带有远程控制功能的立体智能车位的设计

android studio 相关说明 | 2018-09-09 09:27

带有远程控制功能的立体智能车位的设计

Thedesign of intelligent parking space with remote control function

白春皓董艺铭金锐

(1.辽宁工业大学 电气工程学院,辽宁锦州  )

摘要:随着私家车数量的大幅增加,城市居住区内的车辆停放问题已经成为影响居民生活体验的因素之一,以该问题为出发点,设计一款基于PLC控制兼容无线设备操纵的小型立体车库,该系统采用Modbus-TCP与OPC协议进行通信,以安装了Labview软件的PC机和700IE型触控屏作为上位机界面,以西门子S7-200SMARTPLC为主控制器,通过控制三个不同方向的电机运动,带动装载器到达指定位置完成相应的出入库操作,操作者可通过触控屏或者自主设计的手机客户端进行上述操作,经模型演示该设计满足工程要求,可以被应用到实际生活中。

关键词:无线设备;Labview;智能识别;立体车库

Abstract:With the sharp rise in number ofprivate cars, urban residential area parking problem has become one of thefactors influencing residents' life experience, with the problem as a startingpoint, design a compatible wireless device based on PLC control of small stereogarage, the system adopts the Modbus TCP and OPC protocol to communicate, ie isgiven priority to with Siemens S7-200 smart controller, by controlling thedirection of motor sports, operator can through the touch screen or theindependent design of mobile client for the operation, the model to demonstratethe design meet the engineering requirements.

Keyword:wireless devices; Labview;intelligent identification; stereo garage

随着私家车的普及,原有规划的停车空间已经难以满足居民的需求,根据现有经验来看,立体车库的建设对城市停车难问题的解决有一定帮助,而我国的机械停车设备行业也将从快速发展阶段进入稳定发展阶段,未来市场是巨大的,型号种类多且均有应用,为了适应现在互联网+的浪潮,将添加立体车库的无线远程设备操作这一新功能,使用户可以自主选择车位进行停放,仅需要通过专业的手机客户端即可完成停车或取车操作,减少工作人员负担,增加了用户的选择空间。

1系统结构

该系统以S7-200SMART PLC PLC为控制器,上位机为SMART700IE型触控显示屏和安装Labview软件的PC机,摄像头通过USB与PC机连接用以在Labview中则[1]显示车辆是否停放到位准备入库,将入库车辆牌号生成表格储存在PC机中,并在出库过程中起到检测出库过程是否完成的作用,上位机通过工业以太网与控制器连接,操作者通过触控屏或手机客户端进行出入库操作,手机通过局域网与PC机连接,限位开关起超限保护作用,编码器与电机连接并向控制器反馈电机转度状态,通过电机驱动模块带动步进电机转动,使平台精确的移动到相应位置并实现出库入库操作。

PLC控制系统是立体车库的现场控制核心设备,人机交互系统设备需要和现场控制核心设备具有良好的兼容性来提高整个控制系统的可靠性。[1]

该立体车库属于升降横移式车库,其是一种通过载车板的升降或横移运动及横移框架的升降运动来实现轿车多层停放的停车设备,具有结构简单,规模可变,对场地适应性好,价格便宜和投资回报率优良等优点。[2]

系统结构图如图1所示。

2通信协议

本设计主要采用modbus-TCP协议和OPC协议进行通信,手机客户端与上位机Labview之间的数据交互运用的是modbus-TCP协议,Labview与PLC通过OPC协议进行交互。TCP是基于传输层的协议,传输时将报文分解成数段,并在目的站重新装配,使用502端口进行自动化信息传输也就是modbus-TCP协议,该协议的OSI模型分为五层,应用层,传输层,网络层,数据链路层,物理层。使用该协议的原因为TCP/IP已经成为信息行业的事实标准,易于与各种系统互连,且网络实施价格低廉。

OPC是obiect Linking and Embedding for Process Control的缩写,它是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用。[3]在控制领域中,系统往往由分散的各子系统构成;构成各子系统的设备与方案往往来自不同的生产单位。用户要管理整个系统就需要将这些子系统统一在一起,并进行实时监控,实时监控系统需要解决分散子系统间的数据传输和共用问题,主系统发送相应控制指令时,各子系统应统一协调工作。这就需要各子系统具备统一的开放接口。OPC协议正是为应对上述需求而产生的,由于OPC技术的采用,在实际的应用当中,对于系统结构本身都造成了相当重要的影响,再延长了系统的使用寿命的同时也使得现场设备和系统之间的连接变得更加简单和方便。[4]

2.1 Modbus-TCP通信过程

首先通过Android Studio软件编写Java程序,在程序中有一段专门负责TCP通信的部分,其结构功能主要分为获取TCP字符子程序,接收线程,实例化,获得输出流,防死机应对几种,程序抄录详见附录1。

2.2 OPC通信过程

若汽车停在待入车位及待出车位的危险地带,则车库系统不作任何动作。所以这需要Labview与PLC通讯,限制PLC程序运行。若想实现PLC与labview之间通讯,先需用户安装STEP-7、labview软件、NIOPC Sever补丁包、DSC、PC ACCESS和PPI线缆。首先通过PPI线缆将PLC与PC机连接起来,设置NI OPC Sever参数,OPC补丁包中Master ID参数需和PLC地址一致,其次利用STEP-7设置PG/PC接口,选择PC/PPI通讯,设置编程的电缆通讯端口。最后进行Lbaview访问PLC数据:打开西门子的PC ACCESS,设置通讯端口,绑定变量,在Labview中使用IO Sever访问即可。

3程序流程图

程序主要流程如下文描述,首先经过初始化复位后,等待操作指令的下达,指令下达后,竖直与水平方向电机开始工作,使平台装载器到达指定位置,到达位置后按指令进行取平台送至入库口操作或取车送至出库口操作,到达入库或出库口后,检测车辆是否安全停靠或完全离开,之后将已经装载车辆的平台或空载的平台送至相应位置,之后进入等待下一指令的下达过程。

程序流程图如图2所示。

4 LABVIEW界面

Labview是本系统上位机界面的重要构成软件之一,其应用范围广泛,适用于各种不同的操作系统,其应用范围包含了工业自动化,测试测量,嵌入式应用,运动控制,图像处理,计算机仿真信号处理等很多领域。此系统运用Labview软件识别入库出库的车牌,车型及汽车停在待入车位待出车位的安全位置。 [5]

图像采集是视觉处理的前提,图像质量的好坏将会对图像处理产生影响,本系统采用自动变焦USB摄像头,这样既方便快捷易拆卸,还大大降低了成本,通过多方对比软件发现Labview软件编程更加简单方便,所以该系统是基于Labview的车牌识别功能。本程序运用了Labview软件的NI Vision Development module、NI VisionBuilder for AI和Vision Acquisition Software这三个补丁包,这三个补丁包提供了关于视觉的大部分子VI模块。包括:打开相机、配置相机、启动采集、获取图像、关闭相机等子VI模块,编写程序后即可采集图像,为了能更加提高车库的安全性和透明性,本系统添加了三个摄像头,分别拍摄入库时的车牌车型及具体入库时间、车是否在托牌上的安全位置、出库时的具体时间和车牌车型。图像处理之前首先用Color Plane Extraction先进行灰度处理,以方便后续的视觉识别。

5手机界面

手机客户端是通过AndroidStudio软件运用Java语言编写而成,使用内部预先确定好的功能块和相应函数与语言进行界面绘制工作,编写完成之后,将程序代码打包形成apk格式文件供用户安装下载。手机界面如图3所示。

该设计的创新之处在于添加了远程控制接口,为用户提供了更多的选择空间,智能车位在一定程度上缓解了小区停车难的问题,该智能车位在进行改进升级后,也可缓解大型公共设施周边车位少的问题。

public void lianjie(View v) { //连接按键响应事件

GetTCPstring();

private void GetTCPstring() { //获取TCP字符子程序

new Thread() { //接收线程,目的是不在UI主线程中进行耗时操作

public void run() {

char[] cbuf = new char[50];

int mportint;

try {//如果没填写端口号,自动填一个零,防止闪退

mportint = Integer.parseInt(port.toString());//

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

mportint = 0; v

// 实例化Socket

socket = newSocket(IP.toString(), mportint);

// 获得输入流

BufferedReader br = newBufferedReader(

newInputStreamReader(socket.getInputStream(), "GBK"));

while (true) {

if (br.ready()) { //防止服务器断开后客户端死机

br.read(cbuf, 0, 1);

line =String.valueOf(cbuf);

} catch (IOException e) {

private void zhuyemian(View view){

Intent intent = new Intent(this,zhuyemian.class);

startActivity(intent);

参考文献

[1]令荣. 基于PLC和触摸屏的开放式立体车库控制系统设计[D].兰州交通大学,2014.

[2]陆波,王荣扬.基于PLC的升降横移立体车库控制系统设计[J].自动化仪表,2015,36(07):22-25.

[3]石灵丹,华斌,朱歆州,吴明.基于OPC技术的PC与西门子PLC的实时通讯[J].船电技术,2011,31(01):9-12.

[4]肖新耀.OPC接口技术在工业自动化系统中的应用[J].科技经济导刊,2017(20):55.

[5]王树东,何明.Labview在数据采集系统中的应用研究[J].国外电子测量技术,2014,33(06):103-106

吴峰(1978- )男,汉族,辽宁省海城市人,硕士研究生学历,实验师职称,职务实验中心主任,主要研究方向为智能控制与智能系统。

白春皓(2000- )男,汉族,辽宁省铁岭市人,大学本科学历,学生。

董艺铭(1998- )男,汉族,辽宁省葫芦岛市人,大学本科学历,学生。

金锐(1997- )男,汉族,辽宁省沈阳市人,大学本科学历,学生。

基金项目:省教育厅一般项目(JL7)作者简介:吴峰(1978- )男,汉族,辽宁省海城市人,硕士研究生学历,实验师职称,职务实验中心主任,主要研究方向为智能控制与智能系统。白春皓(2000- )男,汉族,辽宁省铁岭市人,大学本科学历,主要研究方向为自动化。