摘 要
本选题旨在通过应用PLC控制技术，设计一种高效、自动化的停车收费控制系统。该系统主要用于小型停车场的智能管理，能够实现自动计时计费等功能。系统由PLC控制器、车辆检测传感器、收费终端、显示屏等部分组成，PLC通过与各类传感器和执行设备的配合，实现对停车场的自动监控和管理。车辆进场时，系统通过地感线圈自动感应到车辆；车辆离场时，系统根据停车时长自动计算费用，并通过收费终端显示，确保收费的准确性和透明度。
本设计的最大特点是通过PLC控制的高度集成性和实时性，提升了系统的稳定性和自动化水平，同时降低了人工干预的需求，提高了停车场的管理效率和用户体验。研究还通过对不同停车场规模的模拟，验证了系统的可行性和可靠性。总体来说，基于PLC的停车收费控制系统具有很高的应用价值，能够有效优化停车场的管理流程，减少人工成本，提升停车场的运营效率，是现代智能城市建设中的重要组成部分。
关键词：停车收费控制系统；可编程控制器；停车场车位
ABSTRACT
The purpose of this topic is to design an efficient and automated parking charging control system through the application of PLC control technology. The system is mainly used for the intelligent management of small parking lots, and can realize functions such as automatic timing and billing. The system is composed of PLC controller, vehicle detection sensor, toll terminal, display screen and other parts, and PLC realizes automatic monitoring and management of the parking lot through the cooperation with various sensors and actuators. When the vehicle enters the field, the system automatically senses the vehicle through the ground sensing coil; When the vehicle leaves the parking lot, the system automatically calculates the fee according to the parking time and displays it through the toll terminal to ensure the accuracy and transparency of the charge.
The biggest feature of this design is that the stability and automation level of the system are improved through the high integration and real-time nature of PLC control, and the need for manual intervention is reduced, and the management efficiency and user experience of the parking lot are improved. The study also verified the feasibility and reliability of the system through simulations of different parking lot sizes. In general, the PLC-based parking charging control system has high application value, which can effectively optimize the management process of the parking lot, reduce labor costs, and improve the operation efficiency of the parking lot, which is an important part of the construction of modern smart cities.
Key words:Parking fee control system; programmable controller; Parking spaces
目 录
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
1.2.2 国外研究现状
1.3 研究目的与方法
第2章 停车收费系统方案设计
2.1 停车收费系统概述
2.2 停车收费系统的需求分析
2.3 停车收费系统控制方案设计
第3章 停车收费控制系统硬件设计
3.1 硬件介绍及选型
3.1.1 PLC简介
3.1.2 PLC选型
3.1.3 光电开关介绍
3.1.4 光电开关选型
3.1.5 触摸屏介绍
3.1.6 触摸屏选型
3.1.7 地感线圈介绍
3.2 I/O地址分配
3.3 硬件接线设计图
第4章 停车收费控制系统软件设计
4.1 软件选择及介绍
4.2 系统软件控制流程
4.3 梯形图程序设计及介绍
第5章 停车收费控制系统实现及调试
5.1 系统实现
5.2 系统调试
5.3 系统仿真
结 论
参考文献
致 谢
附 录
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
随着城市化进程的推进，停车位日益紧张，大型商场、商务楼宇、医院等公共场所的停车位管理压力增大，而传统的停车场人工收费管理系统效率低下，容易造成各类问题，比如：停车场停车资源得不到有效利用，停车位费率不准、出现人工纠纷等。随着智能停车管理系统的出现，以PLC为基础的停车场停车收费控制系统，作为智能停车场管理系统的有效手段，因其高效、稳定、智能的特点，成为停车场管理有效的管控方案。
PLC是一种集成度高、可靠性强的自动化控制系统，在工业生产过程中的自动化控制方面应用广泛。在停车收费系统中应用PLC可以实现自动计时计费等自动化控制，同时还可以和传感器、显示面板等进行联合控制，实现智能化控制，避免过度依赖人工，提高系统管理智能化水平。基于PLC的停车收费控制系统与现代信息技术相结合，能够实现对数据的实时处理和远程监控，满足日益增长的停车需求与管理需求。因此，设计实现高效、智能、可拓展的基于PLC的停车收费控制系统具有重要的现实意义和应用价值。
1.1.2 研究意义
随着城市交通日益拥堵，停车难、停车管理不方便成为影响城市发展和人民生活质量的重要因素。传统的人工收费方式效率低而且容易出现人为误差，已经不能够适应当前城市停车场的发展需要。PLC技术的应用，能够实现停车场停车收费的自动化、智能化、准确化，能够大大提高停车场工作效率、减少人为因素、提高系统可靠性与准确性。
此外，以PLC为控制系统的稳定性强，且灵活性和可扩展性强，对于不同尺度的停车场都能够进行调节优化，应用前景非常广泛。不仅减轻了人工的压力，还方便了车主，透明化，收费公道，对停车场的管理更为完善。通过研究该类型的智能停车缴费系统，符合现代化城市管理的大趋势，为解决现代化城市问题如停车难、停车乱提供了新的思路，其社会效益和经济效益是非常巨大的。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
随着智能技术发展，国内对停车场管理自动化和智能化要求提高，基于PLC的停车场收费管理系统作为停车场自动化管理典型管理工作，受到广泛关注和探讨。国内专家学者及工程技术人员对停车场管理自动化主要研究如何提高停车场管理自动化管理程度，降低人工管理介入，提高稳定性和效率性。
目前国内对PLC在停车收费系统的应用主要是从系统硬件设计、软件编程、数据传输等方面研究，窦汝鹏等人实现了PLC与传感器、视频监控、收费终端等联锁，完成车辆出入检测、车辆停车时长统计、计算车辆收费标准等功能，很大程度地提高了停车场管理的智能化与自动化水平。例如：一些基于PLC的停车系统通过使用地感线圈、红外传感器等检测车辆出入信息，PLC控制器通过车辆信息计算车辆停车收费标准，通过显示屏、打印机等显示车辆缴费信息，完成系统运行。
系统的智能化和集成化水平较低，部分系统虽然可以实现基本的停车收费功能，但是对于多车场、多出入口的停车场等较为复杂的场景存在一定的限制，同时，停车系统在故障诊断、远程监控等方面仍需完善。因此，基于PLC的停车收费控制系统仍然存在进一步提升智能化水平、增加系统健壮性、提升用户体验等方面的挑战。伴随着科技的进步，基于PLC的停车管理系统将在提升停车场经营效率、缓解城市交通等方面发挥更大的价值。
1.2.2 国外研究现状
在国外，以PLC为基础停车收费系统研究和应用比较普遍，在欧洲、北美洲等国家，智能停车管理系统已经得到普及和应用，随着智能城市、物联网等的兴起，国外很多发达国家已经投入资金研制有效的停车管理系统，国外研究不仅注重系统的自动控制，同时引进了数据通信、云计算，大数据分析等技术，提升了停车收费系统智能化水平。
国外研究主要集中在对以下几点：第一，从硬件设计方面，基于PLC的停车管理控制系统朝着集成化、模块化的方向发展，通过采用高性能PLC控制器配合传感器、自动收费机、视频监控系统等完成车辆识别、停车时间测算、自动收费等自动化功能；第二，从系统软件方面，多数研究结合了云平台及远程监控技术，实现了停车场远程实时监控，分析停车场情况，优化停车场分配。
比如德国、荷兰等国家就较多地应用于智能停车场建设，借助PLC与RFID技术来实现车辆自动化识别和停车收费，此外还有不少智能停车收费系统采用移动支付、网络支付等方式来提升支付的便捷性，提高系统的运行效率，降低人工使用。
但是国外研究也存在系统扩展问题、高密集区域实时性、多种付款方式兼容等问题，虽然国外对于智能停车系统方面的技术应用已经趋于成熟，且对于数据安全、用户的隐私保护等方面也做了大量的研究，对国内智能停车收费控制系统有一定的帮助和借鉴意义。随着人工智能和5G通信等领域的发展，未来基于PLC的停车收费系统会向智能化和集成化发展。
1.3 研究目的与方法
本课题研究目标为设计基于PLC的停车收费自动控制系统，实现停车场车辆自动管理，提高停车场的管理运行水平，车辆进场检测、停车计时、收费的自动进行，减少人力投入，降低管理成本，提高系统工作稳定性、智能化水平，并且解决停车场管理资源分配及停车场收费不准确等问题，为现代化城市智能交通系统建设提供可靠的技术支持。
研究方法通过调研现有的停车收费控制系统，了解其优缺点，明确本系统的需求与设计目标。采用PLC作为内部控制器，结合传感器、显示屏等硬件设计系统的硬件架构。利用PLC编程实现停车时间计算、自动收费等功能。最后对系统进行测试和优化，使其在实际使用中高效、稳定、可扩展。通过实验对系统进行验证，优化系统的性能，提升用户体验。
第2章 停车收费系统方案设计
2.1 停车收费系统概述
停车收费标准属于现代城市交通管理的基本内容，停车收费是对停车场中的车辆进行收费，确保停车场中车辆的合理停放，提升停车场内的停车效率。随着城市化进程的发展，停车难逐渐成为城市交通管理中的主要问题，传统的停车收费方式是人工收费模式，效率低、易出错、不透明。现代停车收费标准以自动化、智能化、便捷化等为主要理念，采用了很多的新技术，例如：传感器、RFID、物联网、大数据等，提升了停车场的整体管理水平。
现代停车收费系统通常包含车辆出入控制系统、停车时长计算系统、自动缴费系统、远程监控系统等，车辆出入控制系统一般由地感、红外感应、视频监控等自动识别车辆进出；停车时长与停车费一般采用系统自动计算，减少人工干预；自动缴费系统采用现金、二维码、移动支付等便于车主缴费的缴费方式；随着科学技术的发展，更多的系统结合云平台对数据实现管理及远程监控，提升管理效率及系统的稳定可靠性。此外，对停车收费系统的设计还需要考虑系统的延扩性、可用性及易维护性，在保证停车收费系统安全、精准收费的同时，如何实现系统的高效性、延展性及灵活性是现代停车管理系统设计时需要深入考量的。停车收费系统正在不断的通过技术及优化，朝着智能化、自动化方向发展。
2.2 停车收费系统的需求分析
停车收费系统的需求分析是设计快速、智能停车收费系统的关键环节。随着城市化进程的加快以及机动车数量的快速增长，停车难的问题和停车收费乱象愈加凸显，传统的停车场人工收费方式已无法满足现代的停车收费管理。建设快速、便民、智能的停车收费系统势在必行。
首先系统应该具备基本的停车管理功能，如出入车辆识别、停车时长计算、停车缴费计算、计收停车费等功能，出入车辆应具备识别出入车辆信息，如地感线圈识别、车牌技术识别等功能，精准的识别出入车辆并进行出入时长的精准计算。停车时长计算、停车缴费计算应建立在停车场定价的基础上，并自动进行缴费信息计算。其次，停车收费应具备支付功能，不应排队，应快速完成结算，提高用户体验，应具备多种支付通道接入的能力，满足不同车主的使用需求。再次，系统管理功能应具备高效监控管理能力，可以实时进行传输远程监控停车场使用状况、车位占用量状况等，为管理者提供完善的运营数据，使系统长时间稳定运行[1]。最后，对于停车场运营环境比较复杂的情况，就需要停车收费具备良好的扩展性以及灵活性，应对停车场类型和场区大小不同的变化。如在商业区以及居住区的停车场，需要应对多个入口以及出口，确保交通以及收费的高效性。
2.3 停车收费系统控制方案设计
停车收费系统控制方案应包括几个模块，以确保该系统的正常运作，主要包括：车辆进出的控制模块，利用地感线圈等对进出车辆进行实时识别，利用光电开关准确地对车位占用情况进行记录；停车的时间和费用计算模块，根据停车的收费标准计算出停车的时间，并计算出应该收取的费用，无需人工干涉，方便车主缴费；停车场收费系统控制方案。
另外，系统还需包含监控、管理模块，实时监测停车场车位使用状况和系统状态。停车收费控制系统通过以上控制模块，可自动实现管理停车、按位收费、运作效率高、停车方便等优势
