【正文】 monitoring system to monitor the system39。 上位機(jī)即車(chē)道收費(fèi)站計(jì)算機(jī)，采用可滿足數(shù)據(jù)通信要求的計(jì)算機(jī)。 外部設(shè)備包括： 車(chē)輛檢測(cè)器、 擋車(chē)器、 通行 信號(hào) 燈、天棚信號(hào)燈 、霧燈 、自動(dòng)欄桿、費(fèi)額顯示器、 操作員 鍵盤(pán)、視頻數(shù)據(jù) 采集器、通信線纜、車(chē)輛稱(chēng)重模塊、報(bào)警燈等 。 西門(mén)子公司的 WinCC 是 Windows Control Conter （視窗控制中心）的簡(jiǎn)稱(chēng)。此外 WinCC 還有對(duì) SIMATIC PLC 進(jìn)行系統(tǒng)診斷的選項(xiàng) ，給硬件維護(hù)提供了方便。 2． 包括所有 SCADA 功能在內(nèi)的客戶機(jī) /服務(wù)器系統(tǒng)。 6． 強(qiáng) 大 的 標(biāo) 準(zhǔn) 接 口 （ 如 OLE,ActiveX 和 OPC ）。 TIA 意味著在組態(tài)、編程、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和通訊方面的一致性。通過(guò)組態(tài)軟件中命令語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，使虛擬 車(chē)道控制機(jī) 完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，用畫(huà)面上 的窗口 來(lái)顯示來(lái)自 PLC的各種狀態(tài)信息，編寫(xiě) PLC控制程序，通過(guò)計(jì)算機(jī)與 PLC串行通信交換信息和組軟件接收和執(zhí)行 PLC對(duì) 車(chē)道控制機(jī) 發(fā)出的各種命令，用 PLC來(lái)控制“虛擬” 車(chē)道控制機(jī)。本文中使用的是只具有計(jì)數(shù)，欄桿控制功能的線圈檢測(cè)器。包括車(chē)牌，車(chē)身照。 4． 車(chē)輛檢測(cè)器 的正常運(yùn)行過(guò)程 當(dāng)車(chē)輛即將進(jìn)站，車(chē)輛檢測(cè)器通過(guò)線圈感應(yīng)到車(chē)輛，即刻發(fā)出信號(hào)，車(chē)道控制機(jī)接收到該信號(hào)，分別向數(shù)據(jù)圖像采集設(shè)備、自動(dòng)欄桿發(fā)出指令，由此攝像機(jī)即刻抓拍車(chē)輛圖像，包括車(chē)身以及車(chē)牌圖像；自動(dòng)欄桿落下，車(chē)輛進(jìn)站完成。采用扭矩電機(jī)可使電機(jī)停止在任何位置而不致?lián)p壞。 4． 金屬感應(yīng)器 可完成防撞、防砸和車(chē)輛通過(guò)欄桿后自動(dòng)落桿功能。 1． 車(chē)道監(jiān)控?cái)z像機(jī)。該系統(tǒng)可識(shí)別車(chē)輛牌照號(hào)碼，牌照顏色。在高速稱(chēng)重系統(tǒng)后方設(shè)置超重報(bào)警顯示裝置，對(duì)超限超重車(chē)輛進(jìn)行引導(dǎo)，使之退出高速公路或從最近的匝道口駛出高速公路。從整個(gè)計(jì)重收費(fèi)過(guò)程可以看出，計(jì)重是計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)的核心部分和關(guān)鍵部分，也是計(jì)重收費(fèi)的重要依據(jù) 。設(shè)計(jì)操作員鍵盤(pán)是，以友好，高效，簡(jiǎn)潔畫(huà)面為目標(biāo)。 過(guò)站車(chē)輛經(jīng)過(guò)稱(chēng)重系統(tǒng)的自動(dòng)稱(chēng)重所得重量信息將會(huì)自動(dòng)上傳至收費(fèi)員計(jì)算機(jī)，并顯示在操作員操作畫(huà)面上，操作員根據(jù)其是否超重，超重百分?jǐn)?shù)，判斷其是否違章，是否需要作牽引處理。發(fā)現(xiàn)車(chē)輛存在違章行為，操作員可聯(lián)系交通管理部門(mén)工作人員對(duì)車(chē)輛進(jìn)行違章處理。 (2)費(fèi)用收訖后，打印票據(jù)，給車(chē)輛提供收費(fèi)憑證。 在各種天氣原因以及特殊情況等條件下，操作員可通過(guò)控制鍵盤(pán)對(duì)棚燈，霧燈以及通行信號(hào)燈進(jìn)行手動(dòng)控制。顯示屏上顯示過(guò)站車(chē)輛需繳納的過(guò)站費(fèi)用總數(shù)。 數(shù)碼管演示圖見(jiàn)費(fèi)額顯示屏示例 圖 。 圖 費(fèi)額顯示屏示例 圖 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 棚霧燈及信號(hào)燈 一、 雨棚燈 雨棚燈由大量 LED 燈泡構(gòu)成，主要功能是提供照明 。 圖 節(jié)能型雨棚燈示例 圖 二、 霧燈 使 用 LED 發(fā)光二極管為光源 ，在迷霧，雨天等能見(jiàn)度低的天氣條件下，開(kāi)啟霧燈為行駛車(chē)輛照明并指示收費(fèi)站車(chē)道位置。霧燈的控制與雨棚燈相同，由操作員鍵盤(pán)控制，手動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉。當(dāng)車(chē)輛繳費(fèi)完成，轉(zhuǎn)換為綠燈，示意車(chē)輛可以通行。 每個(gè)車(chē)道都裝設(shè)區(qū)域報(bào)警控制器。 3． 火災(zāi)自動(dòng) 報(bào)警 。 (3)事故照明。這種連接不是各個(gè)子系統(tǒng)的簡(jiǎn)單堆積，而是借助于自動(dòng)化系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)把現(xiàn)有的分離的設(shè)備、功能、信息組合到一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的、統(tǒng)一的、協(xié)調(diào)的系統(tǒng)之中，從而能夠把先進(jìn)的高技術(shù)成果，巧妙靈活地運(yùn)用到現(xiàn)有的 車(chē)道控制機(jī) 系統(tǒng)中，以充分發(fā)揮其更大的作用和潛力。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成的目的是為了構(gòu)建信息傳輸和軟硬件資源共享的信息平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn) 車(chē)道控制 系統(tǒng)的全面集成奠定基礎(chǔ)。系統(tǒng)集成的過(guò)程主要是解決不同系統(tǒng)和產(chǎn)品之間接口和協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題，從而使它們之間具有互操作性。 4．高效率。系統(tǒng)的可擴(kuò)充性取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性，模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有利于系統(tǒng)升級(jí)和功能擴(kuò)充。組態(tài)軟件的畫(huà)面由各種圖形對(duì)象組成，自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)技術(shù)人員在組態(tài)時(shí)很容易生成 各種圖形對(duì)象，把被控對(duì)象 (如反應(yīng)罐、溫度計(jì)、鍋爐、趨勢(shì)曲線、報(bào)表等 )形象地畫(huà)出來(lái)。 2．現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)交換?？梢园凑战M態(tài)要求和操作人員的指令將控制數(shù)據(jù)發(fā)送給 I/O 設(shè)備，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施控制或調(diào)整控制參數(shù)。 7．具有與第三方程序的接口，方便數(shù)據(jù)共享。靜態(tài)圖形設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)屬性設(shè)置兩個(gè)過(guò)程。 2． 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)組態(tài)軟件與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的軟件系統(tǒng)，組態(tài)軟件在運(yùn)行環(huán)境中調(diào)用相應(yīng)的 I/O 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中各個(gè)部分，完成整個(gè)系統(tǒng)的通信過(guò)程。工控組態(tài)軟件引入“策略”的概念來(lái)描述組態(tài)軟件的控制功能。 WinCC flexible 工程系統(tǒng)是用于處理所有基本組態(tài)任務(wù)的軟件。 在運(yùn)行系統(tǒng)中，您可以在過(guò)程模式下執(zhí)行項(xiàng)目。 二、 WinCC flexible 的 工程 系統(tǒng) WinCC flexible 是用于所有組態(tài)任務(wù)的工程系統(tǒng)。 因此， WinCC flexible 的功能性可以與 ProTool 系列的產(chǎn)品和 TP Designer相媲美。 4． 當(dāng)前運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)的歸檔，例如過(guò)程值和報(bào)警事件 四、 WinCC flexible 的自動(dòng)化概念 WinCC flexible 可以控制 單臺(tái)、多臺(tái)和具有集中功能的 HMI 系統(tǒng) 基于 PLC 的 車(chē)道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計(jì) 17 圖 西門(mén)子 WinCC flexible 自動(dòng)化概念圖 WinCC flexible 全自動(dòng)化解決方案不僅涉及 HMI 系統(tǒng)（例如 WinCC flexible），還涉及附加的組件，例如 PLC、過(guò)程總線和外圍設(shè)備。 ? 變量，用來(lái)在 HMI 設(shè)備和車(chē)道控制機(jī)系統(tǒng)之間傳送數(shù)據(jù)。單擊“ 小型項(xiàng)目 ”按鈕，進(jìn)入“ 設(shè)備選擇 ”對(duì)話框，如圖 所示。 然后輸入有關(guān)項(xiàng)目的信息 單擊“完成”按鈕，確認(rèn)新建的工程，完成新建工程的操作。需要使用下列對(duì)象來(lái)組態(tài)填充量顯示： ? 儲(chǔ)存填充量的變量 ? 以數(shù)字形式顯示填充量的輸出域 ? 以圖形方式顯示填充量的棒圖 ? 用于設(shè)定標(biāo)簽的文本域 圖 定義變量窗口 一 圖 變量定義窗口二 基于 PLC 的 車(chē)道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計(jì) 21 表 觸摸屏的變量表 名稱(chēng) 數(shù)據(jù)類(lèi)型 地址 報(bào)警燈 bool 內(nèi)部變量 棚燈 bool 內(nèi)部變量 霧燈 bool 內(nèi)部變量 信號(hào)燈 bool 內(nèi)部變量 外設(shè)欄桿 bool 內(nèi)部變量 外設(shè)攝像 bool 內(nèi)部變量 攝像機(jī) bool 內(nèi)部變量 外設(shè)電機(jī) bool 內(nèi)部變量 稱(chēng)重模塊 int 內(nèi)部變量 攝像機(jī) int 內(nèi)部變量 電動(dòng)機(jī) int 內(nèi)部變量 車(chē)輛統(tǒng)計(jì) int 內(nèi)部變量 應(yīng)繳費(fèi)用 int 內(nèi)部變量 欄桿落 int 內(nèi)部變量 費(fèi)額顯示屏 int 內(nèi)部變量 大車(chē)過(guò) int 內(nèi)部變量 外設(shè)稱(chēng)重 int 內(nèi)部變量 小車(chē)過(guò) int 內(nèi)部變量 中車(chē)過(guò) int 內(nèi)部變量 收費(fèi)統(tǒng)計(jì) int 內(nèi)部變量 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 組態(tài)畫(huà)面的變量表 三． 車(chē)輛經(jīng)過(guò)畫(huà)面組態(tài) 設(shè)計(jì) 通過(guò)用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn) 車(chē)道控制機(jī) 的純軟件仿真監(jiān)控系統(tǒng)，介紹用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的仿真方法，利用組態(tài)軟件的命令語(yǔ)言編寫(xiě)用戶程序的方法。欄桿默認(rèn)處于落下位置 ，小車(chē)駛?cè)胲?chē)道收費(fèi)站內(nèi)停下。一次收費(fèi)完成。根據(jù)組態(tài)軟件項(xiàng)目向?qū)У妮o助，本設(shè)計(jì)以圖 為樹(shù)形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)組態(tài)畫(huà)面。從起始畫(huà)面可切換到所有其他畫(huà)面，并且每個(gè)分畫(huà)面都可以一步返回起始畫(huà)面。運(yùn)行演示畫(huà)面主要為系統(tǒng)綜合組態(tài)畫(huà)面。當(dāng)運(yùn)行方式為上位控制時(shí)，可以通過(guò)畫(huà)面中的按鈕啟動(dòng)和停止設(shè)備運(yùn)行。組態(tài)畫(huà)面動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法：首先從庫(kù)中找出汽車(chē)圖形，將汽車(chē)圖形的屬性中動(dòng)畫(huà) 水平移動(dòng) 啟動(dòng)打鉤，將其水平移動(dòng)動(dòng)畫(huà)激活。設(shè)置該按鈕事件中，單擊事件的函數(shù)為 — 編輯位。由此，動(dòng)態(tài)汽車(chē)通過(guò)的三個(gè)狀態(tài)分別見(jiàn)圖 、圖 、圖 。超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)車(chē)重的車(chē)輛，將繳納超重部分按重量計(jì)算附加費(fèi)用。 車(chē)輛型號(hào)的區(qū)分在滬杭甬高速公路收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)中可以得到。公里計(jì)費(fèi) 。 15 噸至 30噸（含 ） 元 /噸 超限 30%以?xún)?nèi)（含基于 PLC 的 車(chē)道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計(jì) 27 30%）。公里 2 計(jì)。公里 4 計(jì) 車(chē)型判斷組態(tài)畫(huà)面所要求達(dá)到的功能為，可通過(guò)車(chē)道控制機(jī)操作員鍵盤(pán)選擇預(yù)設(shè)的車(chē)型種類(lèi)，種類(lèi)必須概括所有車(chē)型種類(lèi)。 二． 車(chē)型判斷畫(huà)面組態(tài)設(shè)計(jì) 本組態(tài)設(shè)計(jì)安排了上述車(chē)型四種，分別為 5t、 15t、 30t、大于 30t。 在應(yīng)收費(fèi)用的計(jì)算上，運(yùn)用上述公式 合法裝載：應(yīng)收費(fèi)用 =單價(jià) *車(chē)重 *公里數(shù) 并為演示便利，設(shè)公里數(shù)為 100 公里。與此函數(shù)相反的系統(tǒng)函數(shù)是“ LinearScaling”。通過(guò)這一系列的方法，即組態(tài)了整套車(chē)型判斷，計(jì)價(jià)，費(fèi)額顯示的全過(guò)程。 即顯示應(yīng)收費(fèi)用數(shù)額。 圖 費(fèi)額顯示屏 畫(huà)面 外部設(shè)備 仿真 一． 組態(tài)虛擬 欄桿起落 虛擬欄桿在車(chē)輛駛?cè)雿u中和收費(fèi)結(jié)束離開(kāi)收費(fèi)島時(shí)活動(dòng)，可由 PLC 程序控制，也可由操作員鍵盤(pán)控制。將他們的屬性設(shè)置中，可見(jiàn)性一欄設(shè)置成為：由變量“欄桿落”控制的彼此交錯(cuò)隱藏或可見(jiàn)。攝像機(jī)工作周期開(kāi)始于欄桿落下，結(jié)束于欄桿升起。 圖 攝像機(jī)變量的函數(shù)設(shè)置 畫(huà)面 三． 組態(tài)虛擬信號(hào)燈閃爍 信號(hào)燈的閃爍工作周期和攝像機(jī)相同，即欄桿起，亮綠燈；欄桿落，亮紅燈。 圖 信號(hào)燈變量的函數(shù)設(shè)置 畫(huà)面 四． 組態(tài)虛擬棚燈、霧燈照明 棚燈與霧燈的照明系統(tǒng)模擬，是用兩個(gè)按鈕分別控制。變量名為“車(chē)輛計(jì)數(shù)”。使用 SetValue 函數(shù)，對(duì)指定函數(shù)值進(jìn)行賦值，賦零值即可將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)清零。也可以將報(bào)警事件保存在報(bào)警記錄中，記錄的報(bào)警事件可以在 HMI 設(shè)備上顯示，或者以報(bào)表形式打印輸出。 2）模擬量報(bào)警：模擬量的值（例如：溫度值）超出上限或下限時(shí)，將觸發(fā)模擬量報(bào)警。 2． 系統(tǒng)報(bào)警 系統(tǒng)報(bào)警用來(lái)顯示 HMI 設(shè)備或 PLC 中特定的系統(tǒng)狀態(tài)，系統(tǒng)報(bào)警是這些設(shè)備中預(yù)定義的。 系統(tǒng)報(bào)警由編號(hào)和報(bào)警文本組成，報(bào)警文本中可能包含更準(zhǔn)確說(shuō)明報(bào)警原因的內(nèi)部系統(tǒng)變量，只能組態(tài)系統(tǒng)報(bào)警的某些特性的屬性?？墒褂孟嚓P(guān) HMI 設(shè)備所支持的字符格式來(lái)逐個(gè)字符地處理報(bào)警文本的格式。每個(gè)報(bào)警編號(hào)在下列類(lèi)型中的 報(bào)警中都是唯一的： 1) 離散量報(bào)警； 2) 模擬量報(bào)警； 3) HMI 系統(tǒng)報(bào)警 4) 來(lái)自 PLC 的 CPU 內(nèi)的報(bào)警。還可通過(guò)它來(lái)確定報(bào)警在 HMI 設(shè)備上的顯示方式?？梢栽诓煌漠?huà)面中 為不同類(lèi)型的報(bào)警組態(tài)多個(gè)報(bào)警視圖。 3． 報(bào)警指示器 報(bào)警指示器是組態(tài)好的圖形符號(hào)，在畫(huà)面模板上組態(tài)的報(bào)警指示器將成為項(xiàng)目中所有畫(huà)面上的一個(gè)元件。車(chē)輛若超重 60 噸以上，自動(dòng)判別為違章車(chē)輛，產(chǎn)生違章報(bào)警。 3． 違章車(chē)輛顯示屏上顯示“違章！靠邊停車(chē)”字樣以提示駕駛員靠邊。 4． 報(bào)警畫(huà)面仿真圖 圖 超重自動(dòng) 報(bào)警 畫(huà)面仿真 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 圖 報(bào)警 畫(huà)面文本信息和確認(rèn)按鈕仿真 圖 報(bào)警 畫(huà)面文本信息和確認(rèn)按鈕仿真二 基于 PLC 的 車(chē)道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計(jì) 41 警報(bào)鳴笛仿真 在突發(fā)情況或者出現(xiàn)火災(zāi)等緊急危險(xiǎn)情況時(shí)，需要拉響警報(bào)，鳴笛，閃爍報(bào)警燈。具體設(shè)置和仿真見(jiàn) 圖 、圖 。所以它的組成與一般計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本一致，有中央處理單元 (CPU)、存儲(chǔ)器 (RAM/ROM)、輸入輸出部件 (I/O 單元 )、電源和編程器幾大部分組成，如圖 所示。 基于 PLC 的 車(chē)道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計(jì) 43 圖 電梯 PLC 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖 信號(hào)控制系統(tǒng)接口示意圖 可編程控制器的工作原理 PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式，這個(gè)過(guò)程可分為內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個(gè)階段。在整個(gè)運(yùn)行期間， PLC 的 CPU 以一定 的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 圖 掃描周期示意圖 3．用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 按由上到下的順序依次地執(zhí)行用戶程序中的指令，按先左后右、先上后下的順序?qū)?梯形圖中由觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)或者刷新輸出線圈在 1/O 映像區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行梯形圖所規(guī)定基于 PLC 的 車(chē)道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計(jì) 45 的特殊功能指令。 PLC 為控制裝置，在組態(tài)軟件的畫(huà)面 中生成的虛擬 車(chē)道控制機(jī) 為被控對(duì)象，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕觀察虛擬 車(chē)道控制機(jī) 的運(yùn)行情況。 WinCC flexible 與 PLC 的 集成 一、 集成的 好處 1． 在 SIMATIC Manager 中可以同時(shí)管理自動(dòng)化項(xiàng)目的 PLC 和 HMI 的組態(tài)、編程和調(diào)試。在STEP7 中修改了變量的符號(hào)， WinCC flexible 中的變量會(huì)同時(shí)自動(dòng)更新。 2． 觸