毕业设计---基于SPCE061A停车诱导系统设计.doc

滨州学院本科毕业设计(外文翻译) 毕业设计（论文）题 目 基于spce061a停车诱导系统设计 系 （院） 自动化系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 职 称 2011年 5月10日- 2 -本科毕业设计（论文）独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 二一一年 月 日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: 二一一年 月 基于spce061a停车诱导系统设计摘 要本文阐述了基于spce061a实现远程监控的全过程，即把一个地方的停车位用计算机管理起来，并设置可变标志牌，提示司机以最快的速度找到最近的停车位。如果此区域停车位已满，系统会及时通知司机到其他区域找停车位。借助spce061a对远程监控的设备进行数据采集与处理，主要是对设备的各种模拟或数字进行检测、采样和必要的预处理，并以一定的形式输出，如画面显示、实时曲线和打印报表等。并将检测到的实时数据等进行分析、归纳、整理等二次加工，分别作为实时数据和历史数据加以存储。本文讲述的是借助spce061a首先针对某可容纳近100多辆车的某中型停车场建立了停车场模型，继而通过该软件按照规定的要求完成了停车场的控制规则演示，以及上位机监控系统的设计，从而完成了智能停车场管理系统的监控软件设计。此外，本论文还包括了停车场硬件的设计。本论文的研究有助于改善目前停车场停车难的状况，可以为入场车辆提供正确的引导，同时能够节省停车场的人力、物力资源，对于提高停车场的自动化程度、智能性具有很重要的意义。论文研究了智能停车场管理系统的设计，主要研究了系统的软件设计。首先设计了硬件部分。在停车场内设有红外传感器，采集停车场红外线传感器信号，及时跟踪车辆入场行驶状态，以及停车位上是否有车。将每一个传感器接入芯片的引脚，芯片再与cpu相连，经过cpu的处理得到该区域的停车位数，实现对某停车场各区域车位数的统计，并采集数据。软件设计是基于spce061a，通过spce061a安装通讯驱动，用来读取外部设备中的数据，放入设备数据表中指定的位置，spce061a还提供了“设备数据表”内存缓冲区，存放与外部控制设备通讯的数据，通过通讯驱动进行刷新和输出，运行数据库所需的过程数据也从设备数据表中取得。通过安装通讯驱动，对设备数据表进行设置，使用开关变量di、do及模拟变量进行外部设备和上位机的数据交换。监控系统将所采集的数据在上位机上显示并进行实时监控，在此基础上，实现了对停车场内的栏杆、指引牌、信息牌等等的组态监控，完成了上位机监控系统的设计。研究结果表明，本监控系统具有对停车场的实时监控功能，除此之外，还具有制作报表以及变量报警等功能。系统通过调试验证，控制功能均能满足要求，真实反应现场情况，具有良好的可靠性。本文的主要特色在于详细的介绍了用spce061a进行远程监控的软件设计的全过程，能够通过本文的介绍就能掌握该软件的设计方法。关键词：spce061a，cc-link，q系列plc，停车场，监控系统parking guidance system based on spce061aabstractthis paper describes the use of spce061a configuration software remote monitoring the entire process. with spce061a software on remote monitoring equipment for dat-a acquisition and processing, mainly the equipment of various analog or digital testing, sampling and the necessary pre-processing, and certain forms of output, such as screen display, real-time curves and print statements, and so on. and to test the real-time data, analysis, summarized, finishing, secondary processing, respectively, as a real-time data and historical data to be stored. in this paper, through the configuration software spce061a we firstly established a model of car park which has a capacity of nearly 200 cars, and then adopted in accordance with the requirements we finished demonstrations of the control roles of the park and the design of the pc monitoring system. we finish the design of monitoring software of the intelligent parking system, in addition, the paper also includes the design of the hardware of the park lot. in this paper, the study will help improve the current difficult situation in the car park, and provide the right guidance for cars. at the same time, we can save the human and material resource, which has a very important significance to improve the degree of automation and intelligent level of the car park.we study the design of the intelligent parking system, and mainly study the software design of the system. the hardware design is the first of all. the parking lot is equipped with infrared sensors. we can collect infrared sensor signals to track vehicles traveling state, and to make sure if there is a car at the park space. access each sensor to chip-pin connected with the cpu chip. we can know the number of parks in the region through processing by the cpu, and implement the statistics of a certain number of the regional spaces in car park, along with collecting data. the software design is based on the configuration software spce061a, through which we install communications drive to read the data in external equipments, and add to equipment data sheets in the specified location. equipment data sheets are buffer memory of spce061a, to store data communicated with external control equipments. it refreshes itself through communications driving, and provides the process data for operation of the database. through the installation of communications driving, we set the equipment data sheets, switching the use of variables to exchange data between external equipments and pc. the monitoring system will make the data display on the pc and be under real-time monitoring. on this basis, we realize the configuration monitoring of the car-park railings, licensing guidelines, information licensing, and so on, and completed the host computer monitoring system design.the results show that the monitoring system is a real-time monitoring of the car park. in addition, it also can product statements and variable alarm. through verification, control functions of the system can meet the requirements of the real response to the situation, and has a good reliability.the main feature of this paper is a detailed introduction of the entire process of the designation of remote monitoring sofeware by fame view, through this presentation will be able to master the methods and steps of the designation of the sofeware.keywords：spce061a， cc-link，q-plc，park， monitoring system目 录第一章 绪论71.1 基于spce061a的远程监控软件设计概述81.2 研究的主要内容9第二章 系统总体结构设计102.1 系统控制对象102.2 系统功能设计102.3 系统控制模块设计122.3.1 入口控制从站122.3.2 车位引导从站132.3.3 出口控制从站132.3.4 车位检测从站142.3.5上位机监控15第三章 车位编码系统设计153.1 车位编码系统硬件设计153.1.1 微处理器模块及相关电路163.1.2 开关检测模块及相关电路163.2 车位编码系统软件设计18第四章 系统软件设计204.1 程序编制204.1.1 车位检测及计数214.1.2 导向牌指示灯控制214.1.3 车位统计及空车位指示224.1.4 入口及出口栏道机控制234.2 上位机监控程序234.2.1停车场建模234.2.2 变量设置与设备数据表定义264.2.3 入口、出口处栏道机监控284.2.4 车位指示灯监控324.2.5 显示屏监控344.2.6 导向牌监控36第五章 结束语39致谢. 40参考文献4144第一章 绪论在我国，由于城市经济的繁荣，城市化进程日益加快，城市道路机动车交通量日益剧增。截至2004年7月，仅北京市机动车保有量就达222万辆，其中私人机动车已经达到148万辆，占机动车保有量总数的66%，上海市机动车保有量接近200万辆，预计到2010年全部机动车保有量将达到250万辆。很多大中城市不仅出现了动态交通的严重阻塞，而且由于城市中心区停车政策不明确、配建资金渠道不畅、停车场管理混乱等原因使停车位严重匮乏，因而不同程度地发生了占道停车、违章停车，进一步加剧了交通阻塞，导致交通事故上升。要做好城市静态交通管理，除做好城市规划和合理进行停车场布局外，如何完善停车场内部停车管理就显得非常重要，而停车场智能管理系统正是解决这一问题的必要手段。传统的停车场都是采用人工管理的方式，车辆的进出场，停放都需要人工来引导，车位信息等也是由专人来统计，自动化程度很低，管理很不规范。楼宇自动化的迅速发展对停车场的管理提出了新的要求，停车场的管理不再是一个孤立的部分，而是与智能大厦的其它组成部分相结合，成为智能大厦一个不可或缺的子系统。现在几乎所有智能楼宇中都设有大型停车场，设置停车场车辆的自动管理系统主要有两个作用:一是防盗，所有在停车场中的车辆都需“验明正身”才能放行；二是实施自动指引停车路线及车位信息统计。目前，国内外开发的停车场自动化管理系统广泛采取的控制方式是集中式或集散式车位统计系统。在这类独享式控制方案和中心车位统计系统中，由远程传感器向中心控制器提供反馈信号来控制传感器和执行器，需要耗费大量的时间和电缆来建立通信，而且这样的系统设计周期长，可靠性低，不易重构。新崛起的现场总线技术摆脱了上述技术的不足。cc-link总线技术是现场总线控制技术的代表，本车库系统将cc-link总线技术运用于停车场车位智能检测系统的设计，利用智能分散控制方式的优点，使系统设计的成本降低，可靠性以及智能化程度提高，易于扩展和重构。当今的停车场管理系统已经向智能型的方向转变。先进可靠的停车场车位管理系统在停车场管理中的作用越来越大。车位管理总体思想是现场无人看管，完全智能化，管理人员可以在设在车场环境外的任意固定地点完成各种统计、监视、报警、引导等功能，大大降低了管理人员的劳动量，并可以为业主提供一种全新的现代化气息。为了提高停车场的车位使用率，更好地管理停车场，降低停车场的经营成本，提高社会效益和经济效益，为顾客消除停车烦恼，节省时间，使物业形象更加完美。在吸收消化国外先进技术的情况下，结合中国城市特点，特别针对性的开发了此套智能停车场车位管理统计系统。本系统根据传感器发出信号，判断出每个车位有无车辆，对车场内的车位进行24小时监测。然后将各个车位停车情况通过cc-link总线传给控制计算机，再经过软件处理，将引导信号传给车位引导牌，可以实时给车主及管理者提供路线指示，从而引导用户快速将车停入指定空车位。如果车位已满，入口则不会受理入场，并在电子显示屏上显示“车位已满”等中文字样，空余车位数为零。本项目设计比较完善，能够为各类型客户提供快捷全面的高质量服务，实现车位自动引导和自动计费功能，以节省大量人力和物力的投入。在各相邻停车区处的交叉路口设置了导引牌，通过指向灯告知各停车区空车位情况，并且在预先分配好的停车位上通过指示灯的闪烁来引导用户停车，解决了车位自动引导的问题，解决了停车用户在停车高峰期寻找停车场浪费时间，避免了停车场采用人工管理引起诸多麻烦的问题，提出了一种节省用户寻找停车时间且非人为现场管理停车场的无人值守型停车场管理系统及其管理方法。1.1 基于spce061a的远程监控软件设计概述远程监控是本地计算机通过网络系统如internet/intranet，对远端进行监视和控制，完成对分散控制网络的状态监控及设备的诊断维护等功能。而我们通常把能够实现远程监控的通信媒体、计算机软件、硬件系统称为远程监控系统。远程监控系统有两种类型，一种是生产现场没有现场监控系统，而是将数据采集后直接送到远程计算机进行处理，这种远程监控与一般的现场监控没有多大的区别，只是数据传输距离比现场监控系统要远，其它部分则和现场监控系统相同；另一种是现场监控与远程监控并存。一般是采用现场总线技术将分布于各个设备的传感器、监控设备等连接起来，这样就从分立单元阶段进入了集成单元阶段，然后各个管理站点的服务再用局域网连接起来，这样就形成了企业内部网(intranet)。由于建立了基本的网络信息基础结构，设备监测、维护技术进入了集成系统阶段，在一个单位的内部基本上实现了资源和信息共享。基于spce061a的远程监控系统，即在远程监控系统中采用的是spce061a， 利用该软件来正确模拟要监控的设备运行状态。对于组态的概念，组态的英文是“configuration”，简单的讲，组态就是用应用软件中提供的工具、方法、完成工程中某一具体任务的过程1。与硬件生产相对照，组态与组装类似。如要组装一台电脑，事先提供了各种型号的主板、机箱、电源、cpu、显示器、硬盘、光驱等，我们的工作就是用这些部件拼凑成自己需要的电脑。当然软件中的组态要比硬件的组装有更大的发挥空间，因为它一般要比硬件中的“部件”更多，而且每个 “部件” 都很灵活，因为软部件都有内部属性，通过改变属性可以改变其规格（如大小、性状、颜色等）。软件就是使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。spce061a即是一种组态监控软件。1.2研究的主要内容本系统基于cc-link总线构建，包括入口控制从站、车位检测从站、车位引导与统计从站、出口控制从站和上位机。本系统实现了停车场的车位实时统计、车位自动引导和准确收费等功能，大幅节省人力成本；减少了车辆在停车场入口处的停持时间及车位寻找时间，提升了停车场的服务水平；实现了停车位智能管理和计费功能的集成，保证了停车的便捷性和计费可靠性；功能可面向用户需求订制，拓展性强。本系统的设计功能主要包括以下6项：（1）停车场入口处显示屏，能够指示停车场各子区有多少空车位，以及空车位总数；（2）入口处设有拦道机和车牌扫描设备，当检测到有车驶入且车牌识别正确后，拦道机打开，车辆驶入停车场；（3）在各交叉路口设立空车位导向牌，指引车主寻找空车位；（4）在每个车位均设有车位指示灯，若无车则车位指示灯闪烁，有车则关闭；（5）出口处设有拦道机和车牌扫描设备，当检测到有车驶出、车牌识别正确且收费完成后，拦道机打开，车辆驶出停车场；（6）通过上位机能够监控停车场空车位分布情况，并实现自动计费。 第二章 系统总体结构设计2.1 系统控制对象本课题针对某大型购物广场地下停车场进行设计建模，停车场车位总数目为140个，划分为a、b、c、d、e、f六个子区，其中a区21个车位，b区40个，c区20个，d区20个，e区19个，f区20个。车位的具体分布如图2-1所示。图2-1 停车场车位分布该停车场目前采用传统的ic卡计费方式和人工导引停车位的方式，配有交通指挥员6名、入口出口管理人员2名、系统维护人员1名。2.2 系统功能设计控制器设计框图如图所示，系统选用spce061a型单片机作为主控芯片，单片机通过读卡信号和锁相环电路的电平变化检测车辆的到来。ds1302时钟电路为系统提供精确的时间信息，通过驱动led显示牌实时显示车位及时间信息，系统具备与上位机的串行通信通信接口。图2-2 控制系统图根据被控对象的控制要求和系统的硬件配置，在本系统中，车辆的泊车流程示意如图2-3所示。图2-3车辆泊车流程2.3 系统控制模块设计本系统主要由电源、q02h型cpu模块、qj61bt11n型主站模块、qx40/qy40型本地i/o模块和若干从站模块构成。主站模块与从站模块通过cc-link总线互联。由上位机监控整个系统的运行，上位机监控程序由spce061a软件编制。2.3.1 入口控制从站停车场入口处，首先红外线感应器感应到有车进入，同时摄像扫描设备开始扫描车牌，读取车辆车牌信息，读取成功时，发出信号给入口从站，从站再将信息反馈给主站，cpu发出信号控制栏杆抬起，（若停车场车位已满，则栏杆不抬起）并且发送cc-link总线报文，供上位机检测，车辆进入停车场；同时增加手动模式以免识别车牌出错时启用。车位信息显示屏用于实时显示停车场车位信息。栏杆的抬起与放下是通过栏杆运动的动力装置伺服电机的正转与反转来实现的。伺服电机通过plc来控制其正反转。2.3.2 车位引导从站车位引导功能是通过控制分布于各交叉路口的导向牌来实现自动引导功能，按不同的交叉路口实现分层引导。利用红外线传感器检测的各区域车位的使用情况，之后将信息传给该区域的从站，从站再将信息传输给主站，cpu处理后发出信号控制导向牌指示的工作情况。在停车场的交叉路口，当通往某一方向的区域有空车位时，指向该区域的导向牌中的对应方向指示灯亮，同时空车位的红色指示灯闪烁，用户通过导向牌的指示选择空车位。车位引导模块控制流程如下图所示。图2-4 车位引导模块控制流程2.3.3 出口控制从站在停车场出口控制模块原理与入口类似，不同的是当出口处的红外传感器检测到有车将出后，将信息传输给主站cpu，cpu先发出命令控制扫描设备扫描车牌计费，待车主缴费后，cpu再发出命令控制拦道机栏杆抬起。2.3.4 车位检测从站本系统中，停车场被分为六个区，每个区均设有12个cc-link从站，当从站将车位信息反馈给主站后，cpu对车位信息进行处理，统计出各子区的空车位数和总停车位数。在车位检测中，车位数较少的子区采用i/o直接检测高低电平的方式；车位数较多的子区采用先经车位编码系统编码，再由从站模块检测i/o电平的方式。车位编码系统为自行设计。图2-5 车位统计系统结构2.3.5上位机监控上位机置于停车场管理处，主要实现管理和监控整个导位与管理系统的运行状态，实时监控停车场的指示灯、显示屏、导向牌等设备，使其按照既定的原则来完成停车场的功能，当发生错误时及时报警通知管理人员处理。监控程序采用spce061a软件编制第三章 车位编码系统设计在本系统中，对于停车位超过40个的子区若仍采用i/o口直接检测高低电平的方式则需配置更多的cc-link从站模块，导致系统硬件成本迅速上升，且程序编制繁琐。为此，为了满足“基于cc-link总线的停车场智能管理系统”对多车位检测的控制要求，专门设计了“whut-型智能车位编码系统”，仅通过n根信号线就可以检测2n-1个车位信息，使统计计数得以简化，不仅可以大幅节省接线及i/o接口数目，程序编写也变得方便简洁。车位编码系统主要由mc9s12dp512微处理器、mc33993多路开关智能检测芯片和mc33288功率驱动芯片组成。仅一片mc33993即可检测22路车位信息，通过spi通信口与微处理器通信，微处理器接收到开关信息后输出编码信息，驱动mc33288相应的输出口动作，编码系统的输出口可与cc-link从站模块i/o直接相连。本车位编码系统可连接5片mc33993芯片，检测110个车位的信息仅占用cc-link从站模块7个i/o口。3.1 车位编码系统硬件设计车位编码系统主要由cpu模块、开关检测模块、功率驱动模块和相关外围电路构成，电路结构如图3-1所示。图3-1 车位编码系统结构3.1.1 微处理器模块及相关电路mc9s12dp512属于freescale公司生产的16位微控制器，是一款基于16位s12x cpu及0.25微米、高速、高性能5.0v flash存储器技术的高性价比芯片，该芯片抗干扰能力强，非常适合于应用在复杂工作环境中。mc9s12dp512芯片的主要参数如下：l 高达40mhz的主频l 高达32k字节的raml 高达128k字节的flash存储器l 高达4k字节的eeproml 16位8通道的定时器(pit)l 多路串行接口(sci、spi、i2c)l 多达5个的高速can控制器及j1850控制器l 16通道的8位或4通道16位atd转换器l 8通道输入捕捉器(ect)l 汽车级工作温度(-40c到125c)mc9s12dp512芯片丰富的片内资源和简便的开发模式非常适合于系统功能的进一步扩展和升级。在本车位编码系统中，mc9s12dp512用于接收车位信息检测量的输入，通过运算处理后驱动功率芯片输出编码信息。微处理器模块及相关电路如图3-2所示。3.1.2 开关检测模块及相关电路mc33993芯片是摩托罗拉公司生产的一款可用于高端/低端开关检测的msdi器件，最多可检测22路开关工作状态，其中14路用于低端开关检测，其余8路可通过编程实现高端或低端开关的检测。检测到的开闭状态通过高速串行链路spi传送给mcu，在输入端只需加一个合适的静电放电电容就能防止瞬态干扰，同时所有输入端都具备电池反接、跳启和负载拆卸保护功能，非常适合于检测多路开关状态。图3-2 微处理器模块及相关电路此外，mc33993还具有可选的湿性电流。这些内部电流源极大地减少了系统部件数量，并使金属或橡胶开关的使用成为可能。用于检测金属开关的大湿性电流能在检测过程中有选择的使用，从而达到降低功耗的目的。利用内部电流源可以将输入端作为轻型负载的供电电源使用，如传感器、led和mosfet门等负载。这种方法进一步增强了模块的设计性能，使这些输入端在不需要开关检测的情况下能作其它用途。在本车位编码系统中，mc33993用于接收车位信息检测量的输入，并将开关量信息通过spi接口传输给微处理器。开关检测模块及相关电路如图3-3所示。图3-3 开关检测模块及相关电路3.2 车位编码系统软件设计车位编码系统的软件设计主要采用轮询方式顺序执行后台程序，然后配合一些中断来满足部分功能的实时要求。系统中的各个微控制器的spi、atd（pit用于定时）等外围单元的初始化，开关量的状态检测，车身各电器的功率输出等控制程序可采用轮询方式执行；定时、脉冲捕捉等程序在前台采用中断方式执行。模块软件设计模式如图3-5所示。图3-5 车位编码系统软件流程采用如图3-5所示的软件流程，可以保证车位编码系统及时搜索到车位数目的变化并形成编码输出，系统响应时间小于0.05s。第四章 系统软件设计本系统的软件采用gx developer编制，它是三菱通用性较强的编程软件，支持iec61131-3的五种编程语言st、il、fbd、ld和sfc，可以通过粘贴和连接过程控制操作fb（功能块）以及设定参数（pid指令、上限制/下限制等等）来轻易地创建回路控制程序。通过使用逻辑名（标签）的梯形图程序中的fbd共享数据来编写程序。而且软件自带过程控制用监控软件（monitor tool）。降低了设计人员的专业要求。以往的过程控制系统的设计人员常常需要具备很高的专业水平，但是现在熟悉工业自动化产品的设计人员就可以轻易地设计系统。4.1 程序编制本系统可实现车辆出入停车场实时控制，在入口处设有拦道机和车牌扫描设备，当检测到有车驶入且车牌识别正确后，拦道机打开，车辆驶入停车场；在各交叉路口设立空车位导向牌，指引车主寻找空车位；在每个车位均设有车位指示灯，若无车则车位指示灯闪烁，有车则关闭；出口处设有拦道机和车牌扫描设备，当检测到有车驶出、车牌识别正确且收费完成后，拦道机打开，车辆驶出停车场。其主程序流程图如图4-1所示。图4-1 主程序控制流程4.1.1 车位检测及计数在每一个停车位上装有红外传感器，采集红外传感器的信号，以此来感应该停车位上是否停有车辆，并且将每一个传感器接入芯片的引脚，芯片再与cpu相连，经过cpu的处理得到该区域的停车位数，实现对某停车场各区域车位数的统计，并采集数据，此处采用i/o输入模块的x111-x151接口。当有车停放在停车位时，红外传感器感应动作，产生一个上跳沿脉冲，送给i/o口，通过cc-link总线与cpu通讯，将相应车区车位数据统计的数据寄存器中数位加一。当有车离开时，停车位变空，红外传感器无感应信号，产生一个下跳沿脉冲，此时相应车区车位数据统计的数据寄存器中数位将减一，这样便实现了停车位占用情况数据统计。该段程序如图4-3所示。图4-3 车位检测及计数代码4.1.2 导向牌指示灯控制对于各区的停车状况，要实现当车辆进场行驶至岔路口时，可以在有空停车位的区域所对应的方向中一个方向，对进场车辆进行正确的引导。通过各车区的红外线传感器采集的信号统计各车区的空车位数，如果某车区的空车位数为0时，则相应车区数据寄存器的寄存数为0，此时便向该车区方向的导向牌指示灯发出一个控制信号，使其关闭，向车主表明该方向车区的停车位以满，请不要选择该方向停车。在模型中，控制导向牌指示灯的是输出i/o从站模块的y101-y105接口。该段程序代码示意如图4-4所示。图4-4 导线牌指引灯控制代码4.1.3 车位统计及空车位指示在车库入口处安装的led显示屏是为了更好的指引车辆在车库顺利停放，使车主实时的了解车库停车位使用状况。在本模型中，数据采集系统将停车位使用情况的数据统计起来，分别将空车位数，占用车位数，总车位数通过y10、y20、y30送到led显示屏上显示。该段程序代码示意如图4-5所示。图4-5 车位统计及空车位代码4.1.4 入口及出口栏道机控制 入口拦道机的作用是使车辆安全进入，防止车辆堵塞，车库管理出现混乱，所以拦道机的控制十分重要。一般情况下，车辆出入时，红外线传感器感应到后，给cpu发送一个信息，cpu按照程序运算后，反馈一个控制信号，使拦道机动作，栏杠抬起。但有一种特殊情况是当车库无空车位，停车满时，不能允许车辆进入，此时控制信号通过y106控制拦道机栏杠，使其不能抬起，禁止车辆进入。4.2 上位机监控程序上位机监控程序的编制采用spce061a开发平台，它是一种基于windows环境的面向对象、图形化hm i人机接口应用软件，主要用于为工业自动化项目提供监控平台，具有大量的i/o驱动程序，可与多种可编程控制器连接，它集控制技术、图形技术、网络技术、数据库技术等于一身，包含动态实时参数显示、过程参数报警输出、网络通讯技术等组件。该软件图形功能强大，以批量方式传送数据，具有快速和高可靠性的特点，应用界面友好，用户不需编程即可生成满足其控制需求的应用软件。spce061a由项目管理器和运行系统两部分组成。项目管理器对系统设置、设备通讯、运行数据库、画面制作管理、报表制作、配方应用、脚本应用、用户管理等多种工程资源进行统一集中管理。运行系统动态地显示用户在画面开发系统中所开发的动态画面和负责系统数据库与控制设备之间的数据交换，同时完成用户所定义的报表、报警、监视等功能，生成历史数据文件。spce061a最先引进设备数据表的概念，即定义一张表格，让表格中的设备号对应外部数据，实时数据库再从设备号中获取数据。设备数据表把软件系统和外部设备进行隔离，能同时与多个不同类型的设备通讯，使不同的设备具有相同的配置界面，统一设备变量地址表示方式。4.2.1停车场建模本次设计主要是针对某中型停车场进行的智能管理系统，该停车场的平面布局图如图4-7所示。图4-7 停车场平面布局图有了停车场的平面布局图以后，将其另存为“.bmp”格式的文件，以便将其导入到spce061a软件中。画面制作的步骤如下：首先，打开spce061a软件项目管理器，选择“基本应用”目录下的“画面显示”，双击“画面制作”，进入画面制作界面。进入画面制作界面后，打开左上角的“画面”下拉菜单，选择“新建”，新建一个项目。新建项目之后，便可以开始画面制作了。画面制作界面上有两个小的窗口，一个是“工具箱”，上面有很多的功能，直接点击即可实现“新建画面”、“打开画面”、“保存”、“编辑”、“退出”等近50项功能。另外一个窗口是“组件箱”，有“图形图片”、“文本变量”、“数据库”、“图形库”等近20项功能，每一项都有下拉菜单，它的内容丰富，功能很强大。停车场的画面元素必须包括有：停车场布局图，车辆，入口、出口处的拦道机，显示屏，指引牌，导向牌，车位指示灯等。这些图形元素必须在画面制作中一一实现。在画面制作界面中添加图形图片，可以有三种途径：第一种，直接从spce061a软件自带的图形库中选择所需要的图形。这是一种比较简单方便的办法，利用软件的“组件箱”中的“图形库”功能，在“图形库”的下拉选项中有很多的常用图形文件，覆盖范围广，图形种非常类全。第二种，直接在画面制作界面中画出所需要的图形。spce061a软件提供了画图工具，在“组件箱”下的“图形图片”中，有“直线”、“多边形”、“立体图形”等简单的绘图工具，可以使用这些几何元素进行一些简单图形的绘制，绘出的图形可以通过其属性设置对其进行填充颜色等。第三种，从本地电脑上添加图形文件。可以利用“组件箱”中的工具来实现。选择“组件箱”中的“c.图形图片”下的“位图”，即可在空白处按照一定的路径添加所需要的位图。在系统中主要使用的方法是第三种方法。首先导入停车场平面布局图到画面制作界面，可以按照第三种方法所述步骤即可将“停车场平面布局图”导入到画面制作界面了。导入停车场平面布局图后，得到了一个大致的框架，现在要在停车场上填充具体的内容。在入口和出口处，必须要设置栏道机，在车辆到达是抬起放行，车辆经过后放下。栏道机的图形文件可以直接从“图形库”中选择。从“组件箱”中的“图形库”下拉选项中选择“安全设备”，从中选择即可。在spce061a软件图形库中，提供有几种车辆图片，但是全是货车之类的，本文研究的是城市停车场，所以不能用货车。所以，画面制作中停车场的车子都是先在网络上找到满意的轿车图片后，用visio进行编辑，再以位图的形式用第三种方法添加进来的。显示屏的制作，选用了“组件箱”中“d文本变量”下的“标签”，先添加文本“现有空车位总数”，再显示动态变量，在运行数据库中定义一个能够显示车数的变量，将其添加导标签显示的动态变量即可。图4-8 显示动态变量然后，通过画一个矩形框，对显示屏做一定的修饰，最后做出来的显示屏效果图如图4-9所示。图4-9 显示屏效果图导向牌和指引牌是分别放置在路上和路口，用来对车辆进行引导的，使其选择正确的方向停车。在相应的方向上有车位时，让其可见即可。在本次设计中，指引牌和导向牌均是通过第二种方法画出来的，指引牌时通过“组件箱”中“图形图片”下的“多边形”工具，画出一个类似于箭头的东西，然后对其填充颜色即可。车位指示灯也时用第二种方法画出来的。4.2.2 变量设置与设备数据表定义本停车场监控系统画面记录了三辆车的情况，其中有两辆车进场并且入停车位，一辆车出停车位，并且出停车场。要实现这些场景，首先得让车子动起来，这就要在“运行数据库”中对汽车进行变量设置。spce061a 监控系统通过通讯驱动，把外部控制设备中的成批的数据映象到设备数据表中，但成批数据无法直接使用，所以系统通过运行数据库提供各种变量，以各种方式来访问设备数据表；运行数据库是整个控制系统的中心枢纽，运行数据库提供的各种变量，要供其他程序使用，如画面、报警、报表等。spce061a提供了被称为“设备数据表”的内存缓冲区，其中存放与外部控制设备通讯的数据，通过通讯驱动进行刷新和输出，运行数据库所需要的过程数据从设备数据表中取得。设备数据表是系统提供的一块数组内存，大小为100*1024，用来存放与外部设备进行交换的数据。即:控制设备设备驱动设备数据表 运行数据库 应用程序/功能设备数据表由100个“设备号”组成，用d1、d2、d3、d100 来表示这100个设备号，每个设备号对应1024 字节长度的一组数据。通过“单元号”来访问设备号中的某个数据单元，单位可以是字节、字、双字。通过“位号”来访问数据单元中的某个数据位。用设备号、单元号、位号可以灵活地访问设备数据表的各种数据。某个设备号的数据类型可以定义为字节(8 位)、字(16 位)、双字(32 位)，如果为字节(8 位)，则单元号可以是0、1、1023，位号可以是0、1、7；如果为字(16 位)，则单元号可以是0、1、511，位号可以是0、1、15；如果为双字(32 位)，则单元号可以是0、1、255，位号可以是0、1、31。d1 为仿真设备号(sim)，被系统使用，其内容可作为中间变量，不能由其他驱动程序提供。为了提高通讯效率，要求用户对控制设备中需要通讯的数据，按批量进行组织，使每个设备号对应一批数据，并尽量减少设备号的数量。设备数据表以批量的方式对通讯数据进行读写，而不是离散的数据读写，通讯速度快； 设备数据表相当于系统的i/o 缓冲区，可加快系统的读写速度；特别适合于数据量较大的通讯系统；它与外部控制设备隔离，使系统的某个变量地址不与i/o 地址关联，统一了数据表达格式，使系统访问不同的设备时，都具有相同的变量地址格式，不再为记住繁琐的变量地址而苦恼。设备数据表便于项目的转换，例如想把某个与三菱的plc 通讯的系统转换为与ge fanuc 的plc 通讯时，只需重新定义设备数据表即可，不用修改组态数据库及其他部分，也使监控系统支持控制设备的冗余成为可能。根据以上对于定义数据表的介绍，可知要定义设备数据表，首先要确定需要的设备号的数目。对于停车场来说，具体的硬件工作原理是，在每一个停车位上有一个传感器，用来感知该停车位上是否有车辆。将每一个传感器接入mc33993芯片的引脚，再将mc33993芯片接入cpu，cpu将采集到的传感器的信号经过分析后，经由cc-link总线以及pcicc-link通信卡与上位机连接，并且通过监控软件添加通讯驱动以及定义设备数据表之后，实现上位机与外部设备的数据交换以及控制。上位机向停车场的指示灯、显示屏、导向牌等设备发出指令，使其按照既定的原则来完成停车场的功能。本次设计的停车场一共有144个停车位，即需要有144个传感器，此外在入口、出口处分别有一个传感器，用来追踪车辆的行驶状态。 所以，一共需要146个传感器来监测车辆的行驶状态，是为146个输入信号。每一个车位对应有一个车位指示灯，一共有144个指示灯，入口、出口处各有一个栏道机，在叉路口处共需要有10个指引牌，在路上一共需要13个导向牌，还有一个车位显示屏，是为输出信号，共有170个输出信号。输入信号对应一个设备号，输出设备对应一个设备号，所以一共需要两个设备号。每个输入信号或输出信号对应1个位，输入信号需要144/8=18个字节，数据类型为“i映象输入”，可以设定其长度为20，留有一定的裕量，单元格式为“字节”，数值类型为“无符号整数”，方式为“只读”。输出信号则相对多一些，需要170/8=22个字节，数据类型为“q映象输出”，为了留有裕量，可以设定其长度为30个字节，单元格式为“字节”，数据类型为“无符号整数”，方式为“读写”。图4-10 设备数据表定义根据上述分析，便可以完全定义出设备数据表了。至此，便将外部设备和上位机进行数据交换的通道铺好了，再通过组态，对指示灯等停车场设备进行变量设置（主要采用外部开关变量以及模拟输入输出变量），便可以将采集的信号在上位机上显示了。4.2.3 入口、出口处栏道机监控由监控系统采集的红外传感器数据，存放于设备数据表中，现以入口处的红外传感器为例。入口处的红外传感器用来检测车辆信息，当车辆到来时，红外传感器便向cpu发送信号，cpu与上位机相连，所以设备数据表可以采集到红外传感器的数据信息。红外传感器的工作方式是：从检测到车辆开始直到车辆驶出传感器的检测范围，传感器都会一直有信号。对应于入口处的传感器的信号设置一个开关输入变量di“传感器”，当变量“传感器”为“1”，就表示车辆在红外传感器的检测范围，为“0”时，就表示红外传感器检测范围内没有车辆。如图4-11所示。图4-11 入口传感器变量设置栏杆的抬起与放下是通过栏杆运动的动力装置伺服电机的正转与反转来实现的。电机可以采用运动