【正文】 態(tài)軟件的特點 組態(tài)軟件最突出的特點是實時多任務。 如何與采集控制設備間進行數(shù)據(jù) 交 換； 使來自設備的數(shù)據(jù)與計算機圖形畫面上的各元素關(guān)聯(lián)起來； 處理數(shù)據(jù)報警及系統(tǒng)報警； 存儲歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢； 各類報表的生成和打印輸出； 未使用者提供靈活、多變的組態(tài)工具，可以適應不同應用領(lǐng)域的需求； 最終生成的應用系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠； 具有與第三方程序的接口，方便數(shù)據(jù)共享。 從以上可以看出，組態(tài)軟件具有實時多任務，接口開放，使用靈活，功能多樣，運行可靠的特點。 交通燈 控制系統(tǒng)如圖 41 所示。只有在定義了外部設備之后 ， 組態(tài)王才能通過 I/O 變量和它們交換數(shù)據(jù)。只要把 I/O 變量連結(jié)到前面定義的外部設備上 ， 就可以和組態(tài)軟件開發(fā)的仿真系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)了。 五邑大學本科畢業(yè)設計 23 圖 44 制作動畫連接 運行和調(diào)試 “交通燈控制系統(tǒng)”工程初步建立起來后 ， 進入到運行和調(diào)試階段。 基于組態(tài)技術(shù)的 PLC 與計算機的通訊 PLC 與上位計算機的通訊可以利用高級語言編程來實現(xiàn)，但是用戶必須熟悉互連的PLC 及 PLC 網(wǎng)絡采用的通訊協(xié)議，嚴格的按照通訊協(xié)議規(guī)定為計算機編寫通訊程序，其對用戶要求較高，而采用工控組態(tài)軟件實現(xiàn) PLC 與上位計算機之間的通訊，則相對簡單 ， 因為工控組態(tài)軟件中一般都提供了相關(guān)設備的通訊驅(qū)動程序，例如 歐姆龍 C 系列 PLC 與工控組態(tài)軟件 組態(tài)王 之間可進行連接實現(xiàn) PLC 與上位計算機之間的通訊 [10]。 如圖 46 所示。 圖 48 CQM1COM 口參數(shù)設置 然后在組態(tài)王瀏覽器目錄內(nèi)容顯示區(qū)內(nèi)雙擊所設 COM 口對應的 “ 新建 ” 圖標，會彈出 “ 設備配置向?qū)?” 對話框。 五邑大學本科畢業(yè)設計 26 系統(tǒng)運行 將 PLC 通電， 開關(guān)指向 “ RUN” 狀態(tài) ， 打開 歐姆龍的編程軟件 CXProgrammer， 把已經(jīng)編好的交通燈 控制程序 通過 PLC 與計算機專用的 RS232 電纜 傳送 到 PLC，然后關(guān)閉CXProgrammer。 如此 交通燈控制程序 通過鼠標操作圖形界面上各個按鈕 ， 就能 來控制 PLC 的運行情況 。 本章小節(jié) 本章介紹了運用組態(tài)王通過制作交通燈監(jiān)控畫面，建立數(shù)據(jù)庫和制作動畫連接等實現(xiàn)交通控制系統(tǒng)的仿真，并通過對組態(tài)王和可編程控制器的設備 連接和 配置，實現(xiàn)二者之間通訊。 利用組態(tài)軟件對 PLC 控制交通燈系統(tǒng) 進行仿真模擬 ,不僅可以看到 PLC 的整個控制過程 ,測試 PLC 的控制程序的正確與否 ,而且 還可以提供 一個可視性好、逼真的良好界面 ,加深了對課程的理解 ,激發(fā)了學習興趣 ,提高了理論水平， 同 時也為研究組態(tài)軟件與實際系統(tǒng)的結(jié)合提供了非常 大的方便。因為之前我沒有學過有關(guān) PLC 的課程，也沒有接觸過組態(tài)軟件，正是在老師耐心的指導下，才使得本課題得以順利完成。我在認真對待畢業(yè)設計的過程中，提高了自學能力和獨立完成設計的能力。 然后 通過對基于組態(tài)技術(shù)的 PLC 控制系統(tǒng)的介紹，以及對一般 PLC 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，引出了本課題采用的基于工業(yè)組態(tài)軟件的 PLC 仿真控制系統(tǒng)。設計中時間繼電器的時間設置要考慮 PLC 設備的延時問題?！保?，交通燈控制畫面停止時， 也要得到一個“ 0”，此功能的實現(xiàn)是當事件描述為“ \\本站點 \X1 停止 ==0” 發(fā)生 時， 加入 “ \\本站點 \輸入通道 200=0。 利用設備配置向?qū)Ь涂梢酝瓿纱型ㄓ嵎绞降?I/O 設備安裝，安裝過程簡單、方便。 如圖 47 所示。 五邑大學本科畢業(yè)設計 24 梯 形 圖 編 輯L A D 文 件語 言 轉(zhuǎn) 換錯 誤 處 理P L 文 件錯 誤 檢 查錯 誤 處 理輸 入 端 開 關(guān) 狀態(tài) 控 制P L C 仿 真輸 出 端 結(jié) 果 顯示無 錯有 錯無 錯有 錯 圖 45 PLC 仿真系統(tǒng)流程圖 設備連接 利用 PLC 與計算機專用的 RS232 電纜，將 PLC 通過編程口與上位計算機串口 （ COM口） 連接，進行串行通訊。在運行系統(tǒng)中選擇“畫面 \打開”命令 ， 從“打開畫面”窗口選擇“ 交通燈控制系統(tǒng) ”畫面。一個圖形對象可以同時定義多個連接 ， 組合成復雜的效果 ， 以便滿足實際中任意的動畫顯示需要。 五邑大學本科畢業(yè)設計 21 圖 42 定義 I/O 設備 建立數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”軟件的核心部分 ， 實驗項目要以動畫的形式反映在屏幕上 ， 操作者在計算機前發(fā)布的指令也要迅速 送實驗 PLC 上 ， 所有這一切都是以實時數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié) ， 所以說數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機和下位機的橋梁。組態(tài)王的設備管理結(jié)構(gòu)列出已配置的與組態(tài)王通訊的各種 I/O 設備名 ， 每個設備名實際上是具體設備的邏輯名稱 ， 每一個邏輯設備名對應一個相應的驅(qū)動程序 ， 以此與實驗設備相對應。 組態(tài)王仿真交通燈控制系統(tǒng) 創(chuàng)建仿真顯示畫面 在每 個畫面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動態(tài)圖形對象。當由組態(tài)軟件生成的應用系統(tǒng)投入運行后，與被控對象連接的 I/O 設備數(shù)據(jù)發(fā)生變化直接帶動被控對象的屬性變化。 組態(tài)軟件的使用者是自動化工程設計人員。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標應用系統(tǒng)。 使用觸摸屏作為 PLC 與操作人員之間的人機界面變得越來越廣泛。 （ 2） 組態(tài)軟件的概念 人機界面是在操作人員和機器設備之間作雙向溝通的橋梁，使用人機界于可以使機器的配線標準化、簡單化，同時也能減少 PLC 控制器所需的 I/O 點數(shù)，降低生產(chǎn)的成本，同時由于面板控制的小型化及高性能，相對的提高了整套設備的附加價值。 對應于原有的 HMI(人機接口軟件， Human Machine Interface)的概念，組態(tài)軟件應該是一個使用戶能快速建立自己的 HMI 的軟件工具 或開發(fā)環(huán)境。這些優(yōu)勢主要體現(xiàn)在 ： PC 技術(shù)保持了較快的發(fā)展速度，各種相關(guān)技術(shù)已趨成熟 ， 由 PC 構(gòu)建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對較低的擁有成本 ，PC 的軟件資源和硬件資源豐富，軟件之間的互操作性強 ， 基于 PC 的控制系統(tǒng)易于學習和使用，可以容易地得到技術(shù)方面的支持。 本章小節(jié) 本章詳細介紹了 可編程控制器在交通燈控制系統(tǒng)中的應用，從交通燈控制系統(tǒng)的控制要求 ， 分析可編程控制器的 I/O 地址分配， 研究它的硬件接線，并編制控制交通燈的梯形圖控制程序。在該 梯形圖中使用了振蕩周期為 1S 的時鐘脈沖繼電器 ，它是按照在一個周期里接通 、分斷 的規(guī)律周期性地動作的。 表 32 PLC 控制交通燈系統(tǒng)所用中間繼電器及定時器分配表 中間繼電器部分 定時器部分 功用 PLC中間繼電器地址編號 功用 PLC 定時器編號及定時值 啟動自鎖用 200． 00 控制東西綠燈亮20S 后閃爍 3S TIM 001 230 控制東西綠燈亮、閃爍總時間 200． 01 TIM 005 200 控制東西綠燈亮時間 200． 02 控制東西黃燈亮2S TIM 002 20 控制東西綠燈閃爍時間 200． 03 控制南北綠燈亮25S 后閃爍 3S TIM 003 280 控制南北綠燈亮、閃爍總 時間 200． 04 TIM 006 250 控制南北綠燈亮時間 200． 05 控制南北黃燈亮2S TIM 004 20 控制南北綠燈閃爍時間 200． 06 控制東西、南北綠燈閃爍 255． 02 五邑大學本科畢業(yè)設計 13 硬件接線圖 根據(jù)系統(tǒng)控制要求及 I/O 分配表，繪制出用 PLC 控制交通燈系統(tǒng)的 PLC 硬件接線圖，如圖 32 所示。 以上南北 ， 東西信號燈周而復始的交替工作狀態(tài) ， 指揮著十字路口的交通 。 同時 ， 南北紅燈熄滅 ， 南北綠燈亮 。 2． 南北綠燈和東西綠燈不能同時亮 ， 如果同時亮應關(guān)閉信號燈系統(tǒng) ， 并立即報警 。 （ 7） PLC 運行時是按照梯形圖符號排列順序自上而下，從左向右執(zhí)行程序的，即 PLC是按照掃描方式順序執(zhí)行梯形圖程序的。所以，梯形圖中只出現(xiàn)輸 入繼電器的觸點，不會出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。 梯形圖中的繼電器又分為輸出繼電器和內(nèi)部繼電器。每條支路又有若干個編程符號串聯(lián)組成。 而只是假想在梯形圖中有“電流”流動，我們稱之為“概念電流”。梯形圖雖與繼電器線路很相似，但梯形圖在實際應用中仍有其嚴格的規(guī)定，具體規(guī)定可有如下幾點： （ 1）梯形圖按自上而下，從左到右的順序進行排列。 S B 1S B 2S B 3K A 1K A 1K A 20 . 0 1 0 . 0 00 . 0 21 0 0 . 0 11 0 0 . 0 11 0 0 . 0 2 圖 23 電氣控制線路圖與梯形 從圖中可看出，兩種圖表示思想 基本 是一致的，具體表達方式有一定區(qū)別。 梯形圖語言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形表達符號的基礎上演變而來的。在 PLC 的五邑大學本科畢業(yè)設計 9 應用中，最重要的是用 PLC 的編程語言來編寫用戶程序，以實現(xiàn)控制目的。 PLC 的工作原理 PLC 是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的，即在 PLC 運行時， CPU 根據(jù)用戶按控制要求編制好并存放于用戶程序存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無 跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始 逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束，然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。 PLC 的基本組成可分為兩大部分：硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。多種編程語言的并 存、互補與發(fā)展是 PLC 進步的一種趨勢。 （ 3）增強外部故障的檢測與處理能力 ，編程語言多樣化 根據(jù)統(tǒng)計資料表明：在 PLC 控制系統(tǒng)的故障中， CPU 占 5%， I/O 接口占 15%，輸入設備占 45%，輸出設備占 30%，線路占 5%。在存儲容量方面，有的 PLC 最高可達幾十兆字節(jié)。而且，為了進一步提高 PLC 的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片，這樣使得 PLC 軟硬件功能發(fā)生了巨大變化。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器；另外還采取了一些措五邑大學本科畢業(yè)設計 6 施以提高其抗干擾的能力；在軟件編程上采用廣大電工程技術(shù) 人員所熟悉的繼電器控制線路的方式 — 梯形圖 [4]。 （ 3） 模擬量控制 PLC 中配置有 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊。從應用類型看， PLC 的應用大致可歸納為以下幾個方面： （ 1）開關(guān)量邏輯控制 和動力控制 PLC 具有強大的邏輯運算功能，可以實現(xiàn)各種簡單和復雜的邏輯控制。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。它接口容易，編程語言易 于為工程技術(shù)人員接受。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。五邑大學本科畢業(yè)設計 4 第 2 章 可編程控制器的基礎知識 PLC 概述 PLC 的定義 可編程控制器 ，英文全稱 Programmable logic Controller， 簡稱 PLC。 仿真軟件用于教育和訓練是其應用的一個重要方向。 能通過操作該仿真系統(tǒng)來檢驗系統(tǒng)設計的合理性和 PLC 程序設計的正確性、可靠性。另外，用戶面對實際工程，在沒有 PLC 的情況下，使用仿真軟件可以提前介入，及早完成程序設計與調(diào)試，這樣，縮短了開發(fā)時間，加快工程進度。有了 PLC 仿真軟件，即使手頭上沒有 PLC 硬件，照樣可以進行程序的設計與調(diào)試。 計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，使小型 PLC 可編程控制器的指令功能日趨強大。 基于人工智能的交通控制方法 作為一個理想的城市區(qū)域自適應交通信號控制系統(tǒng)，人們希望它具有如下功能： (1)對交通條件的變化如偶發(fā)性擁擠、事件、事故及交通需求的增加等具有自適應性，也就是說系統(tǒng)能夠在線優(yōu)化配時方案并進行實時控制； (2)能夠利用 動態(tài)交通分配進行信號控制； (3)能夠?qū)崿F(xiàn)特定線路上的公交或特種車輛優(yōu)先控制 。然而，感應控制方法仍然存在缺陷：感應控制只能檢測是否有車輛到達而不關(guān)心有多少輛車到達，因此，它無法真正響應各相位的交通需求，也就不能使車輛的總延誤最