模式。對固定停車用戶則通常采用停車用戶卡預先充值收費，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。 控制需求分析 對停車場進行管理及控制需求分析是系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，本節(jié)在分析停車場基本情況的基礎(chǔ)上分析該類型停車場的控制及管理需求。 1）停車場基本情況分析 在對典型停車場基本情況進行研究過程中圖 是住宅小區(qū)的地下停車場的大致平面圖。 圖 停車場的大致平面圖 2）入庫車輛地點變更邏輯分析 停車場內(nèi)不同停車區(qū)域可提供不同的服務(wù)，但進入停車場的車輛皆會進行如圖 所示的地點變更。 圖 入庫車輛地點變更 停車場車輛管理操作應該從車輛進入停車場開始，到 車輛出停車場結(jié)束，并針對不同類型停車用戶的出入停車事件的發(fā)生做相關(guān)事件的記錄。車輛從入場到出場有固定的運動邏輯，從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)一般是不可逆的，這樣一來如果已知一個狀態(tài)就可準確地預計車輛的下一個狀態(tài)，可實現(xiàn)車輛的狀態(tài)追蹤 河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計 9 平面停車場控制需求描述 停車場的管理及控制包含管理及控制兩部分運行系統(tǒng)。 ①管理包括對用戶及其使用停車位情況等信息的管理；停車場運營基本情況信息的管理及設(shè)備基本信息的管理。這些管理功能的實現(xiàn)由安裝在管理 PC 機內(nèi)的管理中心軟件完成，包含如下功能： 在線監(jiān)控所有各站點帳目狀況： 如各時期收支情況、付款額度及次數(shù)、幣卡數(shù)量、種類等、出入口當前狀況、操作員姓名等；用戶卡的管理數(shù)據(jù)庫；帳目打印與數(shù)據(jù)庫報表；系統(tǒng)配置及建立停車系統(tǒng)及費率設(shè)置等其他部件管理等；控制則主要是對現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)依據(jù)管理及控制流程進行監(jiān)視與控制，該部分功能的實現(xiàn)由現(xiàn)場設(shè)備及現(xiàn)場控制器及相關(guān)監(jiān)控軟件完成。主要包含如下功能： 1）自動采集車輛出入車庫與車位的狀態(tài)； 2）根據(jù)車輛出入庫狀態(tài)自動開、關(guān)道閘并自動開啟； 3）對車位則自動計數(shù)并能啟動滿位紅燈亮； 4) 車輛超過限制的車位區(qū)蜂鳴器報警，提示司機。 ②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)。系統(tǒng)框圖如圖 所示。本文重點介紹管理監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場設(shè)備的功能設(shè)計、相關(guān)控制軟件的設(shè)計。對管理中心軟件的設(shè)計則不作介紹。 圖 停車場監(jiān)控系統(tǒng)框架 停車場入口控制系統(tǒng) 入口控制系統(tǒng)主要由入口票箱（內(nèi)置出卡機、感應式讀卡器）、自動道閘、車輛檢測線圈、控制器等設(shè)備組成。 用戶入場時在票箱處按鍵，票箱內(nèi)發(fā)卡器發(fā)送一張 IC 卡至入口票箱出卡口，同時完成讀卡過程。讀卡器與 PC 機通信，記錄讀卡事件相關(guān)數(shù)據(jù)如：卡號、讀 河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計 10 卡時間等。同時 發(fā)信息通知控制器啟動入口攝像機，拍攝入庫車輛圖像并依據(jù)相應卡號存入管理數(shù)據(jù)庫。控制器開啟道閘放行車輛，車輛通過車輛檢測傳感器后，控制器關(guān)閉道閘并記錄入庫車輛數(shù)目，車位滿時，紅燈亮顯示“滿位”。 停車場出口控制系統(tǒng) 出口控制系統(tǒng)部分主要由出口讀卡器、自動道閘、車輛檢測線圈、照相機及控制器組成。 用戶車輛出場時，在出口讀卡器處讀卡，同時啟動照相機拍照， PC 機依據(jù)讀取的卡號調(diào)用出入口兩幅相同卡號的圖像人工比對。管理軟件依據(jù)入場及出場時間及計費標準計費，司機繳費；在收費及圖像比對無誤后，管理人員按鍵開啟道閘放行。車輛檢測傳感器檢測到車輛離場后道閘關(guān)閉，停車位計數(shù)器加一，管理系統(tǒng)將該車繳費信息記錄到數(shù)據(jù)庫。 車位狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng) 在用戶停車場管理中若按照通常系統(tǒng)構(gòu)成僅利用出入口門禁系統(tǒng)進行出入權(quán)限管理，對車輛進入時的亂停放現(xiàn)象進行監(jiān)控。在本文系統(tǒng)設(shè)計中，利用車位傳感器構(gòu)成車位狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。 停車場管理系統(tǒng) 停車場收費管理處內(nèi)設(shè)備由管理 PC 機、系統(tǒng)管理軟件、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、 IC 卡讀寫器、報表打印機、對講系統(tǒng)、收費顯示器組成。管理 PC 機通過系統(tǒng)管理軟件與 IC 卡讀寫器系統(tǒng)、出入口控制器通信，負責讀 寫 IC 卡信息；存儲并管理用戶卡及車位信息；統(tǒng)計分析計費及管理情況；查詢、打印報表；系統(tǒng)維護等功能。 停車場管理監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)備 停車場管理及監(jiān)控系統(tǒng)需要有如下的設(shè)備作為硬件支撐： ① 管理 PC 機 管理計算機配備相應的停車場系統(tǒng)管理軟件，實現(xiàn)日常運營管理如計時計費、車位及收費統(tǒng)計、報表、數(shù)據(jù)信息管理、圖像采集、顯示、對比等管理功能。 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 PC 機傳送現(xiàn)場信息。 ③ 出入口取票 當系統(tǒng)處于自動發(fā)卡模式時，車輛壓在地感線圈上，按票箱的取卡按鈕，票箱可吐出一張感應卡；如沒有車輛，按發(fā)卡按鈕不吐卡。主要功能包括：數(shù)據(jù)采 河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計 11 集、存儲和控制功能，并和電腦聯(lián)機通訊；發(fā)卡時自動讀寫卡功能；語音提示功能；車輛自動檢測功能。 LNTY 自動發(fā)卡機是按工業(yè)標準設(shè)計，采用 PHILIPS 高效率、低噪音雙馬達設(shè)計，交替工作，對環(huán)境適應能力極強。該發(fā)卡機是專門針對停車場自動管理系統(tǒng)性能需求而設(shè)計，提供射頻卡天線安裝位置，使發(fā)卡、讀卡有機結(jié)合，方便系統(tǒng)集成。由停車場系統(tǒng)控 制主板簡化而成的發(fā)卡驅(qū)動板配合車輛傳感器即可完成車到取卡、一車只發(fā)一卡的功能。 LNTY 自動發(fā)卡機采用電鍍 /噴涂表面處理工藝；具有：帶看門狗功能， TTL電平， RS232 控制方式可選；卡空檢測，無卡屏蔽發(fā)卡，剩余卡片數(shù)量檢測；卡發(fā)至卡嘴后可銜卡，發(fā)卡后， 10 秒鐘無人取卡，具有自動回收功能；傳輸輪采用特種橡膠，耐高溫，防老化等功能特點。 表 技術(shù)參數(shù)指指標： 型號 LNTY 電源輸入 220VAC?20% 電源輸出 5VDC3A 12VDC1A 24VDC1A 工作溫度 20℃ ～ +55℃ 工作濕度 5％～ 95％ 發(fā)卡速度 小于等于 2 秒 卡片尺寸 86mm X 54mm 卡厚 (可調(diào) ) ④ 讀卡器 在設(shè)有門禁控制的管理場所，讀卡器被廣泛應用，停車場的讀卡器根據(jù)所用卡片讀卡感應距離的不同分為短、中、長及遠距離讀卡器系統(tǒng)。讀卡器讀取與輛、車位一一對應的用戶卡信息，通過上述信息對車輛的出入進行記錄與管理。 ⑤ 出入庫及光電傳感器 車輛到達出入口的情況和位置需要系統(tǒng)能自動探測到，這就需要在出入口的適當位置設(shè)置光電傳感器作為檢測器。當汽車經(jīng)過時檢測器產(chǎn)生的感應信號作為輸入信 號傳給現(xiàn)場控制器以便控制。 一般在停車場出入口各設(shè)置兩套車輛檢測器。一套在道閘前，檢查車輛到達情況啟動讀卡，一套在道閘后檢查車輛的離場或入場情況。 ⑥ 攝相設(shè)備 車輛進出停車場時，系統(tǒng)自動啟動照相機，記錄車輛的外形、色彩、車牌等信息存入管理數(shù)據(jù)庫并按卡號管理。車輛出入時系統(tǒng)管理軟件自動調(diào)出出入圖片人工比對，可有效防止盜車現(xiàn)象。同時需配備輔助照明設(shè)備。攝像機采用高清晰度，便于盡可能分辨車牌號碼，抓拍出、入車輛，圖像對比，加強保管安全、防盜。 河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計 12 特性：鏡頭采用自動光圈，便于圖像信號自動調(diào)節(jié)圖像的亮度； 1/3” CCD，像素水平清晰度 480 線；垂直數(shù)字增強和數(shù)字光圈矯正功能，增強水平和垂直邊緣的信號強度，提供清晰圖像； 河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）