【正文】 文系統(tǒng)中由于數(shù)據(jù)通信量小，都是二進(jìn)制信號，這是 AS interface 典型應(yīng)用場合?，F(xiàn)場控制器 PLC 采用串行通信口直接與監(jiān)控 PC 機(jī)通信，構(gòu)成簡單的單主站網(wǎng)絡(luò)。下圖 是 ASi 網(wǎng)絡(luò)的最小組態(tài)示例。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 停車場控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)選型21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)。對于一個帶 31 個標(biāo)準(zhǔn)從站的實用系統(tǒng)最大循環(huán)時間為 5 毫秒。AS interface 系統(tǒng)可以帶 62 個從站，其最大輪循時間為 10 毫秒。對于本文系統(tǒng)，這個時間值完全能夠滿足實時性要求。AS interface 網(wǎng)絡(luò)可以采用總線形，星形或樹形任何一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)傳輸采用 AS interface 電纜給傳感器傳送數(shù)據(jù)，同時也向傳感器提供電源。并采用絕緣穿刺連接技術(shù)，組裝方便、高效。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)。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(jìn)行故障診斷。AS interface 是一個自組態(tài)系統(tǒng)。用戶不需要做任何設(shè)置。從站實際上是 PLC 的分布式輸入輸出模塊。AS interface模塊能自動識別發(fā)自主站的數(shù)據(jù)幀，并向主站發(fā)送數(shù)據(jù)。每個標(biāo)準(zhǔn)的 AS interface模塊最多可以連接 4 個數(shù)字化的傳感器和執(zhí)行器。AS interface 網(wǎng)絡(luò)由電源模塊提供直流電壓。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。使用中繼器或擴(kuò)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。每個 AS interface 線皆要求有自己的電源模塊。 管理及監(jiān)控 PC 機(jī)選型停車場系統(tǒng)的管理需要管理 PC 機(jī)及相應(yīng)的管理系統(tǒng)軟件及管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫共同運行工作，本文臨時停車用戶系統(tǒng)選用 1 臺研華 IPC610H 型 PC 機(jī)作為管理PC 機(jī)，固定用戶系統(tǒng)則采用 2 臺研華 IPC610H 型 PC 機(jī)分別作為管理及監(jiān)控 PC機(jī)。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。該卡專為需要使用簡單、經(jīng)濟(jì)的多串口卡用戶所設(shè)計，只需在計算機(jī)的 PCI 擴(kuò)展槽插上 PCI4232 多串口卡，所有的設(shè)置都能通過軟件來完成，無開關(guān)無跳線，更無需調(diào)整 I/O 地址和 IRQ。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 停車場控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)選型22 停車場出入口控制模塊硬件集成設(shè)計停車場出入口控制模塊是停車場用戶出入權(quán)限管理與監(jiān)控的關(guān)鍵功能模塊，由讀卡器、票箱、道閘、車輛檢測器、車位數(shù)顯示牌、拍照系統(tǒng)、語音提示系統(tǒng)等部件構(gòu)成。在本文系統(tǒng)中讀卡器直接與管理 PC 機(jī)通信，系統(tǒng)采集用戶卡信息，現(xiàn)場控制器 PLC 則根據(jù) PC 機(jī)傳送的用戶卡信息及現(xiàn)場采集的車輛經(jīng)、停信息根據(jù)控制流程需求，控制票箱、道閘、車輛檢測器、車位數(shù)顯示牌、拍照系統(tǒng)、語音提示系統(tǒng)等系統(tǒng)部件的動作。 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)?？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(jìn)出權(quán)限。該系統(tǒng)的出入憑證為各類卡片，包括磁卡、接觸式 IC 卡、非接觸式 IC 卡等，識別儀為相應(yīng)的讀卡器。讀卡器系統(tǒng)常分為磁卡、接觸式 IC 卡、非接觸式 IC 卡即射頻卡系統(tǒng)。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。接觸式 IC 卡是將一個集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中，封裝成卡的形式，其外型與覆蓋磁條的磁卡相似?？ㄆ瑑?nèi)沒有電源，但有存儲器，可記錄卡片號碼，發(fā)行商信息，也可記錄持卡人信息。由于 IC 卡不會被磁化、不易復(fù)制，因此這種門禁系統(tǒng)的安全性高于磁卡門禁系統(tǒng)。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。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、防靜電干擾、適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境；感應(yīng)距離遠(yuǎn)，普遍射頻卡可達(dá) 5～15cm，遠(yuǎn)距射頻卡可達(dá) 5～10m；安全可靠，誤讀或不讀卡的機(jī)率幾乎為零，成百上千億的密碼，無法破譯。故本文停車場控制系統(tǒng)亦采用無源非接觸式 IC 卡構(gòu)成門禁控制系統(tǒng)，經(jīng)過比較，根據(jù)系統(tǒng)需求選用 SENSE182X 型讀寫器。該讀寫器可通過 RS232 或RS485 這兩種串行通信接口中任意一種與 PC 機(jī)連接以接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。讀寫器與 PC 機(jī)或控制器相連的距離隨數(shù)據(jù)接口類型的不同而不同。RS232 接口其可靠通信距離為 10 米，RS485 通信接口使用屏蔽雙絞線則通信距離可達(dá) 。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 停車場控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)選型23 出入口控制系統(tǒng)其它相關(guān)設(shè)備選型出入口控制系統(tǒng)的閘門機(jī)又稱為道閘，一般分為伸縮閘和抬桿閘，抬桿閘又分為手動和自動兩種。手動閘欄桿的上升和下降由手控按鈕或遙控器操作；自動閘欄桿的上升和下降由控制器根據(jù)門禁控制的法則和流程經(jīng)程序判斷給出道閘的開關(guān)控制信號。本文系統(tǒng)選用 NICE 公司的 WIL4 型，該機(jī)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。攝像裝備安裝在進(jìn)口或出口處對進(jìn)入或離開的車輛攝像，提供給計算機(jī)進(jìn)行抓拍。WVCP464 彩色攝像機(jī)并配備 TG0412FCS3 光學(xué)鏡頭及 DS4002001 型視頻切換器以便對進(jìn)出口視頻信號進(jìn)行切換選擇。其他防護(hù)罩、攝像機(jī)支架、照明燈等視市場情況選用。 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。為使車庫的管理更加有序，避免亂停放現(xiàn)象及遏制盜車現(xiàn)象的發(fā)生，在本文停車場監(jiān)控系統(tǒng)中對車位的車輛占、空狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并在門禁系統(tǒng)的監(jiān)控流程及判斷法則中加入車位狀態(tài)信息作為監(jiān)控依據(jù)信息的一部分。 車位監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理設(shè)計車位監(jiān)控系統(tǒng)是停車場監(jiān)控系統(tǒng)整體構(gòu)成中密不可分的一部分，如圖 31 所示，在硬件構(gòu)成上車位探測器是對車位狀態(tài)信息進(jìn)行采集的基礎(chǔ)，檢測各車位車輛入庫占位的狀態(tài) 0 或 1，現(xiàn)場控制器 PLC 對車位狀態(tài)信息進(jìn)行處理并依據(jù)監(jiān)視與控制的法則進(jìn)行判斷，判斷結(jié)果參與控制流程并在監(jiān)視 PC 機(jī)上實時顯示車位狀態(tài)。停車用戶卡及其固有車位具有表 31 所示幾種狀態(tài)。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。故在入庫過程中第 1 類狀態(tài)顯現(xiàn)時務(wù)必及時監(jiān)控及干預(yù)，若有效監(jiān)控則可避免亂停車。在出庫過程中，第 4 類狀態(tài)的存在不能超過限定時間，在限時范圍內(nèi)出現(xiàn)第 5 種狀態(tài)，則程序流程正常管理，備出庫刷卡信息吻合情況下，用戶出庫流程可順利完成。否則程序?qū)⒄J(rèn)定該刷卡用戶未完成正常出庫流程而不予放行。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 停車場控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)選型24由此，在系統(tǒng)中為達(dá)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)。如圖 為車位動態(tài)監(jiān)控界面。表 車位、車卡及監(jiān)控界面狀態(tài)的關(guān)聯(lián)信息表序號 IC 卡狀態(tài) 傳感器狀態(tài) 車位監(jiān)控界面狀態(tài)1 刷卡已入場 未占位 紅綠閃爍2 刷卡已入場 已占位 綠顯3 人行扣刷卡備取車 未占位 綠顯4 人行扣刷卡備取車 已占位 紅綠閃爍表 所示為車位、車卡及監(jiān)控界面狀態(tài)的關(guān)聯(lián)信息表。圖 車位動態(tài)監(jiān)控界面由表 可知，動態(tài)監(jiān)控界面可監(jiān)視顯現(xiàn)出入場過程中的非正常狀態(tài)，對出入場動態(tài)過程結(jié)束后，停車場車位的整體空狀態(tài)則如圖 靜態(tài)監(jiān)控界面所示。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 停車場控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)選型25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(jī)及監(jiān)視 PC 機(jī)間通過 RS232/RS485通信，需雙方編程控制。 車位傳感器工作原理及選型車位檢測是大型室內(nèi)專業(yè)停車場實現(xiàn)車位自動化定點管理的基礎(chǔ)，車位傳感器則是其中的關(guān)鍵部件。目前對車位占、空狀態(tài)的檢測常采用地感線圈檢測器 [21]、超聲波車位傳感器等常用方式。超聲波車位傳感器則采用超聲波測距的工作原理，利用超聲波發(fā)射、被測物體反射、回波接收后的時差來測量被測距離的一種非接觸式測量儀器 [22]。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。從檢測原理及工程實施來看，超聲波檢測器具有造價低、非埋設(shè)、無附加反射裝置、免維護(hù)和抗靜電干擾等優(yōu)點，有利于網(wǎng)絡(luò)群測系統(tǒng)的構(gòu)成?；诔暡▊鞲衅鞯纳鲜鰞?yōu)點，本文系統(tǒng)中對停車場車位的檢測選用超聲波車位傳感器。超聲波車位傳感器的工作原理如圖 所示。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河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 停車場控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)選型26述。在功能上往往有一些細(xì)小的區(qū)別。在本文系統(tǒng)中選用 ESSUD 型超聲波車位傳感器，其性能指標(biāo)如下。電源：60mA/40mA；檢測距離：；輸出信號：繼電器開關(guān)量或 RS485 總線。在本文系統(tǒng)中選用開關(guān)量輸出。該型傳感器可以對每個車位的停車情況進(jìn)行實時的管理；可根據(jù)停車場的屋頂?shù)母叨炔煌瑏碚{(diào)整檢測高度；每個傳感器都有獨立的防干擾功能并且安裝簡單。 車位狀態(tài)監(jiān)視 PC 機(jī)選型及組態(tài)軟件選擇本文系統(tǒng)對車位動、靜態(tài)狀態(tài)的監(jiān)控是由 PLC 采集車位的占、空狀態(tài)傳遞給安裝在監(jiān)視 PC 機(jī)內(nèi)的組態(tài)軟件，并由組態(tài)軟件建立的監(jiān)控工程界面實時顯示。組態(tài)軟件本文系統(tǒng)選用組態(tài)王。組態(tài)軟件工程的建立參見第 6 章。監(jiān)視 PC 機(jī)選型同管理 PC 機(jī)。 語音提示模塊的選擇本文停車場監(jiān)控系統(tǒng)中無論在出入口控制系統(tǒng)還是在岔道口交通提示系統(tǒng)中都多次采用語音提示功能以實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)在必要情況下的人機(jī)交流。在本文語音提示系統(tǒng)中選用 WTV 智能語音芯片。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?？蛇x控制方式有按鍵模式，并口模式，串口模式。按鍵模式下觸發(fā)方式靈活。該芯片在滿足提示條件的情況發(fā)生時，通過一個開關(guān)觸發(fā)語音芯片發(fā)出報警語音。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。或“請先備取車刷卡”或“無效卡”等，連續(xù)報十次，中間插入設(shè)定毫妙的靜音?？赏ㄟ^語音編程軟件編輯語音。 本章小結(jié)本章在綜合分析停車場監(jiān)控系統(tǒng)工作功能模塊所需相關(guān)部件的工作原理基礎(chǔ)上，對監(jiān)控系統(tǒng)各功能模塊進(jìn)行詳細(xì)的工作原理設(shè)計及部件設(shè)備選型，完成如下工作：河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 停車場控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)選型27根據(jù)需求分析完成管理及監(jiān)控 PC 機(jī)的選型；確定 PLC 作為現(xiàn)場控制器并完成選型。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)。完成出入口控制系統(tǒng)設(shè)備選型及讀卡工作原理及流程設(shè)計。對車位監(jiān)控系統(tǒng)所需監(jiān)控的狀態(tài)進(jìn)行分析并完成該系統(tǒng)工作原理設(shè)計及相關(guān)設(shè)備選型。分析車輛通過的檢測方式，對停車場交通提示控制模塊進(jìn)行工作原理設(shè)計并完成檢測方式及工作部件的選用。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計算機(jī)的通信設(shè)計284 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計算機(jī)的通信設(shè)計隨著計算機(jī)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。以便實現(xiàn)不同地理位置的計算機(jī)、現(xiàn)場控制器及數(shù)據(jù)采集設(shè)備的互相連接，構(gòu)成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，高效地完成數(shù)據(jù)傳送、信息交換和通信處理任務(wù)。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)一般由傳送設(shè)備、傳送控制設(shè)備和傳送協(xié)議及通信軟件組成。在本文系統(tǒng)中不是多個計算機(jī)或 PLC 聯(lián)網(wǎng)，而是一個PLC 與一個計算機(jī)，或一個數(shù)據(jù)終端與一個計算機(jī)建立連接，可稱為鏈接。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(jī)通信的實現(xiàn)。 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)通信的根本目的是交換數(shù)據(jù)，增強控制功能，實現(xiàn)控制的信息化、智能化或遠(yuǎn)程化。本文系統(tǒng)中讀卡器系統(tǒng)與 PC 機(jī)通信可以實現(xiàn) PC 機(jī)對用戶卡的數(shù)據(jù)信息的采集與寫入，實現(xiàn)對用戶卡數(shù)據(jù)信息的管理與使用。PLC 與 PC 機(jī)的聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)交換可實現(xiàn)擴(kuò)大控制地域；實現(xiàn)系統(tǒng)的綜合及協(xié)調(diào)控制；簡化布線系統(tǒng)，提高可靠性；實現(xiàn)計算機(jī)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集；實現(xiàn)人機(jī)界面的監(jiān)控與管理；實現(xiàn) PLC 用計算機(jī)編程及調(diào)試；實現(xiàn)現(xiàn)場智能裝置管理；實現(xiàn) PLC 控制信息化、智能化等多項目的。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