力控組態(tài)課程設(shè)計(jì)

組態(tài)軟件交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：基于力控組態(tài)軟件的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)條件地點(diǎn)：自控系plc實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)設(shè)備：PC機(jī)，西門子S7-200PLC，力控組態(tài)軟件二、設(shè)計(jì)任務(wù)1根據(jù)題目要求進(jìn)行資料收集及監(jiān)控方案的設(shè)計(jì)；2軟件設(shè)計(jì)1．編制監(jiān)控界面；2.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫和plc控制程序；3.設(shè)計(jì)動(dòng)畫連接；4.設(shè)計(jì)交通燈的手自動(dòng)狀態(tài)切換；5．實(shí)現(xiàn)交通燈的操作；三、設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容設(shè)計(jì)題目與設(shè)計(jì)任務(wù)（設(shè)計(jì)任務(wù)書）明細(xì)主體設(shè)計(jì)部分結(jié)束語參考文獻(xiàn)課程明細(xì)及目標(biāo)通過這次課程設(shè)計(jì)，將基于力控組態(tài)軟件，在組態(tài)軟件中進(jìn)行模擬，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)課堂理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解，學(xué)會(huì)用力控組態(tài)軟件的使用。同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求編寫控制程序和組態(tài)人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)plc與組態(tài)軟件的聯(lián)系。按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)試，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。本次設(shè)計(jì)，是模擬一個(gè)十字路口交通燈控制系統(tǒng)，要求能實(shí)現(xiàn)直走，左轉(zhuǎn)兩個(gè)狀態(tài)，系統(tǒng)的紅、黃、綠燈應(yīng)符合一定的邏輯順序亮滅，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)十字路口的交通順暢。關(guān)鍵詞：力控組態(tài)交通燈plc力控組態(tài)軟件軟件的認(rèn)識(shí)力控組態(tài)軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和過程控制的專用軟件，最大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”進(jìn)行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和間接的工程實(shí)踐方法，用戶只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的組態(tài)，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能。軟件的使用在組態(tài)軟件中填寫一些事先設(shè)計(jì)的表格，在利用圖形功能把被控對(duì)象（紅綠燈、轉(zhuǎn)向提示等）形象的表示出來，通過內(nèi)部數(shù)據(jù)連接把被控對(duì)象的屬性與I/O設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯連接。當(dāng)有組態(tài)軟件生成的應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行中，與被控對(duì)象相連的I/O設(shè)備數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化直接帶動(dòng)被控對(duì)象的屬性變化。系統(tǒng)功能概述基于力控組態(tài)軟件的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是利用軟件的功能，通過對(duì)各個(gè)路口紅綠燈的時(shí)序控制，來實(shí)現(xiàn)交通控制。具體的控制原則為：在一個(gè)特定的周期內(nèi)，設(shè)定一定的時(shí)間段，讓某一條路的綠燈亮，例如南北路，此時(shí)東西路為紅燈，同時(shí)各個(gè)路口的轉(zhuǎn)向燈均為紅燈，一定時(shí)間后，南北左轉(zhuǎn)的指示燈變綠，南北直走為紅燈，東西路全為紅燈；下個(gè)時(shí)間段東西路左轉(zhuǎn)為綠燈；最后東西路直走為綠燈，此為一個(gè)周期內(nèi)各個(gè)路口的紅綠燈情況。除此之外，畫面中有控制開關(guān)按鈕，可以用來啟動(dòng)整個(gè)程序以及復(fù)位功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖啟動(dòng)交通燈系統(tǒng)，流程圖如下所示，南北綠燈亮，這里設(shè)置為綠燈5秒，同時(shí)只用綠燈來說明周期流程，紅燈和黃燈在后面會(huì)進(jìn)行詳細(xì)說明。南北綠燈亮5秒，然后南北左轉(zhuǎn)的綠燈亮3秒，然后東西的直走綠燈亮5秒，最后東西左轉(zhuǎn)的綠燈亮3秒，這是一個(gè)周期的紅綠燈情況，一直循環(huán)，直到按下停止按鈕，系統(tǒng)停止工作。停止停止南北轉(zhuǎn)彎綠燈亮3東西轉(zhuǎn)彎綠燈亮3秒停止南北轉(zhuǎn)彎綠燈亮3東西轉(zhuǎn)彎綠燈亮3秒停止軟件設(shè)計(jì)3.2.1軟件組態(tài)基于力控組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)主要包括以下幾個(gè)步驟：畫面創(chuàng)建、動(dòng)畫連接、I/O口設(shè)備設(shè)置、創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)連接。畫面創(chuàng)建根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了交通燈監(jiān)控系統(tǒng)主界面。主界面如下圖所示，主要包括系統(tǒng)開關(guān)，十字路口模型，車輛模型，各個(gè)路口直走和轉(zhuǎn)向紅綠燈。動(dòng)畫連接動(dòng)畫連接是指畫面中圖形對(duì)象與變量或表達(dá)式的對(duì)應(yīng)關(guān)系。建立關(guān)聯(lián)后，在監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行是，根據(jù)變量或表達(dá)式的數(shù)據(jù)變化，圖像對(duì)象會(huì)發(fā)生顏色變化、大小改變、文本刷新等。這樣就將現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)的數(shù)據(jù)投影到計(jì)算機(jī)的監(jiān)控畫面中，從而達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。此系統(tǒng)中分別對(duì)開關(guān)精靈、紅綠燈、轉(zhuǎn)向指示進(jìn)行了相關(guān)的動(dòng)畫連接，從而可以動(dòng)態(tài)的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制。具體的實(shí)現(xiàn)方法如下圖所示：指示燈設(shè)置：開關(guān)設(shè)置：I/O設(shè)備設(shè)置I/O設(shè)備設(shè)置是指對(duì)包括應(yīng)用程序的“軟件設(shè)備”和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集交換的硬件設(shè)備在內(nèi)的廣義上I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行配置，使其與組態(tài)軟件能夠建立通信，構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。在被監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)開關(guān)“run”。以及各個(gè)紅綠燈的代碼進(jìn)行定義，地址分配，通訊方式選定。在監(jiān)控系統(tǒng)中建立的仿真PLC實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)方法如下圖：配置I/O設(shè)備的過程在圖形開發(fā)環(huán)境Draw的導(dǎo)航器中進(jìn)行，按照設(shè)備安裝對(duì)話框的提示就可以完成對(duì)I/O設(shè)備的配置工作。I/O設(shè)備配置完成后，在導(dǎo)航器中會(huì)列出I/O設(shè)備的設(shè)備名稱，同時(shí)生成的設(shè)備名稱即可用于數(shù)據(jù)連接過程，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，力控通過內(nèi)部管理程序自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)的I/O驅(qū)動(dòng)程序，I/O驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)與I/O設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(DB)是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心。它負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理、報(bào)警信息處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請(qǐng)求處理，完成與過程數(shù)據(jù)采集的雙向數(shù)據(jù)通信。在本系統(tǒng)中，經(jīng)過創(chuàng)建點(diǎn)參數(shù)、定義I/O設(shè)備、數(shù)據(jù)連接等幾個(gè)步驟便可以完成數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建。系統(tǒng)中采用的I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與回送是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的一個(gè)最基本的功能。因?yàn)閷?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用所面向的監(jiān)控對(duì)象最終還是要落實(shí)到具體的硬件設(shè)備。本控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫建立過程如下圖所示：窗口中間變量：a~f對(duì)應(yīng)南北、東西直走紅綠燈；aa~ff對(duì)應(yīng)南北、東西轉(zhuǎn)向紅綠燈。系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的腳本程序進(jìn)入窗口程序：周期執(zhí)行程序：詳細(xì)程序見附錄PLC的外部接線圖3.4.2PLC外部接線原理圖根據(jù)上述I/O表可知，I/O所需點(diǎn)數(shù)只有9點(diǎn)，故選用FX2N-48MR微型PLC即可。則PLC外部輸入輸出的信號(hào)接線如圖所示。 南北GCOM0X0乙燈甲燈東西R東西Y東西G南北RY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0COM2@COM1南北YSB南北GCOM0X0乙燈甲燈東西R東西Y東西G南北RY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0COM2@COM1南北YSBPLC外部接線原理圖3.4.3程序梯形圖及指令語句表3.4.5梯形圖程序根據(jù)對(duì)交通信號(hào)燈的控制要求及PLC控制系統(tǒng)的I/O分配的定義，可對(duì)PLC進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，其梯形圖如圖所示。下面對(duì)所設(shè)計(jì)的梯形圖作幾點(diǎn)說明：相關(guān)功能實(shí)現(xiàn)以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：南北直走綠燈：南北轉(zhuǎn)彎綠燈：黃燈閃爍過程：由于東西路直走、轉(zhuǎn)彎以及黃燈閃爍過程可以和南北路對(duì)稱理解，在此就不一一列舉。結(jié)束語利用力控組態(tài)軟件所設(shè)計(jì)的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)，可以較好的還原十字路口交通燈的運(yùn)行情況。但是這也只是理想化的簡(jiǎn)單監(jiān)控設(shè)計(jì)，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集以及車流量控制以及每天路口車流高峰期的考慮不夠全面。通過這次設(shè)計(jì)，我對(duì)工控軟件有了進(jìn)一步的理解，同時(shí)對(duì)理論知識(shí)，這次設(shè)計(jì)也是對(duì)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用與熟練，通過模擬監(jiān)控一些現(xiàn)實(shí)中的系統(tǒng)，來對(duì)力控組態(tài)的功能進(jìn)一步了解，同時(shí)也了解到，生活中有些看起來很簡(jiǎn)單的設(shè)備，其實(shí)的實(shí)現(xiàn)功能以及要求依然是具有一定難度的，這次實(shí)驗(yàn)對(duì)我來說不僅鍛煉了動(dòng)手能力，也對(duì)我的知識(shí)是一種鞏固，而且對(duì)自己是一次不可多得的經(jīng)歷，我相信以后的類似設(shè)計(jì)，我會(huì)做的更好。參考文獻(xiàn)孫華.監(jiān)控組態(tài)軟件以及應(yīng)用技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005.2王永華現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)北京航空航天大學(xué)出版社附錄：系統(tǒng)周期運(yùn)行程序：IFrun.pv==1THEN

t=t+1;

IFt>=0&&t<=5THEN

a=1;b=0;c=0;d=0;e=1;f=0;

aa=0;bb=1;cc=0;dd=0;ee=1;ff=0;

ENDIF

IFt>=5&&t<=7then

a=0;b=0;c=1;d=0;e=1;f=0;

aa=0;bb=1;cc=0;dd=0;ee=1;ff=0;

ENDIF

IFt>=7&&t<=9THEN

a=0;b=1;c=0;d=0;e=1;f=0;

aa=1;bb=0;cc=0;dd=0;ee=1;ff=0;

ENDIF

IFt>=9&&t<=11THEN

a=0;b=1;c=0;d=0;e=1;f=0;

dd=0;ee=0;ff=0;aa=0;bb=1;cc=1;

ENDIF

IFt>=11&&t<=13THEN

a=0;b=1;c=0;d=0;e=1;f=0;

aa=0;bb=1;cc=0;dd=1;ee=0;ff=0;

ENDIF

IFt>=13&&t<=15THEN

a=0;b=1;c=0;d=0;e=1;f=0;

aa=0;bb=1;cc=0;dd=0;ee=0;ff=1;

ENDIF

IFt>=15&&t<=20THEN

a=0;b=1;c=0;d=1;e=0;f=0;

aa=0;bb=1;cc=0;dd=0;ee=1;ff=0;

ENDIF

IFt>=20&&t<=21THEN

a=0;b=1;c=0;d=0;e=0;f=1;

aa=0;bb=1;cc=0;dd=0;ee=1;ff=0;

ENDIF

IFt/21==int(t/21)THEN

t=0;

ENDIF

else

a=0;b=0;c=0;d=0;e=0;f=0;t=0;

aa=0;bb=0;cc=0;dd=0;ee=0;ff=0;ENDIF步序指令器件號(hào)說明步序指令器件號(hào)說明0LDX000啟動(dòng)22LDT11ANIT423OUTT11南北向車27秒2OUTT0南北紅燈25秒24K2703K25025OUTT2南北綠燈閃爍4LDT026K305OUTT4東西紅燈30秒27LDT26K30028OUTT3南北黃燈2秒7LDX00029K208ANIT030LDIT09OUTT6東西綠燈20秒31ANDX00010K20032OUTY002南北紅燈工作11LDT633LDT012OUTT10東西向車22秒34OUTY005東西紅燈工作13K22035LDY00214OUTT7東西綠燈閃爍36ANIT615K3037LDT616LDT738ANIT717OUTT5東西黃燈2秒39ANDT2218K2040ORB19LDT041OUTY003東西綠燈工作20OUTT1南北綠燈25秒42LDY00221K25043ANIT6步序指令器件號(hào)說明步序指令器件號(hào)說明44LDT664LDT145ANIT765ANIT246ORB66ORB47OUTT12延時(shí)1秒67OUTT13延時(shí)1秒48K1068K1049LDT1269LDT1350ANIT1070