基于PLC 的智能车库简易管理系统设计

刘宝聚，钟佩云，刘淑桥，孙玉洁，相吉阳

（1.海洋石油工程（青岛）有限公司，山东青岛 266555 ；2.海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

1 设计背景

传统车库存在占地面积大、管理成本高，且需要司机浪费更多的时间寻找泊车位。比如办公区车库分为3 层，上班早高峰时员工车辆需排队进入车库，然后逐层、逐个的搜寻车位。往往出现在一楼转了一圈没找到泊车位，到二楼再转一圈，然后三楼等，如此循环，浪费掉员工大量的时间，且会增加车辆尾气的排放量。

基于PLC 的智能车库简易管理系统设计则依靠PLC 控制器，智能识别并记录车辆，通过车库门口LCD 显示屏实时显示每层车位剩余数量，每层还可通过指示灯标识空余可用车位，有效缩短司机寻找泊车位的时间，提高车库的使用率和司机寻位的精准率。

2 主要设计模块

智能车库简易管理系统分为4 个主要组成模块：入库控制模块、车位状态指示模块、出库控制模块、LCD 显示模块。

2.1 入库控制模块

只有本单位员工已登记且在有效期内的车辆才具备自动触发道闸开关的一个条件，未注册车辆或异常情况进入车库需经车库管理员审核并手动开闸放行。如图1 所示，当有车辆到达车库门口时，首先通过高清摄像头采集图像，采用动态视频流实时识别技术，对车辆进行身份验证，若验证成功则系统认定为已登记车辆同时向PLC 控制器发出信号准备进行下一步动作；若验证失败则反馈提示“非注册车辆不能通过”。

图1 智能车库简易系统示意

身份验证成功后，道闸仍处于关闭状态。为保障车辆能安全驶过道闸、避免发生中途落杆现象，此时车辆需要继续缓行至地感线圈，方能触发道闸运行开关。地感线圈实质为LC 振荡电路（即电感－电容电路），它可以充分利用磁场感应原理：当车辆进入时，地感线圈的空间介质发生变化，从而改变线圈内磁通，引起振荡频率发生改变进而触发信号；同理，当车辆驶过地感线圈时，空间介质再次发生变化，此时触发的信号被认定为车辆已驶离的关键信号。整个过程的技术关键是需要振荡器稳定可靠且介质改变时频率变化明显。此外，为保护线圈减少磨损，地面开槽安装时注意进行45°倒角。地感线圈示意见图2。

图2 地感线圈示意

当具备车辆身份验证成功、地感线圈第一次变化信号两个条件时，基于PLC 的控制器发出道闸电机控制指令：电机正转，拉动道闸杆起升，车辆入库放行；车辆通过后，地感线圈信号第二次发生变化，PLC 控制电机反转，道闸杆降落至水平位置。

2.2 车位状态指示模块

为进一步明确可用车位所在位置，为寻找车位的司机亮起“指路明灯”，在每个车位正上方安装车位状态指示灯和车位探测器。现在比较成熟的有超声波车位探测器、红外线车位探测器等，以超声波车位探测器为例：探测器可由上而下发出超声波，根据反射波精确测量出反射面到探测器的距离，进而通过系统分析判断该车位是否空闲。若探测距离较大（例如大于1.7 m），则判定此车位空闲，车位上方的指示灯为绿色；若探测距离较小（例如小于0.8 m），则判定该车位已被占用，相应的指示灯变为红色。用户可根据车位指示灯状态快速定位可用车位。车位状态示意见图3。

图3 车位状态示意

2.3 出库控制模块

为提高出库效率，车辆出库阶段无需验证身份，只需依靠地感线圈的触发信号便可通知PLC 控制器发出指令：车辆驶入地感线圈，触动控制器发出电机正转指令，杆升闸开；车辆通过后，地感线圈磁通量再次发生变化，控制器发出电机反转指令，杆落闸闭。车辆完成出库。

2.4 LCD 显示模块

LCD 显示器具有低功耗、易于色彩化、显示信息量大等优点，在车库入口处醒目位置装配LCD 显示屏，用于显示各层车库车位情况（图4），方便司机寻找车位，节约时间。

图4 各层剩余车位信息展示

根据车位探测器反馈的信号，PLC 控制器可对寄存器数据自动进行加减运算，例如：某楼层一辆车驶离车位，探测器指示灯由红转绿，PLC 的寄存器接收到该信号后自动将该楼层剩余可用车位数量加1；反之，探测器指示灯由绿转红，寄存器将该楼层剩余可用车位数量减1。然后将相应的各层车位空闲数量信号传递给LCD 显示屏并点亮显示屏，车库入口处即可直观、清楚地显示所有层的车位情况。

3 软件设计

为实现更加丰富的功能，基于PLC 的智能车库简易管理系统设计可结合上位机监控系统实现远程管控：利用工控组态软件构建相应模块，结合VB 开发的数据库管理软件，使得界面更加美观、易于操作。另外，为提高系统的可靠性，还需在软件设计过程中考虑通过远程控制的手段实现“手动模式”操作，即通过远端数据交互可在管理员审核通过后，通过在远程终端操控数据模拟实现手动操作控制道闸的开启和关闭，以避免临时车辆在系统“自动模式”的情况下无法进入车库，减少“手动模式”下人员必须到现场操作的工作量。因软件编写相对灵活，本文对软件部分不做过多描述。

4 意义和效果

基于PLC 的智能车库简易管理系统设计，可以提升自动化管理车库的水平，同时对其他类似库房的自动化管理也有一定的借鉴和参考作用。通过对大型商场的智能化车库管理系统的观察比较，可以发现智能化车库管理可以更好地引导司机更快速、精准地寻找车位，减少“兜车”造成的浪费，解决车辆“乱入、乱停”的问题，使停车更有秩序、操作更加方便。