基于PLC的住宅小区停车场管理系统

    1 引言  
  
    随着进口汽车大量涌人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，有时考虑也不够全面，所以目前就要解决车辆管理成本高、服务效率低等问题。  

    由于小区停车场供住户使用，收费是进行年租或月租形式，要求住户一次性缴费，所以小区停车场即时收费这一环节可省去。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。  

    2 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I生能。下面是PLC的基本单元结构图： 

基于PLC的住宅小区停车场管理系统 

    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。 

    3 系统设计  

    由于这里讨论的是小区停车场，所以以一个能容纳20辆车(一般为小车)的车库为例设计一个管理系统。 
  
    3．1 身份识别及道闸开关  

    在车库入口要安装身份识别装置和道闸，身份识别装置触发信号线连接到PLC的一个输入端，当车辆驶入车库门口时，司机插入身份识别IC卡，经读卡器识别身份，证明是该小区住户，读卡器发出信号告知PLC准予车辆通过，PLC驱动输出端，输出端发出信号使道闸打开。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。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，最后控制道闸关闭。 

    在支路1中，X1表示身份识别开关。在支路2中，XO表示车辆检测装置开关，只要车辆驶到道闸前，车辆检测器发出信号使X0闭合，辅助继电器M1进入准备通电状态；只要身份识别正确，X1闭合，支路l通电，驱动辅助继电器MO，其接点M0闭合，M1马上通电，MI接点动作，使输出线圈Y0置位，其相应的输出端YO发出信号控制道闸升降的电动机正转，同时复位Y1线圈，确保道闸没有反转信号，这时道闸就打开，车辆通过。车辆通过以后，经过道闸后车辆检测器，这时有几道控制目标，所以运用主控指令MC对所有工作一并控制。检测器发出信号使开关X2闭合，PLC就执行MC和MCR之间的程序。首先把YO输出线圈复位，即道闸电动机正转信号复位，同时置位Y1输出线圈，使电动机反转，道闸关闭。同时设定一个数据寄存器D0，作为对车库车辆总数的记录，然后用BCD功能指令使D0中的二进制数转换成十进数输出到以YIO为首的八个输出端，驱动车库大门指示板上的显示管。最后，在道闸关闭的终点安装一个限位开关X3，当道闸回复原位时，X3接点接通，使电动机反转信号复位。 

    3．2 指示板  

    在车库入口处应该安装指示板，告知车辆司机整个车库的停放状况，包括数量和可停放的位置。假设车库是5行4列的设计，占地面积大概800平方米，那么在指示板上也应该按照5行4列的方式安装指示灯，并把每一个车位编号。 

    当某—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Xl0～X17，X20～X27，X30～X33，输出端元件Y20～Y27，Y30～Y37，Y40～Y43，输入输出~4-~-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l9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道闸和身份识别装置。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l，最后道闸关闭。  

    4 结束语  

    由以上的例子可以看出，运用PLC设计车库管理系统非常方便。无论是从设计思路还是设计过程都十分清晰，使得人们运用起来得心应手，并且调试管理简单明了。PLC无论在工业生产上还是在民用商用设计上都显示出很大的发展潜力，将会的未来的日子里继续发挥作用。  

    作者简介：林嘉，(1981-)，男，广东工业大学自动化学院 硕士研究生，研究方向：控制网络与系统集成。 

    参考文献：  
    刘守操等．可编程序控制器技术与应用．北京：机械工业出版社，2006 
    刘曙光．基于PLC的立方体仓库运行系统．物流技术，2006，(3)：50—51—55 
    马可，苗志全，张波．智能停车场管理系统的实现．华北科技学院学报，2006，3(3)：72—74