【正文】 在STEP7 中修改了變量的符號(hào)， WinCC flexible 中的變量會(huì)同時(shí)自動(dòng)更新。 PLC 為控制裝置，在組態(tài)軟件的畫面 中生成的虛擬 車道控制機(jī) 為被控對(duì)象，可以通過計(jì)算機(jī)屏幕觀察虛擬 車道控制機(jī) 的運(yùn)行情況。在整個(gè)運(yùn)行期間， PLC 的 CPU 以一定 的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。所以它的組成與一般計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本一致，有中央處理單元 (CPU)、存儲(chǔ)器 (RAM/ROM)、輸入輸出部件 (I/O 單元 )、電源和編程器幾大部分組成，如圖 所示。 4． 報(bào)警畫面仿真圖 圖 超重自動(dòng) 報(bào)警 畫面仿真 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 圖 報(bào)警 畫面文本信息和確認(rèn)按鈕仿真 圖 報(bào)警 畫面文本信息和確認(rèn)按鈕仿真二 基于 PLC 的 車道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計(jì) 41 警報(bào)鳴笛仿真 在突發(fā)情況或者出現(xiàn)火災(zāi)等緊急危險(xiǎn)情況時(shí)，需要拉響警報(bào)，鳴笛，閃爍報(bào)警燈。車輛若超重 60 噸以上，自動(dòng)判別為違章車輛，產(chǎn)生違章報(bào)警?？梢栽诓煌漠嬅嬷?為不同類型的報(bào)警組態(tài)多個(gè)報(bào)警視圖。每個(gè)報(bào)警編號(hào)在下列類型中的 報(bào)警中都是唯一的： 1) 離散量報(bào)警； 2) 模擬量報(bào)警； 3) HMI 系統(tǒng)報(bào)警 4) 來(lái)自 PLC 的 CPU 內(nèi)的報(bào)警。 系統(tǒng)報(bào)警由編號(hào)和報(bào)警文本組成，報(bào)警文本中可能包含更準(zhǔn)確說明報(bào)警原因的內(nèi)部系統(tǒng)變量，只能組態(tài)系統(tǒng)報(bào)警的某些特性的屬性。 2）模擬量報(bào)警：模擬量的值（例如：溫度值）超出上限或下限時(shí)，將觸發(fā)模擬量報(bào)警。使用 SetValue 函數(shù)，對(duì)指定函數(shù)值進(jìn)行賦值，賦零值即可將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)清零。 圖 信號(hào)燈變量的函數(shù)設(shè)置 畫面 四． 組態(tài)虛擬棚燈、霧燈照明 棚燈與霧燈的照明系統(tǒng)模擬，是用兩個(gè)按鈕分別控制。攝像機(jī)工作周期開始于欄桿落下，結(jié)束于欄桿升起。 圖 費(fèi)額顯示屏 畫面 外部設(shè)備 仿真 一． 組態(tài)虛擬 欄桿起落 虛擬欄桿在車輛駛?cè)雿u中和收費(fèi)結(jié)束離開收費(fèi)島時(shí)活動(dòng)，可由 PLC 程序控制，也可由操作員鍵盤控制。通過這一系列的方法，即組態(tài)了整套車型判斷，計(jì)價(jià)，費(fèi)額顯示的全過程。 在應(yīng)收費(fèi)用的計(jì)算上，運(yùn)用上述公式 合法裝載：應(yīng)收費(fèi)用 =單價(jià) *車重 *公里數(shù) 并為演示便利，設(shè)公里數(shù)為 100 公里。公里 4 計(jì) 車型判斷組態(tài)畫面所要求達(dá)到的功能為，可通過車道控制機(jī)操作員鍵盤選擇預(yù)設(shè)的車型種類，種類必須概括所有車型種類。 超限 30%以內(nèi)（含基于 PLC 的 車道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計(jì) 27 30%）。公里計(jì)費(fèi) 。超過標(biāo)準(zhǔn)車重的車輛，將繳納超重部分按重量計(jì)算附加費(fèi)用。設(shè)置該按鈕事件中，單擊事件的函數(shù)為 — 編輯位。當(dāng)運(yùn)行方式為上位控制時(shí)，可以通過畫面中的按鈕啟動(dòng)和停止設(shè)備運(yùn)行。從起始畫面可切換到所有其他畫面，并且每個(gè)分畫面都可以一步返回起始畫面。一次收費(fèi)完成。需要使用下列對(duì)象來(lái)組態(tài)填充量顯示： ? 儲(chǔ)存填充量的變量 ? 以數(shù)字形式顯示填充量的輸出域 ? 以圖形方式顯示填充量的棒圖 ? 用于設(shè)定標(biāo)簽的文本域 圖 定義變量窗口 一 圖 變量定義窗口二 基于 PLC 的 車道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計(jì) 21 表 觸摸屏的變量表 名稱 數(shù)據(jù)類型 地址 報(bào)警燈 bool 內(nèi)部變量 棚燈 bool 內(nèi)部變量 霧燈 bool 內(nèi)部變量 信號(hào)燈 bool 內(nèi)部變量 外設(shè)欄桿 bool 內(nèi)部變量 外設(shè)攝像 bool 內(nèi)部變量 攝像機(jī) bool 內(nèi)部變量 外設(shè)電機(jī) bool 內(nèi)部變量 稱重模塊 int 內(nèi)部變量 攝像機(jī) int 內(nèi)部變量 電動(dòng)機(jī) int 內(nèi)部變量 車輛統(tǒng)計(jì) int 內(nèi)部變量 應(yīng)繳費(fèi)用 int 內(nèi)部變量 欄桿落 int 內(nèi)部變量 費(fèi)額顯示屏 int 內(nèi)部變量 大車過 int 內(nèi)部變量 外設(shè)稱重 int 內(nèi)部變量 小車過 int 內(nèi)部變量 中車過 int 內(nèi)部變量 收費(fèi)統(tǒng)計(jì) int 內(nèi)部變量 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 組態(tài)畫面的變量表 三． 車輛經(jīng)過畫面組態(tài) 設(shè)計(jì) 通過用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn) 車道控制機(jī) 的純軟件仿真監(jiān)控系統(tǒng)，介紹用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的仿真方法，利用組態(tài)軟件的命令語(yǔ)言編寫用戶程序的方法。單擊“ 小型項(xiàng)目 ”按鈕，進(jìn)入“ 設(shè)備選擇 ”對(duì)話框，如圖 所示。 4． 當(dāng)前運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)的歸檔，例如過程值和報(bào)警事件 四、 WinCC flexible 的自動(dòng)化概念 WinCC flexible 可以控制 單臺(tái)、多臺(tái)和具有集中功能的 HMI 系統(tǒng) 基于 PLC 的 車道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計(jì) 17 圖 西門子 WinCC flexible 自動(dòng)化概念圖 WinCC flexible 全自動(dòng)化解決方案不僅涉及 HMI 系統(tǒng)（例如 WinCC flexible），還涉及附加的組件，例如 PLC、過程總線和外圍設(shè)備。 二、 WinCC flexible 的 工程 系統(tǒng) WinCC flexible 是用于所有組態(tài)任務(wù)的工程系統(tǒng)。 WinCC flexible 工程系統(tǒng)是用于處理所有基本組態(tài)任務(wù)的軟件。實(shí)現(xiàn)組態(tài)軟件與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的軟件系統(tǒng)，組態(tài)軟件在運(yùn)行環(huán)境中調(diào)用相應(yīng)的 I/O 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中各個(gè)部分，完成整個(gè)系統(tǒng)的通信過程。靜態(tài)圖形設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)屬性設(shè)置兩個(gè)過程?？梢园凑战M態(tài)要求和操作人員的指令將控制數(shù)據(jù)發(fā)送給 I/O 設(shè)備，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施控制或調(diào)整控制參數(shù)。組態(tài)軟件的畫面由各種圖形對(duì)象組成，自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)技術(shù)人員在組態(tài)時(shí)很容易生成 各種圖形對(duì)象，把被控對(duì)象 (如反應(yīng)罐、溫度計(jì)、鍋爐、趨勢(shì)曲線、報(bào)表等 )形象地畫出來(lái)。 4．高效率。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成的目的是為了構(gòu)建信息傳輸和軟硬件資源共享的信息平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn) 車道控制 系統(tǒng)的全面集成奠定基礎(chǔ)。 (3)事故照明。 每個(gè)車道都裝設(shè)區(qū)域報(bào)警控制器。霧燈的控制與雨棚燈相同，由操作員鍵盤控制，手動(dòng)開啟或關(guān)閉。 圖 費(fèi)額顯示屏示例 圖 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 棚霧燈及信號(hào)燈 一、 雨棚燈 雨棚燈由大量 LED 燈泡構(gòu)成，主要功能是提供照明 。顯示屏上顯示過站車輛需繳納的過站費(fèi)用總數(shù)。 (2)費(fèi)用收訖后，打印票據(jù)，給車輛提供收費(fèi)憑證。 過站車輛經(jīng)過稱重系統(tǒng)的自動(dòng)稱重所得重量信息將會(huì)自動(dòng)上傳至收費(fèi)員計(jì)算機(jī)，并顯示在操作員操作畫面上，操作員根據(jù)其是否超重，超重百分?jǐn)?shù)，判斷其是否違章，是否需要作牽引處理。從整個(gè)計(jì)重收費(fèi)過程可以看出，計(jì)重是計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)的核心部分和關(guān)鍵部分，也是計(jì)重收費(fèi)的重要依據(jù) 。該系統(tǒng)可識(shí)別車輛牌照號(hào)碼，牌照顏色。 4． 金屬感應(yīng)器 可完成防撞、防砸和車輛通過欄桿后自動(dòng)落桿功能。 4． 車輛檢測(cè)器 的正常運(yùn)行過程 當(dāng)車輛即將進(jìn)站，車輛檢測(cè)器通過線圈感應(yīng)到車輛，即刻發(fā)出信號(hào)，車道控制機(jī)接收到該信號(hào)，分別向數(shù)據(jù)圖像采集設(shè)備、自動(dòng)欄桿發(fā)出指令，由此攝像機(jī)即刻抓拍車輛圖像，包括車身以及車牌圖像；自動(dòng)欄桿落下，車輛進(jìn)站完成。本文中使用的是只具有計(jì)數(shù)，欄桿控制功能的線圈檢測(cè)器。 TIA 意味著在組態(tài)、編程、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和通訊方面的一致性。 2． 包括所有 SCADA 功能在內(nèi)的客戶機(jī) /服務(wù)器系統(tǒng)。 西門子公司的 WinCC 是 Windows Control Conter （視窗控制中心）的簡(jiǎn)稱。 上位機(jī)即車道收費(fèi)站計(jì)算機(jī)，采用可滿足數(shù)據(jù)通信要求的計(jì)算機(jī)。 在分析 車道控制 系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，確定了系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。 本文重點(diǎn)對(duì) 車道收費(fèi)流程 控制方案進(jìn)行了深入而詳細(xì)的討論，并提出了基于PLC 的 車道控制 組態(tài)設(shè)計(jì) 。 車道控制機(jī)則可由不同種類的控制器或控制設(shè)備完成，例如 PLC、工控機(jī)、單片機(jī)等。它集成了 SCADA、組態(tài)、腳本（ Script）語(yǔ)言和 OPC 等先進(jìn)技術(shù)，為用戶提供了Windows 操作系統(tǒng)（ Windows 20xx 或 XP）環(huán)境下使用各種通用軟件的功能。 3． 可靈活裁剪，由簡(jiǎn)單任務(wù)擴(kuò)展到復(fù)雜任務(wù)。 [1] 論文的主要研究?jī)?nèi)容 基于 PLC 的 車道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計(jì) 3 本課題是利用組態(tài)軟件“ WinCC”作為軟件開發(fā)平臺(tái)，將 車道控制機(jī) 的各控制子系統(tǒng)作為對(duì)象，設(shè)計(jì)監(jiān)視控制畫面，研究基于 PLC 的 車道控 制 組態(tài)設(shè)計(jì)；通過組態(tài)軟件與 PLC 的實(shí)時(shí)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì) PLC 控制的 車道收費(fèi)系統(tǒng) 的模擬。 1． 檢測(cè)車輛通過完成并計(jì)數(shù) 車輛檢測(cè)器主要通過線圈檢測(cè)車輛壓過，完成車輛通過次數(shù)計(jì)數(shù)，將感應(yīng)線圈放置在車道上，每當(dāng)一輛車經(jīng)過記一次數(shù)。 上位機(jī)同 時(shí)記錄下一次車輛通過，并將接收到的圖像信息，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析完成得到的車輛信息保存至計(jì)算機(jī)，并在一定的時(shí)間內(nèi)上傳至聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，以備查看。 5． 自動(dòng)欄桿 手動(dòng) 關(guān)閉或根據(jù)要求 ， 自動(dòng)欄桿可處于常開狀態(tài) 圖像采集設(shè)備與稱重模塊 一、 圖像采集設(shè)備 收費(fèi)站卡口系統(tǒng)是在汽車牌照識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合高清卡口系統(tǒng)或基于工控機(jī)卡口系統(tǒng)的一套完整的應(yīng)用系統(tǒng)。并可實(shí)時(shí)監(jiān)控車道畫面，對(duì)違章沖卡車輛采取抓拍動(dòng)作。 [3] 圖 龍芯智業(yè)稱重系統(tǒng)原理 圖 基于 PLC 的 車道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計(jì) 7 圖 龍芯智業(yè)稱重系統(tǒng)工作原理 圖 操作員鍵盤與費(fèi)額顯示屏 一． 操作員鍵盤 操作員鍵盤是車道控制機(jī)系統(tǒng)的人機(jī)界面部分，操作員通過操作員鍵盤運(yùn)行車道控制系統(tǒng)。本文中采取我國(guó)普通高速公路收費(fèi)中常用的一種收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合車輛車型以及其是否超重，超重百分比，及其違章情況綜合計(jì)算其過路費(fèi)用。 (3)將收費(fèi)費(fèi)額數(shù)據(jù)信息保存至計(jì)算機(jī)并講統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)信息上傳至上級(jí)網(wǎng)絡(luò)。顯示屏與車道控制機(jī)和上位機(jī)相連接，將數(shù)據(jù)通過數(shù)字形式轉(zhuǎn)換成電平信號(hào)傳達(dá)給譯碼管，最后由數(shù)碼管顯示。 其由車道控制機(jī)控制，當(dāng)操作員通過操作員鍵盤發(fā)出開啟或關(guān)閉指令，車道控制機(jī)即通過控制電路開啟或關(guān)閉雨棚燈。見圖例 ，圖為陜西鉅秦科技有限公司產(chǎn)品樣例。集中報(bào)警系統(tǒng)裝設(shè)在收費(fèi)站主控制室。 (4)事故廣播。 3．系統(tǒng)集成應(yīng)達(dá)到的基本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn) 車道控制系統(tǒng) 相關(guān)子系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)和協(xié)同運(yùn)作。系統(tǒng)性能是系統(tǒng)集成中最重要的因素之一。只需在圖形對(duì)象的屬性對(duì)話框中選擇各種屬性，設(shè)置有關(guān)的參數(shù)，通過內(nèi)部數(shù)據(jù)連接實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的屬性與 I/O 設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的邏輯連接。 4．報(bào)警信號(hào)的處理與記錄 發(fā)生報(bào)警時(shí)及時(shí)將報(bào)警信息以聲音、圖像的方式通知給操作人員，并記錄報(bào)警信息，以備以后檢索。靜態(tài)圖形設(shè)計(jì)，利用組態(tài)軟件中提供的基本圖形元素線、填充形狀、文本及設(shè)備圖庫(kù)，在組態(tài)環(huán)境中“組合”工程的模擬靜態(tài)畫面。組態(tài)軟件與 I/O設(shè)備之間通常通過 :串行通信方式 (支持 Modem遠(yuǎn)程通 信 )、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方式、適配器方式、 DDE 方式、 OPC 方式、 ODBC方式等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 WinCC flexible 版本決定了在 SIMATIC HMI 系列中可以組態(tài)哪些 HMI設(shè)備。 WinCC flexible 采用模塊化的設(shè)計(jì)。 WinCC flexible 提供了與 SIMATIC 產(chǎn)品系列和 SIMOTION 產(chǎn)品系列非常成熟的集成功能。 選擇 HMI 設(shè)備和 PLC。所謂的純軟件仿真，是指不用硬件 (PLC)和 PLC 的用戶程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)虛擬 車道 的控制，而是用組態(tài)軟件的命令語(yǔ)言編寫的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬 車道 的控制。在此狀態(tài)中，操作員可手動(dòng)控制棚燈、霧燈及報(bào)警燈的開閉。起始?xì)g迎畫面見圖 。 在車輛通過畫面組態(tài)設(shè)計(jì)中，演示了汽車進(jìn)站前，欄桿落下。在編輯位函數(shù)中，選擇反轉(zhuǎn)指定變量值選項(xiàng)（ InvertBitInTag）。費(fèi)用共分為入口費(fèi)和里程費(fèi)。 5 噸至15 噸（含） 元 /噸 超限 10%以上部分按 元 /噸并在該鍵盤功能中實(shí)現(xiàn)車 型與金額的關(guān)聯(lián)。下同。 通過轉(zhuǎn)化后計(jì)算公式為 合法裝載 X = (Y 0)/ （元）； 超限裝載 X =(*限重 )/（元） 組態(tài)過程見下圖 、圖 。將欄桿的事件變量設(shè)置為 bool 類型變量“欄桿落”。因此將按鈕“欄桿起落”的單擊事件函數(shù) 2 設(shè)置為 InvertBit 函數(shù)，其函數(shù)對(duì)象即為控制攝像機(jī)活動(dòng)的變量“攝像機(jī)”。按鈕為：“棚燈”“霧燈”。演示見圖 圖 統(tǒng)計(jì)清零變量設(shè)置 基于 PLC 的 車道 控制 機(jī) 組態(tài)設(shè)計(jì) 35 圖 統(tǒng)計(jì)清零 組態(tài)演示 一 圖 統(tǒng)計(jì)清零 組態(tài)演示二 報(bào)警仿真 報(bào)警是用來(lái)指示控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的事件或操作狀態(tài)。 根據(jù)報(bào)警的種類，自定義報(bào)警可分為以下三種： 1)錯(cuò)誤：用于離散量和模擬量報(bào)警，指示緊急的或危險(xiǎn)的操作和過程狀態(tài)，這類報(bào)警必須確認(rèn)。 有 兩種類型的系統(tǒng)報(bào)警： 1） HMI 設(shè)備觸發(fā)的系統(tǒng)報(bào)警：如果出現(xiàn)某種內(nèi)部狀態(tài)，或者與 PLC 通信時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，由 HMI 設(shè)備觸發(fā) HMI 報(bào)警系統(tǒng)。 3． 報(bào)警的觸發(fā) 對(duì)于離散量報(bào)警，報(bào)警的觸發(fā)為變量?jī)?nèi)的某個(gè)位。 2． 報(bào)警窗口 在畫