毕业设计(论文)基于PLC的停车场管理系统设计.doc
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1、毕业设计(论文)-基于PLC的停车场管理系统设计 摘 要随着我国城市建设速度的加快,城市交通需求量日益增大,随之出现了私家车、出租车停放的系统管理介质落后、集成自动化程度低、安全性差、人性化和运行效率低下本设计针对,结合目前科学技术领域的最新研究成果,设计了一种技术较先进、性能可靠、自动化程度较高的停车场智能管理系统。该系统将先进的计算机处理技术、信息技术、数据通信传输技术、自动控制技术、人工智能及电子技术等有效地综合运用于停车场智能管理体系中,建立一种在区域性内全方位发挥作用的准时、快捷、高效的停车智能管理体系,通过采取PLC技术对停车场管理的设计,车辆进入后,记录车辆总量,车辆离开时,减少
2、车辆数量。车辆进出指示可完全由PLC作为中央控制处理,停车场空位指示可利用价格较不高的数码管显示达到停车场智能化、高效化。With Chinas urban construction to speed up, and urban transportation demand is increasing, emerge in the car, a taxi parked behind, integrated management system medium low automatization, poor safety, humanization and running a series of p
3、roblems such as low efficiency. This design aiming at these problems and insufficiency, combining the latest science and technology research, design a kind of technology is advanced, reliable performance, high degree of automation parking lot of intelligent management system. The system will be adva
4、nced computer processing technology, information technology, data transmission technology, automatic control technology, artificial intelligence and electronic technology, effectively integrated in the parking lot of intelligent management system, establish a kind in the role of regional on comprehe
5、nsive, rapid and efficient parking intelligent management system, through adopts PLC technology for the design of parking management, car entering, record the amount when they leave, vehicle traffic, reduce the number of vehicles. Vehicle pass in and out instructions can completely by PLC as a centr
6、al control processing, parking space instructions available price is not high, the digital pipe display to achieve parking intelligent, more efficient way. Keywords: PLC technology; Artificial intelligence; Information technology; Management system 目 录第一章 绪论11.1课题的提出及现实意义11.2国内外智能停车场管理系统发展现状21.3智能停车
7、场管理系统的发展趋势21.4本课题的主要研究内容31.5 本章小结4第二章 PLC的发展52.1 PLC的定义52.2 PLC的发展阶段62.3 PLC发展趋势72.4 PLC的基本结构82.5 PLC的工作原理92.6 本章小结10第三章 停车场管理系统的总体设计方案113.1 车辆出入库管理系统设计11入库管理系统工作流程图11能构成及相关元器件12 出入库系统传感器的选择143.2 车位PLC监控系统设计16 PLC与上位监控软件通讯16 上位监控系统设计173.3 停车场收费系统设计17现简介17统整体结构18块划分183.4 PLC的选择19 模块选用19 FX2N系列PLC的特点1
8、9 FX2N系列PLC编程语言20 FX2N系列PLC各种软元件20第四章 系统的硬件设计及端口分布224.1 系统整体框图224.2 光传感器的布置方案224.3 显示电路234.4 PLC的I/O 口端口接线234.5I/O 口地址分配244.6 硬件电路设计25 PLC硬件组成框图25线图26 操作面板设计26能图27 梯形图28第五章 系统的软件与程序设计295.1梯形图设计29 梯形图29 控制程序梯形图设计315.2 控制程序指令32制程序32数程序33 故障报警程序34 A/D转换控制程序355.3程序调试35第六章 结论与展望37参考文献38致 谢39第一章 绪论1.1课题的提
9、出及现实意义近20年来,随着我国城市建设速度的加快,改革的不断深入,经济蓬勃发展,物质日益丰富,机动车辆的数量也是飞速上升。城市交通需求量也日益增大。由于私家车、出租车比重呈现逐年上升的趋势,车辆停放成为了市民最为关注的问题。也许还有不少人对上世纪八、九十年代的“挤车难”记忆犹新,但现在“停车难”的问题更让不少人头疼。车辆停放设施的落后确实是长期困绕市民日常生活的一个老大难问题。近年来各地政府部门投入了大量人力、物力用以改善城市停车设施,随着基础设施和重大工程的建设,以及车辆的淘汰更新和扩容,一定程度上提高了许多停车场的智能管理和安全化,一定程度上缓解了交通问题。但是,简单的基础设施建设和停车
10、管理技术已经不能满足社会日益增长车辆的对停车服务的需求。据国家“十五”汽车工业发展规划,2005年,我国汽车保有量将达到2465-2545万辆。而据有关部门的不完全统计,全国城市每4.84辆机动车才有一个合法的停车位,有的城市每31辆才有一个停车位,已经越来越不适应日夜激增的车辆管理问题。因此大型智能停车场随之而生并且发展势头迅猛,而作为现代大型智能停车场的灵魂停车场智能管理系统也是日新月异,尤其是近几年随着电子产品及系统软件越来越快的更新周期。为了使交通更加便捷畅通,智能交通系统(ITS)的理念越来越受到人们的关注,该系统将先进的计算机处理技术、信息技术、数据通信传输技术、自动控制技术、人工
11、智能及电子技术等有效地综合运用于停车场智能管理体系中,建立一种在区域性内全方位发挥作用的准时、快捷、高效的停车智能管理体系。由于城市人口相对密集,无论是私家车辆还是公交车辆都不能真正满足正常的停放,公交需求更很大。所以在停车场智能管理领域,相应的也出现了PLC停车场智能管理的概念,即含有高科技的智能系统,与普通的停车系统不同的是,它能以PLC技术为基础来解决停车难的问题,直接为目标安全、迅速地到达目的地。因此,在大力加强车辆停放智能管理的建设方面,尤其在实现快捷、便利、安全这一点上拥有很大的发展空间和潜力。为此,本文停车场智能控制管理上引入了PLC技术,对停车场进行了一个关于PLC为主的系统设
12、计。系统主要是对停车场进行智能化设计,通过采取PLC技术对停车场管理设计,车辆进入后,记录车辆总量,车辆离开时,减少车辆数量。车辆进出指示可完全由PLC作为中央控制处理,停车场空位指示可利用价格较不高的数码管显示达到停车场智能化、高效化。进行停车场智能化管理意义:规范停车秩序,与动态交通和谐发展;避免乱收费现象,提高停车收费的可信度;提高停车管理人员的工作效率,减轻工作人员的劳动强度;扩充停车信息的可利用形式以及范围,提高停车泊位利用率;提高找寻停车位的便利性,减轻交通污染;保障车辆安全出入停车场以及停车期间的安全,减少损失;停车泊位引导系统的采用,减少了车主进入停车场后寻找停车位的时间。?智
13、能停车场管理系统20%的周转车位,车和车位之比在1:1.2,远低于我国车与车位5:1的比例;另外一个原因是国外智能建筑智能化的投资占整个建筑投资的5%8%的比例,而国内稍低,这就决定了国外作为物业管理组成部分之一的停车场系统,其智能化程度要相对高一些,停车管理相对方便快捷,比如新加坡的樟宜机场是亚洲最繁忙的空港之一,设有三个停车场,共3300个车位,停车场收费完全自动化,停车场内看不到一个管理人员。值班人员只在办公室远程监测停车场的运行情况,以备处理应急事件。1.3智能停车场管理系统的发展趋势目前智能停车场管理系统主要应用领域是智能小区与大厦,这所占比例明显高于其它领域,可见智能小区与大厦的快
14、速发展,极大带动了智能停车场管理系统的发展,尤其是智能小区方面的应用,在工程商智能停车场工程类型调查中名列榜首。但有也业内人士也提出,智能小区对智能停车场管理系统的应用智能化程度相较智能大厦等高档写字楼来说要低一些,并且一旦停车场建成,产品更新换代比较慢。智能大厦等高档写字楼停车场的应用潜力更大一些。随着科技的进步,电子技术、计算机技术、通讯技术不断地向各种领域渗透,当今的停车场系统已经向智能型的方向转变。先进可靠的停车场系统在停车场管理系统中的作用越来越大。停车场管理系统是一种高效快捷、公正准确、科学经济的停车场管理手段,是停车场对于车辆实行动态和静态管理的综合。从用户的角度看,其服务高效、
15、准确无误;从管理者的角度看,其易于操作维护、动化程度高、大大减轻管理者的劳动强度;从投资者角度看,彻底杜绝失误及任何形式的作弊,防止停车费用流失,使投资者的回报有了可靠的保证。本设计针对系统管理介质落后、集成自动化程度低、安全性差、人性化和运行效率低下,结合目前科学技术领域的最新研究成果,设计了一种技术较先进、性能可靠、自动化程度较高的停车场智能管理系统。系统主要是对停车场进行智能化设计,通过采取PLC技术对停车场管理的设计,达到停车场智能化、高效化。1 针对现有传统停车场管理系统的不足之处,对停车场智能管理系统进行了总体设计,并按照用户性质的不同,对工作流程进行了优化设计,提高了停车场的运行
16、效率。 2 系统需对。 3 利用智能停车管理系统的PLC设计,完成了车辆入场时收费系统与主电脑系统的控制,允许车辆入场时监摄系统、定位感测器与门栏之间控制。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。总之,可编程控制器是一台计算机,它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口,并且具有较强的驱
17、动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用,在实际应用时,其硬件需根据实际需要进行选用配置,其软件需根据控制要求进行设计编制PLC的特点可靠性高,抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说,使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC带有硬件故障自我检测
18、功能,出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中,应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样,整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。配套齐全,功能完善适用性强PLC发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。易学易用,深受工程技术人员欢迎
19、PLC作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。体积小,重量轻,能耗低以超小型PLC为例,新
20、近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。虽然 PLC问世时间不长,但是随着微处理器的出现,大规模,超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步,PLC也迅速发展,其发展过程大致可分三个阶段:1、早期的PLC(60年代末70年代中期)早期的 PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义,其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制,定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现,在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成
21、电路,存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施,以提高其抗干扰的能力。在软件编程上,采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式梯形图。因此,早期的PLC的性能要优于继电器控制装置,其优点包括简单易懂,便于安装,体积小,能耗低,有故障指使,能重复使用等。其中PLC特有的编程语言梯形图一直沿用至今。2、中期的PLC(70年代中期80年代中,后期)在70年代,微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国,日本,德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元 CPU 。这样,使PLC功能大大增强。在软件方面,除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外,还增加了算术运算、数据
22、处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面,除了保持其原有的开关模块以外,还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量,使各种逻辑线圈的数量增加,还提供了一定数量的数据寄存器,使PLC应用范围得以扩大。3、近期的PLC(80年代中、后期至今)进入80年代中、后期,由于超大规模集成电路技术的迅速发展,微处理器的市场价格大幅度下跌,使得各种类型的PLC所采用的微处理器的次普遍提高。而且,为了进一步提高PLC的处理速度,各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化.1向高速度、大容量方向发展为了提高PLC的处理能力,要求PLC具有
23、更好的响应速度和更大的存储容量。目前,有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。2向超大型、超小型两个方向发展当前中小型PLC比较多,为了适应市场的多种需要,今后PLC要向多品种方向发展,特别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC,其使用32位微处理器,多CPU并行工作和大容量存储器,功能强。3PLC大力开发智能模块,加强联网通信能力为满足各种自动化控制系统的要求,近年来不断开发出许多功能模块,如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块,既扩展了P
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