【正文】 ,S7 和 505 系列的 PLC 連接的方便和通訊的高效； WinCC 與 STEP7 編程軟件的緊密結(jié)合縮短了項目開發(fā)的周期。西門子公司于Microsoft 公司的密切合作保證了用戶不斷創(chuàng)新的技術(shù)。 5． 使用 Microsoft SQL Sever 20xx 作為其作為其組態(tài)數(shù)據(jù)和歸檔數(shù)據(jù)的存儲數(shù)據(jù)庫，可以使用 ODBC,DAO,OLEDB,WinCCDB 和 ADO 方便地訪問歸檔數(shù)據(jù)。 TIA 集成了西門子公司的各種產(chǎn)品包括 WinCC。其中包括：車輛通行計數(shù)，車輛稱重，收費(fèi)器費(fèi)額顯示，車道信號燈，自動欄桿，棚燈，霧燈，報警器，擋車器、 操作員 鍵盤 等 2．用組態(tài)軟件實現(xiàn)對 車道 控制 及收費(fèi)的 模擬，包括： 車輛通過演示，車輛計數(shù)演示，費(fèi)額顯示，車輛稱重演示，信號燈，自動欄桿起落演示，棚霧燈開關(guān)演示 。 車輛檢測器已發(fā)展到可自動識別車型，其廣泛應(yīng)用于 ETC 中。 2． 檢測車輛位置并連接視頻圖像采集設(shè)備捕捉車輛圖像信息 車輛檢測器線圈感應(yīng)到車輛經(jīng)過時，向車道控制機(jī)發(fā)出信號，車道控制機(jī)接收到該信號即刻發(fā)出指令，調(diào)動視頻數(shù)據(jù)采集裝置，即攝像機(jī)，抓拍下車輛信息。 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 3． 控制自動欄桿聯(lián)動 當(dāng)線圈檢測器感應(yīng)到車輛駛出收費(fèi)車道時，檢測器即刻向車道控制機(jī)發(fā)出信號，車道控制機(jī)接收該信號時，發(fā)出指令，將自動欄桿落下，以示意車輛停車?yán)U費(fèi)。 二．自動欄桿及其控制 自動欄桿機(jī)核心部分為交流電機(jī)。 3． 自動欄桿機(jī)具有防砸車功能，當(dāng)欄桿落下時有車輛通過，感應(yīng)器感應(yīng)到信號自動反應(yīng)至控制模塊，命令電機(jī)制動并反轉(zhuǎn)，升起欄桿。并在另一層面上保證了車輛通過收費(fèi)站計費(fèi)收費(fèi)的規(guī)范性，同時對于違章車輛的篩查和限制都提供了更為高效的輔助 目前市場上有眾多卡口汽車牌照自動識別技術(shù)方案，本文 僅以簡單示例表示車道控制機(jī)圖像采集設(shè)備，在組態(tài)畫面上演示。軟件可采用嵌入式，嵌入到車道控制機(jī)內(nèi)，車道監(jiān)控攝像機(jī)和圖像采集卡共同構(gòu)成汽車牌照識別系統(tǒng)。 2. 稱重系統(tǒng)工作原理概述 高速動態(tài)超限預(yù)警稱重系統(tǒng)設(shè)置在安裝在高速公路主線斷面上，在高速稱重系統(tǒng)前方設(shè)置路牌，提示司機(jī)即將進(jìn) 入稱重區(qū)。計重收費(fèi)系統(tǒng)一般由感應(yīng)器、傳感器、稱重平臺、稱重儀、輪軸判別 (識別 )器、車輛分離器等設(shè)備組成，當(dāng)車輛進(jìn)入收費(fèi)車道時，由測量感應(yīng)器傳感到動態(tài)稱重儀，快速檢測出車輛的軸重和總重等數(shù)據(jù) ，并將數(shù)據(jù)即時傳輸至車道收費(fèi)系統(tǒng)，收費(fèi)系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和方法，自動顯示該車輛的應(yīng)收費(fèi)額。操 作員鍵盤是人機(jī)交互信息最關(guān)鍵部分。 2． 超重判斷 。 車道控制機(jī)與汽車牌照自動識別卡口系統(tǒng)相結(jié)合，系統(tǒng)可抓拍并識別過站車輛的車牌信息，車輛顏色，據(jù)此可判斷車輛是否存在套牌，換卡等違章行為。主要監(jiān)控內(nèi)容包括： (1)綜合車輛情況，給出應(yīng)繳費(fèi)用數(shù)據(jù)，并通過車道控制機(jī) 功能將數(shù)據(jù)顯示在費(fèi)額顯示屏上，使車輛駕駛員獲知繳費(fèi)情況。 4． 控制信號燈以及棚霧燈功能。 二． 費(fèi)額顯示屏 費(fèi)額顯示屏是為過站車輛提供明確收費(fèi)數(shù)目的電子顯示屏?？勺詣踊蚴謩佣嗉壵{(diào)節(jié)發(fā)光強(qiáng)度，以防止在夜間產(chǎn)生眩光。 2． 通過譯碼管和數(shù)碼管的轉(zhuǎn)換將費(fèi)額數(shù)字反映至電子屏上 。示例圖見圖 ，示例為保定恒盛科技有限公司生產(chǎn)的高速公路收費(fèi)棚節(jié)能燈。避免和減少交通事故的發(fā)生。當(dāng)車輛駛?cè)胧?費(fèi)島時，紅燈亮起示意車輛停車。 集中報警系統(tǒng)應(yīng)由一臺集中報警控制器和兩臺以上區(qū)域報警控制器組成。 2． 當(dāng)遇到匪盜等警情，操作人員可通過操作員鍵盤手動或安置在桌面下方的腳踏式匪警報警器報警。(2)火災(zāi)電話。 系統(tǒng)電氣圖及 系統(tǒng)集成 一．系統(tǒng)集成的目標(biāo) 系統(tǒng)集成，就是為了滿足用戶對 車道控制機(jī) 在功能、管理和信息、共享等方面的實際需求，利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)，通過優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計和優(yōu)選產(chǎn)品， 將各子系統(tǒng)有機(jī)地連接成為一個整體 (各子系統(tǒng)之間實現(xiàn)聯(lián)動 )，并使之能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享和協(xié)同工作，提高管理系統(tǒng)對突發(fā)事件的響應(yīng)能力，發(fā)揮整體效益，以達(dá)到整體優(yōu)化的目的，從而為用戶提供舒適、安全、高效的工作和生活環(huán)境。 2．系統(tǒng)集成通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺，實現(xiàn)對各種 內(nèi)外部 設(shè)備的集中式管理、分布式管理和設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行。 二．系統(tǒng)集成的原則 1．開放性。以最小的代價來最大限度地滿足用戶的需求。 5．可擴(kuò)充性。組態(tài)軟件有下列功能： 1．生成圖形畫面。這個組態(tài)過程通常叫做動畫連接。 3．現(xiàn)場設(shè)備的控制與參數(shù)調(diào)整。 6．各類報表的生成和打印輸出。 基于 PLC 的 車道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計 15 1．人機(jī)界面系統(tǒng)。動態(tài)屬性設(shè)置則完成圖形的動畫屬性，與實時數(shù)據(jù)庫中定義的變量建立相關(guān)性的連接關(guān)系，作為動畫圖形的驅(qū)動源。 3．通信系統(tǒng)?？刂乒δ苤饕憩F(xiàn)在彌補(bǔ)傳統(tǒng)設(shè)備 (如 PLC,DCS,智能儀表或PCbased 設(shè)備 )控制能力的不足 ,擴(kuò)大 PCbased 設(shè)備在控制系統(tǒng)中所占比例方面。 一、 WinCC flexible 的組件 WinCC flexible 工程系統(tǒng)。 WinCC flexible 運(yùn)行系統(tǒng)是用于過程可視化的軟件。 每個選件需要一個單獨(dú)的許可證。 WinCC flexible 包括了性能從 Micro Panel 到簡單的 PC 可視化的一系列產(chǎn)品。 2． 圖像在屏幕上的可視化 3． 過程操作，例如，通過設(shè)置設(shè)定值或打開和關(guān)閉閥門。 在項目中創(chuàng)建并組態(tài)操作及監(jiān)控車道控制機(jī)系統(tǒng)所必需的所有對象 ? 畫面，用來描述并操作車道控制機(jī)系統(tǒng)。 單擊“ 使用項目向?qū)?chuàng)建一個新項目 ”按鈕，彈出 “選擇項目類型 選項” 如圖 所示。 單擊“下一步”以應(yīng)用“庫”頁面上提供的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 可以用鼠標(biāo)單擊選項卡頂部的屬性標(biāo)簽，選中某一選項卡，定義相應(yīng)的屬性。有 車輛檢測器傳來的 信號時 車道控制機(jī) 開始工作 。小車完成收費(fèi)，欄桿抬起，信號燈轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，車輛通過收費(fèi)站。 初始化組態(tài)畫面時，首先將組態(tài)設(shè)計整體結(jié)構(gòu)勾畫好。因此為提供一個友好的界 面，本設(shè)計將起始畫面設(shè)定為不提供具體控制功能的歡迎畫面。運(yùn)行演示組畫面和系統(tǒng)組畫面。系統(tǒng)由上位控制和下位控制兩種 運(yùn)行方式，有控制面板上的選擇開關(guān)設(shè)置。靜態(tài)的設(shè)備包括電動機(jī)，攝像機(jī)，報警燈，以及排隊等待車輛。在此基礎(chǔ)上，選擇非默認(rèn)系統(tǒng)按鈕，將其設(shè)置為控制汽車通過按鈕，打開其屬性窗 口。通過這項設(shè)置，該按鈕即可控制汽車通過的動畫，并且能夠反復(fù)操作其通過演示。車輛在不超重的情況下，按車型收費(fèi)。本文以滬杭甬高速公路收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為參考設(shè)計組態(tài)虛擬收費(fèi)數(shù)額。 載貨汽車計重收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn) 裝載情況 與 收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn) 合法裝載小于 5 噸（含） 元 /噸公里計費(fèi) 。 大于 30 噸 ， 按 30 噸計費(fèi) 超限車輛 超限量小于 10%按照合法裝載車輛的基本費(fèi)率計 。超限 30%－ 50%（含 50%）以內(nèi) 合法裝載部分和超限30％以內(nèi) （ 含）部分， 按“超限 30%以內(nèi)（含 30%）” 收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計，其余部分按 元 /噸超限 100%以上 合法裝載部分和超限 30％以內(nèi)（含）部分，按“超限 30%以內(nèi)（含 30%）”收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計，其余部分按 元 /噸車型判斷工作圖見圖 。此外設(shè)置了特種車輛不收費(fèi)通道。變量 X 和 Y 不能相同。并且將應(yīng)收費(fèi)用的輸入 /輸出域中所得的結(jié)果數(shù)，同樣關(guān)聯(lián)事件到費(fèi)額顯示屏的輸入 /輸出域中。由于軟件等各方面的限制，仿真 費(fèi)額顯示系統(tǒng)只能實現(xiàn)實際 費(fèi)額顯示屏 的部分基本功能。由此，基于 PLC 的 車道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計 29 費(fèi)額顯示屏即能實時反映應(yīng)收費(fèi)用數(shù)額。 在組態(tài)畫面上畫兩個欄桿，分別處于起、落狀態(tài)。 圖 欄桿變量的設(shè)置 畫面 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 二． 組態(tài)虛擬 攝像機(jī)撲捉畫面 在組態(tài)畫面動畫設(shè)計中，虛擬設(shè)置攝像機(jī)，攝像機(jī)將以閃爍的方式表示其正在工作，不工作時隱藏。攝像機(jī)變量的設(shè)置見圖 、按鈕“欄桿起落”的設(shè)置見圖 。見圖 。見圖 基于 PLC 的 車道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計 31 圖 棚燈、霧燈組態(tài)設(shè)置 畫面 五． 外部設(shè)備組態(tài)畫面運(yùn)行 圖 外部設(shè)備組態(tài) 畫面 車 輛計數(shù)及費(fèi)用統(tǒng)計 仿真 在線圈檢測器的工作中，車輛計數(shù)是一個重要的工作，本文在組態(tài)畫面中模擬線圈檢測器工作，但是由于軟件限制，線圈檢測器功能無法實現(xiàn)，因此利用相關(guān)變量的轉(zhuǎn)換來控制車輛計數(shù)變量的計數(shù)，車輛計數(shù)變量是一個 int 類型的輸入 /輸出域。 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 一． 車輛計數(shù)組態(tài)畫面 圖 車輛計數(shù)的變量設(shè)置 畫面 圖 車輛計數(shù)仿真 畫面 二． 收費(fèi)統(tǒng)計組態(tài)畫面 圖 收費(fèi)統(tǒng)計變量設(shè)置 畫面 基于 PLC 的 車道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計 33 圖 收費(fèi)統(tǒng)計組態(tài)仿真 畫面 一 圖 收費(fèi)統(tǒng)計組態(tài)仿真 畫面 二 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 圖 收費(fèi)統(tǒng)計組態(tài)仿真 畫面 三 三 .計數(shù)清零功能組態(tài)設(shè)計 設(shè)置所用計數(shù)清零按鈕：“計數(shù)清零”。報警事件可以在 HMI 設(shè)備上顯示、或者輸出到打印機(jī)。例如：發(fā)電機(jī)斷路器的接通與斷開、各種故障信號的出現(xiàn)和消失，都可以用來觸發(fā)離散量報警。 3）警告：用于離散量和模擬量報警，指示不是太緊急的或危險的操 作的過程狀態(tài)，這類報警不需要確認(rèn)。如果在某臺設(shè)備中或兩臺設(shè)備之間的通信出現(xiàn)了某種問題或錯誤， HMI 設(shè)備或 PLC 將觸發(fā)系統(tǒng)報警。 基于 PLC 的 車道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計 37 二、 報警 的 組成 1． 報警文本 報警文本包含了對報警的描述。 2． 編號報警 編號報警用于識別報警。 4． 報警類別 報警的類別決定是否必須確認(rèn)該報警。 1． 報警畫面 報警畫面主要由報警視圖組成，較大儲存的報警視圖可以同時顯示多個元素。報警窗口保存在它自己的層上，在組態(tài)時可以將它隱藏。當(dāng)按下違章按鈕時，出現(xiàn)報警畫面、報警指示器、報警窗口。仿真見圖 。圖 。組態(tài)畫面中放入警示畫面以及警報燈。 可編程控制器 (PLC)是一種以微型計算機(jī)為主體、具有強(qiáng)大控制功能和抗干擾能力的工業(yè)控制裝置。電梯 PLC 控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。 PLC不停地循環(huán)執(zhí)行這 3 個階段的任務(wù)。在這個階段中，即使輸入狀態(tài)或數(shù)據(jù)發(fā)生了變化， I/O 映像區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。 虛擬 車道控制機(jī) 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 虛擬 車道 控制系統(tǒng)由 PLC、計算機(jī)和組態(tài)軟件組成。 圖 仿真實驗的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 利用“ WinCC”軟件設(shè)計 PLC 的仿真控制對象是指在計算機(jī)上運(yùn)行事先編寫好的“ WinCC” 組態(tài)畫面及結(jié)構(gòu)設(shè)計 ，用軟件來代替硬件 (被控對象 )的工作，借助于計算機(jī)的屏幕來觀察控制的過程及結(jié)果。 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 46 3． 在 STEP7 中定義的符號表可以在 WinCC flexible 中定義變量時使用。 圖 通過 SIMATIC Manager 創(chuàng)建集成的 WinCCflexible 項目 基于 PLC 的 車道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計 47 圖 將一個獨(dú)立的 WinCCflexible 項目集成到 STEP7 圖 完成與 STEP7 的同步 圖 仿真程序流程圖 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 48 觸摸屏的通信連接 一、 觸摸屏的硬件連接 1． 觸屏與組態(tài) PC 的鏈接 觸摸屏與組態(tài) PC 之間的連接有 4 種方式，分別是通過以太網(wǎng)連接、 RS232/PPI多主站 電纜鏈接、 MPI/DP 鏈接、 USB 鏈接。 二、 集成的方法 新創(chuàng)建一個集成項目，通過 SIMATIC Manager 創(chuàng)建集成的 WinCCflexible 項目 啟動 WinCC flexible 打開一個獨(dú)立的 WinCC flexible 項目，在“項目”下拉菜單中點(diǎn)擊“在 STEP7 中集成”，彈出“集成與 STEP7 項目中”對話框，選擇需要集成的 STEP7 項目名稱，點(diǎn)擊“確認(rèn)”按鈕，完成將獨(dú)立的 WinCC flexible 項目集成到 STEP7 項目中。 2． 在 STEP7 中組態(tài)的硬件參數(shù)可以自動地傳遞到 WinCC flexible 中。 PLC 的輸入信號可以從 PLC 的開關(guān)量輸入端輸入，也可以在組態(tài)軟件的畫面中用鼠標(biāo)點(diǎn)擊按鈕來產(chǎn)生。 4．輸出刷新階段 執(zhí)行完用戶程序后， PLC 進(jìn)入輸出刷新階段。 圖 掃描過程示意圖 2．輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次讀入所有輸入信號的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映像區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 44 1．掃描過程 PLC 的掃描過程如圖 所示，上電初始化后開始周期性的循環(huán)工作，每次循