基于plc智能建筑停車場監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

摘要智能建筑將是信息社會最重要的根底設施之一。停車場管理控制系統(tǒng)那么是現(xiàn)代建筑中不可或缺的一局部。本文在對停車場管理及控制系統(tǒng)根本功能研究的根底上改良其系統(tǒng)構成及控制流程，應用PLC作為現(xiàn)場控制器，對現(xiàn)場設備進行信號采集與控制。并利用監(jiān)視PC機、組態(tài)軟件、PLC共同構建對停車場車位狀態(tài)的監(jiān)控體系。主要工作有：1．研究了停車場及其控制系統(tǒng)在智能建筑中的作用及其自身管理模式的開展、變化。2．對典型停車場的管理及控制功能需求進行分析與研究，在此根底上提出分區(qū)管理模式并模塊化設計管理流程。3．根據管理及控制功能需求，充分研究了相關系統(tǒng)組件的工作原理及性能指標，據此進行系統(tǒng)功能設計及硬件選型。4．在選用PLC作為現(xiàn)場控制器的根底上，研究了PLC網絡的構成技術及其網絡通信協(xié)議，采用AS-I現(xiàn)場總線技術構建現(xiàn)場設備的信號采集與傳輸系統(tǒng)；選用自由口通信模式，在充分調研系統(tǒng)信息通訊需求根底上提煉通訊信息，自定義PLC與PC機的通信協(xié)議。5．研究了組態(tài)軟件在控制系統(tǒng)中的應用并采用組態(tài)軟件構建車位監(jiān)控系統(tǒng)。6．根據控制需求對PLC控制器的編程相關軟硬件進行組態(tài)，并完成PLC控制程序的設計。7．改良停車場車路控制系統(tǒng)功能并完成控制程序設計。關鍵詞：智能建筑，停車場，監(jiān)控系統(tǒng)，PLC，組態(tài)軟件ABSTRACTIntelligentbuildingswillbeoneofthemostimportantinfrastructuresininformationsociety，andthemanagementandcontrolsystemisanindispensablepartforparkinglotsinintelligentbuildings.Basedontheresearchofbasicfunctionofmanagementandcontrolsystemappliedtoparkinglots，thispaperimprovestheconstructionofcontrolsystemandflowsequence，utilizingPLCasthefieldcontrollertocollectsignalsandcontrolequipments.Finally，monitorandcontrolsystemconsistedofPCmonitor，configurationsoftwareandPLCareusedtomonitorthestateofparkingspaceinparkinglots.Majorworkofthisthesisincludes:1.Studiesonthefunctionofparkinglotsanditscontrolsystemsaswellasthedevelopmentsandchangesinintelligentbuildings.2.Basedonanalyzingofthemanagementandcontrolfunctionrequirementsforatypicalparkinglot，weputforwardzoningmanagementandmodularizethemanagementofdesignworkflow.3.Onbasisoftherequirementsofmanagementandcontrolfunction，operatingprinciplesandperformanceindicesofrelatedsystemcomponents，wedesignedthesystemfunctionandchosethehardware.4.MakinguseofPLCasthefieldcontroller，westudiedtheconstitutetechniqueandcommunicationprotocolaboutthePLCnetwork，utilizingtheAS-Ifieldbustechnologytoconstructthesignalcollectionandtransmissionsystemforfieldequipments;sufficientstudyonthesysteminformationtransmissionhasbeendonetoexpurgatecommunicationinformation.Then，freeporttransmissionmodeisselectedandself-definedcommunicationprotocolbetweenPLCandPCisapplied.5.Muchresearchhasbeendoneontheapplicationofconfigurationsoftwareandthemonitorandcontrolsystemforparkingcellisconstructed.6.Accordingtothecontrolrequirements，weconfiguredthesoftwareandhardwarerelatedtoPLCprogramming，andcompletedthecontrolprogramforPLC.7.Finally，weimprovedthefunctionofparkingcontrolsystemandcompletedthecontrolprogram.Keywords:Intelligentbuilding，parkinglots，freeporttransmissionmode，configurationsoftware目錄摘要IABSTRACTII1緒論1智能建筑的定義及開展1智能建筑的定義1智能建筑的組成及實現(xiàn)目標2智能建筑系統(tǒng)集成3智能小區(qū)介紹4停車場管理技術的開展簡介4停車場的種類4停車場管理模式的開展5課題研究的背景及意義5課題研究的主要內容62典型平面停車場控制需求分析7典型平面停車場管理及控制需求分析7停車場根本情況分析8停車場功能分區(qū)及依據8停車場車輛管理模式需求分析9停車場管理及控制系統(tǒng)功能需求描述9車輛出入庫自動化管理監(jiān)控流程10停車場監(jiān)控系統(tǒng)主要功能構成模塊11停車場入口控制系統(tǒng)12停車場出口控制系統(tǒng)122車位狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)12停車場管理系統(tǒng)13停車場管理監(jiān)控系統(tǒng)主要設備13本章小結143停車場控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)選型15現(xiàn)場控制器選型153.1.1PLC控制系統(tǒng)和其它控制系統(tǒng)的比擬153.1.2PLC的選型163.2PLC的I/O模塊選型173.3AS-i現(xiàn)場總線系統(tǒng)17管理及監(jiān)控PC機選型18停車場出入口控制模塊硬件集成設計18讀卡器工作原理及選型19出入口控制系統(tǒng)其它相關設備選型19車位監(jiān)控系統(tǒng)硬件集成設計20車位監(jiān)控系統(tǒng)構成及工作原理設計20車位傳感器工作原理及選型21車位狀態(tài)監(jiān)視PC機選型及組態(tài)軟件選擇22語音提示模塊的選擇22本章小結234數據采集系統(tǒng)與計算機的通信設計24網絡通信技術24數據通訊相關接口程序的編程25讀卡器及其與管理PC機通信264.4PLC與PC機通信實現(xiàn)274.4.1PLC與管理PC機通信實現(xiàn)27用戶出入場監(jiān)控程序中通信初始化子程序284.4.3PLC與監(jiān)視PC機通信實現(xiàn)29本章小結295PLC監(jiān)控系統(tǒng)應用軟件設計305.1PLC軟件系統(tǒng)概述305.2停車場控制系統(tǒng)PLC應用軟件的總體設計315.2.1監(jiān)控系統(tǒng)應用軟件功能分析31主程序結構32固定用戶出入場監(jiān)控程序設計32固定用戶入場監(jiān)控程序設計33固定用戶出場監(jiān)控程序設計34臨時用戶出入場控制程序設計38出入庫工作流程分析395.4.2信息處理模塊分析395.5本章小結426車位監(jiān)控組態(tài)軟件設計43組態(tài)軟件及其選用43監(jiān)控界面及工程建立43監(jiān)控界面任務描述43監(jiān)控界面工程的建立44本章小結487總結與展望49總結49前景與展望49致謝50參考文獻511緒論智能化管理的停車場是現(xiàn)代建筑中智能建筑體系的重要組成局部，本章對智能建筑、智能小區(qū)及智能化管理的停車場做簡要介紹。智能建筑的定義智能建筑一語首次出現(xiàn)于美國聯(lián)合科技集團UTBS公司于1984年1月在康乃狄格州所建設完成的EityPlace大樓的宣傳詞中[1]。該大樓以當時最先進的技術來控制空調設備、照明設備、防災和防盜系統(tǒng)、垂直交通運輸〔電梯〕設備、通信和辦公自動化設備等。除可實現(xiàn)舒適性、平安性的辦公環(huán)境外，并具有高效、經濟的特點。以此誕生了世界公認的第一座智能建筑。大樓的用戶可以獲得語音、文字、數據等各類信息效勞。而大樓的空調、供水、防火、防盜、供配電系統(tǒng)均為電腦控制，實現(xiàn)了自動化綜合管理，使用戶感到舒適、方便和平安。自世界上出現(xiàn)第一棟智能建筑至今，尚未有對智能建筑的統(tǒng)一定義，主要原因是其含義隨各國經濟及科技水平的開展而開展[2]。中國認為智能建筑是以建筑為平臺，兼?zhèn)浣ㄖO備、辦公自動化及通信網絡，集結構、系統(tǒng)、效勞、管理及它們之間的最優(yōu)化組合，向人們提供一個平安、高效、舒適、便利的建筑環(huán)境[3]。這個定義是在對國內外很多智能建筑定義分析和研究后建立的。其內涵如圖1-1所示[4]。智能建筑開展趨勢智能建筑的開展趨勢如下列圖所示。第一座智能建筑誕生后，世界各國智能建筑蓬勃開展，在我國80年代末也有了較大開展，先后在北京、上海、廣州等地相繼建成了一批智能建筑。目前智能建筑的開展已成為一個國家、地區(qū)和城市現(xiàn)代化水平的重要標志之一，是科技及經濟水平的綜合表達。同時，在信息高度興旺的今天，智能建筑將是信息社會最重要的根底設施之一。圖1.1智能建筑根本內涵概念示意圖當今社會業(yè)主已將建筑設計中的智能局部的設計列為根本要求之一，政府亦高度重視，積極的支持和引導；采用最新高科技成果，向系統(tǒng)集成化、綜合化管理及城市智能化方向開展；迅速的開展成為新興的技術產業(yè)；功能多元化方向開展，智能建筑的設計根據用戶的需求，分門別類、有針對性地展開設計。智能建筑的開展已經并將繼續(xù)呈現(xiàn)多樣化開展的特征，從單棟大樓到連片的建筑廣場，從大到摩天大樓到小至小區(qū)家庭住宅，從公共建筑到居民小區(qū)均能逐步建成或改建成智能型建筑，便于人們實現(xiàn)零距離交流。隨著城市、國家及全球建筑智能化的逐步開展，整個世界將真正成為地球村，實現(xiàn)零時間、零距離交流。智能建筑的組成及實現(xiàn)目標智能大樓是以大樓形式出現(xiàn)的智能型建筑，其組成結構如圖1.2所示。從圖1-1及圖1-2可見智能建筑是由基于建筑物環(huán)境平臺根底上的三大根本子系統(tǒng)的有機集成所構成的智能化系統(tǒng)，三個根本子系統(tǒng)是樓宇自動化系統(tǒng)〔BAS.BuildingAutomationSystem〕、網絡通信系統(tǒng)〔CNS.CommunicationNetworkSystem〕和辦公自動化系〔OAS.OfficeAutomationSystem〕。圖1.2智能大樓的組成結構樓宇自動化系統(tǒng)〔BAS〕實現(xiàn)建筑物群內的各種機電設備的自動控制，包括供暖、通風、空氣調節(jié)、給排水、供配電、照明、電梯、消防、保安、停車場管理等。網絡通信系統(tǒng)〔CNS〕指建筑物本身應具備的通信能力。為在該大樓內工作的用戶提供易于連接、方便、快速的各類通信效勞、暢通的音頻、數字信號、視頻圖像、衛(wèi)星通信等各類傳輸渠道。辦公自動化系統(tǒng)〔BAS〕是效勞于具體辦公業(yè)務的人機交互信息系統(tǒng)，包括、、計算機、聲像存儲裝置等各類辦公設備；信息傳輸與網絡設備和相應配套的系統(tǒng)軟件、工具軟件、應用軟件等組成。智能建筑系統(tǒng)集成智能建筑系統(tǒng)集成是將智能建筑內不同功能的智能化子系統(tǒng)在物理上、邏輯上和功能上連接在一起，將智能建筑中附屬于不同子系統(tǒng)和技術領域的所有別離的設備、功能與信息有機地結合成一個相互關聯(lián)、統(tǒng)一協(xié)調的整體以實現(xiàn)信息綜合、資源共享。智能建筑的系統(tǒng)集成建立在根本子系統(tǒng)軟、硬件體系兼容的根底上，子系統(tǒng)首先實現(xiàn)各自的內部集成，然后通過傳輸網絡、接口和協(xié)議，由系統(tǒng)集成中心實現(xiàn)系統(tǒng)的總體集成。綜合布線系統(tǒng)是智能建筑系統(tǒng)集成的根本傳輸網絡，同時也是建筑物通信網絡系統(tǒng)中最根本的傳輸介質[5]。依據實現(xiàn)“智能〞水平的上下，智能建筑分為：低級集成——僅實現(xiàn)樓宇機電設備控制級集成，特征是現(xiàn)場總線級網絡，實現(xiàn)智能大樓設備的控制功能。中級集成——實現(xiàn)機電設備控制、保安、消防等系統(tǒng)的網絡集成，有著建筑物管理和標準網絡，完成智能大樓的效勞功能。高級集成——將BAS、CNS、OAS三大系統(tǒng)通過高速網絡統(tǒng)一集成至智能建筑物業(yè)管理系統(tǒng)中，由一體化的集成系統(tǒng)來實現(xiàn)智能大樓的綜合管理功能。智能小區(qū)是智能化建筑開展的一個分支，是對具有一定智能化程度住宅小區(qū)的籠統(tǒng)稱呼。它通過綜合配置住宅區(qū)內的各功能子系統(tǒng)，以綜合布線為根底，由網絡將在一定地域范圍內的假設干智能住宅連接起來，以實現(xiàn)園區(qū)內各種公共設施智能管理的集合。它效勞于社區(qū)的需要，提供平安、舒適、方便、節(jié)能、可持續(xù)開展的生活環(huán)境。智能小區(qū)有三個重要組成局部，即注重未來對寬帶數據劇烈增長需求的接入傳輸網絡，保證家居平安和自動化功能的家庭智能化網絡終端以及提供多元信息和園區(qū)公共物業(yè)管理的中心[6-8]。智能小區(qū)的構成如圖1.3所示。圖1.3智能小區(qū)的構成智能小區(qū)與智能化大樓相比，其根本目的是到達人與建筑及環(huán)境的共生共榮，更注重于滿足用戶在平安性、居住環(huán)境的舒適性、便利的社區(qū)效勞與社區(qū)管理、具有增值應用效應的網絡通信等方面的實現(xiàn)和個性化需求。綜上所述可以看出無論是在智能大樓還是在智能小區(qū)以及廣義的智能建筑范疇中，現(xiàn)代社會汽車保有量的急劇上升使得停車場成為現(xiàn)代建筑的不可或缺的重要局部，亦使停車場管理成為智能建筑的重要的功能構成，是智能建筑的重要組成局部，附屬于安防及物業(yè)管理系統(tǒng)或設備自動化系統(tǒng)。停車場的種類停車場的形式經歷了從露天、平面、人工收費到地下、自動計費停車場到塔式、立體、智能取車、自動計費的開展歷程。根據停車場位置的不同，停車場分為地面停車場、地下停車場及專用停車塔〔樓〕及路邊臨時占道停車場。依據建筑物類型的不同，又可分為市區(qū)公共建筑群大型停車場〔如成都天府廣場的地下停車場〕、綜合建筑樓專用停車場〔如各類商場及辦公樓專用停車場〕、辦公區(qū)域專用地面停車場〔如校園停車場〕、住宅小區(qū)專用停車場及用于經營的專用停車樓〔塔〕。停車場管理模式的開展停車場的管理模式呈現(xiàn)出從人工管理到智能化管理的開展趨勢[9]。傳統(tǒng)的管理方式采用人工管理的方式，車輛的進出、停放都由人工引導，計費也由人工計費收取。自動化程度低，管理的隨意性較大。人類文明的開展進入信息時代，現(xiàn)代建筑的開展也進入智能建筑時代，計算機技術、現(xiàn)代通信技術、網絡互連技術、數據庫技術、信息發(fā)布技術、智能信息及其處理技術、自動化控制技術等關鍵技術都日臻成熟。特別是近年來IC卡技術的廣泛應用使得電子化、信息化、自動化、智能化管理停車場的實現(xiàn)技術也不斷改良和完善，本錢逐漸降低，平安性及可靠性要求不斷提升，因此全人工管理停車場已難以適應時代的要求，對停車場實現(xiàn)自動化、智能化的管理與監(jiān)控勢在必行。包括車輛出入工程的相關提示，停放效勞的自動計費、車輛進出的自動化監(jiān)控聯(lián)動、自動記錄進出車輛的相關信息及歷史數據等。一些專用停車塔〔樓〕那么智能化程度更高[10]。車輛入庫只需取卡后定點等待，自動化傳輸設備自動完成車輛的傳送、托舉、入庫、計時及出庫過程。整個停車場設備高度智能化，停取車過程高度自動化，停車場空間利用效率更高。同時該類型停車場要求在建筑專業(yè)化規(guī)劃，停車場設備的專業(yè)化要求也相應更高。國內經濟的持續(xù)開展，汽車進入家庭的進程持續(xù)開展使得社會汽車保有量持續(xù)增長，對停車位的需求量劇增。因此停車場的建設已成為絕大多數建筑工程不可或缺的一局部?，F(xiàn)有的平面式停車場通常僅實現(xiàn)門禁管理，對停車用戶的出入權限進行管理，對停車用戶停、取車的過程不做監(jiān)控，那么亂停放及盜車現(xiàn)象時有發(fā)生[11]，針對停車場上述管理缺陷，本文就停車場的管理、監(jiān)控流程進行改良，力求改良停車場管理功能。規(guī)劃好新建及已建停車場的管理及監(jiān)控系統(tǒng)將有利于標準車輛的停取車過程，保證車輛在停取車過程的平安性，減少盜車現(xiàn)象的發(fā)生，提高停車空間的利用率，緩解社會停車位緊張的供需矛盾[12]，充分發(fā)揮公共設施的社會效益。本課題在充分調研智能建筑的相關技術含義、技術要求的根底上，對智能建筑功能上的重要組成局部之一的停車場的建筑及管理模式進行分類分析，對停車場的用戶及其停取車的過程及動態(tài)進行分析，在此根底上力求對停車場的管理模式及停車場管理、監(jiān)控系統(tǒng)的功能加以改良，并由此提出了以PLC為現(xiàn)場控制器的停車場監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)在對停車場的車輛動、靜態(tài)監(jiān)控功能方面，在系統(tǒng)本錢有效控制的情況下得以顯著增強。系統(tǒng)適用于各類型平面停車場的監(jiān)控，并可根據停車場用戶類別的不同將系統(tǒng)功能模塊化，是對目前通常停車場所采用的僅實現(xiàn)出入門禁管理的監(jiān)控功能模式的改良與完善。主要工作有：1、研究了停車場及其控制系統(tǒng)在智能建筑中的作用及其自身管理模式的開展、變化。2、對典型停車場的管理及控制功能需求進行分析與研究，在此根底上提出分區(qū)管理模式并模塊化設計管理流程。3、根據管理及控制功能需求，充分研究相關系統(tǒng)組件的工作原理及性能指標，據此進行系統(tǒng)功能設計及硬件選型。4、在選用PLC作為現(xiàn)場控制器的根底上，研究了PLC網絡的構成技術及其網絡通信協(xié)議，采用AS-I現(xiàn)場總線技術構建現(xiàn)場設備的信號采集與傳輸系統(tǒng)；選用自由口通信模式，在充分分析系統(tǒng)信息通訊需求根底上提煉通訊信息，自定義PLC與PC機的通信協(xié)議。5、研究了組態(tài)軟件在控制系統(tǒng)中的應用并采用組態(tài)軟件構建車位監(jiān)控系統(tǒng)。6、根據控制需求對PLC控制器的編程軟硬件進行組態(tài)，并完成PLC控制程的設計。7、改良停車場車路控制系統(tǒng)功能并完成控制程序設計。2典型平面停車場控制需求分析停車場根據建筑形式及停車場位置的不同分為園區(qū)地面停車場、建筑物地下平面停車場、專用停車樓(塔)及路邊臨時占道停車場。根據建筑物類型及建筑物功能的不同又可分為[13]：1、市區(qū)公共建筑群大型停車場〔如成都市天府廣場地下停車場〕，該類型停車場規(guī)模龐大，停車位多，停車用戶流動性大，用戶通常皆為臨時停車用戶。2.、綜合建筑樓專用停車場，如各類大型商場及商務樓群地下專用停車場。該類型停車場停車位數量適中，停車用戶常分為辦公樓固定停車用戶人群及購物顧客或訪客臨時停車用戶人群。3、辦公區(qū)域專用園區(qū)地面停車場。該類型停車場用戶也常分為固定用戶及臨時訪客用戶，由于園區(qū)露天管理模式使得對停車管理到固定車位的可能性很小，通常只能實現(xiàn)門禁管理出入權限。4、住宅小區(qū)專用停車場，該類型停車場規(guī)模通常依據小區(qū)總戶數設計，停車類型絕大多數應為固定用戶停車，在管理模式上可不采用計時收費而采用停車位相對固定，用戶卡預先充值付費方式。。5、專用停車樓〔塔〕的建筑在設計上為停車場專用，可采用專用托舉設備結合現(xiàn)場控制器、傳感器、計算機等智能設備實現(xiàn)停車、取車、車位監(jiān)視等過程的全自動控制，并能做到空間的最高效利用。綜上所述可知無論哪一類停車場地，其用戶皆可歸類為臨時停車用戶和固定停車用戶兩類。對臨時停車用戶，由于用戶流動性大，為防止盜車現(xiàn)象發(fā)生，通常采用攝像監(jiān)控、比對出庫車輛信息、計時收費的管理監(jiān)控模式。對固定停車用戶那么通常采用停車用戶卡預先充值收費，門禁系統(tǒng)結合車位監(jiān)控系統(tǒng)對停車車輛及車位動態(tài)監(jiān)控的管理、監(jiān)控模式。鑒于此，本文在對典型停車場進行分析的根底上提出典型停車場管理及監(jiān)控系統(tǒng)的功能規(guī)劃及實施方案，并對其控制系統(tǒng)做詳細設計。對停車場進行管理及控制需求分析是系統(tǒng)設計的根底，本節(jié)在分析典型停車場根本情況的根底上分析該類型停車場的控制及管理需求。停車場根本情況分析在對停車場根本情況進行研究過程中由建筑設計單位提供圖形資料的一種典型的平面停車場在建筑形式上具有較好的代表性，圖2.1是某住宅小區(qū)的地下停車場的總平面圖。圖2.1典型停車場總平面圖小區(qū)內以多層的躍層式住宅為主，同時亦有部份聯(lián)體別墅及高層住宅?？蛻羧后w定位為具有一定消費水平的成功人士。小區(qū)臨街位置建有對外營業(yè)的大型商務會館及小型超市。小區(qū)采用智能化技術進行管理，其建筑智能化系統(tǒng)按乙級標準設計。整個小區(qū)希望營造一種高品質、現(xiàn)代化的居住環(huán)境。為做到人車分流，機動車平時不進入小區(qū)內部。受該小區(qū)的地形及功能分區(qū)限制，該停車場平面分布特殊，交叉道口較多，故對停車場內的通道信號指示要求較高。停車場功能分區(qū)及依據根據建筑設計單位提供的小區(qū)根本情況及其停車場總平面圖可知：該停車場地形復雜，交叉道口較多，小區(qū)地面車輛禁止駛入。小區(qū)邊界有對外營業(yè)的大型商務會所及小型超市，為滿足商務會館及訪客臨時停車的需要，停車場采用小區(qū)內外共用型管理系統(tǒng)，既設固定用戶停車區(qū)域同時也設臨時用戶停車區(qū)域。根據車庫地形，將其車位分為A~E共5個大區(qū)域進行編號管理，整個車庫有3個雙入雙出形車庫出入口分別位于A、C3、E區(qū)，其中帶出口區(qū)域A區(qū)距商務會館最近，E區(qū)次之?？紤]到減少固定用戶區(qū)域交通干預，將E區(qū)劃分為臨時用戶停車區(qū)域，獨立分區(qū)。其余ABCD區(qū)作為固定用戶停車區(qū)域，可在C3區(qū)設置隔離帶，A、B、C1區(qū)從出入口1進出，C2、C3、D區(qū)從出入口3進出車庫，臨時用戶那么從出入口2進出車庫。停車場停車用戶可細分為：小區(qū)住戶自有車輛，可辦理固定用戶停車卡；小區(qū)住戶訪客車輛，由于小區(qū)地面人車分流的要求，機動車不進入小區(qū)內部，需臨時停于停車場，可在臨時用戶停車區(qū)域取卡——臨時停車；小區(qū)對外營業(yè)之商務會館及小型超市顧客車輛，也可在臨時用戶停車區(qū)域取卡——臨時停車。2.2.3停車場車輛管理模式需求分析根據不同類型建筑工程的管理標準及效勞等級、對象的不同，停車場管理系統(tǒng)常分為：大型停車場管理系統(tǒng)及一般小區(qū)內停車場管理系統(tǒng)。根據小區(qū)內停車場的規(guī)模及效勞對象又常分為：僅限小區(qū)內部使用的停車場管理系統(tǒng)，其應用范圍為小區(qū)內住戶車輛的保安與管理，外部車輛被禁止入內。主要采用近距離或遠距離感應式IC卡實現(xiàn)門禁管理；小區(qū)內外共用型停車場管理系統(tǒng)，該類型停車場同時允許小區(qū)內部及外來車輛進入，對小區(qū)內部住戶停車采取定期租用車位管理模式，對外來車輛臨時停車采用計時收費管理模式。本文所分析的典型停車場在建筑設計上出入口較多、車位分布便于分區(qū)、場內交叉道口較多。由于上述特點的存在及前述分區(qū)情況，可結合上述兩類停車場管理模式綜合運用。對固定用戶及臨時用戶的停車進行明顯的區(qū)域劃分，固定用戶區(qū)不受理臨時用戶出入，采用近距或遠距離IC卡實現(xiàn)門禁管理，同時采用車位監(jiān)控系統(tǒng)實施對車輛車位動態(tài)的過程監(jiān)控，以便在異常情況發(fā)生時及時干預。對臨時停車區(qū)域的臨時停車用戶那么采用臨時性取卡停車、按時計費的管理模式。對不同類型停車用戶分區(qū)管理，采用不同的計費模式、不同的出入口控制、不同的車輛、車位監(jiān)控模式，便于硬件配備的區(qū)別，便于軟件功能的模塊化。同時有利于提升對不同區(qū)域、不同類別停放車輛的監(jiān)控力度，增強對車輛的平安管理，防止盜車現(xiàn)象及固定車位亂停放現(xiàn)象的發(fā)生。停車場的管理及控制包含管理及控制兩局部運行系統(tǒng)。管理包括對用戶及其使用停車位情況等信息的管理、停車場運營根本情況信息的管理及設備根本信息的管理。這些管理功能的實現(xiàn)由安裝在管理PC機內的管理中心軟件完成，包含如下功能：在線監(jiān)控所有各站點帳目狀況：如各時期收支情況、付款額度及次數、幣卡數量、種類等、出入口當前狀況、操作員姓名等；用戶卡的管理數據庫；帳目打印與數據庫報表；系統(tǒng)配置及建立停車系統(tǒng)及費率設置等其他部件管理等[14]?？刂颇敲粗饕菍ΜF(xiàn)場設備的狀態(tài)依據管理及控制流程進行監(jiān)視與控制，該局部功能的實現(xiàn)由現(xiàn)場設備及現(xiàn)場控制器及監(jiān)控軟件完成。主要包含功能有：自動采集車輛出入車庫與車位的狀態(tài)；根據車輛出入庫狀態(tài)自動開、關道閘并自動開啟及關閉圖像采集設備；采集車輛出入車位狀態(tài)并結合車輛動態(tài)監(jiān)控流程顯示車位狀態(tài)；對臨時車位那么自動計數并能啟動滿位顯示同時自動停止受理臨時停車請求。在系統(tǒng)設計過程中必須先確定系統(tǒng)的工作流程，對系統(tǒng)設備的工作過程及動作次序進行設計、描述。本文系統(tǒng)管理工作流程分為圖2.2所示的臨時用戶出、入庫流程及圖2.3所示的固定用戶出、入庫流程。(a)臨時用戶入庫流程(b)臨時用戶出庫流程圖2.2臨時用戶監(jiān)控管理流程(a)固定用戶入庫流程(b)固定用戶出庫流程圖2.3固定用戶監(jiān)控管理流程要實現(xiàn)上述監(jiān)控流程，停車場監(jiān)控及管理系統(tǒng)的根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)。本文重點介紹管理監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場設備的功能設計、集成及其相關控制軟件的設計。對管理中心軟件的設計那么不作介紹。停車場入口控制系統(tǒng)入口控制系統(tǒng)主要由入口票箱〔內置出卡機、感應式讀卡器〕、自動道閘、車輛檢測線圈、攝〔照〕相機、控制器等設備組成。臨時用戶入場時在票箱處按鍵，票箱內發(fā)卡器發(fā)送一張IC卡至入口票箱出卡口，同時完成讀卡過程。讀卡器與PC機通信，記錄讀卡事件相關數據如：卡號、讀卡時間等。同時發(fā)信息通知控制器啟動入口攝像機，拍攝入庫車輛圖像并依據相應卡號存入管理數據庫?？刂破鏖_啟道閘放行車輛，車輛通過車輛檢測線圈后，控制器關閉道閘并記錄入庫車輛數目，車位滿時，入口指示牌顯示“滿位〞，不再發(fā)卡。固定用戶系統(tǒng)采用遠距離IC卡，讀卡后PC機與控制器通信，無效卡那么控制器啟動語音提示，有效卡那么控制器啟動道閘放行車輛，檢測線圈檢測到車輛通過信息后，控制器關閉道閘。同時向車位監(jiān)控組態(tài)軟件發(fā)送車位監(jiān)控相關狀態(tài)信息，車位監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控各卡號對應車位的車輛入庫、停車過程及狀態(tài)。在車輛到位后控制器與PC通信，置位管理系統(tǒng)中相應卡號權限為準出不準入。停車場出口控制系統(tǒng)出口控制系統(tǒng)局部主要由出口讀卡器、自動道閘、車輛檢測線圈、照相機及控制器組成。臨時用戶車輛出場時，在出口讀卡器處讀卡，同時啟動照相機拍照，PC機依據讀取的卡號調用出入口兩幅相同卡號的圖像人工比對。管理軟件依據入場及出場時間及計費標準計費并通過顯示牌顯示費用，提示司機繳費，在收費及圖像比對無誤后，管理人員按鍵開啟道閘放行。車輛檢測線圈檢測到車輛離場后道閘關閉，停車位計數器加一，管理系統(tǒng)將該車繳費信息記錄到數據庫。固定用戶取車須經人行入口進入停車場取車，系統(tǒng)在各區(qū)域人行入口處設置一定編號的讀卡器，PC機與現(xiàn)場控制器通信，控制器依據讀卡卡號與讀卡器編號設定該卡號相應車位為備取車狀態(tài)，并于監(jiān)控組態(tài)界面上顯示對應卡號車位動態(tài)。車輛出場時在出口道閘前讀卡，假設無效那么系統(tǒng)語音提示，假設有效那么PC與控制器通信，控制器啟動道閘放行，檢測線圈檢測到車輛通過，控制器關閉道閘并與PC通信，置位管理系統(tǒng)中相應卡號權限為準入不準出。車位狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)在固定用戶停車場管理中假設按照通常系統(tǒng)構成僅利用出入口門禁系統(tǒng)進行出入權限管理，對車輛進入時的亂停放現(xiàn)象及盜車出場現(xiàn)象的監(jiān)控不力[15]。在本文系統(tǒng)設計中，利用現(xiàn)場控制器、組態(tài)監(jiān)控界面、車位傳感器構成車位狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。車輛在入場與出場過程中對應卡號的車位車輛的占、空狀態(tài)可實施監(jiān)控，全場車位的占、空狀態(tài)亦可實時監(jiān)控。2.5.4停車場管理系統(tǒng)停車場收費管理處內設備由管理PC機、系統(tǒng)管理軟件、系統(tǒng)數據庫、IC卡讀寫器、報表打印機、對講系統(tǒng)、收費顯示器組成。管理PC機通過系統(tǒng)管理軟件與IC卡讀寫器系統(tǒng)、出入口控制器通信，負責讀寫IC卡信息；存儲并管理用戶卡及車位信息；統(tǒng)計分析計費及管理情況；查詢、打印報表；系統(tǒng)維護等功能。停車場管理及監(jiān)控系統(tǒng)需要有如下的設備作為硬件支撐：=1\*GB3①、管理及監(jiān)控PC機管理計算機配備相應的停車場系統(tǒng)管理軟件，實現(xiàn)日常運營管理如計時計費、收費顯示、車位及收費統(tǒng)計、報表、數據信息管理、圖像采集、顯示、比照等管理功能。=2\*GB3②、現(xiàn)場控制器PLC本文系統(tǒng)采用PLC作為現(xiàn)場控制器，匯總現(xiàn)場設備及PC機傳來的各類輸入信息，根據管理及監(jiān)控流程進行信息處理，輸出控制信號，控制停車場現(xiàn)場設備的工作，并向管理、監(jiān)視PC機傳送現(xiàn)場信息。=3\*GB3③、讀卡器在設有門禁控制的管理場所，讀卡器被廣泛應用，停車場的讀卡器根據所用卡片讀卡感應距離的不同分為短、中、長及遠距離讀卡器系統(tǒng)。讀卡器讀取與車輛、車位一一對應的用戶卡信息，通過上述信息對車輛的出入進行記錄與管理。=4\*GB3④、車輛檢測器及地感線圈車輛到達出入口的情況和位置需要系統(tǒng)能自動探測到，這就需要在出入口的適當位置設置車輛檢測器，通常采用紅外探測器或金屬地感線圈。當汽車經過時檢測器產生的感應信號作為輸入信號傳給現(xiàn)場控制器以便控制。=5\*GB3⑤、攝相設備車輛進出停車場時，系統(tǒng)自動啟動照相機，記錄車輛的外形、色彩、車牌等信息存入管理數據庫并按卡號管理。車輛出入時系統(tǒng)管理軟件自動調出出入圖片人工比對，可有效防止盜車現(xiàn)象。同時需配備輔助照明設備。=6\*GB3⑥、擋車器擋車器又稱為道閘，是停車場出入口的關鍵設備，其控制方式通常有手動按鈕、遙控器控制、程序控制道閘升降等三種方式。=7\*GB3⑦、車位傳感器在固定用戶停車區(qū)域為防止亂停放及盜車現(xiàn)象發(fā)生，在車位上方設置車位傳感器，檢測車輛到位及離位狀態(tài)，以輸出信號作為監(jiān)控車輛、車位動態(tài)的根本信息。常采用超聲波車位傳感器。本章在研究停車場管理模式根底上對典型停車場的管理、監(jiān)控需求進行分析，從而完成典型停車場的管理、監(jiān)控流程設計及系統(tǒng)構成設計，確定了分類、分區(qū)管理不同類型用戶，對臨時區(qū)域停車用戶采用門禁結合圖像信息的管理模式；對固定用戶區(qū)域停車那么采用門禁結合車位監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控停、取車流程的管理模式。3停車場控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)選型停車場控制系統(tǒng)硬件是系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控管理功能及流程的根本物質條件，本章主要對停車場控制系統(tǒng)各功能主要模塊進行集成設計，對各功能模塊進行工作原理設計及硬件選型。在停車場監(jiān)控系統(tǒng)中，對現(xiàn)場設備的控制及現(xiàn)場各類信號的采集需由現(xiàn)場控制器完成，本文選用可編程控制器PLC(ProgrammableLogicController)作為現(xiàn)場控制器。3.1.1PLC控制系統(tǒng)和其它控制系統(tǒng)的比擬PLC自誕生以來其技術發(fā)生了質的飛躍，應用領域也越來越廣泛，成為今天自動化技術的三大支柱之一。同時它與其它工業(yè)控制器相比各有特點[16,17]。繼電器控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，通過機械式觸點及繼電器來實現(xiàn)動作，一旦系統(tǒng)確定下來后要修改那么非常困難，且控制精度低，易出現(xiàn)冒險競爭，且時間常數太大，故易出現(xiàn)誤動作。在系統(tǒng)更新的方便性、系統(tǒng)的可靠性、維護性及系統(tǒng)控制精度方面還是在功能性方面，PLC控制系統(tǒng)都遠優(yōu)于繼電器控制系統(tǒng)。與通用計算機相比，盡管二者都采用了計算機系統(tǒng)，但PLC是專門為工業(yè)控制而設計的，而通用計算機是專門為科學計算和數據處理設計的。因而他們在結構上有很大差異，使用對象和使用環(huán)境也有所不同。PLC使用專門的面向工業(yè)對象的編程語言，使程序的編制和修改都非常方便。而通用計算機，它的輸出信號通常都需要數模轉換并放大后才能驅開工業(yè)負載。它的抗干擾能力和工作的可靠性遠不如PLC，也不適應工業(yè)現(xiàn)場的濕度、溫度、噪聲和振動。此外，通用計算機的編程語言也比擬復雜，需要專門的培訓才能掌握。PLC與單片機相比擬而言，PLC是建立在單片機之上的產品，單片機是一種集成電路，可以構成各種各樣的應用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，PLC是計算機應用系統(tǒng)的一個特例。不同廠家的PLC有相同的工作原理，類似的功能和指標，有一定的互換性，質量有保證，編程軟件正朝標準化方向邁進。從工程的角度，對單項工程或重復數極少的工程，采用PLC方案是明智、快捷的途徑，成功率高，可靠性好，但本錢較高。綜上所述，本文中選用計算機控制系統(tǒng)構成停車場數據管理信息系統(tǒng)以完成對停車場相關運作信息的管理并與讀卡器及現(xiàn)場控制器PLC交換數據信息。同時采用PLC作為現(xiàn)場控制器完成對停車場現(xiàn)場設備的信號采集及控制。3.1.2PLC的選型可編程控制器具有多種分類方式，根據控制規(guī)模PLC可分為小型機、中型機和大型機。小型機的I/O點數一般在256點以下，價格低、體積小、功能少，適用于小規(guī)模開關量的條件、順序控制等。中型機I/O點數在256～1024點之間，其功能強，配置靈活，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關量控制的復雜機械及連續(xù)生產控制工程場合。I/O點數在1024點以上的為大型機，其功能更加強大，組網能力強，可用于大規(guī)模的過程控制，構成分布式控制系統(tǒng)，或者整個工廠的集散控制系統(tǒng)。本文停車場控制系統(tǒng)中臨時用戶區(qū)域控制系統(tǒng)所需I/O點位數少，控制流程相對簡單，信息處理量小，根據上述情況選用西門子S7-200系列PLC的S7-226作為現(xiàn)場控制器。圖3.1系統(tǒng)構成簡圖在本文系統(tǒng)中系統(tǒng)采集的信號皆為邏輯量開關信號，沒有對模擬量信號的處理。輸入點位數隨停車場車位數的增加而增加。同時由于車位與卡號一一對應，要實現(xiàn)對對應卡號車位的過程監(jiān)控，卡號信息作為關鍵信息會隨時在監(jiān)控過程中通過系統(tǒng)傳送、通信，因此系統(tǒng)內信息通信頻繁，要求PLC具有較強的通信能力，具有較強的點位擴展能力，但對PLC的模擬量處理能力不作要求。同時因車輛出入皆需處理卡號信息，并且該信息在過程中需屢次雙向傳遞，為防止信息傳遞相互干擾，故對系統(tǒng)的出入場控制采用不同的PLC作為控制器，綜合考慮上述系統(tǒng)需求，選用4個S7-200系列的S7-226型PLC，分別作為固定用戶出、入流程現(xiàn)場控制器、臨時用戶區(qū)域設備現(xiàn)場控制器。S7-200〔CPU22X〕PLC支持AS-i現(xiàn)場總線系統(tǒng)[18]，通過一個AS-i主站通信處理器CP243-2最多可以連接31個AS-i從站，每個CP243-2的AS-i網絡最多可以支持124點數字量輸入〔DI〕和124點數字量輸出〔DO〕[19]，一個S7-200可以接兩個CP243-2，通過AS-i網絡可以增加248點數字量輸入/輸出點數，加上CPU的本機輸入/輸出點數應該可以支持中小規(guī)模停車場車位監(jiān)控對PLC輸入/輸出點位的需求。對大規(guī)模及超大規(guī)模停車場車位的監(jiān)控那么需要選擇更大規(guī)模的PLC作為現(xiàn)場控制器才能滿足點位數的需求。在本文系統(tǒng)設計中為簡化前期設計工作，防止大量重復工作將監(jiān)控車位數設為30個。3.2PLC的I/O模塊選型停車場輸入輸出信號分布范圍較廣，假設采用本機I/0或普通I/0擴展模塊，那么現(xiàn)場布線量多，且信號線距離太遠，難以防止信號衰減及信號干擾，故本文選用AS-i主站通信處理器CP243-2，10個AS-i從站構成AS-i現(xiàn)場總線系統(tǒng)。3.3AS-i現(xiàn)場總線系統(tǒng)AS-i是執(zhí)行器-傳感器接口〔ActuatorSensorInterface〕的簡稱，位于自動控制系統(tǒng)的最底層，特別適合于連接需要傳送開關量的傳感器和執(zhí)行器[20]。采用AS-i現(xiàn)場總線系統(tǒng)需要先將傳感器和執(zhí)行器簡單的連接起來，再通過一根電纜—AS-interface電纜就可以與控制系統(tǒng)建立連接。AS-i是最底層的現(xiàn)場級，現(xiàn)場的數字化的執(zhí)行器和傳感器被連成網絡。些設備接收和發(fā)送二進制信號(例如，接觸器，電機起動器，電磁閥，閥島等)。在本文系統(tǒng)中由于數據通信量小，都是二進制信號，這是ASinterface典型應用場合。現(xiàn)場控制器PLC采用串行通信口直接與監(jiān)控PC機通信，構成簡單的單主站網絡。下列圖3.2是AS-i網絡的最小組態(tài)例如。圖3.2AS-i網絡最小組態(tài)例如在單主站系統(tǒng)中，ASinterface采用輪循的方式傳送數據。對于一個帶31個標準從站的實用系統(tǒng)最大循環(huán)時間為5毫秒。ASinterface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。ASinterface網絡可以采用總線形，星形或樹形任何一種拓撲結構。數據傳輸采用ASinterface電纜給傳感器傳送數據，同時也向傳感器提供電源。并采用絕緣穿刺連接技術，組裝方便、高效。CP243-2作為主站連接于上一級控制器，能自動地組織ASinterface電纜上的數據傳輸，確保傳感器與執(zhí)行器的信號通過相應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配置，監(jiān)控網絡運行，并進行故障診斷。ASinterface是一個自組態(tài)系統(tǒng)。用戶不需要做任何設置。從站實際上是PLC的分布式輸入輸出模塊。ASinterface模塊能自動識別發(fā)自主站的數據幀，并向主站發(fā)送數據。每個標準的ASinterface模塊最多可以連接4個數字化的傳感器和執(zhí)行器。ASinterface網絡由電源模塊提供直流電壓。電源模塊集成有數據解耦性能，可以通過同一根電纜同時傳送數據和電源。使用中繼器或擴展器，ASinterface可正常工作在300米以內，否那么只能在100米內正常工作。每個ASinterface線皆要求有自己的電源模塊。3.4管理及監(jiān)控PC機選型停車場系統(tǒng)的管理需要管理PC機及相應的管理系統(tǒng)軟件及管理系統(tǒng)數據庫共同運行工作，本文臨時停車用戶系統(tǒng)選用1臺研華IPC-610H型PC機作為管理PC機，固定用戶系統(tǒng)那么采用2臺研華IPC-610H型PC機分別作為管理及監(jiān)控PC機。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、經濟的多串口卡用戶所設計，只需在計算機的PCI擴展槽插上PCI4232多串口卡，所有的設置都能通過軟件來完成，無開關無跳線，更無需調整I/O地址和IRQ。3.5停車場出入口控制模塊硬件集成設計停車場出入口控制模塊是停車場用戶出入權限管理與監(jiān)控的關鍵功能模塊，由讀卡器、票箱、道閘、車輛檢測器、車位數顯示牌、拍照系統(tǒng)、語音提示系統(tǒng)等部件構成。在本文系統(tǒng)中讀卡器直接與管理PC機通信，系統(tǒng)采集用戶卡信息，現(xiàn)場控制器PLC那么根據PC機傳送的用戶卡信息及現(xiàn)場采集的車輛經、停信息根據控制流程需求，控制票箱、道閘、車輛檢測器、車位數顯示牌、拍照系統(tǒng)、語音提示系統(tǒng)等系統(tǒng)部件的動作。3.5.1讀卡器工作原理及選型停車場出入口控制實質是卡片識別方式的門禁控制系統(tǒng)。卡片方式的門禁系統(tǒng)通過讀卡或讀卡加密碼方式來管理進出權限。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，而且磁卡易被復制，卡內信息容易因外界磁場而喪失，使卡片無效，因此平安性一般。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。卡片內沒有電源，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、不易復制，因此這種門禁系統(tǒng)的平安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，卡內沒有電源，有存儲器，但非接觸IC卡外表沒有觸點而是在卡片內增加一個電感線圈。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；數據交換不受除金屬外的介質影響，使用方便；防水、防塵、防靜電干擾、適應各種惡劣的環(huán)境；感應距離遠，普遍射頻卡可達5～15cm，遠距射頻卡可達5～10m；平安可靠，誤讀或不讀卡的機率幾乎為零，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卡構成門禁控制系統(tǒng)，經過比擬，根據系統(tǒng)需求選用SENSE-182X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機連接以接收和發(fā)送數據。讀寫器與PC機或控制器相連的距離隨數據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那么通信距離可達1.0KM。3.5.2出入口控制系統(tǒng)其它相關設備選型出入口控制系統(tǒng)的閘門機又稱為道閘，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門禁控制的法那么和流程經程序判斷給出道閘的開關控制信號。本文系統(tǒng)選用NICE公司的WIL-4型，該機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閉。攝像裝備安裝在進口或出口處對進入或離開的車輛攝像，提供應計算機進行抓拍。WV-CP464彩色攝像機并配備TG-0412FCS-3光學鏡頭及DS-4002-001型視頻切換器以便對進出口視頻信號進行切換選擇。其他防護罩、攝像機支架、照明燈等視市場情況選用。3.6車位監(jiān)控系統(tǒng)硬件集成設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用戶的費用清繳情況及用戶卡出入狀態(tài)判斷其權限并根據權限決定是否開啟道閘放行。為使車庫的管理更加有序，防止亂停放現(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)進行監(jiān)控，并在門禁系統(tǒng)的監(jiān)控流程及判斷法那么中參加車位狀態(tài)信息作為監(jiān)控依據信息的一局部。3.6.1車位監(jiān)控系統(tǒng)構成及工作原理設計車位監(jiān)控系統(tǒng)是停車場監(jiān)控系統(tǒng)整體構成中密不可分的一局部，如圖3-1所示，在硬件構成上車位探測器是對車位狀態(tài)信息進行采集的根底，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)信息進行處理并依據監(jiān)視與控制的法那么進行判斷，判斷結果參與控制流程并在監(jiān)視PC機上實時顯示車位狀態(tài)。停車用戶卡及其固有車位具有表3-1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，以便及時人工干預及管理，其中假設做好入庫、出庫的過程管理監(jiān)控，可有效防止第類狀態(tài)發(fā)生。故在入庫過程中第1類狀態(tài)顯現(xiàn)時務必及時監(jiān)控及干預，假設有效監(jiān)控那么可防止亂停車。在出庫過程中，第4類狀態(tài)的存在不能超過限定時間，在限時范圍內出現(xiàn)第5種狀態(tài)，那么程序流程正常管理，備出庫刷卡信息吻合情況下，用戶出庫流程可順利完成。否那么程序將認定該刷卡用戶未完成正常出庫流程而不予放行。由此，在系統(tǒng)中為到達監(jiān)控上述非正常狀態(tài)的目的，系統(tǒng)采用組態(tài)軟件設置監(jiān)控界面分別顯示第1、2、3、4四種狀態(tài)。如圖3.3為車位動態(tài)監(jiān)控界面。表3.1車位、車卡及監(jiān)控界面狀態(tài)的關聯(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3.1所示為車位、車卡及監(jiān)控界面狀態(tài)的關聯(lián)信息表。圖3.3車位動態(tài)監(jiān)控界面由表3.1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)過程結束后，停車場車位的整體空狀態(tài)那么如圖3.4靜態(tài)監(jiān)控界面所示。圖3.4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機及監(jiān)視PC機間通過RS232/RS485通信，需雙方編程控制。3.6.2車位傳感器工作原理及選型車位檢測是大型室內專業(yè)停車場實現(xiàn)車位自動化定點管理的根底，車位傳感器那么是其中的關鍵部件。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。超聲波車位傳感器那么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、無附加反射裝置、免維護和抗靜電干擾等優(yōu)點，有利于網絡群測系統(tǒng)的構成。基于超聲波傳感器的上述優(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3.5所示。圖3.5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，其工作的根本原理皆如上所述。在功能上往往有一些細小的區(qū)別。在本文系統(tǒng)中選用ESS-UD型超聲波車位傳感器，其性能指標如下。電源：60mA/40mA；檢測距離：0.5m-5m；輸出信號：繼電器開關量或RS485總線。在本文系統(tǒng)中選用開關量輸出。該型傳感器可以對每個車位的停車情況進行實時的管理；可根據停車場的屋頂的高度不同來調整檢測高度；每個傳感器都有獨立的防干擾功能并且安裝簡單。3.6.3車位狀態(tài)監(jiān)視PC機選型及組態(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機內的組態(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機選型同管理PC機。3.7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)中都屢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40-340秒的聲音，音頻輸出為PWM或DAC模式。可選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，通過一個開關觸發(fā)語音芯片發(fā)出報警語音。當提示條件滿足時PLC輸出開關信號，觸發(fā)語音芯片發(fā)出“注意有車〞連續(xù)十次?；颉罢埾葌淙≤囁⒖è暬颉盁o效卡〞等，連續(xù)報十次，中間插入設定毫妙的靜音。可通過語音編程軟件編輯語音。3.8本章小結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部件的工作原理根底上，對監(jiān)控系統(tǒng)各功能模塊進行詳細的工作原理設計及部件設備選型，完成如下工作：1、根據需求分析完成管理及監(jiān)控PC機的選型；確定PLC作為現(xiàn)場控制器并完成選型。2、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，據此選用西門子PLC的AS-i現(xiàn)場總線系統(tǒng)作為現(xiàn)場信號輸入輸出系統(tǒng)。3、完成出入口控制系統(tǒng)設備選型及讀卡工作原理及流程設計。4、對車位監(jiān)控系統(tǒng)所需監(jiān)控的狀態(tài)進行分析并完成該系統(tǒng)工作原理設計及相關設備選型。5、分析車輛通過的檢測方式，對停車場交通提示控制模塊進行工作原理設計并完成檢測方式及工作部件的選用。4數據采集系統(tǒng)與計算機的通信設計隨著計算機通信網絡技術的日益成熟及監(jiān)控設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開展，這就要求構成控制系統(tǒng)的數字設備必須具有聯(lián)網通信的功能。以便實現(xiàn)不同地理位置的計算機、現(xiàn)場控制器及數據采集設備的互相連接，構成數據通信系統(tǒng)，高效地完成數據傳送、信息交換和通信處理任務。數據通信系統(tǒng)一般由傳送設備、傳送控制設備和傳送協(xié)議及通信軟件組成。在本文系統(tǒng)中不是多個計算機或PLC聯(lián)網，而是一個PLC與一個計算機，或一個數據終端與一個計算機建立連接，可稱為鏈接。本章介紹監(jiān)控系統(tǒng)中數據采集終端讀卡器及現(xiàn)場控制器PLC與計算機通信的實現(xiàn)。通信的根本目的是交換數據，增強控制功能，實現(xiàn)控制的信息化、智能化或遠程化。本文系統(tǒng)中讀卡器系統(tǒng)與PC機通信可以實現(xiàn)PC機對用戶卡的數據信息的采集與寫入，實現(xiàn)對用戶卡數據信息的管理與使用。PLC與PC機的聯(lián)網與數據交換可實現(xiàn)擴大控制地域；實現(xiàn)系統(tǒng)的綜合及協(xié)調控制；簡化布線系統(tǒng)，提高可靠性；實現(xiàn)計算機監(jiān)控與數據采集；實現(xiàn)人機界面的監(jiān)控與管理；實現(xiàn)PLC用計算機編程及調試；實現(xiàn)現(xiàn)場智能裝置管理；實現(xiàn)PLC控制信息化、智能化等多工程的。數據通信系統(tǒng)中數據的傳輸方式根據傳輸數據的時空順序可分為串行傳輸和并行傳輸兩種[23,24]。在本文系統(tǒng)中現(xiàn)場控制器PLC及數據采集終端讀卡器與PC機的通信都采用串行通信接口。常用的串口有RS-232C接口及RS-422、RS-485接口[25]。RS-232C是1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的，用于串行通信的標準，其全名是“數據終端設備和數據通信設備之間串行二進制數據交換接口技術標準〞，它規(guī)定了終端和通信設備之間信息交換的方式和功能。RS-232C接口連接器一般使用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20kbit/s。RS232C是目前廣泛應用的串行通信接口，但其傳送速率和距離有限?？垢蓴_能力較差。針對RS232C的缺乏，一些新的接口標準不斷出現(xiàn)，RS485就是其中之一，其抗噪聲干擾性強，最高數據傳輸速率可達10Mbit/s，最大傳輸距離標準值為1200M，實際上可達3000M，且具有多站能力，可利用單一的RS-485接口方便地建立起設備網絡。本文停車場控制系統(tǒng)中，對停車場管理相關的用戶卡的數據信息的采集由讀卡器系統(tǒng)完成，對現(xiàn)場設備及車輛、車位的狀態(tài)等數據信息由現(xiàn)場控制器PLC完成。用戶卡局部信息要參與對現(xiàn)場設備的控制，現(xiàn)場設備及車位、車輛的狀態(tài)是系統(tǒng)管理的現(xiàn)場依據。對兩類信息的綜合、分類并將相關信息分送不同的軟件系統(tǒng)的工作由通訊接口程序完成。本文采用C#編制通訊接口程序，其主流程如圖4.1所示。圖4.1通訊接口程序主流程當程序判斷信號來自讀卡器時那么進入讀卡器信號處理流程如圖4.2所示。圖4.2讀卡器信號處理流程本文固定用戶控制系統(tǒng)讀卡器選用Sense-182X型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，其中A型為韋根26通信口、B型為RS-232通信口、C型為RS-485通信口，本文選用的182xC型讀寫器。182xC型讀寫器的讀卡工作式有“定時〞和“觸發(fā)〞兩種工作方式。本文根據實際應用的需要選擇使用其中的觸發(fā)工作方式。固定用戶利用車輛環(huán)形檢測線圈檢測到的車輛占位信號觸發(fā)讀卡器讀卡。臨時用戶選用按鍵觸發(fā)讀卡器讀卡。Sense-182X型讀卡器系統(tǒng)采用RS485先施協(xié)議輸出數據的格式見表4.1。表4.1RS485先施協(xié)議BODYCHECKSTCUIAHUIALANTDATAETXBCC02讀寫器地址編碼天線號標簽編號〔8字節(jié)ASC=2\*ROMANII碼〕OAOD03校檢碼從輸出數據中通迅接口程序可聚集用戶的讀寫器地址編碼以判斷該用戶的性質是臨時用戶或固定用戶。根據天線號編碼那么可判斷用戶是入庫刷卡還是出庫刷卡亦或是備出庫刷卡，從而啟動不同的信息處理流程。對上述信息進行處理將上述相關信息分送管理軟件及現(xiàn)場控制器PLC。信息處理的流程如前4.2節(jié)介紹。4.4PLC與PC機通信實現(xiàn)鏈接或聯(lián)網是PLC通信的物質根底，而實現(xiàn)通信才是PLC聯(lián)網的目的。PLC通信的實現(xiàn)在硬件上需要使用鏈接或網絡；在軟件上，要有相應的通信程序。當前PLC、智能裝置、人機界面及計算機都配備有通信串口，所以都可通過各自的串口進行一對一鏈接或接成網絡實現(xiàn)通信。串口通信速度低，交換的數據量小，當有高性能的通信需要時那么要用到專門的通信網絡。本文采用西門子S7-200系列PLC現(xiàn)場控制器，系統(tǒng)控制信息以開關量數據信息為主，數據信息交換量不大，故采用PC機與S7-200系列PLC鏈接，通過串口通信完成數據交換。S7-200PLC支持點對點〔PPI〕接口協(xié)議、多點接口〔MPI〕協(xié)議、Profibus等多種協(xié)議，它們都是基于字符的異步通信協(xié)議，但上述協(xié)議并未公開。S7-200系列PLC也支持無協(xié)議自由口通訊模式[26]。在本文系統(tǒng)中S7-200PLC作為現(xiàn)場控制器與管理PC機即采用自由口通信模式交換數據信息，與監(jiān)視PC機那么采用PPI協(xié)議向組態(tài)軟件發(fā)送數據。4.4.1PLC與管理PC機通信實現(xiàn)本文管理PC機與PLC間采用自由口通訊模式通信。在這種通信模式下用戶可自定義通訊協(xié)議〔可在用戶程序中控制通信參數、選擇通信協(xié)議、設定波特率、設定校驗方式、設定字符的有效數據位等〕并通過PLC提供的PC/PPI電纜及信息發(fā)送〔XMT〕及接收〔RCV〕指令、調用相關中斷事件等資源控制PLC的串行通訊口與C#編制的PC機通訊接口程序交換信息。在自由口模式的通訊中需要雙方約定數據通訊格式。所有需要發(fā)送與接收的數據信息可集中在假設干連續(xù)的字中，放到數據緩沖區(qū)中通過一條命令即可接收或發(fā)送。如前圖3-1所示在車位監(jiān)控系統(tǒng)中車輛的入場流程與出場流程分別采用不同的PLC進行控制，需傳遞的固定用戶出入場控制PC與PLC之間的數據通訊格式如下：字符數起始符結束符PLC-→PC中VB195VB196VB197VB198VB199PC-→PLC中VB200VB201VB202VB203VB204其中VB197及VB203中數據表示車位號；VB198中數值等于0時表示出入場失敗，VB198中數值等于1時表示出入場成功。VB202的定義如表4.2。表4.2固定用戶VB202數據區(qū)數據定義數據位入場控制程序中VB202出場控制程序中的VB202D0D100已入場卡〔無效〕已出場卡〔無效〕01欠費卡〔無效〕欠費卡〔無效〕10有效卡有效卡11無定義無定義D2D3004號刷卡點無定義01無定義1號刷卡點刷卡〔出庫刷卡點〕102號刷卡點刷卡〔備出庫刷卡點1〕113號刷卡點刷卡〔備出庫刷卡點2〕在臨時用戶出入場控制中數據通訊格式同上，其中數據區(qū)VB203中數據表示車位號，VB202的定義如下表4.3，余者不定義。表4.3固定用戶VB202數據區(qū)數據定義數據位定義D2D300入庫刷卡點刷卡01出庫刷卡點刷卡用戶出入場監(jiān)控程序中通信初始化子程序在進行計算機的結構化程序設計時，常采用子程序設計技術，在PLC的程序設計中對一些有規(guī)律執(zhí)行的程序段也可設計成子程序的形式。而對于那些可考慮的不定期產生的急需處理事件，那么通過采用中斷處理技術完成，當CPU響應中斷請求后，會暫時停止當前正在執(zhí)行的程序，進行現(xiàn)場保護，在將累加器、邏輯堆棧、存放器及特殊繼電器的狀態(tài)和數據保存起來后，轉到相應的中斷效勞程序中去處理。一旦處理結束，立即恢復現(xiàn)場，將保存起來的現(xiàn)場數據和狀態(tài)從新裝入，返回到原程序繼續(xù)執(zhí)行。西門子S7-200CPU的控制程序由主程序塊OB1、子程序塊和中斷程序塊組成。STEP7-Micrp/WIN在程序編輯器窗口為每個程序組織單元提供一個獨立的頁。主程序總是第一頁，后面是子程序或中斷程序。子程序用于需反復執(zhí)行相同任務的地方，子程序調用是有條件的，未調用時那么不執(zhí)行子程序中的指令，因此使用子程序可減少掃描時間。并且使用子程序可以將程序分成容易管理的小塊，使程序結構簡單清晰，易于查錯和維護。本文中PLC程序對系統(tǒng)的初始化那么放到通訊初始化子程序中進行。在程序掃描到開機信號SM0.1或SM0.3時調用通信初始化子程序。在通信初始化子程序中完成通信控制設置。4.4.3PLC與監(jiān)視PC機通信實現(xiàn)車位監(jiān)控系統(tǒng)，由PLC采集到的車位狀態(tài)信息通過PPI通信模式傳送給安裝在監(jiān)視PC機上的組態(tài)軟件——組態(tài)王。在組態(tài)王軟件中創(chuàng)立車位監(jiān)視界面，該界面車位狀態(tài)指示燈根據現(xiàn)場車位狀態(tài)的變化而變化，從而實現(xiàn)對車庫車位狀態(tài)的監(jiān)控。詳細介紹見本文第六章。本章在綜合分析計算機網絡通信技術的根底上，確定系統(tǒng)網絡通信策略，以實現(xiàn)負責現(xiàn)場數據采集的讀卡器及現(xiàn)場控制器PLC與管理及監(jiān)視PC機的現(xiàn)場通信。完成如下工作：1、確定由PC機負責對現(xiàn)場讀卡數據信息及車輛車位相關信息進行存儲、管理，由PLC對車輛過、通及車位占、空等現(xiàn)場信息進行采集的數據處理工作策略。根據相關設備的通信口設置情況確定采用串口通信模式。采用C#編制通信接口程序以便于管理PC對上述信息進行分類處理。2、依據西門子S7-200系列PLC通信口特點及系統(tǒng)現(xiàn)場數據信息通信的需求，選用自由口通信模式。根據對通信需求的分析自定義數據通信協(xié)議，編程實現(xiàn)PLC與管理PC的數據通信，并通過子程序及中斷程序的設計優(yōu)化程序流程；根據組態(tài)軟件功能確定采用串口通信的PPI通信模式，從而實現(xiàn)監(jiān)控組態(tài)軟件與PLC數據的通信。5PLC監(jiān)控系統(tǒng)應用軟件設計前面章節(jié)介紹了停車場監(jiān)控系統(tǒng)的組成，包括管理及監(jiān)控計算機、讀卡器系統(tǒng)、車路車位控制系統(tǒng)、監(jiān)控界面及現(xiàn)場控制器、現(xiàn)場傳感器。上述這些構成了停車場監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，但這些硬件系統(tǒng)必須在軟件的支持下才能協(xié)調工作。本節(jié)對停車場監(jiān)控系統(tǒng)軟件進行設計，主要是PLC控制應用程序的設計。5.1PLC軟件系統(tǒng)概述PLC的軟件主要包括：系統(tǒng)軟件、應用軟件、編程語言及編程支持工具。PLC的系統(tǒng)軟件是PLC工作所必須的軟件。在系統(tǒng)軟件的支持下，PLC才能對用戶編寫的應用程序進行解釋并執(zhí)行，直至用戶程序結束后返回到程序的起始處，從而又開始新一輪的循環(huán)。PLC的這種工作方式稱為循環(huán)掃描的工作方式。在每個掃描周期內主要完成的任務如圖5.1所示：圖5.1掃描過程通常來說PLC掃描周期很短〔ms級〕，可以認為其輸入/輸出是及時的，但在程序設計上要合理并盡量用最少的執(zhí)行語句完成功能。PLC的應用軟件是指為完成實際的控制任務而編寫的各種軟件，它與具體的系統(tǒng)方案及控制流程緊密相關，同時應用軟件必須與合理的硬件結合共同完成系統(tǒng)的控制功能并到達良好的控制效果和性能。PLC有多種編程語言：梯形圖、注記符、邏輯功能圖、布爾代數語言和某些高級語言〔如Basic、C語言等〕。梯形圖是沿用電氣控制電路的符號組合成的圖形語言，易學易用、簡單明了，是現(xiàn)在工程技術人員使用最廣泛的PLC編程語言之一，幾乎所有廠家的PLC都支持梯形圖編程。由于各廠家的PLC在功能、結構上存在較大差異，在應用軟件的編譯上也大不相同，因此沒有適合于各廠家PLC的編程工具軟件，但各PLC廠家都研制了自己的PLC編程支持工具軟件。用戶需根據選用的PLC來選擇相應的編程支持軟件。本系統(tǒng)選用西門子的S7-200系列PLC，因此在進行應用軟件的編制時使用的是該公司的STEP7-Micro/Win編程軟件。停車場控制系統(tǒng)PLC應用軟件的總體設計監(jiān)控系統(tǒng)應用軟件功能分析如前面章節(jié)所介紹，在硬件集成環(huán)境下，監(jiān)控系統(tǒng)應用軟件主要實現(xiàn)對現(xiàn)場信息的采集，根據采集到的信息及控制流程要求處理信息及觸發(fā)監(jiān)控動作。在本系統(tǒng)中PLC作為現(xiàn)場控制器所采集的現(xiàn)場信息類別并不復雜，皆為車輛通過或車位占、空位的數字量信息。由于PLC對于刷卡點信息、卡號信息及相應卡的狀態(tài)等信息的處理能力有限，因此在系統(tǒng)設計中將上述信息的采集交予讀卡器與PC機系統(tǒng)，采用C#語言編寫通信接口程序對上述信息進行分類，處理成PLC便于處理的二進制信息傳遞給監(jiān)控系統(tǒng)管理模塊及系統(tǒng)監(jiān)控模塊。本文介紹基于PLC的系統(tǒng)監(jiān)控軟件的設計。由前述系統(tǒng)分析可知，在PLC監(jiān)控過程中對系統(tǒng)的控制并不復雜，但隨著停車場車位數量的增加，車輛進出頻繁，進與出的過程時間錯雜，車輛占位與出位動作交錯，這些過程信息的處理是軟件實現(xiàn)監(jiān)視與控制的根本信息。PLC的工作方式是周期性順序掃描的工作方式，同時PLC的通信口為RS485串口，其工作方式為半雙工工作方式，因此應盡量防止錯雜的信息處理，防止在同一時間與PC機的雙向通信。在本系統(tǒng)中監(jiān)控軟件要實現(xiàn)的動作控制主要是對道閘及其附屬設施的啟閉控制。車輛進\出道閘系統(tǒng)假設分別采用不同的PLC控制，車輛的進場與出場信息那么可防止在同一時間需要同一PLC處理通信信息的情況。由于臨時停車用戶與固定用戶在行為模式上的區(qū)別，停車場可劃分為臨時用戶停車區(qū)域與固定用戶停車區(qū)域并在管理模式上、在硬件構成上區(qū)分開來。本系統(tǒng)將臨時用戶的管理監(jiān)控與固定用戶的管理監(jiān)控完全別離為兩套單獨的系統(tǒng)。臨時用戶監(jiān)控軟件只對道閘系統(tǒng)的動作實施監(jiān)控，車位狀態(tài)的監(jiān)控可結合攝像監(jiān)控；固定用戶監(jiān)控軟件那么既要對出、入口道閘系統(tǒng)及其附屬設施動作實施監(jiān)控，也要對車位的動、靜狀態(tài)實施監(jiān)視。固定用戶監(jiān)控系統(tǒng)采用2個PLC來分別監(jiān)控固定用戶的出、入口道閘系統(tǒng)及車位狀態(tài)，因此監(jiān)控系統(tǒng)應用軟件也隨之劃分為如圖5.2所示模塊。臨時用戶監(jiān)控系統(tǒng)軟件那么劃分為如圖5.3所示的上位機軟件——臨時用戶系統(tǒng)管理軟件及通信接口模塊及基于下位機PLC的系統(tǒng)監(jiān)控軟件兩大模塊。圖5.2停車場固定用戶系統(tǒng)軟件結構圖5.3停車場臨時用戶系統(tǒng)軟件結構.PLC主程序結構本文介紹基于PLC的停車場系統(tǒng)現(xiàn)場監(jiān)控程序模塊及基于組態(tài)王的固定用戶車位動、靜態(tài)監(jiān)控組態(tài)軟件模塊的設計。本文系統(tǒng)PLC監(jiān)控主程序結構如圖5.4所示。由于通信初始化僅需在開機時進行，在程序中將通信初始化單獨設置子程序，僅在開機時調用，可減少程序掃描時間，亦可為其它程序調用。圖5.4PLC監(jiān)控主程序結構固定用戶監(jiān)控程序功能如前述，根據PC機傳來的數據信息及PLC現(xiàn)場采集的車輛通過及車位占、空信息，根據監(jiān)控要求及流程處理數據信息、刷新輸入\輸出，驅動監(jiān)控設備及監(jiān)控界面。下面介紹其程序流程圖及梯形圖程序。固定用戶入場監(jiān)控程序設計固定用戶入口流程監(jiān)控采用一個專用PLC作為現(xiàn)場控制器，對用戶入庫流程的分析是軟件設計編程的根底。=1\*GB3①入庫流程分析如圖5.5所示為固定用戶入庫主程序流程，從流程圖可知從“接收PC機信息并傳遞到相應存儲器〞到“傳遞出場信息給通信接口程序〞為程序中信息處理工作模塊。圖5.5固定用戶入庫主程序流程=2\*GB3②信息處理模塊分析程序中信息處理工作模塊根據接收到的PC機傳來的數據信息及現(xiàn)場采集的信息，并依據監(jiān)控流程對信息進行處理以輸出監(jiān)視與控制信號。其詳細工作狀態(tài)流程分析如下：如圖5.6所示程序根據接收到的PC機傳來的入場刷卡數據信息，判斷假設為無效卡，那么程序步進到相應語音提示模塊S0.1、S0.2。假設為有效卡那么程序步進到S0.3。圖5.6入場刷卡信息判斷流程固定用戶出場監(jiān)控程序設計固定用戶出庫流程監(jiān)控亦采用一個專用PLC作為現(xiàn)場控制器，對用戶出庫流程的分析是出庫局部軟件設計編程的根底。=1\*GB3①出庫流程分析圖5.7固定用戶出庫主程序流程如圖5.7所示為固定用戶出庫主程序流程，從圖可知，從“接收PC機信息并傳遞到相應存儲器〞到“傳遞出場信息給通信接口程序〞為程序信息處理模塊。=2\*GB3②程序中信息處理工作模塊根據接收到的PC機傳來的數據信息及現(xiàn)場采集的信息，并依據監(jiān)控流程對信息進行處理以輸出監(jiān)視與控制信號。其詳細工作狀態(tài)流程分析如下：如圖5.8在固定用戶出場流程中用戶必須在人行出入口先進行備出場刷卡，讀卡器采集到刷卡信息后程序步進到“〞將備出場刷卡信息進行處理后等待“〞的數據信息。圖5.8刷卡模式選擇分支結構如圖5.9在步進狀態(tài)S0.0中，程序將判斷用戶卡的權限，并作出相應的語音提示，并在相應數據存儲區(qū)保存用戶卡及其狀態(tài)信息。對有效用戶卡那么步進到有效用戶車位狀態(tài)監(jiān)控程序段S0.4。圖5.9用戶卡權限判斷模塊狀態(tài)流程如圖5.10在有效用戶車位狀態(tài)監(jiān)控程序段S0.4中，程序根據備出場刷卡用戶信息及其所在車位的占空狀態(tài)與組態(tài)軟件通信，傳遞車位狀態(tài)數據，以便組態(tài)軟件顯示車位動態(tài)，供控制室的監(jiān)控人員及監(jiān)控程序進行監(jiān)控。圖5.10有效用戶車位狀態(tài)監(jiān)控程序模塊狀態(tài)流程根據PC機傳遞給PLC的用戶刷卡信息，假設程序判斷為出場刷卡那么程序步進到“出場刷卡〞.11出場刷卡數據存儲區(qū)賦值模塊所示，后步進到S2.0程序段判斷備出場刷卡與出場刷卡數據是否吻合。圖5.11出場刷卡數據存儲區(qū)賦值模塊如圖5.12為出場條件判斷程序模塊。圖5.12出場條件判斷程序模塊圖5.13語音提示啟動模塊在S2.0程序段中假設出場刷卡數據與備出場刷卡數據不吻合，那么程序步進到備出場刷卡語音提示程序段S3.0。假設出場刷卡數據與備出場刷卡數據吻合且車輛在車位，那么程序段S3.1語音提示錯誤取車，圖5.13為語音提示程序模塊。假設出場刷卡數據與備出場刷卡數據吻合且車輛已不在車位，那么程序步進到圖5.14的出庫閘門開程序段S3.2。如圖5.14所示在出庫閘門開啟程序段，車輛出場后程序將向PC機發(fā)送出場車輛卡號及出場成功信息。圖5.14出庫閘門開啟程序模塊臨時用戶監(jiān)控程序功能如前述，根據PC機傳來的數據信息及PLC現(xiàn)場采集的車輛通過信息，根據監(jiān)控要求及流程處理數據信息、刷新輸入\輸出，驅動監(jiān)控設備及監(jiān)控界面。臨時用戶的出入場現(xiàn)場控制由于車位狀態(tài)不采用PLC監(jiān)控其狀態(tài)信息，同時PLC在監(jiān)控過程中需要與PC機交換的數據信息少，故如前述臨時用戶的出入場監(jiān)控采用同一臺PLC作為現(xiàn)場控制器。在機構設置上臨時入場需按鍵取卡，設備將讀卡器內置即僅能讀取機構內送出的卡信息，帶卡入場或外來卡將無法讀取，有效防止了無權限卡的干擾。入場讀卡完成后系統(tǒng)管理程序在記錄讀卡信息后將置位該卡權限為有權出場，并在車輛入庫成功后拍攝照片及車牌號與卡信息并庫管理，該卡刷卡出庫時系統(tǒng)管理軟件將自動調出與該卡號信息對應的圖片信息供管理人員人工比對，圖片信息與出庫車輛信息吻合時，在收取系統(tǒng)計算的停車費用后人工按下閘門開啟按鍵，放行車輛。對取卡后卻并未完成入庫的情況那么管理人員需及時收回該卡并利用管理軟件修改