PLC與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 課件 3-3 模塊三項(xiàng)目三 交通燈監(jiān)控系統(tǒng)

項(xiàng)目三

交通燈監(jiān)控系統(tǒng)主講人：劉軍良@常州科教城管理委員會(huì)()《PLC和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制》2CONTENTS任務(wù)一交通指示燈模擬控制項(xiàng)目三交通燈監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目引入0

1項(xiàng)目描述02項(xiàng)目目標(biāo)03項(xiàng)目分析04任務(wù)描述任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)二交通燈PLC控制及組態(tài)監(jiān)控任務(wù)描述任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施項(xiàng)目引入經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化速度的加快，機(jī)動(dòng)車(chē)輛占有量急劇增加，由此引發(fā)出日益嚴(yán)重的交通問(wèn)題:交通擁擠甚至堵塞，交通事故頻繁，空氣和噪音污染嚴(yán)重，公共運(yùn)輸胸痛效率下降等。解決這一問(wèn)題除了修路造橋，另一種行之有效的方法就是在現(xiàn)有交通條件下，實(shí)施交通監(jiān)控和管理。用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)中涉及組態(tài)軟件動(dòng)畫(huà)制作、控制流程的編寫(xiě)、和實(shí)際設(shè)備的連接等多項(xiàng)組態(tài)操作。3項(xiàng)目描述使用PLC控制交通信號(hào)燈運(yùn)行簡(jiǎn)單易行，有利于交通燈監(jiān)控系統(tǒng)的智能運(yùn)行，管理部門(mén)利用觸摸屏或電腦來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈的信號(hào)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控，便于交通管理部門(mén)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控交通燈信號(hào)狀態(tài)，防止交通事故和交通擁堵，便于管理部門(mén)及時(shí)處理交通燈事故，達(dá)到“上門(mén)服務(wù)”的效果，節(jié)省時(shí)間、人力成本。4本項(xiàng)目要求使用PLC、MCGS軟件做出監(jiān)控軟件，并完成最終的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)。項(xiàng)目目標(biāo)5□掌握定時(shí)器的使用方法；□掌握?qǐng)D元的分解和合成方法；□掌握循環(huán)策略編寫(xiě)方法□掌握測(cè)試與調(diào)試程序步驟與方法□會(huì)根據(jù)用戶手冊(cè)安裝觸摸屏；□學(xué)會(huì)操作觸摸屏；□會(huì)根據(jù)原理圖進(jìn)行PLC接線□培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國(guó)工匠精神□科學(xué)的探索精神□團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力□激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)。知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)項(xiàng)目分析6本交通燈監(jiān)控系統(tǒng)采用西門(mén)子S71500PLC作為主控系統(tǒng)，通過(guò)編寫(xiě)梯形圖程序?qū)崿F(xiàn)交通燈信號(hào)按要求運(yùn)行，上位機(jī)電腦上安裝MCGS軟件，通過(guò)組態(tài)畫(huà)面、建立數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)備組態(tài)等實(shí)現(xiàn)對(duì)底層西門(mén)子PLCS7-1500的交通燈信號(hào)數(shù)據(jù)的采集和控制，如圖3-1交通燈監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。該項(xiàng)目分2個(gè)任務(wù)實(shí)施：任務(wù)1：交通指示燈模擬控制；任務(wù)2：交通燈PLC控制及組態(tài)監(jiān)控。。圖3-117交通燈監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖TASKONE交通指示燈模擬控制任務(wù)描述|任務(wù)分析|任務(wù)實(shí)施1、交通燈系統(tǒng)啟動(dòng)后按照以下運(yùn)行：（1）東西向紅綠黃燈的控制如下：東西綠燈亮10s后閃3s滅，黃燈亮3s滅，紅燈亮16s，依此循環(huán)；（2）南北向的紅綠黃燈的控制如下：南北向的紅燈亮16s，接著綠燈亮10s后閃3s滅，黃燈亮3s滅，依此循環(huán)；2、交通燈工作時(shí)，按下啟動(dòng)，交通燈工作；按停止按鈕，交通燈停止工作；3、小車(chē)的控制：假設(shè)東西方向的小車(chē)和南北方向的小車(chē)都是直行。東西方向行駛的小車(chē)行駛到十字路口斑馬線，若遇到東西方向紅色指示燈亮，小車(chē)將會(huì)在斑馬線前停止；其它時(shí)刻都正常行駛。南北方向行駛的小車(chē)行駛到斑馬線，若遇到南北方向紅色指示燈亮，小車(chē)將會(huì)在斑馬線前停止；其它時(shí)刻都正常行駛。任務(wù)描述8任務(wù)分析9圖3-118紅綠燈控制設(shè)計(jì)界面本系統(tǒng)采用觸摸屏實(shí)時(shí)監(jiān)控交通燈控制系統(tǒng)，采用MCGS軟件的后臺(tái)控制策略和定時(shí)器實(shí)現(xiàn)交通燈的模擬控制。交通燈模擬仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了東西南北交通燈的時(shí)序控制和十字路口小車(chē)在交通燈控制下的運(yùn)行。任務(wù)實(shí)施101.建立工程1、雙擊“MCGS組態(tài)環(huán)境”，打開(kāi)“文件”中的“新建工程”。2、“新建工程設(shè)置”中“TCP類(lèi)型”保持和實(shí)際觸摸屏型號(hào)一致，點(diǎn)擊“確定”。3、點(diǎn)擊“工程另存為”，把工程存放到指定的路徑下，名稱“交通燈監(jiān)控”。任務(wù)實(shí)施112.用戶窗口組態(tài)1、在“工作臺(tái)”中激活“用戶窗口”，單擊“新建窗口”，將“窗口名稱”修改為“交通燈監(jiān)控”后保存。2、在用戶窗口進(jìn)入“交通燈控制”動(dòng)畫(huà)組態(tài)，打開(kāi)繪圖“工具箱”

，組態(tài)畫(huà)面如右圖所示：確定控制界面的整體布局，畫(huà)面上有東西和南北車(chē)道、控制東西和南北方向的紅綠燈、十字路口周?chē)木G化帶、1個(gè)按鈕、文本“交通燈演示”。，組態(tài)畫(huà)面如圖2-3所示用戶窗口組態(tài)圖：圖3-118用戶窗口組態(tài)圖任務(wù)實(shí)施123.定義數(shù)據(jù)對(duì)象本任務(wù)的交通燈控制需要定義的數(shù)據(jù)庫(kù)變量如表3-1所示。具體操作如下：任務(wù)實(shí)施134.動(dòng)畫(huà)連接本任務(wù)需要制作動(dòng)畫(huà)效果的部分包括：按鈕的開(kāi)停控制，東西和南北方向紅黃綠燈的時(shí)序變化。（1）按鈕的啟?？刂齐p擊“啟動(dòng)”按鈕，打開(kāi)“標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)件屬性設(shè)置”，單擊“操作屬性”，選擇“抬起功能”，如圖3-122在“數(shù)據(jù)對(duì)象操作”前面打勾，后面選擇“取反”，點(diǎn)擊，選擇數(shù)據(jù)對(duì)象“啟動(dòng)”。任務(wù)實(shí)施144.動(dòng)畫(huà)連接（2）交通指示燈在用戶窗口，雙擊東西紅綠燈中綠燈，彈出“動(dòng)畫(huà)組態(tài)屬性設(shè)置”窗口。圖3-7中，勾選“顏色動(dòng)畫(huà)連接”中的“填充顏色”后，增加了“填充顏色”標(biāo)簽頁(yè)。按照?qǐng)D3-123,3-124設(shè)置，表達(dá)式：綠1；“分段點(diǎn)”：0，則“對(duì)應(yīng)顏色”：灰色；“分段點(diǎn)”：1，則“對(duì)應(yīng)顏色”：綠色。類(lèi)似方式設(shè)置其它交通指示燈。圖3-123顏色動(dòng)畫(huà)連接設(shè)置圖3-124填充顏色設(shè)置任務(wù)實(shí)施154.動(dòng)畫(huà)連接（3）東西方向行駛小車(chē)的水平移動(dòng)雙擊西面的小車(chē)，彈出“單元屬性設(shè)置”的“動(dòng)畫(huà)連接”標(biāo)簽頁(yè)，點(diǎn)擊“組合圖符”右端的

，在打開(kāi)的“動(dòng)畫(huà)屬性設(shè)置”標(biāo)簽頁(yè)，勾選“位置動(dòng)畫(huà)連接”中的“水平移動(dòng)”，如圖3-9。在彈出的“水平移動(dòng)”標(biāo)簽頁(yè)，按照?qǐng)D3-10設(shè)置，點(diǎn)擊表達(dá)式右端

，選擇變量“水平移動(dòng)”；水平移動(dòng)連接中，最小移動(dòng)偏移量：0，表達(dá)式值：0；最大移動(dòng)偏移量：1000，表達(dá)式的值：50。（注意：偏移量指的是運(yùn)行狀態(tài)和組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)中偏差，對(duì)于MCGS畫(huà)面，坐標(biāo)原點(diǎn)在左上角，水平軸從左往右是正方向，垂直軸從上往下是正方向。）按照?qǐng)D3-11設(shè)置東面的小車(chē)的水平移動(dòng)的動(dòng)畫(huà)連接，表達(dá)式：“水平移動(dòng)”；水平移動(dòng)連接中，最小移動(dòng)偏移量：0，表達(dá)式值：0；最大移動(dòng)偏移量：-1000，表達(dá)式的值：50。任務(wù)實(shí)施164.動(dòng)畫(huà)連接（3）東西方向行駛小車(chē)的水平移動(dòng)

圖3-125西車(chē)的水平移動(dòng)設(shè)置圖3-126東車(chē)的水平移動(dòng)設(shè)置圖任務(wù)實(shí)施174.動(dòng)畫(huà)連接（4）南北方向行駛小車(chē)的垂直移動(dòng)雙擊北面的小車(chē)，彈出“動(dòng)畫(huà)屬性設(shè)置”標(biāo)簽頁(yè)，勾選“位置動(dòng)畫(huà)連接”中的“垂直移動(dòng)”。在彈出的“垂直移動(dòng)”標(biāo)簽頁(yè)，按照?qǐng)D3-12設(shè)置，點(diǎn)擊表達(dá)式右端

，選擇變量“垂直移動(dòng)”；垂直移動(dòng)連接中，最小移動(dòng)偏移量：0，表達(dá)式值：0；最大移動(dòng)偏移量：600，表達(dá)式的值：500。按照?qǐng)D2-9設(shè)置南面的小車(chē)的垂直移動(dòng)的動(dòng)畫(huà)連接，表達(dá)式：“垂直移動(dòng)”；垂直移動(dòng)連接中，最小移動(dòng)偏移量：0，表達(dá)式值：0；最大移動(dòng)偏移量：-600，表達(dá)式的值：50。

圖3-127北車(chē)的垂直平移動(dòng)設(shè)置圖3-128南車(chē)的垂直移動(dòng)設(shè)置任務(wù)實(shí)施184.動(dòng)畫(huà)連接（4）南北方向行駛小車(chē)的垂直移動(dòng)

任務(wù)實(shí)施195.控制策略的編寫(xiě)在“工作臺(tái)”中單擊“運(yùn)行策略”，在“運(yùn)行策略”中選擇“循環(huán)策略”，打開(kāi)“循環(huán)策略”后，添加策略行，如下圖3-129所示。雙擊定時(shí)器策略，進(jìn)行如下設(shè)置，進(jìn)行變量連接，見(jiàn)圖3-130。圖3-129循環(huán)策略圖3-130定時(shí)器設(shè)置任務(wù)實(shí)施205.控制策略的編寫(xiě)雙擊腳本程序，進(jìn)行腳本編寫(xiě)。參見(jiàn)下圖3-131控制策略流程圖圖3-131控制策略流程圖任務(wù)實(shí)施216.調(diào)試與運(yùn)行1）MCGS模擬運(yùn)行完成后下載本工程到TPC；2）填寫(xiě)功能測(cè)試表（1）點(diǎn)擊“交通燈控制系統(tǒng)”運(yùn)行界面的“啟動(dòng)”按鈕，東西紅綠燈和南北紅綠燈按照要求依次點(diǎn)亮；若現(xiàn)象不正確，檢查排除故障。（2）請(qǐng)根據(jù)調(diào)試現(xiàn)象，完成功能測(cè)試表。任務(wù)實(shí)施226.調(diào)試運(yùn)行

[H1]指的是系統(tǒng)啟動(dòng)嗎？是的TASKTWO交通燈PLC控制及組態(tài)監(jiān)控任務(wù)描述|任務(wù)分析|任務(wù)實(shí)施本任務(wù)繼續(xù)增加紅綠燈的PLC控制。利用外部按鈕控制紅綠燈，實(shí)現(xiàn)東西方向和南北方向的紅綠燈控制，利用觸摸屏設(shè)計(jì)組態(tài)畫(huà)面，進(jìn)行交通燈的監(jiān)控。任務(wù)描述24任務(wù)分析25圖3-132交通燈PLC接線圖本系統(tǒng)采用西門(mén)子S71500PLC控制交通燈監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了交通燈信號(hào)燈的時(shí)序控制，利用MCGS實(shí)時(shí)采集交通燈信號(hào)狀態(tài)，監(jiān)控交通燈運(yùn)行情況。根據(jù)控制要求，交通燈PLC接線圖如圖3-132所示。任務(wù)實(shí)施26利用PLC編程實(shí)現(xiàn)交通燈控制，首先進(jìn)行I/O分配，設(shè)計(jì)原理圖，然后利用博圖軟件設(shè)計(jì)PLC程序；組態(tài)監(jiān)控方面利用任務(wù)1進(jìn)行設(shè)備組態(tài)，編寫(xiě)循環(huán)策略。任務(wù)實(shí)施271.程序設(shè)計(jì)編寫(xiě)控制流程參考PLC程序，右圖為交通燈控制流程圖。圖3-133交通燈控制流程圖。任務(wù)實(shí)施282.畫(huà)面組態(tài)在任務(wù)1基礎(chǔ)上增加兩個(gè)按鈕，交通燈啟動(dòng)、交通燈停止，如右圖交通燈監(jiān)控畫(huà)面。圖3-134交通燈監(jiān)控畫(huà)面。任務(wù)實(shí)施293.定義數(shù)據(jù)對(duì)象在任務(wù)1基礎(chǔ)上增加兩個(gè)數(shù)據(jù)變量對(duì)象名稱類(lèi)型注釋交通燈啟動(dòng)開(kāi)關(guān)型交通燈的HMI啟動(dòng)交通燈停止開(kāi)關(guān)型交通燈的HMI停止表3-16數(shù)據(jù)庫(kù)變量任務(wù)實(shí)施304.動(dòng)畫(huà)連接雙擊“交通燈啟動(dòng)”按鈕，打開(kāi)“標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)件屬性設(shè)置”，單擊“操作屬性”，選擇“抬起功能”，如右圖在“數(shù)據(jù)對(duì)象操作”前面打勾，后面選擇“按1松0”，點(diǎn)擊，選擇數(shù)據(jù)對(duì)象“交通燈軟啟動(dòng)”。數(shù)據(jù)對(duì)象“交通燈停止”做相應(yīng)的連接。圖3-135按鈕“交通燈啟動(dòng)”動(dòng)畫(huà)連接任務(wù)實(shí)施315.設(shè)備組態(tài)

需要把組態(tài)軟件MCGS和PLC設(shè)備Siemens_1500實(shí)現(xiàn)通訊。1、在“工作臺(tái)”中激活設(shè)備窗口，進(jìn)入“設(shè)備組態(tài)”畫(huà)面，打開(kāi)設(shè)備“工具箱”。2、在設(shè)備工具箱中，按先后順序雙擊“通用TCP/IP父設(shè)備”和PLC中的“Siemens_1500”添加至組態(tài)畫(huà)面。3、雙擊“設(shè)備1[通用TCP/IP父設(shè)備]”打開(kāi)“通用TCP/IP設(shè)備屬性編輯”，“本地IP地址”（電腦或觸摸屏設(shè)置的地址）和“遠(yuǎn)程IP地址”（通訊的PLC的地址）設(shè)置在同一網(wǎng)段。

4、雙擊“設(shè)備1[Siemens_1500]”打開(kāi)“設(shè)備編輯窗口”，圖3-20是Siemens_1500系列編程口設(shè)備編輯窗口。單擊“增加設(shè)備通道”，6個(gè)輸出繼電器Q，2個(gè)輔助寄存器M。設(shè)置好后單擊“確認(rèn)”按鈕退到“設(shè)備編輯窗口”界面。在“設(shè)備編輯窗口”右邊可進(jìn)行通道“連接變量”?！白x寫(xiě)Q000.0”鼠標(biāo)左鍵單擊選擇后，單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇變量通道連接“東西紅”。同樣操作“讀寫(xiě)Q000.1”通道連接“東西黃”，“讀寫(xiě)Q000.2”通道連接“東西綠”，“讀寫(xiě)Q000.3”通道連接“南北紅”，“讀寫(xiě)Q000.4”通道連接“南北黃”，“讀寫(xiě)Q000.5”通道連接“南北綠”?！白x寫(xiě)M10.0通道”連接變量“交通燈啟動(dòng)”，“讀寫(xiě)M10.1通道”通道連接變量“交通燈停止”。任務(wù)實(shí)施325.設(shè)備組態(tài)圖3-136交通燈控制中Siemens_1500設(shè)備編輯窗口任務(wù)實(shí)施336.修改循環(huán)策略圖3-137循環(huán)策略在“工作臺(tái)”中單擊“運(yùn)行策略”，在“運(yùn)行策略”中選擇“循環(huán)策略”，打開(kāi)“循環(huán)策略”后，刪除原定時(shí)器策略如下圖，然后雙擊腳本程序按鈕進(jìn)入腳本程序編輯環(huán)境，修改原腳本程序.任務(wù)實(shí)施346.修改循環(huán)策略任務(wù)實(shí)施357.調(diào)試與運(yùn)行1、MCGS模擬運(yùn)行完成后下載本工程到TPC；2、編寫(xiě)PLC程序，并寫(xiě)入PLC；3、用通訊線連接PLC編程口和TPC；4、聯(lián)機(jī)操作，填寫(xiě)調(diào)試表。

（2）點(diǎn)擊“交通燈啟動(dòng)”按鈕，觀察十字路口的東西綠燈是否亮，南北方向的紅燈是否亮，觀察整個(gè)交通燈的控制是否滿足控制要求。（1）點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕，觀察西面的小車(chē)是否從西向東運(yùn)行，在十字口遇到東西紅燈亮或東西黃燈亮，西車(chē)停止運(yùn)行；若現(xiàn)象不正確，檢查排除故障。觀察東面的小車(chē)是否從東向西運(yùn)行，在十字口遇到東西紅燈亮或東西黃燈亮，東車(chē)停止運(yùn)行；若現(xiàn)象不正確，檢查排除故障。南面的小車(chē)是否從南向北運(yùn)行，在十字口遇到南北紅燈亮或南北黃燈亮，南車(chē)停止運(yùn)行；若現(xiàn)象不正確，檢查排除故障。北面的小車(chē)是否從北向南運(yùn)行，在十字口遇到南北紅燈亮或南