基于PLC控制技术的智能车库管理系统设计

李波

摘要：以三菱FX2N系列PLC作为核心控制器，结合机电控制中常用的传感器检测技术、数码显示等基本模块，实现对中小型智能车库管系统的入口放行杆控制模块、出口放行杆模块、剩余车位数显示模块的应用设计。系统主要特点是实现车库系统管理的智能化、自动化，通过集中控制、分块管理功能，实现高效运行，操作简单，运行稳定。

关键词：PLC;传感器;智能化

0  引言

随着社会生产力的不断提高，汽车数量大幅度增长，停车成为人们心中的一大难题，如何高效地进行车库系统的管理成为关键，人们一直在不断更新管理系统的管理方式，力求操作简单，安全稳定，减少不必要的过程资料和手续。应用新的机电技术对设备的更新换代势在必行，PLC作为工控领域的核心控制器，其应用逐步向生活的各个层面蔓延。

PLC具有可靠性高、通用性强、适应面广、抗干扰能力强等特点。在工业自动化领域特别是顺序控制系统中，独树一帜，已成为各个工业控制领域的核心。

1  硬件设计方案

1.1 系统设计总体框图

图1为系统设计总体框图，通过光电传感器对车库入口处车俩、出口处车辆及车位有无车俩进行检测，将检测信号作为PLC的输入信号，通过PLC编程控制，实现车辆放行杆的升降控制，并同时通过LED显示屏显示剩余车位数及空车位坐标显示。

1.2 传感器设计及选型

1.2.1 入口、出口传感器

根据系统设计需要，为更好地保证检测的有效性，拟在入口处安装对射式光电接近开关，如图2所示。保证车俩在距离放行杆1米左右，“光电传感器” 是利用光学性质，能检测物体的有无传感器。其中输出形式为开关量的传感器为光电式接近开关。 光电式接近开关主要包含光发射器和光接收器两部分构成。光接收器的敏感元件 将检测出这种变化，并转换为电气信号，进行输出。此处选择红外光型光电传感器。

安装时分装在车辆入口处两侧，无车辆时，光敏管接收到红外光信号，输出高电平，当车辆到来时，将会遮挡发光管发出的红外光，光敏管未检测到红外光，将输出一个低电平信号，由此产生一个下降沿，将此信号送到PLC的输入端子。

1.2.2 放行杆控制

出入口处的放行杆升降通过电机的正反转来拖动，可根据放行杆的重量选择合适功率的直流电机来拖动，但要注意升降的速度要尽量慢，以免造成设备的损坏。

1.3 LED数码显示模块硬件设计

因显示剩余车位数和空车位坐标均为数字，此处选择LED显示，分别将PLC的输出点接入LED数码管的a、b、c、d、e、f、g，显示不同的字形，其控制方法是通过数码管的计数器驱动相应显示数字的字码段，接线方法如图3所示。中小停车库选择2位数码管显示0～99对应车位数。

1.4 PLC控制系统I/O分配

将入口、出口传感器接收信号分别送到PLC的输入端子X1和X2，放行杆升降的上限位、下限位通过X3～X6来采集，通过编写PLC程序控制输出端子，以驱动相应的数码模块和升降杆控制模块的相应动作，用Y0～Y6表示剩余车位的十位数显示，Y7～Y15表示剩余车位的个位数显示。具体分配如表1所示。

根据I/O点数的使用情况，输出占用18个端子，宜选择48个点的PLC，此处选择三菱的PLC，型号为FX2N-48MR。

2   软件系统设计

2.1 总体控制要求

根据智能停车库的应用特点，要实现有效控制，需满足以下要求：

①当入口车辆行驶至放行杆约1米处，传感器1检测到车俩，放行杆上升;

②当入口车辆经过放行杆后，传感器1生成下降沿信号，经过5秒后，放行杆下降，同时剩余车位计数器减1;同时通过LED显示;

③当出口车辆行驶至放行杆约1米处，传感器2检测到车俩，放行杆上升;

④当出口车辆经过放行杆后，传感器1生成下降沿信号，经过5秒后，放行杆下降，同时剩余车位计数器加1;同时通过LED显示。

2.2 控制流程图

如图4所示。

2.3 PLC控制程序

如图5所示。程序中，通过X1、X2的上升沿控制M8200，通过M8200的通断控制计数器的增减计数方式，因M8200不接通時默认为增计数，所以只需X1的上升沿控制M8200工作状态。入口、出口的放行杆升降位置通过X3～X6四个限位开关控制位置，杆上升到位后设计延时5秒再执行放行杆下降动作。计数器的计数值通过数据寄存器D0存放，通过除法运算，运用带锁存的七段码显示指令将商D1送入到剩余车位数值的十位数显示的数码管，将除法运算的余数D2送入剩余车位数显示的个位数码管。

3  总结

本文以PLC作为核心控制器，结合传感器检测技术、电机驱动技术等基本知识，实现了对车库管理系统出入口车辆检测、放行杆升降控制、剩余车位数显示等基本功能，简单快捷，安全稳定，对中小型停车库的安装调试有一定的指导价值。

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