基于winccflexible组态软件及plc控制的车道控制机设计本科毕业论文(编辑修改稿)

基于winccflexible组态软件及plc控制的车道控制机设计本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

段内违章多次处理。 2． 收费功能。 主要监控内容包括： (1)综合车辆情况，给出应缴费用数据，并通过车道控制机 功能将数据显示在费额显示屏上，使车辆驾驶员获知缴费情况。 (2)费用收讫后，打印票据，给车辆提供收费凭证。 (3)将收费费额数据信息保存至计算机并讲统计数据信息上传至上级网络。 3． 报警功能 当车辆出现冲卡，车辆相撞事故，火灾等各种意外突发紧急状况，操作员可即刻报警，车道控制机接收报警信号，开启报警灯和报警功放。 4． 控制信号灯以及棚雾灯功能。 在各种天气原因以及特殊情况等条件下，操作员可通过控制键盘对棚灯，雾灯以及通行信号灯进行手动控制。 5． 考勤记录功能。 工作人员上岗与下班时间考勤记录可通过操作键盘记录，数据将统 计在计算机内。 二． 费额显示屏 费额显示屏是为过站车辆提供明确收费数目的电子显示屏。 显示屏上显示过站车辆需缴纳的过站费用总数。 显示屏与车道控制机和上位机相连接，将数据通过数字形式转换成电平信号传达给译码管，最后由数码管显示。 费额显示器安装于收费岛上用于显示车型、金额、通行状态或其他与收费系统相关的信息。 可自动或手动多级调节发光强度，以防止在夜间产生眩光。 数码管演示图见费额显示屏示例 图。 图为厦门信达光电公司生产费额显示器样例。 1． 费额显示屏 又微处理器和大规模集成电路组成。 2． 通过译码管和数码管的转换将费额数字反映至电子屏上。 图 费额显示屏示例 图 南京工程学院电力工程学院毕业设计（论文） 10 棚雾灯及信号灯 一、 雨棚灯 雨棚灯由大量 LED 灯泡构成，主要功能是提供照明。 其由车道控制机控制，当操作员通过操作员键盘发出开启或关闭指令，车道控制机即通过控制电路开启或关闭雨棚灯。 我国目前市场上的雨棚灯有节能型和白炽灯等，采用节能型雨棚灯可提高光照效果并减低能耗。 示例图见图 ，示例为保定恒盛科技有限公司生产的高速公路收费棚节能灯。 图 节能型雨棚灯示例 图 二、 雾灯 使 用 LED 发光二极管为光源 ，在迷雾，雨天等能见度低的天气条件下，开启雾灯为行驶车辆照明并指示收费站车道位置。 提供必要的警示引导作用。 雾灯的使用是必要的道路交通安全设施，保障高速公路系统正常运行及人员和车辆安全。 避免和减少交通事故的发生。 雾灯的控制与雨棚灯相同，由操作员键盘控制，手动开启或关闭。 见图例 ，图为陕西钜秦科技有限公司产品样例。 基于 PLC 的 车道 控制 机 组态设计 11 图 收费站雾灯图 三、 交通信号灯 道路交通信号灯是为了加强道路交通管理 , 减少交通事故 , 提高道路使用效率 , 从而改善交通状况的一种重要工具。 当车辆驶入收 费岛时，红灯亮起示意车辆停车。 当车辆缴费完成，转换为绿灯，示意车辆可以通行。 见图例 ，图为山东泰安海阔交通器材厂产品样例。 图 交通信号灯图 南京工程学院电力工程学院毕业设计（论文） 12 报警系统 一． 报警系统 报警系统由报警灯，警报器和控制单元构成。 集中报警系统应由一台集中报警控制器和两台以上区域报警控制器组成。 每个车道都装设区域报警控制器。 集中报警系统装设在收费站主控制室。 1． 当车辆冲卡或者撞击自动栏杆发生时，自动栏杆上的感应单元发出信号，传至车道控制机，车道控制机联动区域报警控制单元启动报警灯及报警器，自动完成报警。 2． 当遇到匪盗等警情，操作人员可通过操作员键盘手动或安置在桌面下方的脚踏式匪警报警器报警。 3． 火灾自动 报警。 由设置 在各重点防火区域的 火灾探测器 和温度感应器、区域报警控制单元 等组成火灾自动报警系统。 消防控制设备主要是： (l)火灾警报装置。 (2)火灾电话。 (3)事故照明。 (4)事故广播。 (5)固定灭火系统控制装置等。 系统电气图及 系统集成 一．系统集成的目标 系统集成，就是为了满足用户对 车道控制机 在功能、管理和信息、共享等方面的实际需求，利用计算机网络技术和分布式数据库技术，通过优化系统设计和优选产品， 将各子系统有机地连接成为一个整体 (各子系统之间实现联动 )，并使之能够实现信息共享和协同工作，提高管理系统对突发事件的响应能力，发挥整体效益，以达到整体优化的目的，从而为用户提供舒适、安全、高效的工作和生活环境。 这种连接不是各个子系统的简单堆积，而是借助于自动化系统和网络系统把现有的分离的设备、功能、信息组合到一个相互关联的、统一的、协调的系统之中，从而能够把先进的高技术成果，巧妙灵活地运用到现有的 车道控制机 系统中，以充分发挥其更大的作用和潜力。 简单地说，系统集成就是借助于系统支撑平台对相关软件、硬件以及多元 化信息进行综合和统一的过程、这里的系统平台是指支撑应用系统开发和运行的环境。 系统集成的定位可从以下几个方面： 1．系统集成借助于计算机技术、网络技术、自动控制技术、系统集成技术等先进的技术手段，通过对人机系统的合理优化 ， 实现对系统的有效管理，为管理决策基于 PLC 的 车道 控制 机 组态设计 13 提供服务支持。 2．系统集成通过计算机网络平台，实现对各种 内外部 设备的集中式管理、分布式管理和设备的优化运行。 网络系统集成的目的是为了构建信息传输和软硬件资源共享的信息平台，为实现 车道控制 系统的全面集成奠定基础。 3．系统集成应达到的基本目标是实现 车道控制系统 相关子系统的联动和协同运作。 相关子系统联动的最大好处在于，一且出现事故，可以通过系统的联动在危险发生的第一时间采取措施，从而减少损失和有效阻止不良事态的进展，为使用者提供可靠、高效、便利的工作环境。 二．系统集成的原则 1．开放性。 系统集成的过程主要是解决不同系统和产品之间接口和协议的标准化问题，从而使它们之间具有互操作性。 2．可靠性和稳定性。 3．实用型和经济性。 以最小的代价来最大限度地满足用户的需求。 4．高效率。 系统性能是系统集成中最重要的因素之一。 系统性能主要包括：系统的实时响应能力、通信带宽和 数据传输速率、网络的吞吐能力等几个方面。 5．可扩充性。 系统的可扩充性取决于系统结构的合理性，模块化的系统结构有利于系统升级和功能扩充。 三． 系统电气图 图 系统电气图南京工程学院电力工程学院毕业设计（论文） 14 3 纯软件 车道控制机 综合系统的设计 组态软件简介 一 ．组态软件的功能 组态软件的使用者是自动化工程设计人员。 组态软件使用者主要以图形组态的方式生成适合自己需要的应用系统，不需要用户修改软件的源代码程序。 组态软件有下列功能： 1．生成图形画面。 组态软件的画面由各种图形对象组成，自动化工程设计技术人员在组态时很容易生成 各种图形对象，把被控对象 (如反应罐、温度计、锅炉、趋势曲线、报表等 )形象地画出来。 只需在图形对象的属性对话框中选择各种属性，设置有关的参数，通过内部数据连接实现被控对象的属性与 I/O 设备的实时数据的逻辑连接。 例如，用一个矩形填充体模拟现场容器的液位，在组态这个矩形的填充属性时，指定代表液位的变量名称、液位的上下限及对应的填充高度，就可以完成液位的图形组态。 这个组态过程通常叫做动画连接。 2．现场数据采集与数据交换。 通过组态使来自现场设备的数据与计算机图形画面上的各元素关联起来。 用组态软件生成的应用系统投入运 行后，与被控对象相连的 I/O 设备的数据发生变化时，会使画面上对应的图形对象的属性发生变化。 3．现场设备的控制与参数调整。 可以按照组态要求和操作人员的指令将控制数据发送给 I/O 设备，对执行机构实施控制或调整控制参数。 4．报警信号的处理与记录 发生报警时及时将报警信息以声音、图像的方式通知给操作人员，并记录报警信息，以备以后检索。 5．存储历史数据并支持历史数据的查询。 6．各类报表的生成和打印输出。 7．具有与第三方程序的接口，方便数据共享。 通信及第三方程序接口组件是开放系统的标志，是组态软件与第三方程 序交互及实现远程数据访问的重要手段之一。 二．组态软件的系统组成 组态软件的开发设计通常可以围绕人机界面系统、实时数据库系统、通信系统、控制系统等四大部分进行。 基于 PLC 的 车道 控制 机 组态设计 15 1．人机界面系统。 静态图形设计和动态属性设置两个过程。 静态图形设计，利用组态软件中提供的基本图形元素线、填充形状、文本及设备图库，在组态环境中“组合”工程的模拟静态画面。 静态图形设计在系统运行后保持不变。 动态属性设置则完成图形的动画属性，与实时数据库中定义的变量建立相关性的连接关系，作为动画图形的驱动源。 2． 实时数据库系统。 工控组态软件的核心 部件，是数据处理中心及构建分布式应用系统的基础，它负责实时数据运算与处理、历史数据存储、统计数据处理、报警处理、数据服务请求处理等。 在系统运行过程中，各个部件独立地向实时数据库输入和输出数据，并完成自己的差错控制以减少通信信道的传输错误，通过实时数据库交换数据，形成互相关联的整体。 3．通信系统。 实现组态软件与外界进行数据交换的软件系统，组态软件在运行环境中调用相应的 I/O 设备驱动程序，将数据传送到工程中各个部分，完成整个系统的通信过程。 组态软件与 I/O设备之间通常通过 :串行通信方式 (支持 Modem远程通 信 )、板卡方式、网络节点方式、适配器方式、 DDE 方式、 OPC 方式、 ODBC方式等进行数据交换。 4．控制系统。 控制功能主要表现在弥补传统设备 (如 PLC,DCS,智能仪表或PCbased 设备 )控制能力的不足 ,扩大 PCbased 设备在控制系统中所占比例方面。 工控组态软件引入“策略”的概念来描述组态软件的控制功能。 策略相当于高级计算机语言中的函数，是经过编译后可执行的功能实体。 图 组态软件运行环境 南京工程学院电力工程学院毕业设计（论文） 16 WinCC Flexible 系统的结构 “ WinCC Flexible ”是运行于 Windows XP Professional SP2, Windows XP Professional SP3 版本 西门子公司设计 的组态软件 ，采用模块化设计，可用在多种HMI 设备上， 拥有世界多国语言支持 ，软件运行稳定可靠。 一、 WinCC flexible 的组件 WinCC flexible 工程系统。 WinCC flexible 工程系统是用于处理所有基本组态任务的软件。 WinCC flexible 版本决定了在 SIMATIC HMI 系列中可以组态哪些 HMI设备。 WinCC flexible 运行系统。 WinCC flexible 运行系统是用于过程可视化的软件。 在运行系统中，您可以在过程模式下执行项目。 WinCC flexible 选件。 WinCC flexible 选件可以扩展 WinCC flexible 的标准功能。 每个选件需要一个单独的许可证。 二、 WinCC flexible 的 工程 系统 WinCC flexible 是用于所有组态任务的工程系统。 WinCC flexible 采用模块化的设计。 随着版本的逐步升高，所支持的设备范围以及 WinCC flexible 的功能都得到了扩展。 WinCC flexible 包括了性能从 Micro Panel 到简单的 PC 可视化的一系列产品。 因此， WinCC flexible 的功能性可以与 ProTool 系列的产品和 TP Designer相媲美。 三、 WinCC flexible Runtime 在运行时，操作员可以监控过程。 具体说，涉及到下列任务： 1． 与自动化系统之间的通讯。 2． 图像在屏幕上的可视化 3． 过程操作，例如，通过设置设定值或打开和关闭阀门。 4． 当前运行时数据的归档，例如过程值和报警事件 四、 WinCC flexible 的自动化概念 WinCC flexible 可以控制 单台、多台和具有集中功能的 HMI 系统 基于 PLC 的 车道 控制 机 组态设计 17 图 西门子 WinCC flexible 自动化概念图 WinCC flexible 全自动化解决方案不仅涉及 HMI 系统（例如 WinCC flexible），还涉及附加的组件，例如 PLC、过程总线和外围设备。 WinCC flexible 提供了与 SIMATIC 产品系列和 SIMOTION 产品系列非常成熟的集成功能。 1． 组态和编程的一致性 2． 数据保持的一致性 3． 通讯的一致性 五、 WinCC 系统构成 1． 变量管理器 2． 图形编辑器 3． 报警记录 4． 变量归档 5． 报 表编辑器 6． 全局脚本 7． 文本库 8． 用户管理器 9． 交叉引用表 南京工程学院电力工程学院毕业设计（论文） 18。