機電一體化畢業(yè)論文-PLC機械手控制設計及機動車檢測記錄(卡口)系統(tǒng)技術解決方案

畢業(yè)設計論文名稱：PLC機械手控制設計系部：機車車輛學院 專業(yè)：機電一體化班級: 姓名： 指導教師：二OXX年一月目錄PLC機械手控制設計………………...…31.1摘要.................…………….31.2引言……....................………4PLC的概述…………42.1PLC的基本知識…………..42.2PLC的應用與前景………..5PLC的編程語言…………………..73.1梯形圖編程語言……………...73.2功能塊圖編程語言……………8第四章PLC控制機械手的設計……………….94.1機械手在工業(yè)生產(chǎn)中的應用………………..94.2各電器設備的制方式及控制要求…………..104.3電器元件設備的選擇………124.4控制系統(tǒng)的軟、硬件設計………………...134.5功能表圖設計……………..26第五章設計小結………………33參考文獻……………………....…..34謝辭…………………….....35PLC機械手控制設計1.1摘要：當今的自動化技術發(fā)展迅速，正處于一個快速變革的時代。從半導體到消費類電子產(chǎn)品、再到汽車和航空制造業(yè)、以及輕工業(yè)和物流行業(yè)等多種不同的工業(yè)領域都面臨著日益激烈的全球競爭壓力當今的自動化技術發(fā)展迅速，正處于一個快速變革的時代。從半導體到消費類電子產(chǎn)品、再到汽車和航空制造業(yè)、以及輕工業(yè)和物流行業(yè)等多種不同的工業(yè)領域都面臨著日益激烈的全球競爭壓力，他們需要進一步降低成本、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，并能夠迅速完成產(chǎn)品的更新?lián)Q代。采用最新的自動化技術才是解決這一系列問題的有效手段。本次論文明確了機械手的功能需求和動作流程通過查找了大量資料，了解完成了布進電機和驅動器的選型。通過對機械手制作流程的分析，確定采用PLC為核心的控制系統(tǒng)。在對機械手的分析設計部分梯形圖及控制程序，完成PLC的I/O點分配和硬件接線圖。關鍵詞：機械手，步進電機，可編程序控制器引言機械手是近代自動控制領域中出現(xiàn)的一項新技術，并已成為現(xiàn)代科技的一個重要組成部分。汽車業(yè)的快速發(fā)展，車外型愈求美觀流線，并由于汽車外板件要求完美無塵的沖壓生產(chǎn)線也向高速化、高品質、自動化、柔性化方向發(fā)展。傳統(tǒng)沖壓生產(chǎn)過程中的手工操作、人工送料的生產(chǎn)方式已無法滿足該行業(yè)的需要。

機械手的積極作用正日益為人們所認識，其一，它能部分地代替人的勞動并能達到生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送。因此，它能大大地改善工人的勞動條件，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。因此，受到各先進單位的重視并投入了大量的人力物力加以研究和應用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲的場合，應用得更為廣泛。在我國，近代幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的成果，受到各工業(yè)部門的重視。第二章可編程控制器的概述2.1可編程控制器的基本知識PLC的種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同，對PLC的分類，通常根據(jù)其形式的不同、功能的差異和I/O點數(shù)的多少等進行大致分類.根據(jù)1PLC的結構形式可將PLC分為整體式和模塊式兩類（1）整體式PLC整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等各件都集中裝在一個機箱內，具有結構緊湊、體積小、價格低的特點。小型PLC一般采用這種整體式機構。整體PLC由不同PLC點數(shù)的基本單元和擴展單元組成，基本單元內有CPU、I/O接口，與I/O擴展單元相連的擴展口、以及編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴展單元內只有I/O和電等，沒有CPU，基本單元和擴展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展(2)模塊式PLC模塊式PLC是將PLC各組成部分分別作成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及其他模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成，模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點是配置靈活、可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型PLC一般采用這種模塊式結構。還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結合起來，構成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU，電源，I/O接口等也是各自獨立的模塊。但它們之間是非電纜進行聯(lián)接，并且各模塊可以應地疊裝，這樣不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可以做的體積小巧。2按功能分根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低，中，高檔次（1）低檔PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷監(jiān)控等基本功能還可以少量模擬量輸入/輸出，算術運算，數(shù)據(jù)傳送和比較等功能，主要用于邏輯控制，順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統(tǒng)。（2）中檔PLC出具有低檔PLC的功能外，還具有模擬量輸入/輸出，算術運算，數(shù)據(jù)傳送和比較；數(shù)據(jù)轉換，遠程I/O，子程序，通信聯(lián)網(wǎng)等功能，有些還可增設中斷控制，PID控制等功能，適應于復雜控制系統(tǒng)。（3）高檔PLC除具有中檔PLC的功能外，還增加了符號算術運算，矩陣運算，位邏輯運算，平方根運算及其他特殊功能函數(shù)的運算，制表及表格傳遞功能等。高檔PLC具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構成分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。3按I/O點數(shù)分類根據(jù)PLC的I/O點數(shù)的多少，可將PLC分為小型，中型和大型三類（1）.型PLC——I/O點數(shù)<256點，單CPU，8位或16微處理器，用戶存儲器容量4K字以下CE-I型美國通用電氣（GE）公司TI100美國德洲儀器公司F、F1、F2日本三菱電氣公司C20C40日本歐姆龍公司SF200德國西門子公司EX20EX40日本東芝公司SR-20/21中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司（2）．中型——點數(shù)256-2048點，雙CPU，用戶存儲器容量2-8KS7-300德國西門子SR-400中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司SU-5SU-6德國西門子公司C-500日本立石公司CE-ШGE公司（3）.大型PLC——I/O點數(shù)>2048點，多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲器容量8-16KS7-400德國西門子公司GE-IVGE公司C-2000立石公司K3三菱公司2.2可編程控制器PLC的應用與前景目前，在國內外PLC已廣泛應用冶金，石油，化工，剪彩，機械制造，電力，汽車，輕工，環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PLC性能價格的不斷提高，器應用領域不斷擴大，從應用類型看大致可歸納為以下幾個方面：2.2.1強量邏輯運算利用PLC最基本的邏輯運算，定時，計收等功能實現(xiàn)邏輯運算，科取代傳統(tǒng)的繼電器控制用于單片機控制，多機群控制，生產(chǎn)自動線控制等。例：機床，注塑機印刷機械，裝配生產(chǎn)線，電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC最基本的應用，也是PLC最廣泛的應用領域。2.運動控制大多數(shù)PLC都有拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，這一功能廣泛用于各種機械設備。例如：各種機床，裝配機械。機器人等進行運動控制。3.過程控制大，中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能。有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出，所以PLC可實現(xiàn)模擬量控制而且具有PID控制功能的PLC可構成閉環(huán)控制，用于過程控制。這一功能已廣泛用于鋁爐，反應堆，水處理，釀酒及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。4.數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學運算數(shù)據(jù)傳遞，轉換，排序和查表等功能，可進行數(shù)據(jù)的采集，分析和處理，同時的通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其電智能裝置。例如：CNC設備進行處理。5.通信聯(lián)網(wǎng)PLC的通信包括PLC與PLC，PLC與計算機，PLC與其它智能設備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計算機可直接或通過通信處理單元，通信轉換單元相連構成網(wǎng)絡，已實現(xiàn)信息的交換和構成。集中管理分散控制的多級分布式控制系統(tǒng)。滿足工廠自動化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。2.2.2國外PLC發(fā)展概況PLC在問世以來，經(jīng)過40多年的發(fā)展。在美、德國等工業(yè)發(fā)達國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一，世界總銷售額不斷上升，生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)，品種不斷翻新，產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價格則不斷下降。目前，世界上有200多個廠家生產(chǎn)PLC。較多的有美國：AB通用電氣、莫迪康公司；日本：松下、三菱、富士、歐姆龍等；德國：西門子公司；法國：TE施耐德公司。韓國：三星、LG公司等PLC的發(fā)展前景（1）產(chǎn)品規(guī)模向大小兩個方向發(fā)展大：I/O點數(shù)達14336點，32位微處理器，多CPU并行工作，大容量存儲器，掃描速度快高速；?。赫w結構向小型模塊化結構發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本；（2）PLC在閉環(huán)過程中應用日益廣泛；（3不斷加強通訊功能；（4）新器件和模塊不斷推出第三章可編程控制器的編程語言3.1可編程控制器的幾種編程語言

可編程控制器的編程語言按IEC61131-3國際標準來分主要包括圖形化編程語言和文本化編程語言。圖形化編程語言包括:梯形圖(LD-LadderDiagram)、功能塊圖(FBD-FunctionBlockDiagram)、順序功能圖(SFC-SequentialFunctionChart)。文本化編程語言包括:指令表(IL-InstructionList)和結構化文本(ST-StructuredText)。這些語言是基于WINDOWS操作系統(tǒng)的編程語言.而SFC編程語言則在兩類編程語言中均可使用。下面分別來介紹這幾種編程度語言。3.1.1梯形圖編程語言(LD-LadderDiagram)

梯形圖來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述，是PLC編程中被最廣泛使用的一種圖形化語言，由于梯形圖類似于繼電器控制的電氣接線圖，便于理解,因此許多編程人員和維護人員都選擇了這一編程方式。而且其圖形結構類似于登高用的梯子，故名梯形圖。梯形圖程序的左右兩側有兩垂直的電力軌線，左側的電力軌線名義上為功率流從左向右沿著水平梯級通過各個觸點、功能、功能塊、線圈等提供能量，功率流的終點是右側的電力軌線。每一個觸點代表了一個布爾變量的狀態(tài)，每一個線圈代表了一個實際設備的狀態(tài)，一個簡單的梯形圖程序如圖1所示:圖3.1

梯形圖程序示例

梯形圖的每個梯級表示一個因果關系,事件發(fā)生的條件表示在梯形的左面,事件發(fā)生的結果表示在梯級的右面。

梯形圖編程語言具有如下特點:

(1)與電氣操作原理圖相對應，具有直觀性和對應性;

(2)與原有繼電器邏輯控制技術相一致，易于掌握和學習;

(3)對于復雜控制系統(tǒng)描述,仍不夠清晰;

(4)可讀性仍不夠好。

幾乎所有PLC廠商提供的PLC都支持梯形圖編程語言,而且都比較容易理解，只是在梯形圖結構上可能稍有變化。比如西門子的S7系列梯形圖就沒有右邊的電力軌線。有時在有此參考書中右邊的電力軌線也常常被省略。3.1.2功能塊圖編程語言(FBD-FunctionBlockDiagram)功能塊圖編程語言采用功能模塊表示所具有的功能，不同的功能模塊具有不同的功能。功能模塊用矩形來表示，每一個功能模塊的左側有不少于一個的輸入端，右側有不少于一個的輸出端。功能模塊的類型名稱通常寫在塊內，其輸入輸出名稱寫在塊內的輸入輸出點對應的地方。

功能模塊基本上分為兩類:基本功能模塊和特殊功能模塊?；竟δ苣K如AND，ORXOR等等.特殊功能模塊如ON延時，脈沖輸出，計數(shù)器等等。

功能塊編程語言具有以下特點:

(1)以功能模塊為單位,從控制功能入手，使控制方案的分析和理解變的容易;

(2)功能模塊用圖形化的方式描述功能，較直觀易掌握，方便組態(tài)，易操作。是有發(fā)展前途的一種編程語言;

(3)對較復雜系統(tǒng)，由于控制功能關系能夠比較清晰的描述，因此縮短了編程和調試時間;

(4)因為每一個功能模塊要占用一定程序存儲空間，對功能塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時間，因此，這種語言在大中型可編程控制器和分散控制系統(tǒng)中應用較廣泛。第四章PLC控制機械手的系統(tǒng)設計4.1各電器設備的控制方式及控制要求1機械手的技能和特性根據(jù)古典力學觀點，物體在三維空間的靜止位置是由三個坐標和繞三軸旋轉的角度來決定的。因此，抓握物體的位置和方向（即關節(jié)間的角度）能從理論上求得。據(jù)資料介紹，如果采用的機械手，其機能要接近人的上肢，則需要具有27個自由度，而每一個自由度至少要有一根“人造肌肉”。這樣就需要安裝27根重量輕、小型和高輸出力的“人造肌肉”。就目前的技術狀況而言，上述功能還很難辦到。而且把機械手的功能搞得那么復雜，動作彼此嚴重重疊也是完全不必要的。退一步，如果機械手要求具有完全通用的程度，那么它的整機、本體、手臂和手指都得有三個直線運動和三個旋轉運動，總共就要有24個自由度。這在實際上也是不必要的，這樣會使機械手結構復雜，費用增多。因此，不應盲目模仿人手的動作，增加過渡的自由度，而應根據(jù)實際需要的動作，設計出最少的自由度就能完成作業(yè)所要求的動作。所以一般專用的機械手（不包括握緊動作）通常具有二到三個自由度。而通用機械手一般取四到五個自由度。本設計中設計的機械手，它共有五個自由度。即：手臂伸縮、手臂上下擺動、手臂左右擺動、手腕回轉、手指抓握。2.軀干和傳動系統(tǒng)機械手的傳動分為液壓、氣壓、電氣和機械四種，本設計采用綜合傳動方式，即手臂采用電氣傳動，而手爪則采用氣壓傳動。(1)、夾緊機構機械手手爪使用來抓取工件的部件。手爪抓取工件是要滿足迅速、靈活、準確和可靠的要求。設計制造夾緊機構——手爪時，首先要從機械手的坐標形式、運行速度和加速度的情況來考慮。其加緊力的大小則根據(jù)夾持物體的重量、慣性和沖擊力的大小來計算。同時考慮有足夠的開口尺寸，以適應被抓物體的尺寸變化，為擴大機械手的應用范圍，還需備有多種抓取機構，以根據(jù)需要來更換手爪。為防止損壞被夾的物體，夾緊力應限制一定的范圍內，并鑲有軟質墊片、彈性襯墊或自動定心結構。為防止突然停電被抓物體落下，還可以有自鎖結構。夾緊機構本身則應結構簡單、體積小、重量輕、動作靈活和動作可靠。夾緊機構形式多樣，有機械式、吸盤式和電磁式等。有的夾緊機構還帶有傳感裝置和攜帶工具進行操作的裝置。本設計采用機械式的夾緊機構。機械式夾緊機構是最基本的一種，應用廣泛，種類繁多。如按手指運動的方式和模仿人手的動作，可分為回轉型、直進型；按夾持方式可分為內撐式、外撐式和自鎖式；按手指數(shù)目可分為二指式、三指式、四指式；按動力來源可分為彈簧式、氣動式、液壓式等。本設計采用二指式氣動手爪。由可編程控制器控制電磁閥動作，從而控制手爪的張閉。手爪的回轉則用一個直流電動機完成，同時通過兩個限位磁頭完成回轉角度的限位，一般可設置在180度。(2)軀干軀干由底盤和手臂兩大部分組成。底盤是支撐機械手全部重量并能帶動手臂旋轉的機構。底盤采用一個直流電動機驅動，底盤旋轉時帶動一個旋轉碼盤旋轉，機械手每旋轉3度發(fā)出一個脈沖，由傳感器檢測并送入可編程控制器，從而計算底盤旋轉的角度。同時，在底盤上裝有限位磁頭，最大旋轉角度可達270度。手臂是機械手的主要部分，它是支撐手爪、工件并使它們運動的機構。本設計中手臂由橫軸和豎軸組成，可完成伸縮、升降的運動。手臂采用步進電動機帶動絲杠、螺母來實現(xiàn)伸縮和升降運動。由可編程控制器發(fā)出脈沖信號，經(jīng)步進電動機驅動器驅動步進電動機旋轉，帶動滾珠絲杠旋轉，完成手臂的運動。改變發(fā)出脈沖的個數(shù)，可控制手臂的兩個軸運動的距離。同時在兩軸的兩端分別加限位開關限位。采用絲杠、螺母結構傳動的特點是易于自鎖，位置精度較高，傳動效率較高。4.2電器元件、設備的選擇1PLC機型的選擇根據(jù)被控對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求，可進行PLC型號的選定。進行PLC選型時，基本原則是滿足控制系統(tǒng)的功能需要，同時要兼顧維修、備件的通用性。對開關量控制的系統(tǒng)，當控制速度要求不高時，一般的PLC都可以滿足要求，如對小型泵的順序控制、單臺機械的自動控制等。當控制速度要求較高、輸出有高速脈沖信號等情況時，要考慮輸入/輸出點的形式，最好采用晶體管形式輸出。對帶有部分模擬量控制的ｗ裝置等。2輸入/輸出的點數(shù)：I/O點數(shù)可以衡量PLC規(guī)模的大小。準確統(tǒng)計被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)并考慮今后系統(tǒng)的調整和擴充，在實際統(tǒng)計I/O點數(shù)基礎上，一般應加上10%-20%的備用點數(shù)。多數(shù)小型PLC為整體式，具有體積小、價格便宜等優(yōu)點，適于工藝過程比較穩(wěn)定，控制要求比較簡單的系統(tǒng)。模塊式結構的PLC采用主機模塊與輸入模塊、功能模式塊組合使用的方法，比整體式方便靈活，維修更換模塊、判斷與處理故障快速方便，適用于工藝變化較多、控制要求復雜的系統(tǒng)。此外，還應考慮用戶儲存器的容量、PLC的處理速度是否能滿足實時控制的要求、編程器與外圍設備的選擇等。本設備控制的對象是一個開關量控制的系統(tǒng)，同時利用脈沖控制步進店動機的運轉，故應采用晶體管形式的輸出。松下FPO系列小型PLC具有性價比高、功能完善、指令豐富等優(yōu)點，能滿足本對象各項控制性能要求，因此，本系統(tǒng)采用松下FPO系列的FPO——C16T作為基本模塊，能輸出兩路脈沖信號進行步進電動機的控制。由于輸入輸出點不夠，擴展一個FPO——E16RS模塊。3電源模塊的選擇：采用Dm150系列開關電源。其特點是輸出功率大，體積小，重量輕，可靠性高，適應寬范圍的輸入電壓波動，具有完備的過電壓、過電流保護功能。主要參數(shù)：輸入交流電壓：110~220V/50Hz、60Hz輸出直流電壓：24V/6.5A最大功率：156W工作環(huán)境：-10~40度4.步進電動機的選擇：采用二相八拍混合式步進電動機，主要特點：體積小，具有較高的起動和運行頻率，有定位轉矩等特點。型號：42BYGH101?？旖泳€插頭中的紅色表示A相，藍色表示B相。使用時如果發(fā)現(xiàn)步進電動機轉向不對時可以將A相或B相兩根線對調。（1）.步進電動機驅動模塊采用中美合資SH系列步進電動機驅動器，主要由電源輸入部分、信號輸入部分、輸出分等。如下圖所示。驅動模塊電源輸入部分由電源模塊提供，用兩根導線連接，注意極性。信號輸入部分：信號源由FPO主機提供。由于FPO提供的電平為24V，而輸入部分的電平為5V，中間加了保護電路。輸出部分：與步進電動機連接，注意相序。（2.）傳感器采用接近開關作為手爪旋轉和底盤旋轉限位檢測用;采用微動開關作為橫軸、縱軸限位檢測用。接近開關：接近開關有三根連接線（紅、藍、黑）紅色接電源的正極、黑色接電源的負極、藍色為輸出信號，當與擋塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。微動開關：當擋塊碰到微動開關動作（常開點閉合）。（3）FPO模塊由松下FPO系列PLC晶體管輸出的主機，具有高速運算能力、PID調節(jié)功能，同時可以輸出兩路脈沖控制兩臺電動機的優(yōu)點。輸出兩路脈沖梯形圖及f/t。（4）直流電動機采用36ZY5-12型直流電動機。輸入電壓為12~24V,由FPO模塊控制電動機正反轉。（5）旋轉碼盤機械手每旋轉3度發(fā)出一個脈沖。4.3控制流程圖機械手工作流程圖如下圖所示。把可編程序控制器主機上的RUN-PROG的開關撥在RUN上，如果機械手不在初始位置上，步進電動機開始運轉（橫軸向手爪那邊移動，豎軸向上移動）。歸位后首先橫軸步進電動機工作，橫軸前伸；前伸到位后，手抓電動機得電帶動手爪旋轉；當傳感器檢測到限位磁頭時，電動機停止，PLC控制電磁閥動作，手張開；延時一段時間，豎軸步進電動機工作，豎軸下降；下降到位后，電磁閥復位，手爪加緊；延時過后，豎軸上升，同時橫軸縮回、底盤都到位后，橫軸前伸；到位后手爪旋轉，然后豎軸下降，電磁閥動作，手張開；延時后豎軸上升復位；然后開始下一周期動作。圖4.1機械手控制流程圖4.4控制系統(tǒng)的軟、硬件設計1控制系統(tǒng)硬件設計PLC硬件設計是指PLC外部設備的設計。在硬件設計重要進行輸入設備的選擇（如控制按鈕、開關及計量保護裝置的輸入信號等），還有執(zhí)行元件的選擇以及控制臺、柜的設計等。硬件設計還包括PLC輸入/輸出通道的分配，為便于程序設計和閱讀，常作出I/O通道分配表，表中包括有I/O編號、設備代號、名稱及功能等。機械手控制系統(tǒng)電器原理圖?？删幊绦蚩刂破鞑捎盟上翭P系列的FPO——C16T作為基本模塊，由于輸入輸出點不夠，擴展一個FPO——E16RS模塊。由于接近開關有三根線，接線時注意把紅色的線接電源的正極，黑色線接電源的負極，藍色的線接PLC的輸入端子。2控制系統(tǒng)的軟件設計軟件設計主要是指編寫工藝流程圖，即將整個流程分解為若干步，確定每步的控制要求及轉換條件，配合定時、計數(shù)、分支、循環(huán)、跳轉及某些特殊功能指令便可完成梯形圖的設計。I/O地址分配I/O地址分配如表所示I/O地址分配一覽表輸入：輸出：X0橫軸正限位Y0橫軸脈沖X1豎軸正限位Y1豎軸脈沖X2橫軸反限位Y2橫軸方向X3豎軸反限位Y3豎軸方向X4旋轉脈沖Y20手正轉X20手正轉限位Y21手反轉X21手反轉限位Y22底座正轉X22底座正限位Y23底座反轉X23底座反限位Y24電磁閥動作(1).確定輸入輸出接點的總數(shù)輸入接點：啟動按鈕SB、行程開關SQ1——SQ4、光電開關SQ5，一共6個。輸出接點：YV1——YV2總共5個。(2).估算PC內存總數(shù)選取PC類型，PC內存總數(shù)取決于程序指令總條數(shù)。PC內存總數(shù)又是選取PC類型的重要依據(jù)，為此依據(jù)下面的經(jīng)驗公式對指令總條數(shù)進行估算。指令總條數(shù)=（10——20）*（輸入點數(shù)+輸出點數(shù)）本例中指令總條數(shù)為（10——20）*（6+5）=110——220條。(3).輸入輸出點分配如下圖是機械手輸入和輸出信號與PC輸入輸出端子的分配圖，其中根據(jù)需要增加了機械手回到原位時的指示燈，為了防止誤按啟動按鈕引起機械手的誤動作，增加了復位按鈕，啟動時需要先按復位按鈕在按啟動按鈕，否則機械手不會動作。圖4.2機械手PC輸入/輸出端子的分配(4).方案選擇考慮到機械手在工作時間時可能發(fā)生誤動作行程開關而引起的不安全動作，各個輸入開關信號只能在規(guī)定的狀態(tài)發(fā)生作用，例如，SQ1的閉合信號只能當機械手位于原位而且按下SB2后或從原位右移到右位后才能起作用，其他狀態(tài)時SQ1不起作用。為了達到這一目的，選擇使用移位寄存器來完成順序控制。3梯形圖設計機械手的控制屬順序控制，采用步進指令，根據(jù)說明機器工作狀態(tài)轉換的圖形，很容易進行程序設計。（1）根據(jù)機械手的工作方式情況，選擇“梯形圖的總體設計單步操作”方式時，應執(zhí)行“單步操作”程序；在選擇“返回原位”方式時，應執(zhí)行“返回原位”程序;“自動”方式時，應執(zhí)行“自動”程序，故梯形圖的總體構成如下圖所示。其中，自動程序要在啟動按鈕按下時才執(zhí)行。圖4.3機械手PLC控制梯形圖總體構成（2）各部分梯形圖的設計通用部分梯形圖設計A狀態(tài)器的初始化：初始狀態(tài)器S600在手動方式下被置位、復位。當方式選擇開關處于“返回復位”（X501接通）時，按下返回復位按鈕（X505）時被置位;在“單步操作”（X500接通）時，S600復位。處于中間工步的狀態(tài)器用手動作復位操作，即在方式選擇開關位于“單步操作”或“返回復位”時，中間狀態(tài)器同步復位，故初始狀態(tài)梯形圖如下圖示（如果狀態(tài)器要在供電時從斷電前條件開始繼續(xù)工作，則不需要M71）狀態(tài)器初始化梯形圖。B狀態(tài)器轉換啟動：若機械手工作在自動工作方式下，當初始狀態(tài)器S600被置位后，按下啟動按鈕，輔助繼電器M575工作，狀態(tài)器的狀態(tài)可以一步步向下傳遞，即可以進行轉換。在執(zhí)行“連續(xù)操作”程序時，轉換啟動繼電器M575一直保持到停機按鈕按下為止。另一方面，采用M100檢查機器是否處于原位。當M575和M100都接通時，從初始狀態(tài)開始進行轉換，其梯形圖如下圖。圖4.4狀態(tài)器轉換啟動梯形圖C狀態(tài)器轉換禁止梯形圖：激活特殊輔助繼電器M574，并用步進指令控制狀態(tài)器轉換時，狀態(tài)器的自動轉換就被禁止。在“單周期”工作期間，按下停止按鈕時，M574應被激勵并保持，操作停止在現(xiàn)行工步。當按下啟動按鈕時，從現(xiàn)行工序重新開始工作，M574應復位，即重新允許轉換。在“步進”工作方式時，M574應始終工作，此時，禁止任何狀態(tài)轉換。但每按下一次啟動按鈕時，M574斷開一次，允許狀態(tài)器轉換一步。在“手動”工作方式（單一操作，返回原位）情況下，禁止進行狀態(tài)轉換。在手動方式解除之后，按下啟動按鈕，則狀態(tài)轉換禁止解除，M574復位。PLC在啟動時，用初始化脈沖M71使M574自保持，以次禁止狀態(tài)轉換，直到按下啟動按鈕。狀態(tài)器轉換禁止梯形圖如下。圖4.5狀態(tài)器轉換禁止梯形圖通過對上圖的分析可得出：在執(zhí)行“單步操作”和“返回原位”程序時，M575一直不能被接通，而M574長期被接通（按下啟動按鈕時除外）；執(zhí)行“步進”程序時，每按一次啟動按鈕，M574斷開一次，M575接通一次，狀態(tài)器轉換一次；在執(zhí)行“單周期操作”程序時，按下啟動按鈕，M574斷開，M575接通，狀態(tài)器的狀態(tài)可一步一步向下轉換，直至按下停止按鈕時，M574自鎖，狀態(tài)器的狀態(tài)轉換被禁止，操作停止現(xiàn)行工序（再次按下啟動按鈕時從現(xiàn)行工序開始工作）；在執(zhí)行“連續(xù)操作”程序時，M575一直接通到按下停止按鈕，此時M574一直不能接通。D單步操作梯形圖手動操作方式由于不需要任何復雜的順序控制，可以用常規(guī)繼電器順序方法來設計梯形圖?！皢尾讲僮鳌睍r，按下夾持按鈕時，夾持輸出Y431自保持，只有按下松開按鈕時，Y431才會復位；按下上升按鈕，上升輸出Y432保持接通；按下下降按鈕，Y430保持接通；在上限位按下左行按鈕，左行輸出Y434保持接通；在上限位按下右行按鈕，右行輸出Y433保持接通。單步操作是梯形圖如下圖。圖4.6機械手單步操作梯形圖E返回原位梯形圖在“返回原位”狀態(tài)下，“夾持”與“下降”動作應被停止，上限位未動作時應進行“上升”；上限位動作時，“右行”動作應停止，并左行至左限位位置。返回原位梯形圖如下圖。圖4.7機械手返回原位梯形圖F“自動”狀態(tài)梯形圖如下圖表示了機械手自動工作時執(zhí)行各工步的情況。表明了各工步的實現(xiàn)以及各工步的轉換條件。在第一次下降工步中，下降電磁閥Y430接通。自下限位置時，X401接通，轉化為“夾持”過程。在夾持工步中，夾持電磁閥Y431置位，同時驅動T450。T450接通后，轉化為第一次上升。此后執(zhí)行類似的操作，完成由初始條件到下一個初始條件的一系列操作。在夾持輸出Y431置位后，保持夾持，直到夾持輸出復位松開。如上述一步步按順序驅動各個負載動作，稱為順序控制或過程步進型控制。這種控制過程用繼電器符號程序很難實現(xiàn)程序設計。圖4.8機械手自動工作流程圖用狀態(tài)器替代自動工作流程圖中的各工步，可得到如下圖所示的功能表圖。初始狀態(tài)在圖中用雙線框表示。圖4.9機械手自動工作功能表圖根據(jù)上圖所示的功能表圖，可設計出自動操作時的梯形圖，如下圖所示。圖4.10機械手自動工作梯形圖繪制機械手PLC將控制梯形圖將從初始化開始的一系列梯形圖，按照總體構成圖的形式作何在一起，得到機械手PLC控制的梯形圖，如下圖所示。圖4.11機械手PLC控制梯形圖該機械手在自動工作狀態(tài)時，應先將其工作方式選擇開關放在“返回原位”，并按下返回原位按鈕，對狀態(tài)器進行置位，然后再將工作方式選擇開關放至自動工作方式下。若自動工作狀態(tài)解除，則應將工作方式選擇開關放至“單步操作”位置。4.5功能表圖設計1步的劃分分析被控對象的工作過程及控制要求，將系列的工作過程劃分成若干階段，這些階段稱為“步”。步是根據(jù)PLC輸出量的狀態(tài)劃分的，只要系統(tǒng)的輸出量狀態(tài)發(fā)生變化，系統(tǒng)就從原來的步進入新的步。如下圖所示，某液壓動力滑臺的整個工作過程可劃分為四步，即：0步A、B、C均不輸出；1步A、B輸出；2步B、C輸出；3步C輸出。在每一步內PLC各輸出量狀態(tài)均保持不變。步也可根據(jù)被控對象工作狀態(tài)的變化來劃分，但被控對象的狀態(tài)變化應該是由PLC輸出狀態(tài)變化引起的。如下圖所示，初始狀態(tài)是停在原位不動，當?shù)玫狡饎有盘柡箝_始快進，快進到加工位置轉為工進，到達終點加工結束又轉為快退，快退到原位停止，又回到初始狀態(tài)。因此，液壓滑臺的整個工作過程可以劃分為停止（原位）、快進、工進、快退四步。但這些狀態(tài)的改變都必須是由PLC輸出量的變化引起的，否則就不能這樣劃分。例如：若從快進轉為工進與PLC輸出無關，那么快進、工進只能算一步?？傊降膭澐謶訮LC輸出量狀態(tài)的變化來劃分，因為我們是為了設計PLC控制的程序，所以PLC輸出狀態(tài)沒有變化時，就不存在程序的變化。2.轉換條件的確定確定各相鄰步之間的轉換條件是順序控制設計法的重要步驟之一。轉換條件是使系統(tǒng)從當前步進入下一步的條件。常見的轉換條件有按鈕、行程開關、定時器和計數(shù)器觸點的動作（通/斷）等。如上圖“步的劃分方法二”所示，滑臺由停止（原位）轉為快進，其轉換條件是按下起動按鈕SB1（即SB1的動合觸點接通）；由快進轉為工進的轉換條件是行程開關SQ2動作；由工進轉為快進的轉換條件是終點行程開關SQ3動作；由快退轉為停止（原位）的轉換條件是原位行程開關SQ1動作。轉換條件也可以是若干個信號的邏輯（與、或、非）組合。如：A1*A2、B1+B2。3.功能表圖的繪制根據(jù)以上分析畫出描述系統(tǒng)工作過程的功能表圖，是順序控制設計中最為關鍵的一個步驟。繪制功能表圖的具體方法將在下面介紹。梯形圖的編制根據(jù)功能表圖，采用某種編程方式設計出梯形圖程序。有關編程方式建在下一節(jié)中介紹。5功能表圖的繪制方法A功能表圖概述功能表圖又稱流程圖。它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特征的一種徒刑。功能表圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術，是一種通用的技術語言，因此，功能表圖也可用于不同專業(yè)的人員進行技術交流。功能表圖是設計順序控制程序的有力工具。在順序控制設計法中，功能表圖的繪制是最關鍵的一個環(huán)節(jié)。它直接決定用戶設計的PLC程序的質量。各個PLC廠家都開發(fā)了相應的功能表圖，各國也動制定了功能表圖的國家標準。我國于1986年也頒布了功能圖的國家標準（GB6988.6——86）。B功能表圖的組成要素如下圖所是為功能表圖的一般形式。它主要是由步、轉換、轉換條件、有向連線和動作等要素組成。C步與動作前面已介紹過，用順序控制設計法設計PLC程序時，應根據(jù)系統(tǒng)輸出狀態(tài)的變化，將系統(tǒng)的工作過程劃分成若干個狀態(tài)不變的階段，這些階段稱為“步”。步在功能表圖中用矩形框表示。如，框內的數(shù)字是該步的編號。如下圖所示各步的編號為n-1、n、n+1。編程時一般用PLC內部軟繼電器來代表各步，因此經(jīng)常直接用相應的內部軟繼電器編號作為步的編號，如。當系統(tǒng)正工作于某一步時，該步處于活動狀態(tài)，稱為“活動步”。在功能表圖中初始步用雙線框表示，如，每個功能表圖至少應該有一個初始步。所謂“動作”是指某步活動時，PLC向被控系統(tǒng)發(fā)出的命令，或被控系統(tǒng)應該執(zhí)行的動作。動作用矩形框中的文字或符號表示，該矩形框應與相應步的矩形框相連接。如果某一步有幾個動作，可用下圖中的兩種畫法來表示，但并不隱含這些動作間的任何順序。當步處于活動狀態(tài)時，相應的動作被執(zhí)行。但應注意表明動作是保持型還是非保持型的。保持型的動作是指該步活動時執(zhí)行該動作，該步變?yōu)椴换顒雍罄^續(xù)執(zhí)行該動作；非保持型動作是指該步活動時執(zhí)行，該步變?yōu)椴换顒訒r動作也停止執(zhí)行。一般保持型的動作在功能表圖中應該用文字或助記符標注，而非保持型動作不要標注。D有向連線、轉換和轉換條件如上圖“功能表圖的一般形式”所示，步與步之間用有向連線連接，并且用轉換將步分隔開。步的活動狀態(tài)進展是按有向連線規(guī)定的路線進行。有向連線上無箭頭標注時，其進展方向是從上倒下、從左到右。如果不是上述方向，應在有向連線上用箭頭注明方向。步的活動狀態(tài)進展是由轉換來完成的。轉換是用與有向連線垂直的短劃線來表示。步與步之間不允許直接相連，必須有轉換隔開，而轉換與轉換之間也同樣不能直接相連，必須由步隔開。轉換條件是與轉換相關的邏輯命題。轉換條件可以用文字語言、布爾代數(shù)表達式或圖形符號標注表示轉換的短劃線旁邊。轉換條件和，分別表示當二進制邏輯信號為“1”和“0”狀態(tài)時條件成立；轉換條件和分別表示的是，當從“0”（斷開）到“1”（接通）和從“1”到“0”狀態(tài)條件成立。功能表圖中轉換的實現(xiàn)步與步之間實現(xiàn)轉換應同時具備兩個條件：=1\*GB3①前幾步必須是“活動步”；=2\*GB3②對應的轉換條件成立。當同時具備以上兩個條件時，才能實現(xiàn)步的轉換，即所有由有向連線與相應轉換符號相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒?，而所有由有向連線與相應轉換符號相連的前幾步都變?yōu)椴换顒?。功能表圖的基本結構根據(jù)步與步之間轉換的不同情況，功能表圖有以下幾種不同的基本結構形式。（1）單序列結構功能表圖的單序列結構形式最為簡單，它由一系列按順序排列、相繼激活的步組成。，每一步的后面只有一個轉換，每一個轉換后面只有一步。（2）選擇序列結構選擇序列有開始和結束之分。選擇序列的開始稱為分支，選擇序列的結束稱為合并；選擇序列的分支是指一個前級步后面緊接著有若干個后續(xù)步可供選擇，各分支都有各自的轉換條件。分支中表示轉換的短劃線只能標在水平線之下。如下圖所示為選擇序列的分支。假設步4為活動步，如果轉換條件a成立，則步4向步5實現(xiàn)轉換；如果轉換條件b成立，則步4向步7轉換；如果轉換條件c成立，則步4向步9轉換。分支中一般同時只允許選擇其中一個序列。選擇序列的合并是指幾個選擇分支合并到一個公共上。各分支也都有各自的轉換條件，轉換條件只能標在水平線之上。如下圖所示為選擇序列的合并。如果步6為活動步，轉換條件d成立，則由步6向步11轉換；如果步8為活動步，且轉換條件c成立，則步8向步11轉換；如果步10為活動步，轉換條件f成立，則步10向步11轉換。（3）并列序列結構并列序列也有開始與結束之分。并列序列的開始也稱為分支，并列序列的結束也稱為合并。下圖（a）所示為并列序列的分支，它是指當轉換實現(xiàn)后將同時使多個續(xù)步激活。為了強調轉換的同步實現(xiàn)，水平連線用雙線表示。如果步3為活動步，且轉換條件c也成立，則4、6、8三步同時變成活動步，而步3變?yōu)椴换顒?。應當注意，當?、6、8被同時激活后，每一序列接下來的轉換將是獨立的。下圖（b）所示為并列序列的合并，當直接在雙線上的所有前級步5、7、9都為活動步時，轉換條件d成立，才能使轉換條件實現(xiàn)，即步10變?yōu)榛顒硬?，而?、7、9均變?yōu)椴换顒硬健＃?）子步結構在繪制復雜控制系統(tǒng)功能表圖時，為了使總體設計時容易抓住系統(tǒng)的主要矛盾，能更簡潔地表示系統(tǒng)的整體功能和全貌，通常采用“子步”的結構形式，可避免一開始就陷入某些細節(jié)中。所謂子步的結構是指在功能表圖中，某一步包含著一系列子部和轉換。如下圖所示的功能表圖采用了子步的結構形式。功能表圖中步5包含了5.1、5.2、5.3、5.4四個子步。子步結構這些子步序列通常表示整個系統(tǒng)中的一個完整子總能，類似于計算機編程中的子程序。因此，設計時只要先畫出簡單的描述整個系統(tǒng)的總功能表圖，然后再進一步畫出更詳細的子功能表圖。子步中可以包含更詳細的子步。這種采用子步的結構形式，邏輯性強，思路清晰，可以減少設計錯誤，縮短設計時間。功能表圖除以上四種基本結構外，在實際使用中還經(jīng)常碰到一些特殊序列，如跳步、重復和循環(huán)序列等。（5）跳步、重復和循環(huán)序列除以上單序列、選擇序列、并行序列和子步四種基本結構外，在實際系統(tǒng)中經(jīng)常使用跳步、重復和循環(huán)序列等特殊序列。這些序列實際上都是選擇序列的特殊形式。如下圖（a）所示為跳步序列，當步3為活動步時，如果轉換條件c成立，則跳過步4和步5直接進入步6。如下圖(b)所示為重復序列，當步6為活動步時，如果轉換條件d步成立而條件e成立，則重復返回步5，重復執(zhí)行步5和步6。直到轉換條件d成立，重復結束，轉入步7。如下圖（c）所示為循環(huán)序列，在序列結束后，即步3為活動步時，如果轉換條件e成立，則直接返回初始步0，形成系統(tǒng)的循環(huán)。跳步、重復和循環(huán)序列在實際控制系統(tǒng)中，功能表圖中往往不是單一地含有上述某一種系列，而經(jīng)常是上述各種序列結構的組合。第五章設計小結畢業(yè)設計是我們畢業(yè)前夕最后也是最重要的一份作業(yè)，是對我們三年求學的一個總結，包含了我們三年中所學知識的積累，更是提升我們能力的一種方式。同時也是對我們學業(yè)的考核使我們的學業(yè)得以圓滿結束。經(jīng)過一段時間的設計，可編程控制器和機械手的設計完畢，機械手的模型已設計完畢，其功能基本達到要求。整個系統(tǒng)穩(wěn)定性好，而且只要修改控制程序，就可以讓機械手作出不同的動作，控制的柔性很好。系統(tǒng)的分析與設計過程也是對學習的總結過程，更是進一步學習與探索的過程。在這個過程中，我對利用可編程控制器進行控制系統(tǒng)的設計與開發(fā)有了深刻的認識，對機械手的工作原理有了進一步的掌握，對控制系統(tǒng)的分析與設計有了切身的認識和深刻的體會，并在學習和實踐過程中增長了知識、豐富了經(jīng)驗?？刂葡到y(tǒng)的開發(fā)設計是一項復雜的系統(tǒng)工程，必須嚴格按照系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)實施、系統(tǒng)運行于調試的過程來進行。系統(tǒng)的分析和設計是一項既復雜又辛苦的工作，同時也是一個充滿樂趣的過程，在設計過程中，要邊學習，邊實踐，遇到新的問題就不斷探索和努力直到問題得到解決。在設計中，體會到理論必須和實際相結合。雖然收集了大量的資料，但在實際應用中卻有很多差異，出現(xiàn)了許多意想不到的問題。許多問題都是書本上是這樣，而在實際運用中卻很不一樣，在經(jīng)過多次分析修改后，才設計出達到要求的系統(tǒng)。參考文獻可編程序控制器的原理及應用機械工業(yè)出版社主編王衛(wèi)兵可編程序控制器的原理應用試驗機械工業(yè)出版社主編常斗南機電傳動與控制華中理工大學出版社主編程憲平數(shù)控機床電氣控制西安電子科技大學出版社主編姚永剛機電一體化系統(tǒng)設計高等教育出版主編張建民謝辭緊張充實的畢業(yè)設計就要結束了，大學三年的生活也到了尾聲。回想起以往的美好時光，此時感慨萬千，首先感謝指導教師黨老師在畢業(yè)設計中對我的幫助，鼓勵和精心指導，黨老師治學嚴謹，學識淵博，思想深邃，視野雄廓，關鍵是指導有方嚴格我們要求，為我營造了一種良好的精神氛圍。置身黨老師的指導過程中，不僅我的思想觀念煥然一新，也改善了我的思考方式，而且還明白了許多待人接物與為人處世的道理。其嚴以律己，寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力，令我如沐春風，倍感溫馨。一股暖意細水長流，源自內心而又沐潤全身，微言寸語豈能祥訴感激之情，只好銘記心中，唯有虔誠的祝福導師合家歡樂，一生平安。同時，也將祝福送給每一位幫助我的師長。同時感謝我的同學在我的畢業(yè)設計過程其中對我莫大的鼓勵。畢業(yè)設計的完成也算是對我們學習生涯的一個句號，回想三年大學時光，與老師和同學們的點點滴滴，你們給與我的種種幫助，使我得以今天能順利完成畢業(yè)設計，完成學業(yè)。謝謝你們，我所有的老師與同學。最后衷心的祝愿你們工作順利、家庭幸福、身體健康！感謝我的朋友和同學們在我三年生活和學習中對我的幫助，就要分別了，衷心祝福各位一路走好。再次感謝各位老師和同學，希望大家以后工作順利。謝謝??！機動車檢測記錄（卡口）系統(tǒng)技術解決方案一：方案綜述1.1系統(tǒng)簡介本系統(tǒng)是漢王公司自行研制應用于高速公路和城市道路的新型道路卡口車輛檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于漢王公司的新型智能交通綜合信息處理平臺和嵌入式車牌辨識技術，自動采集通行車輛的各種信息并完成超速抓拍、車牌字符和顏色識別、通行信息處理和傳輸、黑名單和違章車輛報警等功能。該產(chǎn)品前端采用以DSP為核心的嵌入式硬件平臺，將核心算法和數(shù)據(jù)處理軟件固化在嵌入式運算平臺上，具有很高的運行穩(wěn)定性和可靠性。系統(tǒng)前端每臺“漢王眼”監(jiān)測一個車道的通行車輛，根據(jù)系統(tǒng)的需求也可在兩條道路的中線上架設一臺“漢王眼”實現(xiàn)對道路的無縫隙監(jiān)視。在車輛通過時抓拍圖像完成車牌號碼和顏色的識別并測出通行速度，前端處理器對車道通行信息進行處理，上報指揮中心。每個路口安裝有一個數(shù)據(jù)處理器，完成對該路口所有車輛通行信息的匯集轉發(fā)工作。系統(tǒng)控制中心管理計算機與各監(jiān)控點數(shù)據(jù)處理器的連接采用星形拓撲結構，每個數(shù)據(jù)處理器均與控制中心通過光纜直接連接，傳輸車輛通行數(shù)據(jù)和監(jiān)控圖像數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理器保存車道的通行數(shù)據(jù)，通過光纜將數(shù)據(jù)以實時、定時、隨時三種形式傳送到控制中心。1.2系統(tǒng)構成1.2.1系統(tǒng)整體結構框圖1.3系統(tǒng)主要工作流程1.3.1前端監(jiān)測設備工作流程前端系統(tǒng)包括觸發(fā)線圈(每車道兩個線圈)，“漢王眼”圖像采集單元，“漢王眼”車牌辨識儀(每車道一臺)、全景圖象采集攝像機（每方向一臺）、數(shù)據(jù)處理器(每個監(jiān)控點一臺)及車輛檢測器、輔助光源和通信設備組成。當通行車輛進入第一個地感線圈時，觸發(fā)“漢王眼”內的全景攝像機，抓拍車輛前部全景照片，并記錄觸發(fā)時間；當該車輛進入第二線圈時，觸發(fā)“漢王眼”內的特征攝像機記錄觸發(fā)時間?！皾h王眼”自動識別車輛的牌照號碼、車牌顏色，將通行車輛車牌圖像、車牌號碼、車牌顏色傳輸給數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器將全景圖像、通行車輛前部特征圖像、車牌圖像、車牌號碼、車牌顏色、通行速度、通行時間、車長等數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，前端系統(tǒng)完成所有數(shù)據(jù)采集的工作，并通過光纖將車輛通行數(shù)據(jù)打包傳送到控制中心。1.3.2后端數(shù)據(jù)處理設備工作流程車牌識別監(jiān)控系統(tǒng)后端設備安放在控制中心，包含一臺服務器和一臺操作主控機。其中在服務器上有專用開發(fā)的接收軟件及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，主控機上有專用開發(fā)的車牌識別卡口系統(tǒng)管理軟件。后端部分的工作在于接收各個監(jiān)控點的上傳車輛通行數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)庫形式進行存貯，并完成后續(xù)的查詢、打印、統(tǒng)計、自動報警等全部功能。接收各監(jiān)控點數(shù)據(jù)處理器通過光纖上傳的車輛通行記錄數(shù)據(jù)包解數(shù)據(jù)包并將數(shù)據(jù)存貯在數(shù)據(jù)庫內；接收主控機發(fā)出的數(shù)據(jù)庫操作指令，將運行結果(如查詢結果)傳送給主控機進行顯示；采集SQLserver數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)存貯數(shù)據(jù)，保證能存貯用戶規(guī)定期限內的所有車輛通行記錄數(shù)據(jù)，超過保存期限自動刪除；管理人員操作，可對服務器內關系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行查詢、統(tǒng)計、打印等功能；與外部網(wǎng)絡連接，允許管理人員通過其遠程控制數(shù)據(jù)庫進行查詢、統(tǒng)計、打印等工作；保存各種參數(shù)設置；根據(jù)設定自動刪除過時記錄、自動報警等其他有待擴展的功能1．3．3網(wǎng)絡傳輸與遠程維護

系統(tǒng)具備公安網(wǎng)絡接入功能,可以通過INTERNET訪問各安裝點計算機中內容，能與車管所數(shù)據(jù)接口，具備車輛數(shù)據(jù)統(tǒng)計和遠程維護功能。1．4系統(tǒng)設備組成1.4.1感應部分每一車道配備地感線圈兩套：用于車輛通過監(jiān)測點時產(chǎn)生感應信號，觸發(fā)“漢王眼”進行車輛抓拍，取得車輛圖片、識別車牌、求得車長和車速，為整個系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。地感線圈利用金屬物體切割磁力線的作用，在線圈中產(chǎn)生感應電流，感應器感應到電流的變化，產(chǎn)生電平跳躍，從而形成觸發(fā)信號。地感線圈感應裝置具有成本低，可靠性好，安裝簡便，靈敏度可調等優(yōu)點，非常適合為各類交通工程提供觸發(fā)信號。1.4.2照明部分“漢王眼”自帶輔助光源采用LED面板光源，不會對駕駛人員造成眩光，影響司機駕駛。1.4.3系統(tǒng)前端識別部分每一車道安裝一個“漢王眼”，每個路口按照業(yè)主的要求監(jiān)測多個方向的車輛，“漢王眼”接收地感線圈的觸發(fā)信號，抓拍車輛圖像并自動識別車牌號碼和顏色，將車牌號碼和車牌圖像傳輸至安裝在路口的數(shù)據(jù)處理器。在地感線圈發(fā)生故障時，“漢王眼”可自動轉換為視頻觸發(fā)方式并通過視頻測量通行速度。ITS綜合信息采集平臺（簡稱平臺）卡口版是北京漢王科技推出的新一代高性能嵌入式交通信息采集產(chǎn)品。平臺主要定位用于公安卡口、交通、安全、稽查、監(jiān)控等領域。同前一代產(chǎn)品漢王眼三型機相比較，它由以下的特點1、廣范應用領域平臺不再是單純的牌照識別儀，由于其強大的數(shù)據(jù)處理能力，平臺著眼于ITS（智能交通）領域前端視頻采集和處理的多種應用，諸如流量統(tǒng)計，安全警報，交通狀況實時監(jiān)控，違章稽查，安全預警等。2、強大的運算能力新一代的平臺采用了主頻600MHz的高性能處理器，運算速度得到大幅提高。它支持多路視頻輸入，可根據(jù)用戶需求定制每路的處理功能（目前支持車牌識別、圖像抓拍、JPEG壓縮等功能）。3、豐富的信息處理功能由于采用了高性能的處理器，系統(tǒng)可以提供更加豐富的信息處理功能，諸如：牌照識別、高速圖像抓拍、圖像壓縮、字符疊加、圖像疊加、圖像本地存儲等諸多功能。4、多樣化的系統(tǒng)接口平臺提供了豐富的外設接口，包括網(wǎng)絡、RS232、RS485、USB等多種通訊接口，支持多路、多種IO信號輸入。通過網(wǎng)絡可以方便的構建網(wǎng)絡化監(jiān)控系統(tǒng)。5、更高的可靠性漢王科技多年來一致致力于嵌入式ITS的設備的研究與開發(fā)，在總結多年研發(fā)成果和工程經(jīng)驗的基礎上，針對交通行業(yè)特速性，在新平臺的系統(tǒng)穩(wěn)定性設計中采用了合理、優(yōu)化的系統(tǒng)設計方案。新的平臺系統(tǒng)將更加穩(wěn)定，適應性更加強。6、本地數(shù)據(jù)緩沖功能考慮的公安卡口的特殊性，該平臺增加了數(shù)據(jù)緩沖功能。相對于其他的嵌入式車牌識別系統(tǒng)“識別－>傳輸－>識別”單線工作模式。新平臺采用后臺傳輸數(shù)據(jù)，在識別設備和前端工控機之間出現(xiàn)通訊異常時，漢王眼可以緩沖30-500個車輛信息（包括識別結果、車頭特寫和全景JPEG圖片），一旦通訊正常，“漢王眼”可以依次傳輸尚未發(fā)送的車輛信息。避免了因通訊造成的數(shù)據(jù)丟失。7、適時測速功能“漢王眼”采用了高精度線圈測速，精確測量速度范圍15-250km/h。誤差保持在±5％。 8、先進視頻觸發(fā)和視頻測速功能在線圈實效時“漢王眼”可以切換到視頻觸發(fā)工作模式，同時提供視頻測速功能。 9、實時處理兩路視頻 有別與其他嵌入式車牌識別系統(tǒng)，“漢王眼”可以同時處理兩路視頻，這樣可以保證車輛特寫圖片和車輛全景圖片完全對應，避免了數(shù)據(jù)錯位的現(xiàn)象。10、實時兩路攝像機調光控制 為了確保獲得高質量的圖像，“漢王眼”可以依據(jù)當時的光照環(huán)境和設備安裝的位置進行實時調光。“漢王眼”可以實時控制特寫和全景攝像機。1.4.4、數(shù)據(jù)匯集部分1.4.5攝像部分“漢王眼”采用雙攝頭型號，同時具有車牌識別和車輛大圖攝像功能，在完成識別的同時，向外輸出彩色實時動態(tài)視頻信號，無須另加攝像頭，實現(xiàn)采集大圖功能，并可同時用于人工監(jiān)控。1.4.6接口部分“漢王眼”與工控機之間采用232或者485傳輸線連接，卡口監(jiān)控點與控制中心采用光纖傳輸數(shù)據(jù)。工控機插有串口數(shù)不少于該工控機所連接的漢王眼的多串口卡，用于工控機與漢王眼的數(shù)據(jù)通信，一個漢王眼與一個串口相連。1.4.7數(shù)據(jù)傳輸部分工控機采集控制器匯集路口所有漢王眼的車牌識別結果，并自動采集大圖、計算車長車速，得到車輛通行數(shù)據(jù)，按約定的數(shù)據(jù)格式將通行數(shù)據(jù)通過光纖實時上傳至控制中心。二：系統(tǒng)的主要技術特點2.1系統(tǒng)整體特點系統(tǒng)特點：大大降低前端系統(tǒng)施工工作量，且前端完全實現(xiàn)無人值守化，整個系統(tǒng)造價降低控制中心可實時監(jiān)控所有監(jiān)控點的全部通行車輛行駛數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)監(jiān)控和實時報警全部通行數(shù)據(jù)均存貯在控制中心服務器內，易于進行維護、管理、查詢等操作適用條件光纖連接采用點對點方式連接，即每個監(jiān)控點均有一條光纖線路與控制中心相連，可以處于常通狀態(tài)在監(jiān)控點附近沒有可利用的室內環(huán)境可安放工控機每個監(jiān)控點只需將車輛行駛數(shù)據(jù)(車牌、車長、車速等)上傳控制中心，而無需將視頻上傳，如果上傳實時視頻，需分別使用光路，不能單路復用2.2車牌號碼辨識技術特點系統(tǒng)采用了漢王科技公司自行研制的嵌入式一體化車牌號碼辨識技術。其主要技術特點如下：2.2.1車牌辨識技術“漢王眼”除具有車牌號碼識別，直接輸出號碼字串的功能外，還可以根據(jù)車牌的號碼識別結果進行車牌號碼匹配，或根據(jù)車牌圖像進行車牌圖像匹配。通過采用這兩種方法，可判斷車輛是否為指定號牌的車輛。2.2.2嵌入式技術“漢王眼”以數(shù)字信號處理芯片作為算法運行的硬件平臺，所有算法固化在硬件之中，因此可以脫離計算機實現(xiàn)其功能，不依賴于任何操作系統(tǒng)，使?jié)h王眼具有極高的系統(tǒng)穩(wěn)定性，并獲得了更廣闊的應用空間。2.2.3一體化技術“漢王眼”集成了車牌辨識系統(tǒng)所必須的所有硬件和軟件，不再需要輔助設備即可完成全部功能。硬件上“漢王眼”集可控照明燈、攝像鏡頭、圖像采集模塊、數(shù)字信號處理器、存儲器、通信模塊、溫控模塊、單片機等器件于一體；在軟件上，“漢王眼”集成了車牌定位、車牌字符切分、車牌字符識別、車牌圖像匹配、圖像壓縮等算法。進行獨立運算，并集中在一個箱體中，與外界僅通過通信接口進行數(shù)據(jù)交換。并可在10毫秒內實現(xiàn)系統(tǒng)的復位，不會在意外情況下延誤應用系統(tǒng)的運行。一體化的結構形式使得“漢王眼”降低了對環(huán)境的要求，不但易于安裝、調試和升級，同時也增加了系統(tǒng)的可靠性。2.2.4光照適應性系統(tǒng)對不同光照下的車輛抓拍有極強的適應能力由于白天、夜晚的光照環(huán)境相差很大，不同應用場地有不同的光照環(huán)境要求，因此漢王眼對電子快門和曝光強度進行自動的調整，以適應不同的光照環(huán)境。為了保證夜晚車牌的足夠照度，“漢王眼”在傍晚自動開啟補光照明，保證車牌具有足夠亮度，獲得很好的拍攝效果。2.2.5溫度高適應性“漢王眼”采取半導體溫度調節(jié)技術對內部溫度加以調整，并采用寬溫度范圍的器件，可滿足溫度變化范圍非常大地區(qū)的應用。同時漢王眼具有很好的防雨、雪和高濕能力。在要求環(huán)境極高的應用中，“漢王眼”還可在密閉的箱體中充入惰性氣體，徹底與自然環(huán)境隔離。2.2.6高速適應性“漢王眼“在很高車速范圍內依舊可以拍攝得到較清晰圖像，完成車牌的定位和辨識。2.2.7觸發(fā)多樣性“漢王眼”具有適應于各種不同的應用場合的外部信號觸發(fā)、視頻觸發(fā)等多種觸發(fā)方式。三：系統(tǒng)功能描述3.1車牌識別工作設備：線圈1，線圈1車輛檢測器，漢王眼工作原理：車輛經(jīng)過線圈1上方時，車輛檢測器產(chǎn)生觸發(fā)信號，控制漢王眼自動進行圖像抓拍和車牌識別產(chǎn)生數(shù)據(jù)：車牌識別結果，車牌顏色代碼3