基于GE控制器的公交车载智能系统的软件设计毕业论文.doc

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1、毕 业 论 文 论文题目：基于GE控制器的公交车载智能系统的 软件设计 系 部： 机电工程系 专业名称： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成时间： 年 月 日 目录摘要IIAbstractIII1 课题来源及意义12 车载智能系统软件平台的设计22.1软件的选用方案22.2 软件平台的总体设计方案52.3软件的运行123 车载智能系统监控系统平台的设计143.1 下位机监控系统设计143.2 上位机监控系统的设计184 综合调试204.1 仿真全局照片204.2 软件调试204.3 性能测试215 结束语23致 谢24参考文献25基于GE控制器的公交车载智能系统的软件设计摘要： 本

2、论文介绍了公交车载智能系统软件设计，包括Profacy Machine Editon编程软件设计、下位机监控程序设计以及上位机监控程序设计。系统的程序设计采用了系统化的设计方案，整个系统由照明控制系统、语音报站系统、温度控制系统、火灾自动逃生系统、能源自动控制系统、iFIX远程监控系统6部分组成。本系统设计的目的是提高乘客乘坐的舒适度、减轻驾驶员的工作量，同时体现了低碳、节能、环保的设计理念。关键字：公交车载智能系统 ；Profacy Machine Editon；iFIX GE controller based on the bus on-boardintelligent system So

3、ftware designAbstract: this paper introduces the design of system software bus on-board intelligence, including Machine Profacy Editon programming software design, lower level computer monitoring program design and PC monitoring program design. System program design USES a systematic design scheme,

4、the whole system consists of lighting control systems, voice stops system, temperature control system, automatic fire evacuation system, energy automatic control systems, iFIX remote monitoring system 6 parts. This system design goal is to improve passengers ride comfort and ease the workload, and d

5、rivers reflected low carbon, energy saving, environmental protection design idea. Key words:Public transportation vehicle intelligent system; Profacy Machine Editon;IFIX 1 课题来源及意义随着经济的日益增长，车辆作为最重要的交通工具，在当今社会中得以普及。由于汽车数量的增加，而道路的承载能力有限。因此，城市公交车的迅速发展成为一种必然趋势,公共交通将是国内居民使用最为频繁的代步工具之一。在这样的情况下，公交车运营商的车辆数目已

6、经增加了许多，而且车型也不再单一，与此同时便产生了车辆资源的合理分配和使用问题。如何提高乘客乘坐的舒适度、减轻驾驶员的工作量等等问题正在不断的被人们关注。同时低碳、节能、环保的概念已渗透到当今社会的各个角落，其对公共交通领域有着较大的影响。随着近几年公共交通安全事故屡有发生，公共交通安全越来越被重视。此外该问题涉及到车辆的档案管理、驾驶员档案管理、车辆管理、公交车运营线路的分配和管理等。如何对公交车公司的车辆进行合理的分配，科学的使用，使其发挥最大的价值是本问探讨的重点。我们针对上述焦点问题，设计了“公交车载智能系统”，它是将车载系统可视化管理、自动控制车内温度、自动调节车内照明以及遇火情安全

7、逃生等功能结合到一起的一套智能化、人性化的控制系统。该管理系统的提出，对于一个公交车运营商来说，不但可以对车辆的使用进行合理的管理，而且对车辆的使用情况进行跟踪记录，这对于车辆责任到人，信息明确，避免责任混乱等一系列相应问题的解决。本课题来源于江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目“火灾逃生系统”，此项目包括硬件设计、软件设计及总体技术研究，本课题负责软件系统的设计。2 车载智能系统软件平台的设计GE Fanuc的Proficy Machine Edition 是一个适用于人机界面开发、运动控制及控制应用的通用开发环境。Proficy Machine Edition提供一个统一的用户界面，全

8、程拖放的编辑功能，及支持项目需要的多目标组件的编辑功能。支持快速、强有力、面向对象的编程，Proficy Machine Edition 充分利用了工业标准技术的优势，如XML、COM/DCOM、OPC和ActiveX 。Proficy Machine Edition也包括了基于网络的功能，如它的嵌入式网络服务器，可以将实时数据传输给企业里任意一个人。Proficy Machine Edition 内部的所有组件和应用程序都共享一个单一的工作平台和工具箱。Proficy Machine Edition是一个包含若干软件产品的环境。其中每个软件产品都是独立的2.1软件的选用方案编程软件的操作界面

9、如图2.1所示，具体功能介绍如下：2.1.1菜单栏具有文件处理，窗口改变，工具箱等13项功能；2.1.2编辑工作栏将新建、打开、保存、剪切、复制、粘贴、编译、下载等常用功能以图形的形式排列，便于使用。2.1.3 程序编辑区在这个区域 将连线下载运行，以及程序编写符号都列举出来，便于直接拉取使用，方便程序的编写。 工具栏菜单栏行号 编辑区图2.1 PLC编程的操作界面2.1.4 组态配置Slot0 即选择模块0对应的模块型号，进而配置每个模块的功能，将对应的每个模块全部配置好。组态配置，如图2.2所示。、 图2.2 组态配置2.1.5 程序编写 如图2.3所示程序编写。 图2.3程序编写在Pro

10、gram Blocks 右击New 新建LD Block 建立新程序，用工具栏中的符号在软件右边的界面编写程序。2.1.6 程序保存在选项卡中点击Manager，在要保存的程序名上右击close，再右击 选择 Back UP 选择路径 保存目标程序，如图2.4所示。 图2.4 程序保存2.1.7 程序的编译、连线、下载及运行（1）编译 ：打开程序，在target1上右击 选择Set As Active Target，在工具栏点击编译（对号），若右下角状态栏中没有报错及警告即可连线下载运行，如图2.5所示，如有报错警告，反回修改程序。，图2.5 程序编译状态（2）连线、下载：点击连线（闪电符号）

11、，即连接PLC模块，连接成功，点击下载功能栏中的相应功能实现下载运行，如图2.6所示。运行下载并运行暂停 图2.6 程序控制2.2 软件平台的总体设计方案2.2.1 照明控制系统设计光照度传感器实时监测车外光照度，如图2.7所示，光照度传感器反馈车外光照度，如果不小于设定继续检测直到小于，然后就进行明暗判定，在一般暗的时候，我们只开启一组灯；在比较暗时，根据车内的人数，我们设计了两个控制逻辑，当车内人数不足50%的设定人数时，开启一组灯，否则开启两组；当外部光线非常暗时，设计了三个逻辑，当人数在50%以下时，开启一组灯，人数在50%到80%，开启两组灯，80%以上三组部开启，实现了照明系统实时

12、调节，完美的体现了节能的理念。照明控制系统流程如2.8所示，程序设计如图2.9所示。 图 2.7 光照度传感器图 2.8 照明控制系统流程图 图2.9 照明控制系统程序 2.2.2 语音报站系统设计语音报站模块采用了ISD4002-120语音芯片，利用485总线连接语音功能板和计算机进行录音操作，通过网线连接语音功能板和PLC控制模块实现放音操作。如图2.10为语音报站，图2.11为语音报站流程图，图2.12为语音报站程序。图2.10 语音报站 图2.11 语音报站流程图 图 2.12 语音报站程序2.2.3 温度系统设计通过法兰克伺服电机控制风扇转速快慢模拟空调风量的大小，首先进行空调开启条

13、件设定，开启人数和温度，然后通过检测的当前人数和温度，判断是否开启空调，根据当前温度与设定温度差值，通过PID调节空调风量大小。如图2.13所示温度自动控制流程。 图 2.13 温度自动控制系统流程 图 2.14 温度控制系统程序2.2.4能源自动控制设计在车顶装有太阳能电池板，利用收集到的太阳能电为车内顶灯等供电，在太阳能供电不足时，能够自动切换至外部备用电源。达到了节能减排的目的，保证车内供电的稳定与可靠，实现了对能源的自动控制和有效管理。如图2.15所示为能源自动控制系统，如图2.16所示为能源自动控制程序。 图 2.15 能源自动控制系统 图 2.16 能源自动控制程序2.2.5 火灾

14、自动逃生系统设计火灾自动逃生系统是我们系统的一大亮点：在车内的烟雾传感器实时检测车内空气中烟雾的浓度，当空气中烟雾颗粒的浓度达到一定值时，烟雾报警器开始报警并发出语音提示，车尾灯闪烁5S后，公交车自动停车之后自动打开逃生门，让乘客尽快逃生。火灾自动逃生系统流程如图2.17所示，程序设计如图2.18所示。 图 2.17 火灾自动逃生系统流程 图 2.18 火灾自动逃生程序2.3软件的运行将程序下载到PLC硬件设备中，并运行程序，如图2.19、2.20所示。 图 2.19 下载完成后界面 图 2.20 运行正常当Tatget1前面的图标为绿色，即程序运行正常，如图2.21所示。 图 2.21 绿色

15、图标3 车载智能系统监控系统平台的设计3.1 下位机监控系统设计3.1.1 触摸屏设计界面应用Proficy Machine Edition 触摸屏编辑模块，制作触摸屏，如图3.1所示。 图 3.1 触摸屏设计界面3.1.2触摸屏程序的设计（1）在程序名上右击新建Target2 设置为触摸屏模块， 右击Add Target 选择Quick Panel control，如图3.2所示。 图3.2 新建触摸屏模块 （2）新建空白panel，如图3.3所示。 图 3.3空白panel（3）双击panel 在右侧编辑窗口对panel编辑制作触摸屏。如图3.4为模式选择界面，图3.5为初始化界面，图3.

16、6自动控制界面，如图3.7为手动控制界面1，如图3.8为手动控制界面2。 图 3.4 系统主界面 图 3.5 初始化界面 图3.6 自动运行界面1 图3.7 手动控制界面1 图3.8 手动控制界面23.1.3 触摸屏软件的运行右击Target2 点击download and start等待下载完成并运行，如图3.9所示。图3.9 触摸屏下载运行3.2 上位机监控系统的设计3.2.1 iFIX远程监控系统的设计上位机监控系统的设计基于iFIX组态软件，它是一套工业自动化软件，为用户提供一个“过程化的窗口”，提供实时数据给操作员以及软件应用。在公交车载智能系统中iFIX组态软件主要完成实时显示公交

17、车的运行状态，对异常情况进行报警，以及数据显示、报表、打印等管理功能，如图3.10所示。菜单栏编辑工具编辑工作栏 图3.10 iFIX软件设计界面3.2.2 iFIX 远程监控系统的程序、运行iFIX远程监控界面分为监控主界面、路线监控和运行状态界面、环境状态界面。程序启动后，系统进入监控主界面（如图3.11所示），点击“点击进入”按钮，进入路线监控和运行状态界面（如图3.12所示）。路线监控和运行状态界面左边为路线监控部分，右边为运行状态部分，可以实时显示公交车路线和运行状态。关闭路线监控和运行状态界面，进入环境状态界面（如图3.13所示），可以实时显示公交车运行环境。图3.11 iFIX远

18、程监控主界面 图3.12 iFIX远程监控路线和调度界面 图3.13 环境监控界面4 综合调试4.1 仿真全局照片 图4.1 全局仿真照片4.2 软件调试 软件调试的任务是查出和排除程序中的错误，同时解决硬件可能遗留的问题和软件的最后问题。先从不需要调用其它子程序的最初子程序入手，然后逐步向上级模块程序扩展，最后是主程序，对于某个具体功能模块的调试分为两个阶段：1）利用Proficy Machine Edition，对程序进行编辑、修改、编译，当窗口显示错误信息时，对程序进行修改，修改后再对程序进行编译，直至没有语法错误为止。2）将PC机与公交车载智能系统相连，使系统进入联机仿真状态，仿真运行

19、目标程序，查出软件的逻辑错误。按照调试菜单对公交车载智能系统的软件结合硬件进行综合调试。调试过程如下：（1）利用Proficy Machine Edition将控制程序下载到PLC中。（2）启动PLC，以及各个系统的启动，根据各个功能系统逐一进行功能调试。（3）按照以上步骤反复调试，直到应用系统的功能全部调试完毕且成功。4.3 性能测试为了实现公交车载智能系统运行稳定、可靠，我们通过以下几个方面进行性能测试：4.3.1照明控制系统的测试用手电筒照射照度传感器，观察其输出数据是否增大，如图4.2所示。 图 4.2 光线度 图4.3 程序输入光照度增大 图4.4 3组照明灯开启人数增多时，照明灯依

20、次开启。如图4.6所示。 图4.5 人数增多 图4.6 3组照明灯随着人数增多依次开启测试表明：照明控制系统软件程序运行正常。4.3.2语音报站系统语音报站系统功能是在公交车到达对应的站点时播报对应的报站内容，当按下下一站按钮时，如图4.7所示。语音模块播报对应的站名。 图4.7 下一站按钮 图4.8 语音模块测试表明：语音报站系统软件运行正常。4.3.3温度控制系统温度控制系统功能是根据车内当前的温度自动控制空调的风量大小从而调节车内温度。加热车内的温度传感器，模拟车内温度升高，如图4.9所示，使温度高于空调开启的预设值，观察空调是否开启以及随着温度变高转速变快。如图4.10所示。 图4.1

21、0 模拟风扇转动变快 图4.9 温度升高 测试表明：温度自动控制系统软件运行正常。4.3.4火灾自动逃生系统火灾自动逃生系统的功能是当车内发生火灾时公交车自动报警停车，并打开前后门，让乘客尽快逃离。将烟雾喷于烟雾传感器周围，观察传感器是否报警，如图所示，尾灯是否闪烁，如图所示，5秒后前后门是否打开，如图4.11、4.12、4.13所示。 图4.11 烟雾传感器报警 图 4.12 前门开启 图4.13 后门开启测试表明：火灾自动逃生系统软件运行正常。4.3.5能源自动控制系统当太阳能供电不足时，系统自动切换到备用电源，保证系统稳定正常运行。用黑布遮住太阳能板，检查系统是否切换到备用电源。测试表明

22、：能源自动控制系统软件运行正常。5 结束语本论文介绍了公交车载智能系统软件平台设计的过程，其中包括介绍了Proficy Machine Edition软件编程设计、iFIX远程监控设计，进行了软件系统综合联调。同时与硬件系统连接后也可完成照明系统自动控制、语音报站、温度自动控制、能源自动切换、火灾自动逃生、远程监控等功能，证明软硬件协调得当。最后经过系统的试验分析，证明整个系统实现了预定功能，体现了节能、智能、高效等特点。 致 谢感谢南京交通职业技术学院三年来对我的培养，感谢 老师对本人论文撰写进展的的关心与指导。 老师严谨的治学态度、丰硕的教学经验，在我的论文撰写的进程中起到了关键性的指导作

23、用，使我的专业技能的到了进一步的提高。在潘老师的谆谆教诲下，我的论文撰写工作才得以顺利进行。同时，在论文撰写的过程中，我也培养了严谨、务实、追求更好的生活及工作态度。此外，在三年的大学生涯里，我还得到众多老师、同学的的关心、支持与帮助。使我在学习和生活中不断感受到南京交通职业技术学院这个大家庭关心与温暖。同时，经过这三年的学习与锻炼，让我养成了自强、自立、自爱的性格。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！ 我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位老师表示感谢！参考文献1 杨兆升, 胡坚明.中国智能公共交通系统框架与实施方案研究 J.交通运输系统工程与信息, 20

24、01(1):39-432 高爱玲, 王宏刚, 毕友明.基于C8051 F040的智能公交车载设备系统的设计 J.测控技术, 2010, 29(3) ：41-44.3 常新峰, 沈连丰, 胡 静 等.一种智能公交车载系统的研制及性能分析 J.东南大学学报, 2009, 39(2) ：377-383.4 廖常初主编. 可编程序控制器的编程方法与工程应用，重庆：重庆大学出版社，20015 李道霖电气控制与PLC原理及应用 M 北京: 电子工业出版社，20046 吴德志、刘志荣、林淑芬.城市道路交通控制系统的发展趋势 A ，福建省科协第四届学术年会.20047 覃运梅, 郝忠娜, 王玲玲.单车场公交车

25、辆调度问题的研究 J.铁道运输与经济, 2008, 30(11) ：87-90.8 王素琴, 林碧英.基于GPSGSMGIS的智能公交车辆监控系统的研究 J.四川大学学报, 2005, 42(4) ：710-713.9 可编程控制器原理及应用教程孙振强清华大学出版社200510 李天生.公交车智能管理系统的研制R.网络与计算机技术,2003, (2):19-23.11 黄金明.基于ARM9的公交车智能报站系统的设计A.自动化仪表,2008,(29):53-55.12 刘颖,赵雪.PLC 温度控制系统的设计与研究P.信息技术,2008,(12):280.13 高爱玲,王宏刚,毕友明.基于C8051F040的智能公交车载设备系统的设计A.测控技术,2010,(29):41-44.14 苏德怒.基于单片机控制的公交车自动报站系统设计A.吉林省教育学院报,2009,(25):153-154.15J李吉志.基于单片机的公交车智能语音报站和液晶显示系统设计B.四川民族学院校办科研项目研究成果,2010,(3):163-164.