畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PLC在交通燈控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、 東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)論文摘要隨著城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，許多大城市如北京、上海、南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況，因此，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速公路，在高速公路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點(diǎn)，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路和普通道路耦合出交通狀況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道，城區(qū)與周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題，plc是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而

2、形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。國際電工委員會（iec）頒布了對plc的規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。根據(jù)交通等工藝控制要求和特點(diǎn)，我們采用了日本三菱公司fx2n_48mr。三菱plc有小型化，高速度，高性能等特點(diǎn)，三菱可編程控

3、制器指令豐富，可以接各種輸入，輸出擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。本系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程控制器（plc）對十字路口交通控制等實(shí)現(xiàn)控制。關(guān)鍵詞 交通燈；plc設(shè)計(jì)；交通燈控制；系統(tǒng)調(diào)試；監(jiān)控系統(tǒng)目錄摘要i第1章 緒論11.1 交通燈的作用和意義11.2 本文研究的內(nèi)容1第2章 plc的概述32.1 plc的簡介32.2 plc的特點(diǎn)42.3 plc的基本結(jié)構(gòu)和工作原理52.4 西門子s7-200系列plc的硬件72.4.1 s7-200系列plc主要由下面幾個(gè)部分組成72.4.2 主機(jī)72.4.3 cpu的主要特點(diǎn)82.4.4 存儲系

4、統(tǒng)82.4.5 擴(kuò)展單元82.4.6 特殊功能模塊92.5內(nèi)部軟元件102.6 plc基本指令11第三章 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)133.1 mcgs組態(tài)軟件簡介133.2 基于mcgs的交通燈監(jiān)控界面設(shè)計(jì)153.3 mcgs組態(tài)的過程15第四章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)174.1 控制要求174.2 交通燈的放置174.3 交通信號燈plc的輸入/輸出點(diǎn)的分配表184.4 交通信號燈plc控制硬件接線圖184.5 軟件設(shè)計(jì)194.5.1 交通信號燈plc控制梯形圖194.5.2 交通信號燈plc控制的指令204.6 程序說明224.7 交通信號燈的狀態(tài)波形圖23參考文獻(xiàn)24致 謝2525東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)

5、論文第1章 緒論1.1 交通燈的作用和意義交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。為了實(shí)現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先進(jìn)性、科學(xué)化。用可編程控制器實(shí)現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)方法，實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡單、經(jīng)濟(jì)，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問題的現(xiàn)狀，結(jié)合交通的實(shí)際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡單實(shí)用的城市交通燈控制系統(tǒng)的plc設(shè)計(jì)方案。可編程序控制器在工業(yè)自動(dòng)化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化

6、、價(jià)格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出。城市交通與人民群眾生產(chǎn)生活息息相關(guān)。目前我市發(fā)展迅速，經(jīng)濟(jì)收入逐年增長，人民群眾生活條件越來越好，私人轎車越來越多，城區(qū)道路交通壓力與日俱增，許多路段已經(jīng)超出道路設(shè)計(jì)負(fù)荷，經(jīng)常發(fā)生堵車、交通事故等現(xiàn)象；雖然政府有關(guān)部門積極采取相應(yīng)措施進(jìn)行緩解，但效果不太明顯；特別在節(jié)假日、上、下班高峰時(shí)間，堵車現(xiàn)象更為嚴(yán)重，而交通路段中十字路口處的車輛暢通與否尤顯重要。在加上80年代后期，我國許多大城市如北京上海等地紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒

7、有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點(diǎn)，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通狀況的制約。這些都給市民的正常出行造成了困擾。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵越來越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。道路交通信號燈是為了加強(qiáng)道路交通管理，減少交通事故的發(fā)生，提高道路使用效率，改善交通狀況的一種重要工具，指導(dǎo)車輛和行人安全有序地通行。它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控重要的組成部分。1.2 本文研究的內(nèi)容plc

8、是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。國際電工委員會（iec）頒布了對plc的規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。本文分四章，第1章介紹了交通燈的作用和意義；

9、第2章介紹了plc的發(fā)明、發(fā)展、plc的一般結(jié)構(gòu)以及他的應(yīng)用領(lǐng)域；第3章監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；第4章系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真。東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)論文第2章 plc的概述2.1 plc的簡介plc即可編程控制器（programmable logic controller），是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（international electrical committee）頒布的plc標(biāo)準(zhǔn)草案中對plc做了如下定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)

10、數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程 ?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?？傊删幊炭刂破魇且慌_專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它是將傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相融合而發(fā)展起來的一種新型的控制裝置 。在具體的國內(nèi)工業(yè)應(yīng)用中，由于它不是針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，因此它的硬件應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要來進(jìn)行配置，其軟件則根據(jù)控制要求進(jìn)行編寫。隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模、集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，plc也迅速發(fā)展其發(fā)展過程大致可以分為三個(gè)階段。1. 早期的plc早期

11、的plc稱為可編程邏輯控制器。這時(shí)，plc主要功能只是執(zhí)行原先由繼器完成的順序控制、定時(shí)等。早期的plc的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點(diǎn)包括簡單易懂、便于安裝、體積小、能耗低、有故障指示及能重復(fù)使用等。其中plc特有的編程語言梯形圖，一直沿用到現(xiàn)在。2. 中期的plc這時(shí)plc產(chǎn)品已使用了16位、32位高性能微處理器，而且實(shí)現(xiàn)了多處理器的多通道處理，通信技術(shù)是plc的應(yīng)用得到了進(jìn)一步的發(fā)展。在硬件方面，除了保留原有的開發(fā)模塊外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程i/o模塊、各種特殊功能模塊。并擴(kuò)大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使plc的范圍更大。在軟件方面，還

12、增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送通信、直診斷等功能。3. 近期的plc由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器價(jià)格的大幅度下降，使的各種類型的plc所采用的微處理器的檔次普遍提高。為了提高plc的處理速度，各制造廠商還研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。 世界上生產(chǎn)plc產(chǎn)品的廠家多達(dá)200多個(gè)，其中比較著名的有美國的ab、通用(ge)，日本的三菱(mitsbishi)、 歐姆龍(omron)、松下，德國的西門子(siemens)，韓國的三星(sumsung)、 lg等。2.2 plc的特點(diǎn)目前，plc在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等

13、各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾點(diǎn)：1. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。由于plc模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路，所以的i/o接口電路均采用光電隔離;在結(jié)構(gòu)上對、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮;在硬件上采用隔離、濾波、屏蔽、接地等抗干擾措施;在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施。以上這些使plc具有較高的抗干擾能力。2. 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)在plc控制系統(tǒng)中，只需要在plc輸入/輸出端子上接入相應(yīng)的信號線即可，不需要連接如繼電器之類的

14、低壓電器和大量而又復(fù)雜的硬件接線線路 ，大大簡化了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。，plc的輸入/輸出可直接與交流220v、直流24v等強(qiáng)電相連，并且具有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。3. 編程方便，易于使用plc作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用plc的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。4. 功能完善plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯

15、處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來plc的功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制中。在plc內(nèi)部具備許多控制功能，如：邏輯控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、步進(jìn)控制、pid控制、數(shù)據(jù)控制、通信和聯(lián)網(wǎng)，還有其他特殊功能模塊。5. 設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短plc用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。6. 體積小，維護(hù)操作方便plc體積小，質(zhì)量輕，便于安裝，不需要

16、專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與plc相應(yīng)的i/o端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。2.3 plc的基本結(jié)構(gòu)和工作原理2.3.1 plc的基本結(jié)構(gòu)在種類繁多的plc中，其組成結(jié)構(gòu)和工作原理都基本相同。用plc實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入/輸出轉(zhuǎn)換，并將這個(gè)轉(zhuǎn)換給予物理實(shí)現(xiàn)，并應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。plc專為工業(yè)現(xiàn)場而設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，它主要由cpu、電源、存儲器和專門設(shè)計(jì)的輸入/輸出接口電路等組成。1. 中央處理器(cpu)中央處理器(cpu)一般由控制器運(yùn)算器和寄存器組成。它們都集成在

17、一個(gè)芯片內(nèi)，cpu通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲單元輸入/輸出接口電路相連接。與一般計(jì)算機(jī)一樣，cpu是plc的核心，它按照plc中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮plc有條不序地進(jìn)行工作。用戶程序和數(shù)據(jù)事先存入存儲器中，當(dāng)plc處于運(yùn)行方式時(shí)，cpu按循環(huán)掃描方式執(zhí)行用戶程序。cpu的主要任務(wù)如下：(1) 按plc系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器輸入用戶程序和數(shù)據(jù)。(2) 用掃描方式接收現(xiàn)場輸入裝置的狀態(tài)與數(shù)據(jù)，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)寄存器。(3) 診斷電源或plc內(nèi)部電路工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤。(4) 在plc進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲器中逐條讀取用戶，程序經(jīng)過命令解釋后，按指令

18、規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去啟、閉有關(guān)控制電路，分時(shí)地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳送、組合、比較、變換等動(dòng)作。完成用戶程序中規(guī)定的邏輯運(yùn)算或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)。根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更換有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸入映像寄存器的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸出、制表、打印或數(shù)據(jù)通信等控制。2. 存儲器plc的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩個(gè)部分。(1)系統(tǒng)存儲器 系統(tǒng)存儲器是指用來存放plc的系統(tǒng)程序的存儲器。它由plc生產(chǎn)廠家編寫并固化在rom內(nèi)，用戶不能直接更改。它使plc具有基本的功能，能夠完成plc設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。其主要內(nèi)容包括3個(gè)部分：系統(tǒng)管理程序、 用戶指令解釋程序和標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)試。(2)用戶存儲器用戶存儲

19、器由用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩部分組成，其主要任務(wù)作用是用來存放用戶針對具體控制任務(wù)用規(guī)定的plc編程語言編寫的各種用戶程序。plc使用的存儲器有3種類型：隨機(jī)存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)和可擦除可編程只讀存儲器(eepro)。3. 輸入/輸出接口單元plc的輸入和輸出信號類型可以是開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。輸入/輸出接口單元從廣義上可分為2個(gè)部分：一部分是與被控制設(shè)備相連的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。4. 擴(kuò)展接口和通信接口plc具有擴(kuò)展接口和通信接口的能力，其作用如下：(1)擴(kuò)展接口的作用是將擴(kuò)展單元和功能模塊與基本單元相連，是plc的配置更加靈活以滿足不同控

20、制的系統(tǒng)需求。(2)通信接口的作用是通過這些通信接口可以與監(jiān)視器打印機(jī)和其他的，plc或計(jì)算機(jī)相連從而實(shí)現(xiàn)”人-機(jī)”或”機(jī)-機(jī)”之間的對話。5. 電源部分plc一般使用220交流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源位plc的中央處理器、存儲器等。電路提供5v、±12v、24v等直流電源使plc能正常工作。6. 編程設(shè)備編程設(shè)備的作用是供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。7. 其他部件有些plc還可以有errom寫入器、存儲器卡等其他外部設(shè)備，用于增強(qiáng)plc的存儲容量和擴(kuò)展功能。2.3.2 plc的工作原理plc在程序運(yùn)行方式、輸入輸出操作、特殊功能模塊等方面做了特別的考慮2。1. plc的3個(gè)工

21、作階段當(dāng)plc投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段三個(gè)階段完成。上述3個(gè)階段即為一個(gè)周期。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3個(gè)階段。(1)輸入采樣階段plc。在輸入采樣階段，先掃描所以輸入端子并將各輸入端子狀態(tài)存入對應(yīng)的輸入元件映像寄存器。此時(shí)，輸入元件映像寄存器被刷新，接著進(jìn)入用戶程序執(zhí)行階段。在用戶程序執(zhí)行階段或輸出階段，輸入元件映像寄存器與外界隔離，無論輸入端子信號如何變化，輸入元件映像積存器始終保持不變，直到下個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才將輸入端子的新內(nèi)容重新寫入。(2)用戶程序執(zhí)行階段。根據(jù)plc梯形圖程序掃描規(guī)則，plc以

22、先左后右，先上后下的步序逐句掃描。當(dāng)指令中涉及輸入/輸出時(shí)，plc從輸入映像寄存器中讀入上一階段采入的對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄存器讀入對應(yīng)輸出映像寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果在存入元件映像寄存器中。對元件映像來說，每一個(gè)元件的狀態(tài)會隨程序的執(zhí)行過程而變化。(3)輸出刷新階段。在所有指令執(zhí)行完畢后，輸出映像寄存器中所有繼電器的狀態(tài)在（通/斷）在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過一定方式輸出驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。對于小型plc，i/o點(diǎn)數(shù)較少，用戶程序較短，用集中采樣集中輸出的工作方式，雖然在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。

23、2. plc對輸入/輸出的處理規(guī)則plc對輸入/輸出的處理規(guī)則如下：輸入映像寄存器的數(shù)據(jù)取決于輸入端子板上各輸入點(diǎn)在上有個(gè)刷新期間的通/斷狀。2.4 西門子s7-200系列plc的硬件西門子公司的plc產(chǎn)品包括s7-200、s7-300、s7-400、logo、hmi人機(jī)界面、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)軟件等。s7系列plc具有體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高的優(yōu)點(diǎn)。s7系列plc產(chǎn)品可分為微型plc（s7-200）、小規(guī)模性能要求的plc（s7-300）和中高規(guī)模性能要求的plc（s7-400）等。其中s7-200系列的plc的出色主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：極高的可靠性，極豐

24、富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的內(nèi)置集成功能，實(shí)時(shí)特性，強(qiáng)勁的通信能力，豐富的擴(kuò)展模塊。2.4.1 s7-200系列plc主要由下面幾個(gè)部分組成1. 基本單元基本單元又稱為cpu模塊，有的也稱為主機(jī)或本機(jī)。它包括cpu、存儲器、基本輸入/輸出點(diǎn)和電源等，是plc的主要部分。實(shí)際上它就是個(gè)完整的控制系統(tǒng)，可以單獨(dú)完成一定的任務(wù)。2. 擴(kuò)展單元s7-200 cpu22*系列plc具有2到7個(gè)擴(kuò)展模塊，用戶可以根據(jù)需要擴(kuò)展各種i/o模塊。 3. 特殊功能模塊當(dāng)需要完成某些特殊功能的控任務(wù)時(shí)，需要擴(kuò)展模塊和功能模塊。它是完成某種特殊控制任務(wù)的一些裝置。4. 相關(guān)設(shè)備為了充分利用系統(tǒng)硬件和軟件資

25、源而開發(fā)的相關(guān)設(shè)備，主要包括編輯設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和人機(jī)操作界面等。5. 為了能夠更好地使用以上設(shè)備開發(fā)的配套程序。它主要由標(biāo)準(zhǔn)工具、工程工具、運(yùn)行軟件和人機(jī)接口軟件等幾大類構(gòu)成。2.4.2 主機(jī)s7-200 cpu22*系列的cpu模塊主要包括一個(gè)中央處理器、電源、通信口及i/o接口。它的主要作用有：執(zhí)行程序；從現(xiàn)場設(shè)備中采集信號；輸出控制信號；驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。s7-200 cpu22*系列的plc具有以下5種不同的結(jié)構(gòu)配置：(1)cpu221具有6個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn)，共計(jì)10個(gè)i/o點(diǎn)。無擴(kuò)展能力。有4路高速計(jì)數(shù)器（30khz），2路高速脈沖輸出，1個(gè)rs485通信/編程口，2個(gè)獨(dú)立的輸入端，

26、可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接2個(gè)相位差為90度的a/b相增量編碼器。程序和數(shù)據(jù)存儲容量較小，適用于少點(diǎn)的控制系統(tǒng)。(2)cpu222具有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，共計(jì)14個(gè)i/o點(diǎn)。1個(gè)模擬量電位器，最多可擴(kuò)展10ai/ao點(diǎn)。4kb用戶程序區(qū)和2kb數(shù)據(jù)存儲區(qū)。有4路高速計(jì)數(shù)器（30khz），2路高速脈沖輸出，1個(gè)rs485通信/編程口，2個(gè)獨(dú)立的輸入端可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接2個(gè)相位差為90度的a/b相增量編碼器?？梢赃M(jìn)行一定模擬量的控制和2個(gè)模塊的擴(kuò)展，因此是應(yīng)用更廣泛全功能控制器。(3)cpu224具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)，共計(jì)24個(gè)i/o點(diǎn)。2個(gè)模擬量電位器，最多可擴(kuò)展35ai/

27、ao點(diǎn)。8kb用戶程序區(qū)和5kb數(shù)據(jù)存儲區(qū)。有6路高速計(jì)數(shù)器（30khz），2路高速脈沖輸出，1個(gè)rs485通信/編程口，有7個(gè)擴(kuò)展模塊。它具有更強(qiáng)的模擬量處理能力，是s7-200系列產(chǎn)品中使用最多的。(4)cpu226。具有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)，共計(jì)40個(gè)i/o點(diǎn)。2個(gè)模擬量電位器，最多可擴(kuò)展35ai/ao點(diǎn)。8kb用戶程序區(qū)和5kb數(shù)據(jù)存儲區(qū)。有6路高速計(jì)數(shù)器（30khz），2路高速脈沖輸出，2個(gè)rs485通信/編程口。它主要用于點(diǎn)數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。(5)cpu226xm。這是西門子公司推出的一種增強(qiáng)型主機(jī)。它在用戶程序存儲容量和數(shù)據(jù)存儲容量上進(jìn)行了擴(kuò)展，其他指標(biāo)

28、和cpu226相同。2.4.3 cpu的主要特點(diǎn)1. 內(nèi)部集成的具有強(qiáng)勁的通信能力的ppi接口是s7-200的用戶口，cpu接口物理特性為rs485，可在三種方式下工作。(1)ppi方式：通過ppi方式，s7-200系列plc與計(jì)算機(jī)之間或者是plc相互之間可通過普通的兩芯屏蔽雙絞電纜進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。(2)mpi方式：通過mpi方式，s7-200可以通過內(nèi)置接口連接到mpi網(wǎng)絡(luò)上，它可以與s7-300/s7-400cpu進(jìn)行通信。(3)自由口通信方式；通過自由口通信方式，s7-200系列plc可以與任何通信協(xié)議公開的其他設(shè)備、控制器進(jìn)行通信。2. 豐富的內(nèi)置集成功能(1)集成的24v負(fù)載電源，可直接

29、連接到傳感器和變送器(2)對于不同的設(shè)備類型，其cpu各有2個(gè)類型，具有不同的電源電壓和控制電壓。(3)中斷輸入，允許以極高的速度對過程信號的上升沿作出響應(yīng)。(4)具有4到6個(gè)高數(shù)計(jì)數(shù)器（30khz）。(5)2路脈沖輸出由于控制步進(jìn)電機(jī)，或伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的定位任務(wù)。3. 豐富的擴(kuò)展模塊對數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊可方便選用。4. 具有易于掌握，便捷的操作以及豐富的指令集。2.4.4 存儲系統(tǒng)s7-200系列plc的存儲系統(tǒng)由ram和eeprom兩種類型的存儲器構(gòu)成，cpu模塊內(nèi)部配備了一定容量的ram和eeprom。同時(shí)，s7-200系列plc的cpu模塊支持可選的eeprom存儲

30、器卡。在cpu模塊內(nèi)部的超級電容和電池模塊用于長時(shí)間的保存數(shù)據(jù)，用戶數(shù)據(jù)可通過主機(jī)的超級電容存儲若干天。2.4.5 擴(kuò)展單元當(dāng)cpu需要進(jìn)行某種特殊的功能控制或其i/o的擴(kuò)展，通常i/o擴(kuò)展包括i/o的點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展和功能模塊的擴(kuò)展兩類。1. i/o擴(kuò)展模塊s7-200系列plc提供了五大類擴(kuò)展模塊：(1)數(shù)字量輸入擴(kuò)展模板e(cuò)m221（8路擴(kuò)展輸入）。(2)數(shù)字量輸出擴(kuò)展模板e(cuò)m222（8路擴(kuò)展輸出）。(3)數(shù)字量輸入和輸出混合擴(kuò)展模板e(cuò)m223（8i/o，16i/o，24i/o）。(4)模擬量輸入擴(kuò)展模塊em231，每個(gè)em231可擴(kuò)展3路模擬量輸入通道，a/d轉(zhuǎn)換時(shí)間25us，分辨率為12位。(

31、5)模擬量輸入擴(kuò)展模塊em235，每個(gè)em235可同時(shí)擴(kuò)展3路模擬輸入和1路模擬量輸出通道，其中a/d轉(zhuǎn)換時(shí)間25us，d/a轉(zhuǎn)換時(shí)間100us，分辨率均為12位。2. 熱電偶/熱電阻擴(kuò)展模塊3. 通信擴(kuò)展模塊表2-1 s7-200 i/o編址信息類型cpu221cpu222cpu224cpu226i_數(shù)字量輸入0.0-15.70.0-15.70.0-15.70.0-15.7q_數(shù)字量輸出0.0-15.70.0-15.70.0-15.70.0-15.7m_中間標(biāo)志位0.0-15.70.0-15.70.0-15.70.0-15.7c_計(jì)數(shù)器0-2550-2550-2550-255t_計(jì)時(shí)器0-2

32、550-2550-2550-255aiw_模擬輸入字0-300-300-30aqw_模擬輸出字0-300-300-30 2.4.6 特殊功能模塊s7-200系列plc的特殊功能模塊有數(shù)字量擴(kuò)展模板、模擬量擴(kuò)展模塊、熱電偶/熱電阻擴(kuò)展模塊、通信擴(kuò)展模塊和現(xiàn)場設(shè)備接口模塊。1. 數(shù)字量擴(kuò)展模板(1)em221 數(shù)字量輸入模板，24v，8輸入。(2)em222 數(shù)字量輸出模板，24v，8輸出。(3)em223 數(shù)字量混合模板，24v。2. 模擬量擴(kuò)展模塊(1)em231 4模擬輸入點(diǎn)，2w，12位。(2)em232 2模擬輸入點(diǎn)，2w，12位。(3)em235 4模擬輸入點(diǎn)，1模擬輸出點(diǎn)， 2w，1

33、2位。3. 熱電偶/熱電阻擴(kuò)展模塊em231為常用的熱電偶/熱電阻擴(kuò)展模塊。其功率損失為1.8w，15位加符號位，wm231 ai4熱電偶有4模擬量輸入點(diǎn)，em231 ai2 熱電阻有2模擬量輸入點(diǎn)。4. 通信擴(kuò)展模塊em277 jprofibu-dp模塊是常用的通信擴(kuò)展模塊，它用于plc現(xiàn)場總線通信連接。其波特變化范圍為960011500波特。5. 現(xiàn)場設(shè)備接口模塊cpu243-2通信處理器是as-i主站連接部分，專用于s7-200 cpu22*，連接的同時(shí)顯著增加了s7-200可利用的i/o點(diǎn)數(shù)。2.5內(nèi)部軟元件用戶使用的plc中的每一個(gè)i/o、內(nèi)部存儲單元、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器都稱為軟元件。各

34、個(gè)軟元件的功能不同，都有其固定的地址。軟元件是plc內(nèi)部具有一定功能的器件，這些器件實(shí)際上都是由電子電路、寄存器及存儲單元等組成的。它的特點(diǎn)是；它具有繼電器的特性，但它沒有機(jī)械性的特點(diǎn)，它的最大的優(yōu)點(diǎn)是其觸點(diǎn)可以無限次使用，并且它們的壽命長。編程時(shí)，用戶只要記住軟元件的地址就可以了。下面對軟元件介紹一下。1. 輸入繼電器（i）它是plc用來接收用戶設(shè)備輸入信號的接口。當(dāng)外部開關(guān)信號閉合，則輸入繼電器的線圈得電，在程序中的常開觸點(diǎn)閉合，常觸點(diǎn)斷開，這些觸點(diǎn)可以在編程時(shí)任意使用，不受次數(shù)限制。輸入繼電器位存取的地址編號范圍為i0.0i15.7，輸入繼電器的數(shù)據(jù)存取可采用位、字節(jié)、字或雙字來存取。2

35、. 輸出繼電器（q）它是用來將輸出信號傳送到負(fù)載的接口，每一個(gè)輸出繼電器線圈都與相應(yīng)的plc輸出端相連，并有無數(shù)對常開和常閉觸點(diǎn)供編程時(shí)使用。輸出繼電器位存取的地址編號范圍為q0.0q15.7，輸出繼電器可采用位、字節(jié)、字或雙字來存取。3. 通用輔助繼電器（m）通用輔助繼電器又稱為內(nèi)部標(biāo)志位存儲器，它的作用和繼電接觸器控制系統(tǒng)的中間繼電器相同，它是用來保存控制繼電器的中間操作狀態(tài)。內(nèi)部標(biāo)志位存儲器可采用位、字節(jié)、字或雙字來存取。內(nèi)部標(biāo)志位存儲器位存取的地址編號為m0.0m31.7，共32個(gè)字節(jié)。4. 特殊繼電器（sm） 特殊繼電器是指用來存儲系統(tǒng)的狀態(tài)變量有關(guān)的控制參數(shù)和信息的具有特殊功能的輔

36、助繼電器。特殊標(biāo)志位存儲器能以位、字節(jié)、字或雙字來存取。cpu224的sm的位地址編號范圍為sm0.0sm179.7，共180個(gè)字節(jié)。常用的特殊存儲器的用途如下：(1) sm0.0 運(yùn)行監(jiān)視。sm0.0始終為1狀態(tài)。當(dāng)plc運(yùn)行時(shí)可以利用其觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出繼電器，在外部顯示程序是否處于運(yùn)行狀態(tài)。(2) sm0.1 初始化脈沖。(3) sm0.3 開機(jī)進(jìn)入run時(shí)，接通一個(gè)掃描周期，可在啟動(dòng)操作之前，給設(shè)備提前預(yù)熱。(4) sm0.4、0.5 占空比為50%的時(shí)鐘脈沖。當(dāng)plc處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，sm0.4產(chǎn)生周期為1min的時(shí)鐘脈沖，sm0.5產(chǎn)生周期為1s的時(shí)鐘脈沖。(5) sm0.6 掃描時(shí)鐘，一

37、個(gè)掃描周期on，另一個(gè)為off，循環(huán)交替。(6) sm0.7 改造方式開關(guān)位置指示，開關(guān)放置在run位置時(shí)為1。(7) sm1.0 零標(biāo)志位，運(yùn)算結(jié)果=0，該位置1。(8) sm1.1 溢出標(biāo)志位，結(jié)果溢出或?yàn)榉欠ㄖ禃r(shí)，該位置1。(9) sm1.2 負(fù)數(shù)標(biāo)志位，運(yùn)算結(jié)果為負(fù)數(shù)時(shí)，該位置1。(10) sm1.3 被0除標(biāo)志位。5. 變量存儲器（v）變量存儲器主要用于存儲變量。它可以存放程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結(jié)果，也可以使用變量存儲器來保存與工序或任務(wù)相關(guān)的其他數(shù)據(jù)。變量存儲器可以是位尋址，也可以是按字節(jié)、字、雙字為單位尋址，其位存取的編號范圍根據(jù)cpu的型號不同，cpu221/222為

38、v0.0v2047.7，共2kb存儲容量，cpu224/226為v0.0v5119.7，共5kb存儲容量。6. 局部變量存儲器（l）局部變量存儲器和變量存儲器十分相似，都是用來存儲變量的存儲器。區(qū)別在于局部變量存儲器用來存放局部變量，而不存儲全局變量。局部變量存儲器位存取的地址編號范圍為l0.0l63.7，它可以按位、字節(jié)、字、雙字直接尋址。7. 順序控制繼電器（s）通常用在順序控制或步進(jìn)控制中，并與其指令一起使用以實(shí)現(xiàn)順序或步進(jìn)控制功能流程圖的編程。順序控制繼電器的地址編號范圍為s0.0s31.7。8. 定時(shí)器（t）它是累計(jì)時(shí)間增量的內(nèi)部器件，作用相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器。其設(shè)定時(shí)

39、間由程序設(shè)置。并且每個(gè)定時(shí)器可提供無數(shù)對常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)供編程使用。定時(shí)器的定時(shí)精度分別為1ms、10ms和100ms三種，cpu222、cpu224及cpu226的定時(shí)器地址編號范圍為t0t255，它們的分辨率、定時(shí)范圍并不相同，用戶根據(jù)所用cpu型號及時(shí)基，正確選用定時(shí)器的編號。9. 計(jì)數(shù)器（c）計(jì)數(shù)器用于累計(jì)計(jì)數(shù)輸入端接收到的由斷開到接通的脈沖個(gè)數(shù)，主要用于對產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)或進(jìn)行特定功能的編程。計(jì)數(shù)器可提供無數(shù)對常開和常閉觸點(diǎn)供編程使用，其設(shè)定值由程序賦予。計(jì)數(shù)器的地址編號范圍為c0c255。10. 模擬量輸入映像寄存器（ai）和模擬量輸出映像寄存器（aq）11. 高速計(jì)數(shù)器（hc）12

40、. 累加器（ac）2.6 plc基本指令s7-200系列plc的基本指令包括常用指令、堆棧操作指令、計(jì)數(shù)指令、定時(shí)器指令、比較指令和程序控制指令等1。1. 觸點(diǎn)指令觸點(diǎn)指令包括邏輯取和線圈驅(qū)動(dòng)指令，它有兩種連接形式，即串聯(lián)和并聯(lián)。(1)邏輯取和線圈驅(qū)動(dòng)指令。指令格式為：ld 取指令；ldn 取反指令；= 線圈輸出指令。(2)觸點(diǎn)串聯(lián)指令。指令格式為：a 常開觸點(diǎn)串聯(lián)：an 常閉觸點(diǎn)串聯(lián)。(3)觸點(diǎn)并聯(lián)指令。指令格式為：o 常開觸點(diǎn)并聯(lián)：on 常閉觸點(diǎn)并聯(lián)。2. 邏輯電路塊的連接指令電路塊連接指令主要有兩種形式：串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令和并聯(lián)電路塊的串聯(lián)指令。串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令其格式為：old；并

41、聯(lián)電路塊的串聯(lián)指令其格式為：ald。3. 置位，復(fù)位指令置位指令的格式為：s bit, n;復(fù)位指令的格式為：r bit n。4. 取反指令其格式為：not。5. 邏輯入棧lps、邏輯出棧lpp和邏輯讀棧lrd指令邏輯入棧lps的功能是用于生成一條新的邏輯母線，右側(cè)為新的邏輯塊，是分支電路邏輯塊的開始。邏輯出棧lpp的功能是用于lps產(chǎn)生新母線右側(cè)的最后一個(gè)邏輯塊，結(jié)束lps開始的這個(gè)分支電路邏輯塊。邏輯讀棧lrd的功能是用于lps開始的分支電路邏輯塊中第二條邏輯塊，本身不進(jìn)行任何進(jìn)棧和出棧操作。6. 計(jì)數(shù)器指令增計(jì)數(shù)器指令ctu：其指令格式為：ctu cx, pv。x為計(jì)數(shù)器編號。減計(jì)數(shù)器指

42、令ctd：其指令格式為：ctd cx, pv。x為計(jì)數(shù)器編號。增減計(jì)數(shù)器指令ctud：其指令格式為：ctud cx, pv。x為計(jì)數(shù)器編號。7. 定時(shí)器指令接通延時(shí)指令ton：其指令格式為：ton tx, pt。x為定時(shí)器編號。斷開延時(shí)指令tof：其指令格式為：tof tx, pt。x為定時(shí)器編號。有記憶接通延時(shí)指令tonr：其指令格式為：tor tx, pt。x為定時(shí)器編號。8. 結(jié)束及暫停指令結(jié)束指令可分為有條件結(jié)束指令end和無條件結(jié)束指令mend。暫停指令的指令格式為：stop。9. 子程序指令子程序指令包括3個(gè)指令：建立子程序、子程序調(diào)用和子程序返回。子程序調(diào)用指令又有2條指令：子程

43、序調(diào)用指令call和子程序條件返回指令cret。第三章 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 mcgs組態(tài)軟件簡介mcgs(monitor and control generated system，監(jiān)視與控制通用系統(tǒng))是北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司研發(fā)的一套基于windows平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測、前端數(shù)據(jù)的處理與控制 。 圖3.1 組態(tài)環(huán)境圖mcgs組態(tài)軟件（以下簡稱mcgs）由“mcgs組態(tài)環(huán)境”和“mcgs運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)，如圖3.2所示。 圖3.2 組態(tài)運(yùn)行圖mcgs組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作

44、環(huán)境，由可執(zhí)行程序mcgsset.exe支持，其存放于mcgs目錄的program子目錄中。用戶在mcgs組態(tài)環(huán)境中完成動(dòng)畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為.mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與mcgs運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”。mcgs運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，由可執(zhí)行程序mcgsrun.exe支持，其存放于mcgs目錄的program子目錄中。在運(yùn)行環(huán)境中完成對工程的控制工作。mcgs組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，

45、具有不同的特性。主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計(jì)封面圖形，確定自動(dòng)啟動(dòng)的窗口，設(shè)定動(dòng)畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時(shí)間等。設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如：生成各種動(dòng)畫顯示畫面、報(bào)警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫：是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將mcgs工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。

46、在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動(dòng)畫連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對象。運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。包括編寫控制程序（腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時(shí)器、配方操作、多媒體輸出等。圖3.3 mcgs工控組態(tài)軟件圖3.2 基于mcgs的交通燈監(jiān)控界面設(shè)計(jì)控制面板主要包括了：東西和南北方向的12盞燈以及數(shù)碼管計(jì)時(shí)器等器件組成。其原理為：當(dāng)起動(dòng)開關(guān)接通時(shí)信號燈系統(tǒng)開始工作，數(shù)碼管從70s開始倒計(jì)時(shí)，且南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)起動(dòng)開關(guān)停止時(shí)，所有的燈信號全部熄滅。工作時(shí)東西綠燈亮30s，并閃爍3次（即3s），黃燈亮2s，且南北紅燈35s。此

47、時(shí)數(shù)碼管顯示數(shù)字為35。這時(shí)南北綠燈開始亮30s,并閃爍3次（即3s），黃燈亮2s，且東西紅燈亮35s。此時(shí)數(shù)碼管顯示數(shù)字為0。然后數(shù)碼管按照此時(shí)間進(jìn)行循環(huán)。圖3-4 交通燈監(jiān)控系統(tǒng)3.3 mcgs組態(tài)的過程項(xiàng)工程項(xiàng)目系統(tǒng)分析：分析工程目的系統(tǒng)構(gòu)成、技術(shù)要求和工藝流程，弄清系統(tǒng)的控制流程和監(jiān)控對象的特征，明確監(jiān)控要求和動(dòng)畫顯示方式，分析工程中的設(shè)備采集及輸出通道與軟件中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫變量的對應(yīng)關(guān)系，分清哪些變量是要求與設(shè)備連接的，哪些變量是軟件內(nèi)部用來傳遞數(shù)據(jù)及動(dòng)畫顯示的。工程立項(xiàng)搭建框架：mcgs稱為建立新工程。主要內(nèi)容包括：定義工程名稱、封面窗口名稱和啟動(dòng)窗口（封面窗口退出后接著顯示的窗口）名

48、稱，指定存盤數(shù)據(jù)庫文件的名稱以及存盤數(shù)據(jù)庫，設(shè)定動(dòng)畫刷新的周期。經(jīng)過此步操作，即在mcgs組態(tài)環(huán)境中，建立了由五部分組成的工程結(jié)構(gòu)框架。封面窗口和啟動(dòng)窗口也可等到建立了用戶窗口后，再行建立。設(shè)計(jì)菜單基本體系：為了對系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)及工作流程進(jìn)行有效地調(diào)度和控制，通常要在主控窗口內(nèi)編制菜單。編制菜單分兩步進(jìn)行，第一步首先搭建菜單的框架，第二步再對各級菜單命令進(jìn)行功能組態(tài)。在組態(tài)過程中，可根據(jù)實(shí)際需要，隨時(shí)對菜單的內(nèi)容進(jìn)行增加或刪除，不斷完善工程的菜單。制作動(dòng)畫顯示畫面：動(dòng)畫制作分為靜態(tài)圖形設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)屬性設(shè)置兩個(gè)過程。前一部分類似于“畫畫”，用戶通過mcgs組態(tài)軟件中提供的基本圖形元素及動(dòng)畫構(gòu)件庫，

49、在用戶窗口內(nèi)“組合”成各種復(fù)雜的畫面。后一部分則設(shè)置圖形的動(dòng)畫屬性，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中定義的變量建立相關(guān)性的連接關(guān)系，作為動(dòng)畫圖形的驅(qū)動(dòng)源。編寫控制流程程序：在運(yùn)行策略窗口內(nèi)，從策略構(gòu)件箱中，選擇所需功能策略構(gòu)件，構(gòu)成各種功能模塊（稱為策略塊），由這些模塊實(shí)現(xiàn)各種人機(jī)交互操作。mcgs還為用戶提供了編程用的功能構(gòu)件（稱之為“腳本程序”功能構(gòu)件），使用簡單的編程語言，編寫工程控制程序。完善菜單按鈕功能：包括對菜單命令、監(jiān)控器件、操作按鈕的功能組態(tài)；實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、各種曲線、數(shù)據(jù)報(bào)表、報(bào)警信息輸出等功能；建立工程安全機(jī)制等。編寫程序調(diào)試工程：利用調(diào)試程序產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)，檢查動(dòng)畫顯示和控制流程是

50、否正確。連接設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序：選定與設(shè)備相匹配的設(shè)備構(gòu)件，連接設(shè)備通道，確定數(shù)據(jù)變量的數(shù)據(jù)處理方式，完成設(shè)備屬性的設(shè)置。此項(xiàng)操作在設(shè)備窗口內(nèi)進(jìn)行。工程完工綜合測試：最后測試工程各部分的工作情況，完成整個(gè)工程的組態(tài)工作，實(shí)施工程交接。mcgs為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。使用mcgs，用戶無須具備計(jì)算機(jī)編程的知識，就可以在短時(shí)間內(nèi)輕而易舉地完成一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定，功能成熟，維護(hù)量小并且具備專業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。mcgs具有操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、

51、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。第四章 plc系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 控制要求1.信號燈由一個(gè)按鈕控制其啟動(dòng)，一個(gè)按鈕控制其停止。2.信號燈分為南北綠燈，南被黃燈，南北紅燈和東西綠燈，東西黃燈，東西紅燈及報(bào)警燈。3.南北紅燈亮，并維持25s。當(dāng)南北紅燈亮?xí)r，東西綠燈也亮，維持20s后，東西綠燈閃爍3s后熄滅，然后東西黃燈亮2s后熄滅，接著東西紅燈亮，南北綠燈亮。4.東西紅燈亮，并維持30s。當(dāng)東西紅燈亮?xí)r， 南北綠燈也亮，維持25s后， 南北綠燈閃爍3s后熄滅，然后南北黃燈亮2s后熄滅，接著南北紅燈亮， 東西綠燈亮。按以上方式周而復(fù)始地工作。如表4-1