基于PLC控制的8位自動(dòng)停車系統(tǒng)設(shè)計(jì)【優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)】

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目 錄 摘 要 1 章 停車場(chǎng) 車位控制流程分析 ..................................... 1 停車場(chǎng)建筑情況及其管理模式分析 ............................. 2 車位控制流 程圖 ............................................. 2 停車場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要功能模塊 ................................. 3 平面停車場(chǎng)控制需求描述 ..................................... 4 第 2 章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ........................................... 4 現(xiàn)場(chǎng)控制器選型 ............................................. 5 介 ............................................... 5 選型 ............................................ 8 停車場(chǎng)出入口控制模塊硬件設(shè)計(jì) ................................ 8 讀卡器工作原理及選型 ................................. 10 出入口控制系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備選型 ........................... 11 車位監(jiān)控系統(tǒng)硬件集成設(shè)計(jì) .................................. 11 第 3 章 停車場(chǎng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ................................... 13 戶出入場(chǎng)控制程序設(shè)計(jì) ..................................... 13 第 4 章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的通信 ............................... 19 4.網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) ............................................. 19 數(shù)據(jù)通訊相關(guān)接口 .......................................... 21 讀卡器與管理 通信 ..................................... 21 管理 通信 ........................................ 22 第 5 章 結(jié)束語(yǔ) ................................................... 23 參考文獻(xiàn) 基于 制的 8 位 自動(dòng)停車 系統(tǒng) 摘 要 本文提出一種運(yùn) 用可編程控制器（ 停車場(chǎng)進(jìn)出及停放指示進(jìn)行管理的方案。本停車場(chǎng)由八位停車位、入口檢測(cè)器、出口檢測(cè)器、道閘管理系統(tǒng)、七段數(shù)碼管用來(lái)顯示車庫(kù)內(nèi)車輛數(shù)、尚有車位指示燈、車位已滿指示燈等部分組成。采用 自動(dòng)控制系統(tǒng)，由于 有可靠性、易操作性、靈活性等優(yōu)點(diǎn)，因此，本控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)停車場(chǎng)相比，大大提高了設(shè)計(jì)效率，維護(hù)周期短、調(diào)試方便、成本較低、易操作、可靠性高，有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。 【關(guān)鍵詞】 ： 車系統(tǒng)；控制設(shè)計(jì) 8 LC a of to in a of is LC is to of to is 1 第 1章 停車場(chǎng)車位控制流程分析 停車場(chǎng)建筑 情況及其管理模式分析 停車場(chǎng)根據(jù)建筑形式及停車場(chǎng)位置的不同分為園區(qū)地面停車場(chǎng)、建筑物地下平面停車場(chǎng)、專用停車樓及路邊臨時(shí)占道停車場(chǎng)。根據(jù)建筑物類型及建筑物功能的不同又可分為： 市區(qū)公共建筑群大型停車場(chǎng)，該類型停車場(chǎng)規(guī)模龐大，停車位多，停車用戶流動(dòng)性大，用戶通常皆為臨時(shí)停車用戶。 綜合建筑樓專用停車場(chǎng)，如各類大型商場(chǎng)及商務(wù)樓群地下專用停車場(chǎng)。該類型停車場(chǎng)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(gòu)物顧客或訪客臨時(shí)停車用戶人群。此類停車場(chǎng)通常白天工作時(shí)段車位緊張而夜晚非工 作時(shí)段則車位大量空置。因此在管理模式上可實(shí)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(shí)用戶停車區(qū)域，在夜晚非工作時(shí)段將臨時(shí)用戶停車區(qū)域車位提供給周邊社區(qū)無(wú)配套停車位小區(qū)住宅用戶計(jì)時(shí)停車，提高設(shè)施利用率以提高社會(huì)配套設(shè)施的社會(huì)效益，緩解停車位置緊張的市場(chǎng)供需矛盾。 辦公區(qū)域?qū)Ｓ脠@區(qū)地面停車場(chǎng)。該類型停車場(chǎng)用戶也常分為固定用戶及臨時(shí)訪客用戶，由于園區(qū)露天管理模式使得對(duì)停車管理到固定車位的可能性很小，通常只能實(shí)現(xiàn)門禁管理出入權(quán)限。此類型停車場(chǎng)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(yán)格比對(duì) 車輛攝像信息。對(duì)多出入口園區(qū)停車場(chǎng)管理還需做好聯(lián)網(wǎng)管理，數(shù)據(jù)共享，一卡通行。 住宅小區(qū)專用停車場(chǎng)，該類型停車場(chǎng)規(guī)模通常依據(jù)小區(qū)總戶數(shù)設(shè)計(jì)，停車類型絕大多數(shù)應(yīng)為固定用戶停車，在管理模式上可不采用計(jì)時(shí)收費(fèi)而采用停車位相對(duì)固定，用戶卡預(yù)先充值付費(fèi)方式。為防止亂停車位及盜車現(xiàn)象，可加強(qiáng)車位動(dòng)態(tài)監(jiān)控結(jié)合門禁管理以達(dá)到有效監(jiān)控。 專用停車樓的建筑在設(shè)計(jì)上為停車場(chǎng)專用，可采用專用托舉設(shè)備結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)控制器、傳感器、計(jì)算機(jī)等智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)停車、取車、車位監(jiān)視等過(guò)程的全自動(dòng)控制，并能做到空間的最高效利用 。該類型停車場(chǎng)需在建筑設(shè)計(jì)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。 綜上所述可知無(wú)論哪一類停車場(chǎng)地，其用戶皆可歸類為臨時(shí)停車用戶和固定停車用戶兩類。對(duì)臨時(shí)停車用戶，由于用戶流動(dòng)性大，為防止盜車現(xiàn)象發(fā)生，通 2 常采用攝像監(jiān)控、比對(duì)出庫(kù)車輛信息、計(jì)時(shí)收費(fèi)的管理監(jiān)控模式。對(duì)固定停車用戶則通常采用停車用戶卡預(yù)先充值收費(fèi)，門禁系統(tǒng)結(jié)合車位監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)停車車輛及車位動(dòng)態(tài)監(jiān)控的管理、監(jiān)控模式。 鑒于此，本文在對(duì)典型停車場(chǎng)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上提出停車場(chǎng)管理及監(jiān)控系統(tǒng)的功能規(guī)劃及實(shí)施方案，并對(duì)其控制系統(tǒng)做詳細(xì)設(shè) 計(jì)。 車位控制流程圖 如下停車場(chǎng)有 8 個(gè)車位 圖 1車位局部示意圖 1. 在入口處裝設(shè)一傳感器 ,用來(lái)檢測(cè)車輛進(jìn)入的數(shù)目 2. 在出口處裝設(shè) 一傳感器 ,用來(lái)檢測(cè)車輛出去的數(shù)目 3. 尚有車位時(shí) ,入口可以進(jìn)入 4. 用數(shù)碼管顯示車的數(shù)目 3 停車場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要功能模塊 要實(shí)現(xiàn)上述監(jiān)控流程，停車場(chǎng)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 2示。本文重點(diǎn)介紹管理監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的功能設(shè)計(jì)、相關(guān)控制軟件的設(shè)計(jì)。對(duì)管理中心軟件的設(shè)計(jì)則不作介紹。 停車場(chǎng)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(jī)、感應(yīng)式讀卡器）、自動(dòng)道閘、車輛檢測(cè)線圈、控制器等設(shè)備組成。 用戶入場(chǎng)時(shí)在票箱處按鍵， 票箱內(nèi)發(fā)卡器發(fā)送一張 至入口票箱出卡口，同時(shí)完成讀卡過(guò)程。讀卡器與 通信，記錄讀卡事件相關(guān)數(shù)據(jù)如：卡號(hào)、讀卡時(shí)間等。同時(shí)發(fā)信息通知控制器啟動(dòng)入口攝像機(jī)，拍攝入庫(kù)車輛圖像并依據(jù)相應(yīng)卡號(hào)存入管理數(shù)據(jù)庫(kù)。控制器開(kāi)啟道閘放行車輛，車輛通過(guò)車輛檢測(cè)傳感器后，控制器關(guān)閉道閘并記錄入庫(kù)車輛數(shù)目，車位滿時(shí)，紅燈亮顯示“滿位”。 停車場(chǎng)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(dòng)道閘、車輛檢測(cè)線圈、照相機(jī)及控制器組成。 用戶車輛出場(chǎng)時(shí)，在出口讀卡器處讀卡，同時(shí)啟動(dòng)照相機(jī)拍照， 依據(jù)讀取的卡號(hào) 調(diào)用出入口兩幅相同卡號(hào)的圖像人工比對(duì)。管理軟件依據(jù)入場(chǎng)及出場(chǎng)時(shí)間及計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)費(fèi)，司機(jī)繳費(fèi)；在收費(fèi)及圖像比對(duì)無(wú)誤后，管理人員按鍵開(kāi)啟道閘放行。車輛檢測(cè)傳感器檢測(cè)到車輛離場(chǎng)后道閘關(guān)閉，停車位計(jì)數(shù)器加一，管理系統(tǒng)將該車?yán)U費(fèi)信息記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)。 車位狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng) 在用戶停車場(chǎng)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(jìn)行出入權(quán)限管理，對(duì)車輛進(jìn)入時(shí)的亂停放現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)控。在本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(chǎng)管理系統(tǒng) 停車場(chǎng)收費(fèi)管理處內(nèi)設(shè)備由管理 、系統(tǒng)管理軟件、 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、 讀寫器、報(bào)表打印機(jī)、對(duì)講系統(tǒng)、收費(fèi)顯示器組成。管理 通過(guò)系統(tǒng)管理軟件與 讀寫器系統(tǒng)、出入口控制器通信，負(fù)責(zé)讀寫 信息；存儲(chǔ)并管理用戶卡及車位信息；統(tǒng)計(jì)分析計(jì)費(fèi)及管理情況；查詢、打印報(bào)表；系統(tǒng)維護(hù)等功能。 4 平面停車場(chǎng)控制需求描述 停車場(chǎng)的管理及控制包含管理及控制兩部分運(yùn)行系統(tǒng)。 管理包括對(duì)用戶及其使用停車位情況等信息的管理；停車場(chǎng)運(yùn)營(yíng)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(shí)現(xiàn)由安裝在管理 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(diǎn)帳目狀況：如各時(shí)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(dāng)前狀況、操作員姓名等；用戶卡的管理數(shù)據(jù)庫(kù)；帳目打印與數(shù)據(jù)庫(kù)報(bào)表；系統(tǒng)配置及建立停車系統(tǒng)及費(fèi)率設(shè)置等其他部件管理等；控制則主要是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)依據(jù)管理及控制流程進(jìn)行監(jiān)視與控制，該部分功能的實(shí)現(xiàn)由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)采集車輛出入車庫(kù)與車位的狀態(tài)； 2、根據(jù)車輛出入庫(kù)狀態(tài)自動(dòng)開(kāi)、關(guān)道閘并自動(dòng)開(kāi)啟； 3、對(duì)車位則自動(dòng)計(jì)數(shù)并能啟動(dòng)滿位紅燈亮； 5 第 2章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 上一章介紹了停車場(chǎng)控制系統(tǒng)的管理模式及管理、監(jiān)控系統(tǒng)功能需求及監(jiān)控流程。停車場(chǎng)控制系統(tǒng)硬件是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理功能及流程的基本物質(zhì)條件，本章主要對(duì)停車場(chǎng)控制系統(tǒng)各功能主要模塊進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，對(duì)各功能模塊進(jìn)行工作原理設(shè)計(jì)及硬件選型。 現(xiàn)場(chǎng)控制器選型 在停車場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制及現(xiàn)場(chǎng)各類信號(hào)的采集需由現(xiàn)場(chǎng)控制器完成，本文選用可編程控制器 為現(xiàn)場(chǎng)控制器。 上一章介紹了停車場(chǎng)控制系統(tǒng)的管理模式及管理、監(jiān)控系統(tǒng)功能需求及監(jiān)控流程。停車 場(chǎng)控制系統(tǒng)硬件是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理功能及流程的基本物質(zhì)條件，本章主要對(duì)停車場(chǎng)控制系統(tǒng)各功能主要模塊進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，對(duì)各功能模塊進(jìn)行工作原理設(shè)計(jì)及硬件選型。 介 可編程控制器簡(jiǎn)稱 人計(jì)算機(jī)也稱 了避免混淆，人脈將最初用于邏輯控制的可編程控制器叫做 際電工委員會(huì)在 1987 年頒布的 準(zhǔn)草案中對(duì) 了如下定義：“ 一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的 指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 69 年美國(guó) 司研制出世界上第一臺(tái) 并在 司汽車生產(chǎn)線上應(yīng)用成功。 1969 年，美國(guó)研制出世界第一臺(tái) 1971 年，日本研制出第一臺(tái) 1973 年，德國(guó)研制出第一臺(tái) 1974 年，中國(guó)研制出第一臺(tái) 發(fā)展史： 第一代： 1969 年 ~1972 年，代表產(chǎn)品有 ·美國(guó) 司的 ·日本立石電機(jī)公司的 ·日本北辰電機(jī)公司的 第二代： 1973 年 ~1975 年，代表產(chǎn)品有 ·美國(guó) 司的 6 ·德國(guó) 司的 3、 列 ·日本富士電機(jī)公司的 列 第三代： 1976~1983 年，代表產(chǎn)品有 ·美國(guó) 司的 484、 584、 684、 884 ·德國(guó) 司的 5 系列 ·日本三菱公司的 550 第四代： 1983 年 ~現(xiàn)在，代表 產(chǎn)品有 ·美國(guó) 司的 ·德國(guó)西門子公司的 列 特點(diǎn)是體積小、重量輕、能耗低、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、適用性強(qiáng)、易學(xué)易用、系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期頓、維護(hù)方便、改造容易等，深受工程技術(shù)人員歡迎。 制系統(tǒng)和其它控制系統(tǒng)的比較 誕生以來(lái)其技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛，成為今自動(dòng)化技術(shù)的三大支柱之一。同時(shí)它與其它工業(yè)控制器相比各有特點(diǎn)。 繼電器控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，通過(guò)機(jī)械式觸點(diǎn)及繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作，但系統(tǒng)確定下來(lái)后要修改則非常困難，且控制精度低，易出 現(xiàn)冒險(xiǎn)競(jìng)爭(zhēng)，且時(shí)間常數(shù)太大，故易出現(xiàn)誤動(dòng)作，可靠性、維護(hù)性都不高。而 用軟件來(lái)替代電器觸點(diǎn)，利用其內(nèi)部存儲(chǔ)器以數(shù)據(jù)的形式將控制邏輯存儲(chǔ)起來(lái)，其動(dòng)作由程序?qū)崿F(xiàn)，便于系統(tǒng)更新、修改。時(shí)限控制由數(shù)字計(jì)時(shí)器實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)，其計(jì)時(shí)精度高。系統(tǒng)指令執(zhí)行速度極快，約為幾十微秒甚至更低，再加上其內(nèi)部嚴(yán)格的同步，所以不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作。 具有許多繼電器所不具有的功能如：步進(jìn)控制、 A 轉(zhuǎn)換、通訊等功能等。因此，無(wú)論在系統(tǒng)更新的方便性、系統(tǒng)的可靠性、維護(hù)性及系統(tǒng)控制精度方面還是在功能性方面， 制系統(tǒng)都遠(yuǎn)優(yōu)于繼電器控 制系統(tǒng)。 單片機(jī)相比較而言， 建立在單片機(jī)之上的產(chǎn)品，單片機(jī)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， 同廠家的 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(jìn)。這正是得廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。而單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)功能千差萬(wàn)別，質(zhì)量參差不齊，學(xué)習(xí)、使用和維護(hù)都很困難，存在編程復(fù)雜、不易掌握的問(wèn)題，還需要處理大量I/O 接口的問(wèn)題，且其輸出帶負(fù)載能力也較弱，要驅(qū)動(dòng)工業(yè)負(fù)載需要復(fù)雜的外圍電路 。優(yōu)點(diǎn)在于它具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，硬件成本較 ，然而工業(yè)過(guò)程要處理的是大量的開(kāi)關(guān)量，因而運(yùn)用在工業(yè)控制中它的長(zhǎng)處得不到發(fā)揮，其可靠性也遠(yuǎn)不如 工程的角度，對(duì)單項(xiàng)工程或重復(fù)數(shù)極少的項(xiàng)目，采用 案是明智、快捷的途徑，成功率高，可靠性好，但成本較高。 7 同時(shí)與電氣控制系統(tǒng)相比， 制系統(tǒng)還有這更多的特點(diǎn)兒。 具體如下： （ 1）從控制方法上看，電器控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復(fù)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(diǎn)數(shù)量有限，所以電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性受到很大限制。而 用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲(chǔ)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 謂“軟繼電器”實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點(diǎn)數(shù)量是無(wú)限的， （ 2）從工作方式上看，在繼電器控制電路中，當(dāng)電源接通時(shí)，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(shí)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 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(gè)繼電器的動(dòng)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 （ 3）從控制速度上看，繼電器控制系統(tǒng)依靠機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題。而 過(guò)程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，速度快， 程序指令執(zhí)行時(shí)間在微秒級(jí)，且不會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)問(wèn)題。 （ 4）從定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上看，電器控制系統(tǒng)采用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作進(jìn)行時(shí)間控制，時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間易受環(huán)境溫度和溫度變 化的影響，定時(shí)精度不高。而 用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時(shí)值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且 有 計(jì) 數(shù) 功 能 ， 而 電 器 控 制 系 統(tǒng) 一 般 不 具 備 計(jì) 數(shù) 功 能 。 （ 5）從可靠性和可維護(hù)性上看，由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，其存在機(jī)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(hù)性較差。而 量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，其壽命長(zhǎng)、可靠性高，具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時(shí)顯示給操作人員，并能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供了方便。 綜上所述，繼電器控制系統(tǒng)無(wú)論在可靠性方面還是在系統(tǒng)構(gòu)成靈活性，或是長(zhǎng)期成本方面都已呈現(xiàn)被 制系統(tǒng)取代的趨勢(shì)；單片機(jī)系統(tǒng)則學(xué)習(xí)、使用、修改、維護(hù)難于 制系統(tǒng)，可靠性低于 制系統(tǒng)。本文中選用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成停車場(chǎng)數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)以完成對(duì)停車場(chǎng)相關(guān)運(yùn)作信息的管理并與讀卡器及現(xiàn)場(chǎng)控制器 換數(shù)據(jù)信息。同時(shí)采用 為現(xiàn)場(chǎng)控制器完成對(duì)停車場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信號(hào)采集及控制。 8 選型 可編程控制器具有多種分類方式，根據(jù)控制規(guī)模 分為小型機(jī)、中型機(jī)和大型機(jī)。小型機(jī)的 I/O 點(diǎn)數(shù)一般在 256 點(diǎn)以下，價(jià)格低、體積小、功能少，適用于小規(guī)模開(kāi)關(guān)量的條件、順序控制等。部分小型機(jī)也具有算數(shù)運(yùn)算、模擬量處理及數(shù)據(jù)通信等功能。中型機(jī) I/O 點(diǎn)數(shù)在 256～ 1024 點(diǎn)之間，其功能強(qiáng)，配置靈19 活，適用于具有諸如溫度、壓力、流量、速度、角度、位置等模擬量控制和大量開(kāi)關(guān)量控制的復(fù)雜機(jī)械及連續(xù)生產(chǎn)控制工程場(chǎng)合。 I/O 點(diǎn)數(shù)在 1024 點(diǎn)以上的為大型機(jī)，其功能更加強(qiáng)大，組網(wǎng)能力強(qiáng)，可用于大規(guī)模的過(guò)程控制，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，或者整個(gè)工廠的集散控制系統(tǒng)。 本文停 車場(chǎng)控制系統(tǒng)中如圖 3示用戶區(qū)域的控制管理采用出入口門禁系統(tǒng)結(jié)合入口照相機(jī)采集的圖像比對(duì)防止盜車現(xiàn)象發(fā)生，未對(duì)車位狀態(tài)進(jìn)行逐一監(jiān)控，因此用戶區(qū)域控制系統(tǒng)所需 I/O 點(diǎn)位數(shù)少，控制流程相對(duì)簡(jiǎn)單，信息處理量小，根據(jù)上述情況選用西門子 列 為現(xiàn)場(chǎng)控制器。 在本文系統(tǒng)中系統(tǒng)采集的信號(hào)皆為邏輯量開(kāi)關(guān)信號(hào)，沒(méi)有對(duì)模擬量信號(hào)的處理。輸入點(diǎn)位數(shù)隨停車場(chǎng)車位數(shù)的增加而增加。同時(shí)由于車位與卡號(hào)一一對(duì)應(yīng)，要實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)應(yīng)卡號(hào)車位的過(guò)程監(jiān)控，卡號(hào)信息作為關(guān)鍵信息會(huì)隨時(shí)在監(jiān)控過(guò)程中通過(guò)系統(tǒng)傳送、通信，因 此系統(tǒng)內(nèi)信息通信頻繁，要求 有較強(qiáng)的通信能力，具有較強(qiáng)的點(diǎn)位擴(kuò)展能力，但對(duì) 模擬量處理能力不作要求。同時(shí)因車輛出入皆需處理卡號(hào)信息，并且該信息在過(guò)程中需多次雙向傳遞，為避免信息傳遞相互干擾，故對(duì)系統(tǒng)的出入場(chǎng)控制采用不同的 為控制器，綜合考慮上述系統(tǒng)需求，選用 4 個(gè) 列的 別作為固定用戶出、入流程現(xiàn)場(chǎng)控制器、臨時(shí)用戶區(qū)域設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制器。其主要技術(shù)指標(biāo)如下表 3 表 2參數(shù) 本機(jī)輸入（ I） 24機(jī)輸出（ O） 16時(shí)中斷 2 個(gè) 外部硬件輸入中斷 4 個(gè) 輸入濾波時(shí)間 序存儲(chǔ)器 1024 字 擴(kuò)展 I/O 模板數(shù)量 7 個(gè) 最大數(shù)字量（ I/O） 128O 最大模擬量 28 14部繼電器（ M） 256 定時(shí)器總數(shù)（ T） 256 計(jì)數(shù)器總數(shù)（ C） 256 9 布爾指令執(zhí)行速度 機(jī)通信口數(shù)量 2 個(gè) 本機(jī)通信接口類型 由口通信波特率 上述 技術(shù)指標(biāo)可知，其各項(xiàng)功能指標(biāo)皆可滿足 本文系統(tǒng)運(yùn)行所需。而且 持 場(chǎng)總線系統(tǒng)，通過(guò)一個(gè) 站通信處理器 多可以連接 31 個(gè) 站，每個(gè) 絡(luò)最多可以支持 124 點(diǎn)數(shù)字量輸入（ 124 點(diǎn)數(shù)字量輸出（ 一個(gè) 過(guò) 絡(luò)可以增加 248 點(diǎn)數(shù)字量輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)，加上 輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)該可以支持中小規(guī)模停車場(chǎng)車位監(jiān)控對(duì) 輸出點(diǎn)位的需求。對(duì)大規(guī)模及超大規(guī)模停車場(chǎng)車位的監(jiān)控則需要選擇更大規(guī)模的為 現(xiàn)場(chǎng)控制器才能滿足點(diǎn)位數(shù)的需求。在本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)中為簡(jiǎn)化前期設(shè)計(jì)工作，避免大量重復(fù)工作將監(jiān)控車位數(shù)設(shè)為 30 個(gè)。 停車場(chǎng)出入口控制模塊硬件設(shè)計(jì) 在現(xiàn)代化停車場(chǎng)管理中，涉及到各方面的管理，其中車輛的管理是一個(gè)重要的方面。尤其是對(duì)特殊停車場(chǎng)、大院而言，要求對(duì)各種車輛實(shí)時(shí)地進(jìn)行嚴(yán)格的管理，對(duì)其出入的時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)視，并對(duì)各類車輛進(jìn)行登記（包括內(nèi)部車輛和外部車輛）和識(shí)別，如為內(nèi)部車輛則正常放行，如外部車輛則需要進(jìn)行記錄、檢查后做出放行或阻擋的處理，并將各種信息輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)大規(guī)模的營(yíng)區(qū)中，各種出入的車輛較 多，如每輛車都要進(jìn)行人工判斷，既費(fèi)時(shí)，又不利于管理和查詢，保衛(wèi)工作比較困難，效率低下。為了改善這種與現(xiàn)代化停車場(chǎng)、大院不相稱的管理模式，需要盡快實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)保安工作的自動(dòng)化、智能化，并以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形式進(jìn)行管理。 停車場(chǎng)出入口控制模塊是停車場(chǎng)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(cè)器、車位數(shù)顯示牌等部件構(gòu)成。在本文系統(tǒng)中讀卡器直接與管理 通信，系統(tǒng)采集用戶卡信息，現(xiàn)場(chǎng)控制器 根據(jù) 信息根據(jù)控制流程需求，控制票箱、道閘、車輛檢測(cè)器、 拍照系統(tǒng)等系統(tǒng)部件的動(dòng)作。停車場(chǎng)空位顯示 制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用 制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。車輛進(jìn)出停車場(chǎng)是由 中心控制系統(tǒng)工作的。 整體模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運(yùn)用中，硬件也相對(duì)簡(jiǎn)單，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單。 10 讀卡器工作原理及選型 停車場(chǎng)出入口控制實(shí)質(zhì)是卡片識(shí)別方式的門禁控制系統(tǒng)?？ㄆ绞降拈T禁系統(tǒng)通過(guò)讀卡或讀卡加密碼方式來(lái)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 、非接觸式 等，識(shí)別儀為相應(yīng)的讀卡器。讀卡器系統(tǒng)常分為磁卡、接觸式 、非接觸式 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(chǎng)而丟失，使卡片無(wú)效，因此安全性一般。接觸式 是將一個(gè)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(méi)有電源，但有存儲(chǔ)器，可記錄卡片號(hào)碼，發(fā)行商信息，也可記錄持卡人信息。卡片表面從 8共 8個(gè)觸點(diǎn)，使用者在進(jìn)門前需要用讀卡器讀取持有的卡片，讀卡器通過(guò)觸點(diǎn) 卡片提供電源，并從觸點(diǎn) 行讀取卡片內(nèi)信息送入門禁控制系統(tǒng)，門禁控制系統(tǒng)根據(jù)法則執(zhí)行比較判斷，根據(jù)結(jié)果控制鎖具的開(kāi)啟和閉合。由于 不會(huì)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 又稱為射頻卡，與接觸式 相似，卡內(nèi)沒(méi)有電源，有存儲(chǔ)器，但非接觸 表面沒(méi)有觸點(diǎn)而是在卡片內(nèi)增加一個(gè)電感線圈。使用者在進(jìn)門前將卡片靠近讀卡器，電感線圈在讀卡器內(nèi)發(fā)射裝置的激勵(lì)下產(chǎn)生微弱電流，保證卡內(nèi)芯片工作，并以電磁方式將信息返回給讀卡器。射頻卡既具有 的普遍優(yōu)點(diǎn)，又具有自身的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)如：無(wú)源、免接觸、免操作 、使用壽命長(zhǎng)；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～ 15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(wú)法破譯。 這種門禁系統(tǒng)的卡片與讀寫設(shè)備之間無(wú)接觸，開(kāi)門安全方便、使用壽命長(zhǎng)，卡片難以復(fù)制、安全性高，可聯(lián)微機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向控制。是門禁系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。 對(duì)于停車場(chǎng)采用門禁系統(tǒng)進(jìn)行出入控制，至少需要實(shí)現(xiàn)以下基本功能： （ 1） 對(duì)通道口進(jìn)出權(quán)限的管理，根據(jù)用戶繳費(fèi)及訂購(gòu)車位使用權(quán)限的情況設(shè)定用 戶卡進(jìn)出通道的權(quán)限，門禁控制系統(tǒng)根據(jù)法則執(zhí)行比較判斷，根據(jù)結(jié)果控制道閘的開(kāi)啟和閉合。 （ 2） 出入事件的記錄、查詢功能是系統(tǒng)進(jìn)行管理的基礎(chǔ)。 本文停車場(chǎng)控制系統(tǒng)亦采用無(wú)源非接觸式 構(gòu)成門禁控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)比較，根據(jù)系統(tǒng)需求選用 讀寫器。該讀寫器可通過(guò) C 機(jī)連接以接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。讀寫器與 口其可靠通信距離為 10 米， 信接口使用屏蔽雙絞線則通信距離可達(dá) 讀 卡器距離管理 較遠(yuǎn)，出入不同口的情況，采用 口通信或使用 1 轉(zhuǎn)換器以有效延長(zhǎng)通信距離。 出入口控制系統(tǒng)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(dòng)和自動(dòng)兩種。手動(dòng)閘欄桿的上升和下降由手控按鈕或遙控器操作；自動(dòng)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(kāi)關(guān)控制信號(hào)。在出入口控制中，當(dāng)讀卡器讀取 后，與 通信，系統(tǒng)判斷符合開(kāi)門條件時(shí)，控制器給出道閘開(kāi)啟的信號(hào)，道閘開(kāi)啟。車輛經(jīng)過(guò)入口控制系 統(tǒng)的車輛感應(yīng)線圈后，控制器給出閘門關(guān)閉信號(hào)。本文系統(tǒng)選用 司的 ，該機(jī)欄桿下部具有防砸車裝置，可手動(dòng)、遙控及程序控制欄桿開(kāi)啟及關(guān)閉。 攝像裝備安裝在進(jìn)口或出口處對(duì)進(jìn)入或離開(kāi)的車輛攝像，提供給計(jì)算機(jī)進(jìn)行抓拍。 色攝像機(jī)并配備 學(xué)鏡頭及 視頻切換器以便對(duì)進(jìn)出口視頻信號(hào)進(jìn)行切換選擇。 車位監(jiān)控系統(tǒng)硬件集成設(shè)計(jì) 為使車庫(kù)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(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中對(duì)車位的車輛是否超過(guò)進(jìn)行監(jiān)控。 位監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成 車位監(jiān)控系統(tǒng)是停車場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)整體構(gòu)成中密不可分的一部分，如表 3硬件構(gòu)成上車位檢測(cè)器檢測(cè)各車位車輛入庫(kù)占位的狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)控制器車位傳感器對(duì)車位狀態(tài)信息進(jìn)行處理判斷車位亮否。 表 2車位監(jiān)控狀態(tài)表 監(jiān)控過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)控制器 管理 間通過(guò) 信，需雙方編程控制。 位傳感器工作原理及選型 車位傳感器負(fù)責(zé)采集車位的狀態(tài)信號(hào)，本節(jié)依據(jù)其工作原理進(jìn)行選型。 車位檢測(cè)是大型室內(nèi)專業(yè)停車場(chǎng)實(shí)現(xiàn)車位自動(dòng)化定點(diǎn)管理的基礎(chǔ)，車位傳感器則是其中的關(guān)鍵部件。目前對(duì)車位占、空狀態(tài)的檢測(cè)常采用地感線圈檢測(cè)器、超聲波車位傳感器等常用方式。近來(lái)亦有采用視頻車位檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)對(duì)車位的檢測(cè)。 電感線圈檢測(cè)方式常被用于停車場(chǎng)的出入控制系統(tǒng)。視頻車位檢測(cè)器則采用視頻圖像處理技術(shù)，采用攝像頭同時(shí)監(jiān)控多個(gè)車位，并將車位的占用信息傳遞到上位控制計(jì)算機(jī)。除了傳送簡(jiǎn)單的車位占用情況信息之外，還可以傳送現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)序號(hào) 狀態(tài) 傳感器狀態(tài) 車位燈的狀態(tài) 1 刷卡已入場(chǎng) 未超過(guò)規(guī)定位置 車位燈不亮 2 刷卡已入場(chǎng) 超過(guò)規(guī)定位置 車位燈亮 12 圖片。視頻車位檢測(cè)系統(tǒng)通常由圖像 采集、圖像處理、網(wǎng)絡(luò)通信、顯示控制及電源五大模塊組成。系統(tǒng)對(duì)車位狀態(tài)的監(jiān)測(cè)需要強(qiáng)大的信息處理能力。 超聲波車位傳感器則采用超聲波測(cè)距的工作原理，利用超聲波發(fā)射、被測(cè)物體反射、回波接收后的時(shí)差來(lái)測(cè)量被測(cè)距離的一種非接觸式測(cè)量?jī)x器。能夠檢測(cè)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。由于使用超聲波偵測(cè)，不會(huì)像使用紅外線、微波等偵測(cè)方式容易受外在環(huán)境變化或干擾而造成誤報(bào)問(wèn)題。由于每個(gè)傳感器都有獨(dú)立的防干擾功能，也不受周圍傳感器的干擾。 檢測(cè)車位占、空狀態(tài)可以采用光電、電磁 、紅外檢測(cè)等多種方法設(shè)計(jì)車位傳感器，但從檢測(cè)原理及工程實(shí)施來(lái)看，超聲波檢測(cè)器具有造價(jià)低、非埋設(shè)、無(wú)附加反射裝置、免維護(hù)和抗靜電干擾等優(yōu)點(diǎn)，有利于網(wǎng)絡(luò)群測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成?；诔暡▊鞲衅鞯纳鲜鰞?yōu)點(diǎn)，本文系統(tǒng)中對(duì)停車場(chǎng)車位的檢測(cè)選用超聲波車位傳感器。 13 第 3 章 停車場(chǎng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 前面章節(jié)詳細(xì)介紹了停車場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的組成，包括管理計(jì)算機(jī)、讀卡器系統(tǒng)、車路車位控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)控制器、現(xiàn)場(chǎng)傳感器。上述這些構(gòu)成了停車場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，但光靠這些硬件系統(tǒng)還不能完成 停車場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)所要求的功能，這些硬件系統(tǒng)必須在軟件的支持下才能協(xié)調(diào)工作。本節(jié)對(duì)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要是 制應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。 程方法包括基本指令編程法、經(jīng)驗(yàn)法、狀態(tài)法等。 經(jīng)驗(yàn)法就是依據(jù)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法。它需要設(shè)計(jì)者有許多的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，而且此設(shè)計(jì)方法較為復(fù)雜、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。 狀態(tài)法也叫功能表圖法，是程序編制的重要方法及工具。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖是狀態(tài)編程的重要工具，包含了狀態(tài)編程的全部要素。進(jìn)行狀態(tài)編程時(shí)，一般是先繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，再轉(zhuǎn)換成狀態(tài)梯形圖或指令表。 用戶出入場(chǎng) 控制程序設(shè)計(jì) 對(duì)于用戶卡的信息處理主要由讀卡器系統(tǒng)、停車場(chǎng)管理系統(tǒng)及通信接口程序進(jìn)行處理，信息處理完成后，接口程序?qū)鬟f包含卡號(hào)及刷卡點(diǎn)位的數(shù)據(jù)信息給據(jù)此判斷卡用戶是入場(chǎng)讀卡還是出場(chǎng)讀卡，從而分別啟動(dòng)不同流程。下面介紹其程序流程圖及梯形圖程序。 出入庫(kù)工作流程分析 根據(jù)要求分析出用戶出入庫(kù)主程序流程圖如圖 4示。 14 圖 3用戶進(jìn)、出庫(kù)監(jiān)控流程 15 I/O 分布圖，如表 3示。 表 3輸入與輸出 外部接線圖，如圖 3示。 圖 3部接線 輸入 輸出 車 輛入場(chǎng) 示數(shù)字 輛出場(chǎng) 示數(shù)字 位已滿 出 位未滿 出 止按鈕 16 車輛進(jìn)出，閘門開(kāi)啟關(guān)閉分別是由兩個(gè)傳感器 發(fā)控制，加上一個(gè)停止按鈕，再加上七段譯碼顯示器。 用戶出入庫(kù)梯形圖 根據(jù)出入庫(kù)流程畫出梯形圖如圖 3示。 首先， 電自鎖處于一直接通狀態(tài)， 送指令）制數(shù)碼管初值 此時(shí)當(dāng)有第一輛車進(jìn)入停車場(chǎng)時(shí)觸動(dòng)傳感器 時(shí)上升沿觸發(fā) P 指令給遞加指令 個(gè)脈沖，指令將數(shù)字傳遞給譯碼顯示指令 行譯碼，此時(shí)數(shù)碼管顯示 1，再往后直到車位停滿顯示到數(shù)字 8。 17 車輛出庫(kù)時(shí)，傳感器 發(fā)，上升沿觸發(fā)指令品 P 給遞減指令 個(gè)脈沖，遞減指令再將數(shù)值傳送到譯碼器 行譯碼，車輛逐個(gè)遞減，全部出庫(kù)，則譯碼器顯示 0。 當(dāng)車輛數(shù)目小于 8 時(shí)，說(shuō)明車位還有空余，未停滿，可以入庫(kù)，則指示燈 。 當(dāng)車輛數(shù)目等于 8 時(shí)，說(shuō)明車位已滿，不可入庫(kù)，則指示燈 。 用戶車位監(jiān)控程序設(shè)計(jì) 在用戶停車區(qū)域?yàn)榉乐箒y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(cè)車輛到位及離位狀態(tài)，以輸出信號(hào)作為監(jiān)控車輛、車 位動(dòng)態(tài)的基本信息。當(dāng)用戶停車超過(guò)限定車位，蜂鳴器報(bào)警提示司機(jī)調(diào)整停車位置。 車位檢測(cè)流程 根據(jù)要求分析出車位檢測(cè)流程圖如圖 3示。 圖 3位檢測(cè)流程圖 18 車位檢測(cè)梯形圖 圖 3車位檢測(cè)梯形圖 19 第 4 章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的通信 隨著計(jì)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(dòng)化程度要求的提高，自動(dòng)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(shí)現(xiàn)不同地理位置的計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)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。 同時(shí)串行通信口已廣泛的應(yīng)用于各種 ,使得 串行通信功能在分布式控制系統(tǒng)、檢控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等方面得到較廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)可以提供良好的人機(jī)界面 ,進(jìn)行全系統(tǒng)的監(jiān)控和管理 ,為下位機(jī) ,可以執(zhí)行可靠有效的分散控制。在控制過(guò)程中 ,一般計(jì)算機(jī)用于編程、參數(shù)設(shè)定、修改和數(shù)據(jù)在線顯示 ,并沒(méi)有直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制 ,現(xiàn)場(chǎng)上控制執(zhí)行者是 因此 ,即使計(jì)算機(jī)出了故障 ,也不會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的正常進(jìn)行 ,大大提高了系統(tǒng)的可靠性。 本文監(jiān)控系統(tǒng)中讀卡器及現(xiàn)場(chǎng)控制器主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息的采集并傳送給通信接口程序，由通信接口程序?qū)?shù)據(jù)信息處理后分送數(shù)據(jù)庫(kù)或控制器。在本文系統(tǒng)中不是多個(gè)計(jì)算機(jī)或 網(wǎng)，而是一個(gè) 一個(gè)計(jì)算機(jī)，或一個(gè)數(shù)據(jù)終端與一個(gè)計(jì)算機(jī)建立連接，可稱為鏈接。 本章介紹現(xiàn)場(chǎng)控制器 計(jì)算機(jī)通信的實(shí)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(qiáng)控制功能，實(shí)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 現(xiàn)對(duì)用戶卡數(shù)據(jù)信息的管理與使用。 的聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)交換可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大控制地域；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的綜合及協(xié)調(diào)控制；簡(jiǎn)化布線系統(tǒng)，提高可靠性；實(shí)現(xiàn) 計(jì)算機(jī)編程及調(diào)試。 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(shí)空順序可分為串行傳輸和并行傳輸兩種。其中，并行傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)在多個(gè)信道同時(shí)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸速度快，但需要的數(shù)據(jù)傳輸線多、成本高，通常用于傳輸速率 要求高的近距離傳輸。串行傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)在一個(gè)信道上按位順序傳輸，通常只需要一到兩根傳輸線，成本低但傳輸速度慢，常用于速度要求不高的遠(yuǎn)距離傳輸。 20 數(shù)據(jù)在在通信線路上傳輸有方向性。按照數(shù)據(jù)在某一時(shí)間傳輸?shù)姆较?，線路通信方式可分為單工通信、半雙工通信和全雙工通信。單工通信時(shí)信息的傳送始終保持同一個(gè)方向，不能進(jìn)行反向傳送；半雙工通信時(shí)數(shù)據(jù)流可以雙向傳輸，但同一時(shí)刻只限于一個(gè)方向傳送；全雙工通信方式能在兩個(gè)方向上同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 在本文系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)控制器 數(shù)據(jù)采集終端讀卡器與 的通信都采用串行通信接口。常用 的串口有 口及 口。 1970 年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) (合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的，用于串行通信的標(biāo)準(zhǔn)，其全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”，它規(guī)定了終端和通信設(shè)備之間信息交換的方式和功能。 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。最大傳輸距離為 15m，最高傳送速率為 20s。 目前廣泛應(yīng)用的串行通信接口，但其傳送速率和 距離有限?？垢蓴_能力較差。針對(duì) 不足，一些新的接口標(biāo)準(zhǔn)不斷出現(xiàn)， 是其中之一，其抗噪聲干擾性強(qiáng)，最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 10s，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為 1200M，實(shí)際上可達(dá) 3000M，且具有多站能力，可利用單一的 口的上述特點(diǎn)使其成為廣泛應(yīng)用的串行接口，它與 口的不同則在于 全雙工工作需要 4 根線而 口組成的是半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般只需要二根連線。所以 口均采用屏蔽雙絞線傳輸并采用 9 芯插頭座。 串口通信硬件協(xié)議除了以上這些，還要考慮通信速度（波特率）多少、起始位幾個(gè)及是否進(jìn)行校驗(yàn)？奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)？這些參數(shù)在參與通信的各方都應(yīng)一致。除了口的硬件選用及設(shè)定一致，在軟件上，通信雙方都得有串口通信指令。否則雙方也無(wú)法通信。 在本文系統(tǒng)中讀卡器與 串行通信口都采用 口與 的 口通信。西門子 件中可選用 線，但該連線長(zhǎng)度有限。因此可選用 換器。該轉(zhuǎn)換器可將 信距離延長(zhǎng)至 1200米（ 9600可應(yīng)用 于 之間、 與測(cè)控終端之間構(gòu)成遠(yuǎn)程多機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。能代替西門子 200C/程通訊轉(zhuǎn)換電纜使用。做 纜使用時(shí)將轉(zhuǎn)換器 9 腳公頭）一側(cè)插入西門子 訊口中，另一側(cè)通過(guò)延長(zhǎng)電纜和 的串行通訊口相連，也可將轉(zhuǎn)換器 9 腳母頭）一側(cè)插入 行通訊口中，另一側(cè)通過(guò)延長(zhǎng)電纜和西門子 連，上下載程序和監(jiān)視等，與 纜使用方法完全相同。 21 數(shù)據(jù)通訊相關(guān)接口 根據(jù)管理系統(tǒng)及監(jiān)視控制系統(tǒng)需要對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類處 理后，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送給 機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)及管理軟件或再調(diào)用相關(guān)類庫(kù)函數(shù)啟用串口通訊操作，發(fā)送數(shù)據(jù)信息給現(xiàn)場(chǎng)控制器或讀卡器系統(tǒng)。操作過(guò)程中只用到了打開(kāi)、寫、讀、關(guān)閉串口四個(gè)功能。圖 5對(duì)這四個(gè)功能的定義。 圖 4串口操作基本流程 讀卡器與管理 通信 本文用戶控制系統(tǒng)讀卡器選用 多天線口讀卡器系統(tǒng)。該讀卡器系統(tǒng)按通信口功能分有 A、 B、 C 三種型號(hào)，其中 A 型為韋根 26 通信口、 B 型為 信口、 C 型為 信口，本文選用的 182x C 型讀寫器。 182x C 型讀寫器的讀卡工作式有“定時(shí)”和“觸發(fā)”兩種工作方式：定時(shí)方式是指按讀寫器設(shè)定的時(shí)間間隔“定 時(shí)”讀取標(biāo)簽的 據(jù)；觸發(fā)方式是指使用外部的觸發(fā)信號(hào)“觸發(fā)”讀寫器去讀取標(biāo)簽 據(jù)并即時(shí)送出。本文根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要選擇使用其中的觸發(fā)工作方式。用戶選用按鍵觸發(fā)讀卡器讀卡。 讀卡器系統(tǒng)采用 施協(xié)議輸出數(shù)據(jù)的格式見(jiàn)表 5 表 4讀卡器輸出數(shù)據(jù) 2 讀寫器地址編碼 天線號(hào) 標(biāo)簽編號(hào)（ 8 字節(jié) ） 3 校驗(yàn)碼 22 根據(jù)天線號(hào)編碼則可判斷用戶是入庫(kù)刷卡還是 出庫(kù)刷卡或是備出庫(kù)刷卡，從而啟動(dòng)不同的信息處理流程。對(duì)上述信息進(jìn)行處理并分送管理軟件及現(xiàn)場(chǎng)控制器 管理 通信 鏈接或聯(lián)網(wǎng)是 信的物質(zhì)基礎(chǔ)，而實(shí)現(xiàn)通信才是 網(wǎng)的目的。 軟件上，要有相應(yīng)的通信程序。 西門子工控產(chǎn)品在我國(guó)有較高的市場(chǎng)占有率，它的通信及網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品有著引導(dǎo)世界工控 技術(shù)潮流的作用，研究西門子工控產(chǎn)品及通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題有著廣泛普遍的重要意義。本文通過(guò)對(duì)某市級(jí)煙草公司的卷煙配送分揀系統(tǒng)的研究 ,探討了在境下，用 發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用軟件與西門子 間通信的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。實(shí)現(xiàn) 與 間的數(shù)據(jù)通信是一個(gè)棘手的問(wèn)題。西門子公司的7 軟件包的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（ 供了大量的基于 T， 8， 函數(shù)，這樣就使用戶解決 間的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理問(wèn)題變?yōu)榭赡堋? 當(dāng)前 能裝置、計(jì)算機(jī)都配備有通信串口，所以都可通過(guò)各自的串口進(jìn)行一對(duì)一鏈接或接成網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信。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(shí)則要用到專門的通信網(wǎng)絡(luò)。 本文采用西門子 列 場(chǎng)控制器，系統(tǒng)控制信息以開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)信息為主，數(shù)據(jù)信息交換量不大，故采用 與 列 接，通過(guò)串口通信完成數(shù)據(jù)交換。 持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（ 口協(xié)議、多點(diǎn)接口（ 議、 多種協(xié)議，在本文系統(tǒng)中 為現(xiàn)場(chǎng)控制器與管理 即采用 信模式交換數(shù)據(jù)信息。 23 第 5 章 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)了我的理論知識(shí)掌握的不是 特別好，而且很多方面掌握的都不到位， 這次課程設(shè)計(jì)學(xué)到了很多。 在本次設(shè)計(jì)中，首先感謝我的指導(dǎo)老師，楊德良老師的辛勤的指導(dǎo)，我們還需要大量的以前沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)，于是圖書館和網(wǎng)路成了我們很好的助手。在查閱資料的過(guò)程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識(shí)，不知不覺(jué)中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué) 整個(gè)設(shè)計(jì)通過(guò)軟件和硬件上的調(diào)試。我想對(duì)自己以后的學(xué)習(xí)和工作都有很大的幫助。在課程設(shè)計(jì)中遇到了很多實(shí)際性的問(wèn)題，在實(shí)際設(shè)計(jì)中才發(fā)現(xiàn)，只有理論與實(shí)際相結(jié)合，才能更加深入的了解問(wèn)題。 只有了解了實(shí)際與理論知識(shí)并把它們相 結(jié)合，才能解決問(wèn)題。一切問(wèn)題必須靠自己一點(diǎn)一滴的解決，而且要不斷的更正以前的錯(cuò)誤。設(shè)計(jì)是比較簡(jiǎn)單的，主要是解決程序設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，而程序設(shè)計(jì)是一個(gè)很靈活的東西，它反映了你解決問(wèn)題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個(gè)設(shè)計(jì)的靈魂所在。因此大部分時(shí)間是用在程序設(shè)計(jì)上面的。 習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使我們受益非淺。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，總是遇到這樣或那樣的問(wèn)題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來(lái)了。為以后的工作 積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心 通過(guò)這次對(duì)停車場(chǎng)車位控制的 制，讓我了解了 形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解，也讓我了解了關(guān)于 計(jì)原理。有很多設(shè)計(jì)理念來(lái)源于實(shí)際，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。 停車場(chǎng)管理控制系統(tǒng)是現(xiàn)代信息社會(huì)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之 —— 智能建筑中不可或缺的一部分。其管理控制系統(tǒng)的功能及軟硬件設(shè)施需伴隨著計(jì)算機(jī)控制術(shù)的發(fā)展而不斷改進(jìn)。 在對(duì)停車場(chǎng)管理及控制系統(tǒng)基本功能詳細(xì)的需求分析基礎(chǔ)上依據(jù)典型停車場(chǎng)建筑的特點(diǎn)對(duì)控制功能需求進(jìn)行研究，模塊化設(shè)計(jì)管理流程的同時(shí)改進(jìn)其系統(tǒng)構(gòu)成及控制流程。選 定 為現(xiàn)場(chǎng)控制器，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行信號(hào)采集與控制。在選用 為現(xiàn)場(chǎng)控制器的基礎(chǔ)上，研究 絡(luò)的構(gòu)成技術(shù)及其網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。 根據(jù)控制需求對(duì) 制器的相關(guān)軟硬件進(jìn)行組態(tài)，并完成 制程序的設(shè)計(jì)。改進(jìn)停車場(chǎng)車路控制系統(tǒng)功能并完成控制程序設(shè)計(jì)。 24 最終實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)入口有一個(gè)紅燈和一個(gè)綠燈，紅燈亮?xí)r車停滿不能停車，綠燈亮表示可以停車。停車過(guò)程：車來(lái)取卡， 記錄卡號(hào)及入場(chǎng)時(shí)間，車輛檢測(cè)器檢測(cè)到車輛入口道閘打開(kāi)，記錄車位的計(jì)數(shù)器加一，車輛開(kāi)過(guò)后入口道閘關(guān)閉。車到入口后將卡交給管理人員，管理人員通過(guò)停 車時(shí)間計(jì)算出停車費(fèi)，司機(jī)繳費(fèi)后管理人員按下按鈕出口道閘打開(kāi)，車輛過(guò)后出口道閘關(guān)閉，記錄車位的計(jì)數(shù)器減一。 25 參考文獻(xiàn) 【 1】 廖常初 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