【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。 5． 使用 Microsoft SQL Sever 20xx 作為其作為其組態(tài)數(shù)據和歸檔數(shù)據的存儲數(shù)據庫，可以使用 ODBC,DAO,OLEDB,WinCCDB 和 ADO 方便地訪問歸檔數(shù)據。 TIA 集成了西門子公司的各種產品包括 WinCC。其中包括：車輛通行計數(shù)，車輛稱重，收費器費額顯示，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 及收費的 模擬，包括： 車輛通過演示，車輛計數(shù)演示，費額顯示，車輛稱重演示，信號燈，自動欄桿起落演示，棚霧燈開關演示 。 車輛檢測器已發(fā)展到可自動識別車型，其廣泛應用于 ETC 中。 2． 檢測車輛位置并連接視頻圖像采集設備捕捉車輛圖像信息 車輛檢測器線圈感應到車輛經過時，向車道控制機發(fā)出信號，車道控制機接收到該信號即刻發(fā)出指令，調動視頻數(shù)據采集裝置，即攝像機，抓拍下車輛信息。 南京工程學院電力工程學院畢業(yè)設計（論文） 4 3． 控制自動欄桿聯(lián)動 當線圈檢測器感應到車輛駛出收費車道時，檢測器即刻向車道控制機發(fā)出信號，車道控制機接收該信號時，發(fā)出指令，將自動欄桿落下，以示意車輛停車繳費。 二．自動欄桿及其控制 自動欄桿機核心部分為交流電機。 3． 自動欄桿機具有防砸車功能，當欄桿落下時有車輛通過，感應器感應到信號自動反應至控制模塊，命令電機制動并反轉，升起欄桿。并在另一層面上保證了車輛通過收費站計費收費的規(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方案，本文 僅以簡單示例表示車道控制機圖像采集設備，在組態(tài)畫面上演示。軟件可采用嵌入式，嵌入到車道控制機內，車道監(jiān)控攝像機和圖像采集卡共同構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)超限預警稱重系統(tǒng)設置在安裝在高速公路主線斷面上，在高速稱重系統(tǒng)前方設置路牌，提示司機即將進 入稱重區(qū)。計重收費系統(tǒng)一般由感應器、傳感器、稱重平臺、稱重儀、輪軸判別 (識別 )器、車輛分離器等設備組成，當車輛進入收費車道時，由測量感應器傳感到動態(tài)稱重儀，快速檢測出車輛的軸重和總重等數(shù)據 ，并將數(shù)據即時傳輸至車道收費系統(tǒng)，收費系統(tǒng)根據預定的收費標準和方法，自動顯示該車輛的應收費額。操 作員鍵盤是人機交互信息最關鍵部分。 2． 超重判斷 。 車道控制機與汽車牌照自動識別卡口系統(tǒng)相結合，系統(tǒng)可抓拍并識別過站車輛的車牌信息，車輛顏色，據此可判斷車輛是否存在套牌，換卡等違章行為。主要監(jiān)控內容包括： (1)綜合車輛情況，給出應繳費用數(shù)據，并通過車道控制機 功能將數(shù)據顯示在費額顯示屏上，使車輛駕駛員獲知繳費情況。 4． 控制信號燈以及棚霧燈功能。 二． 費額顯示屏 費額顯示屏是為過站車輛提供明確收費數(shù)目的電子顯示屏?？勺詣踊蚴謩佣嗉壵{節(jié)發(fā)光強度，以防止在夜間產生眩光。 2． 通過譯碼管和數(shù)碼管的轉換將費額數(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的高速公路收費棚節(jié)能燈。避免和減少交通事故的發(fā)生。當車輛駛入收 費島時，紅燈亮起示意車輛停車。 集中報警系統(tǒng)應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)火災電話。 系統(tǒng)電氣圖及 系統(tǒng)集成 一．系統(tǒng)集成的目標 系統(tǒng)集成，就是為了滿足用戶對 車道控制機 在功能、管理和信息、共享等方面的實際需求，利用計算機網絡技術和分布式數(shù)據庫技術，通過優(yōu)化系統(tǒng)設計和優(yōu)選產品， 將各子系統(tǒng)有機地連接成為一個整體 (各子系統(tǒng)之間實現(xiàn)聯(lián)動 )，并使之能夠實現(xiàn)信息共享和協(xié)同工作，提高管理系統(tǒng)對突發(fā)事件的響應能力，發(fā)揮整體效益，以達到整體優(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)集成通過計算機網絡平臺，實現(xiàn)對各種 內外部 設備的集中式管理、分布式管理和設備的優(yōu)化運行。 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)場設備的控制與參數(shù)調整。 6．各類報表的生成和打印輸出。 基于 PLC 的 車道 控制 機 組態(tài)設計 15 1．人機界面系統(tǒng)。動態(tài)屬性設置則完成圖形的動畫屬性，與實時數(shù)據庫中定義的變量建立相關性的連接關系，作為動畫圖形的驅動源。 3．通信系統(tǒng)?？刂乒δ苤饕憩F(xiàn)在彌補傳統(tǒng)設備 (如 PLC,DCS,智能儀表或PCbased 設備 )控制能力的不足 ,擴大 PCbased 設備在控制系統(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 可視化的一系列產品。 2． 圖像在屏幕上的可視化 3． 過程操作，例如，通過設置設定值或打開和關閉閥門。 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系統(tǒng)。 單擊“ 使用項目向導創(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”以應用“庫”頁面上提供的標準設置。 南京工程學院電力工程學院畢業(yè)設計（論文） 20 可以用鼠標單擊選項卡頂部的屬性標簽，選中某一選項卡，定義相應的屬性。有 車輛檢測器傳來的 信號時 車道控制機 開始工作 。小車完成收費，欄桿抬起，信號燈轉變?yōu)榫G色，車輛通過收費站。 初始化組態(tài)畫面時，首先將組態(tài)設計整體結構勾畫好。因此為提供一個友好的界 面，本設計將起始畫面設定為不提供具體控制功能的歡迎畫面。運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 運行方式，有控制面板上的選擇開關設置。靜態(tài)的設備包括電動機，攝像機，報警燈，以及排隊等待車輛。在此基礎上，選擇非默認系統(tǒng)按鈕，將其設置為控制汽車通過按鈕，打開其屬性窗 口。通過這項設置，該按鈕即可控制汽車通過的動畫，并且能夠反復操作其通過演示。車輛在不超重的情況下，按車型收費。本文以滬杭甬高速公路收費標準為參考設計組態(tài)虛擬收費數(shù)額。 載貨汽車計重收費標準 裝載情況 與 收費標準 合法裝載小于 5 噸（含） 元 /噸公里計費 。 大于 30 噸 ， 按 30 噸計費 超限車輛 超限量小于 10%按照合法裝載車輛的基本費率計 。超限 30%－ 50%（含 50%）以內 合法裝載部分和超限30％以內 （ 含）部分， 按“超限 30%以內（含 30%）” 收費標準計，其余部分按 元 /噸超限 100%以上 合法裝載部分和超限 30％以內（含）部分，按“超限 30%以內（含 30%）”收費標準計，其余部分按 元 /噸車型判斷工作圖見圖 。此外設置了特種車輛不收費通道。變量 X 和 Y 不能相同。并且將應收費用的輸入 /輸出域中所得的結果數(shù)，同樣關聯(lián)事件到費額顯示屏的輸入 /輸出域中。由于軟件等各方面的限制，仿真 費額顯示系統(tǒng)只能實現(xiàn)實際 費額顯示屏 的部分基本功能。由此，基于 PLC 的 車道 控制 機 組態(tài)設計 29 費額顯示屏即能實時反映應收費用數(shù)額。 在組態(tài)畫面上畫兩個欄桿，分別處于起、落狀態(tài)。 圖 欄桿變量的設置 畫面 南京工程學院電力工程學院畢業(yè)設計（論文） 30 二． 組態(tài)虛擬 攝像機撲捉畫面 在組態(tài)畫面動畫設計中，虛擬設置攝像機，攝像機將以閃爍的方式表示其正在工作，不工作時隱藏。攝像機變量的設置見圖 、按鈕“欄桿起落”的設置見圖 。見圖 。見圖 基于 PLC 的 車道 控制 機 組態(tài)設計 31 圖 棚燈、霧燈組態(tài)設置 畫面 五． 外部設備組態(tài)畫面運行 圖 外部設備組態(tài) 畫面 車 輛計數(shù)及費用統(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)，因此利用相關變量的轉換來控制車輛計數(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。 南京工程學院電力工程學院畢業(yè)設計（論文） 32 一． 車輛計數(shù)組態(tài)畫面 圖 車輛計數(shù)的變量設置 畫面 圖 車輛計數(shù)仿真 畫面 二． 收費統(tǒng)計組態(tài)畫面 圖 收費統(tǒng)計變量設置 畫面 基于 PLC 的 車道 控制 機 組態(tài)設計 33 圖 收費統(tǒng)計組態(tài)仿真 畫面 一 圖 收費統(tǒng)計組態(tài)仿真 畫面 二 南京工程學院電力工程學院畢業(yè)設計（論文） 34 圖 收費統(tǒng)計組態(tài)仿真 畫面 三 三 .計數(shù)清零功能組態(tài)設計 設置所用計數(shù)清零按鈕：“計數(shù)清零”。報警事件可以在 HMI 設備上顯示、或者輸出到打印機。例如：發(fā)電機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。如果在某臺設備中或兩臺設備之間的通信出現(xiàn)了某種問題或錯誤， HMI 設備或 PLC 將觸發(fā)系統(tǒng)報警。 基于 PLC 的 車道 控制 機 組態(tài)設計 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為主體、具有強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)基本結構圖如圖 所示。 PLC不停地循環(huán)執(zhí)行這 3 個階段的任務。在這個階段中，即使輸入狀態(tài)或數(shù)據發(fā)生了變化， I/O 映像區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據也不會改變。 虛擬 車道控制機 系統(tǒng)的硬件結構 虛擬 車道 控制系統(tǒng)由 PLC、計算機和組態(tài)軟件組成。 圖 仿真實驗的系統(tǒng)結構圖 利用“ WinCC”軟件設計 PLC 的仿真控制對象是指在計算機上運行事先編寫好的“ WinCC” 組態(tài)畫面及結構設計 ，用軟件來代替硬件 (被控對象 )的工作，借助于計算機的屏幕來觀察控制的過程及結果。 南京工程學院電力工程學院畢業(yè)設計（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 組態(tài)設計 47 圖 將一個獨立的 WinCCflexible 項目集成到 STEP7 圖 完成與 STEP7 的同步 圖 仿真程序流程圖 南京工程學院電力工程學院畢業(yè)設計（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 打開一個獨立的 WinCC flexible 項目，在“項目”下拉菜單中點擊“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，點擊“確認”按鈕，完成將獨立的 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 的開關量輸入端輸入，也可以在組態(tài)軟件的畫面中用鼠標點擊按鈕來產生。 4．輸出刷新階段 執(zhí)行完用戶程序后， PLC 進入輸出刷新階段。 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，并將它們存入 I/O 映像區(qū)中的相應的單元內。 南京工程學院電力工程學院畢業(yè)設計（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