基于PLC的智能停车场的设计与实现

2.
（图2.8）
每一个车位采用了两状态的按钮表示,对应了PLC程序中的车位标志位，当标志位为1，即有车时，按钮显示红色，无车时显示灰色。每个车位可以根据实际车位中的传感器情况来反映停车场的停车情况，一目了然。
另外，车位按钮支持对虚拟车位的模拟，点击某个车位，可以从程序中更改车位标志位的情况，模拟该车位空闲或者有车的情况。
2.2.
我们在建立车位坐标的时候，对车位按距离入口处的远近进行了编号，这样我们只需对车位按编号进行扫描即可找到目标车位。其流程如下图2.4
（图2.4）
取车引导部分针对用户的汽车已经停在停车场内的情况。用户在停车的时候程序中已经存储了用户的汽车所在的车位的编号，所以无需对车位进扫描。过程如下：首先用户输入自己的车号（可以通过刷卡实现），然后程序找到数据中存储的用户汽车所在的车位的编号，最后将这个车位的坐标赋值给目标车位。
3.剩余车位显示：采用了醒目的颜色，对用户最关心的停车场内是否有剩余车位的情况进行展示。对应了PLC程序中的车位计数器的计数值，每隔500ms对车位进行一次刷新计数，可以实时的显示当前剩余车位的情况。
4.剩余车位柱形图显示：同样对应PLC程序中的车位计数器的计数值，柱形图总的高度对应了停车场内总共177个车位，填充的绿色部分显示了当前空闲车位的情况，用更加直观的方式展示。实时刷新。
Key words:layer-by-layer hierarchical；Programmable Logic Controller（PLC）；Parking guide
前言
近年来，全国机动车保有量以每年10%～15%的速度增长，城市私人小汽车每年的增长速度更是高达20%～30%，预计全国每年要新建约 300 万个停车位，才能逐步解决停车需求与供应的矛盾。现今大部分停车场老旧的管理模式和落后的环境设施已经无法满足人们日益增长的需求。现有的停车场普遍存在管理混乱、车位利用率低的问题。与此同时由于受到城市市容、城市土地等因素的影响，今后停车场的建设将朝着规模化、分层化、大型化的方向发展。目前例如广州、上海、青岛等大城市都相继建设车位数超过500的大型停车场。
（图2.2）
然后对每个车位的特征点坐标和停车场入口的坐标进行计算，得到入口处到每个车位坐标点的距离，根据距离按照升序对每个车位进行了编号。即车号越小距离入口处越近。停车场一层编号情况如图2.3：
（图2.3）
由于每一个道路交叉口处要进行方向引导，我们对每个交叉口也进行了坐标化处理，因为每个交叉口是一个4x4的正方形，我们将交叉口的中心点作为特征点对其坐标赋值。这种合理的坐标确立和编号方式给后来的引导程序的设计带来了很大的方便。
2.2.
引导过程是在已知目标车位的基础上确定每个交叉口处指示方向的过程，分为两个步骤：
（1）按照区域引导
我们将停车场内的车位分成了几个区域，分区域的原则是同一个区域在引导过程中前半部分路径是相同的，后半部分路径和目标车位在一条直线上（水平直线或竖直直线，不包括斜线）。
引导过程要确定目标车位所在的区域，这通过目标车位的坐标可以实现，由分区域的原则可知，确定了目标区域，引导路径的前Hale Waihona Puke 部分便确定了。（图2.5）
主要PLC梯形图程序如下：
2.
人机界面由RsViewStudio软件制作，通过PLC内的程序与硬件进行连接，可以在人机界面内对PLC梯形图程序中的标志位进行操作，从而实现对程序功能的操作。此外可以很容易的将人机界面程序移植到Rockwell公司的工业触摸屏上，方便的实现由开发到实用的过程。
摘要
本项目利用可编程逻辑控制器(PLC),运用逐级引导的方式解决了大型停车场停车难的问题。为解决大型停车场停车难、取车难的问题提供了一套可行的解决方案。
本系统涵盖车辆进出管理，车位智能引导，车位查询，应急事态控制等模块，保障停车场管理者实现实时监控。本系统利用红外探测技术，可靠获取车位停车信息和车辆动态监测信息。信息将反馈给信息采集器，建立动态信息数据库，再由基于PLC的控制中心进行计算分析，可自动或人工对信息做出反馈产生引导信息，并将引导信息传给指示器，由指示器引导车主泊车及取车。从而提高停车场车位的使用效率，使得停车秩序得到优化，方便了车主泊车及取车。
2.采用分区域方式确定引导路径的前半部分。
3.目标车位和路径上点阵显示器的物理坐标做比较，得到后半部分完整引导路径。
4.将路径信息发往控制层，并向下层发送服务请求，实现硬件显示引导路径。
（2）控制层
接受应用层发来的服务请求，从软件上为物理层产生控制信号。其中客户的账户计费、充值、查询系统为重点，对账户信息采用数组的方式来实现存储，涵盖了账户的停车时间、停车费用、余额以及登陆密码等信息。其中停车时间和费用是对用户停车时间的累计及根据价格水平计算出的金额。
Vehicles covered by the system management, intelligent parking guidance and parking information, emergency situation control module, security managers real-time control. The system will use the composite vehicle detection technology, reliable information access to parking spaces and vehicle dynamic monitoring information. Information will be fed back to the collector of information, the establishment of dynamic informationarray, and then by the PLC-based control center to carry out calculation and analysis, can be automatically or manually generated feedback information to guide the information, and guide the information to the indicator, the indicator guide car parking and access owners. So as to enhance efficiency in the use of the parking spaces,parking order has been optimized to facilitate the owners of vehicles parking and admission.
然而大型停车场规模过大，且停车场内环境单一相似容易造成混淆，如果再加上缺乏相关的引导设施，那么车主将很难快速地找到相应的最佳停车车位并给车主取车造成困难。此外由于有些空闲车位因为地理位置的原因，不能及时的被车主发现。致使停车场的车位利用率降低，在城市车位紧张的状况下，出现车位资源闲置浪费。
为解决停车场管理混乱、车位利用率低、停车取车难的问题，本文提出了一种基于可编程逻辑控制器（PLC）的设计与实现方案。
首先我们将整个停车场建立成一个直角坐标系，确定每个车位在此坐标系内的坐标。每个车位在物理上实际上是一个长方形，但从引导问题的实质出发，我们将每个车位抽象成一个点。如下图2.2所示车位，因为汽车只能从上方进出，所以该长方形车位上边沿是汽车进出的关键，我们取上边沿的中点作为代表该车位的特征点，取该点的坐标作为车位的坐标。
每一个道路交叉口显示器用多状态的指示器来表示，总共有五个状态，对应了上、下、左、右、停五种指示情况。连接了PLC程序中存储交叉口点阵显示器状态的数组。
“停车引导”和“取车引导”按钮：对应了PLC程序中启动引导流程的标志位，按下将启动PLC程序中相应的流程，从而刷新交叉口显示器数据，实现引导功能。
2
2
本系统软件采用了分层设计的思想，分为应用层，控制层和物理层。
每一层使用下层提供的服务，并向其上层提供服务。
（1）应用层
本软件的最高层，程序实现功能的逻辑转换。主要实现路径生成、查询系统、管理员界面的应用功能底层设计，其中最重要的是路径生成部分，其主要步骤有：
1.扫描所有车位，找到最近的空车位，将其作为目标车位。
2
该部分对以ControlLogix5561为核心的可编程逻辑控制器进行程序设计，在RSLogix5000的开发环境下，使用PLC梯形图编程语言，实现了所有功能的逻辑编程和对硬件的控制。
2.2.1
引导部分主要分为停车引导和取车引导两个部分。其流程如下：引导部分的流程图如图2.1：
图（2.1）
2.2.
1、
本设计方案主要由三个子系统构成，即停车场车位导引系统、停车场车辆查询系统、停车场车辆收费管理系统。
在停车场车位导引系统设计时，本设计方案主要是利用逐级导引的方式进行车位的导引。即通过停车场外围空车位信息指示牌、停车场入口处停车路径指示屏和停车场内交叉路口行车方向指示牌三级导引，逐步逐级引导车主到达最佳停车车位。为车主节约宝贵的时间。
控制层提供了有口令保护的管理员账户后台入口，可以实现对价格水平的调整，对整个停车场的宏观调度，以及对用户的账户充值等服务，贴近现实，实际应用性强。
（3）物理层（驱动层）
软件的底层与硬件电路相连接，主要实现采集上层的服务信息，对硬件产生响应的驱动信号，实现由软件到硬件的信息转化。
采用51单片机作为下位机，对硬件进行信息的串并行转换，并实现了底层点阵显示器的动态扫描，大大减少了线路数量，增加了可靠传输距离。编写的PLC上位机物理层程序将PLC处理后的上层信息，转化为电平信号，经过底层光电耦合器实现电平转换和物理隔离，发送给单片机处理，驱动硬件显示，实现完整功能。
在停车场车辆信息查询系统设计时，通过停车场入口处获取的车辆信息，例如车牌号或是IC卡号等，将其作为车辆识别的信息。车主可以通过查询界面对自己的车辆停放位置进行相关查询，而管理员可以查询所有的车辆信息。此外通过停车场车位引导系统与停车场车辆信息查询系统的连接，可实现停车场取车引导。