西门子河源PLC模块总代理商

引言

随着汽车大量涌入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问题。近几年,我国的停车场管理技术不断完善,计算机技术、通信技术、网络技术的发展又促进了停车场管理系统功能的强大。但是,现时某些小区小型停车场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，同时停车场建设还要考虑如何解决车辆管理成本高、服务效率低等问题。

由于小区停车场基本是供住户使用,可以考虑采用PLC对停车场进行自动控制，可避免由于人工操作在车库出入口发生排队拥堵的情况。小区停车场管理系统重点要做到准确指示车辆进出,车辆进入时给与司机准确的车位数量与具体位置,车辆进入车库后,记录车辆总量;车辆离开车库时,减少车辆数量。车辆进出指示可完全由PLC进行中央控制处理,停车场空位指示可利用价格便宜的数码管显示。

  可编程控制器(PLC)简介

PLC是一种可编程的数字逻辑控制设备,早期用于开关量的逻辑控制,多用作控制电动机正反转和电磁阀的开关动作,从而控制机械设备的运转。只要合理分配输入、输出点,根据控制要求设计梯形图,采用基本指令和步进指令就可达到控制目标。随着控制要求的不断提高,许多PLC生产厂家进一步优化和完善PLC的功能,增加了功能指令,大大拓宽了PLC的应用范围 ,使PLC在某种程序上可以代替控制器和计算机的协同工作系统,为工业生产和民用控制设计提供方便。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,从而增强其功能和性能。

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。

系统设计

本文讨论的是以一个能容纳22辆车（一般为小型车）的车库为例的小区停车场,进行管理系统的设计。

3.1  身份识别及道闸开关

道闸前的地下埋设车辆检测器 ,当车辆停在道闸前,检测器会向PLC发出信号告知将有车辆进入,道闸处于准备打开状态,只要身份识别正确,道闸立即打开。在车库入口要安装车辆拍照识别系统和道闸 , 车辆拍照识别系统触发信号线连接到PLC的一个输入端,当车辆驶入车库门口时, 该系统通过对来自摄像头的图像帧进行神经算法运算，在复杂多变的背景中提取出车辆牌照的文本信息，经系统比对之后识别身份,证明是该小区住户, 系统发出信号告知PLC准与车辆通过,PLC驱动输出端,输出端发出信号使道闸打开。道闸后的地下也要埋设检测器,车辆通过后,告知PLC要增加一辆汽车的数量,并在车库门前指示板上的数码管显示,后控制道闸关闭。下面是身份识别和道闸开关功能示意图和I/O分配

3.2  指示板

我们将在车库入口，以及入口后的拐弯处安装两面不同的指示板 ,分别告知车辆司机整个车库的可停放数量和可停放的位置。假设车库是按如下图左侧的结构设计,那么在可停放位置的指示板上则按照下图右侧的方式排放指示灯。车库和指示板的示意图如下:

当某一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X10～X17,X20～X27,X30～X35,输出端元件Y20～Y27,Y30～Y37,Y40～Y45,输入输出元件共计20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,如图4中8号和19号灯亮,证明这两个车位为空。而其余位置有车,所以相应的指灯熄灭。

3.3  车辆出库

车辆出库,要减少车辆数量记录,并且在车库出口也要安装出口车辆检测器和道闸。下面是车辆出库的梯形图。由图六可以看出,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。并且,要使车辆数量减少,用DEC功能指令使记录车辆数的数据寄存器D0减1,后道闸关闭。

  外壳与骨架的选材

系统的骨架是支撑整个系统的基础,根据本系统的设计方案,要求骨架必须具有坚固、易加工等特点。而系统外壳,要在保证系统美观性的同时,同样具有易加工、坚固等特点。所以,系统骨架与外壳材料的选择,将直接影响系统使用时的耐久性与稳定性。在本设计中,选用了白色无味无毒的聚丙烯塑料板材,作为搭建系统骨架的材料,其厚度为8mm。同时,以白色无味无毒且易加工的ABS塑料板材,作为系统的外壳材料

故障检查与排除

（1）故障显示

①设计时可使每一个故障点均有信号表示。优点是直观便于检查，缺点是程序复杂且输出单元占用较多，投资较大；

②设计时也可将所有故障点均由一个信号表示。优点是节约成本，减少了对输出单元　的占有，缺点是具体故障回路不能直接判断出；

③设计时还可将性质类似的一组故障点设成一个输出信号表示。

以上三种方案各有利弊，在条件允许、并且每个回路均很重要，要求必须快速准确判断出故障点时采用种方案较好；一般情况下采用第三种方案比较好，由于故障分类报警显示，就可直接判断出故障性质，知道会对设备或工业过程造成何种影响，可立即采取相应措施加以处理，同时再结合其它现象、因素、另一组或几组报警条件将具体故障点从此类中划分出来。整个PLC内部程序、外部输出点及接线增加不多，性能价格比较高。

（2）输入、输出故障的排除

一般PLC均有LED指示灯可以帮助检查故障是否由外部设备引起。不论在模拟调试还是实际应用中，若系统某回路不能按照要求动作，首先应检查PLC输入开关电接触点是否可靠（一般可通过查看输入LED指示灯或直接测量输入端），若输入信号未能传到PLC，则应去检查输入对应的外部回路；若输入信号已经采集到，则再看PLC是否有相应输出指示，若没有，则是内部程序问题或输出LED指示灯问题；若输出信号已确信发出，则应去检查外部输出回路（从PLC输出往后检查）。

在输出回路中，由于短路或其它原因造成PLC输出点在内部粘滞，只需将其接线换至另一予留的空接线点上，同时修改相应程序，将原输出标号改为新地址号即可。

PLC虽然适合工业现场，使用中也应注意尽量避免直接震动和冲击、阳光直射、油雾、雨淋等；不要在有腐蚀性气体、灰尘过多、发热体附近应用；避免导电性杂物进入控制

指令格式中各部分内容说明如下：

（1）控制条件

控制条件的数量和意义随功能指令的不同而变化。控制条件存入堆栈寄存器中，其顺序是固定不变的。

（2）指令

功能指令的种类见表5-4

指令的三种格式，格式1用于梯形图；格式2用于纸带穿孔和程序显示；格式3是用编程器输入程序时的简化指令。对TMR和DEC指令在编程器上有其专用指令键，其他功能指令则用SUB键和其后的数字键输入。

（3）参数

功能指令不同于基本指令，可以处理各种数据，也就是说数据或存有数据的地址可作为功能指令的参数，参数的数目和含义随指令的不同而不同。

（4）输出

功能指令的执行情况可用一位“1”和“0”表示时，把它输出到Wl继电器，Wl继电器的地址可随意确定。但有些功能指令不用Wl，如MOVE、COM、JMP等。

（5）需要处理的数据

由功能指令管理的数据通常是BCD码或二进制数。如4位数的BCD码数据是按一定顺序放在两个连续地址的存储单元中，分低两位和高两位存放。例如BCD码1234被存放在地址200和201中，则200中存低两位（34），201中存高两位（12）。在功能指令中只用参数指定低字节的200地址。二进制代码数据可以由l字节、2字节、4字节数据组成，同样是低字节存在小地址,在功能指令中也是用参数指定小地址。