【正文】 在STEP7 中修改了變量的符號， WinCC flexible 中的變量會同時自動更新。 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 為被控對象，可以通過計算機屏幕觀察虛擬 車道控制機 的運行情況。在整個運行期間， PLC 的 CPU 以一定 的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。所以它的組成與一般計算機系統基本一致，有中央處理單元 (CPU)、存儲器 (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． 報警畫面仿真圖 圖 超重自動 報警 畫面仿真 南京工程學院電力工程學院畢業(yè)設計（論文） 40 圖 報警 畫面文本信息和確認按鈕仿真 圖 報警 畫面文本信息和確認按鈕仿真二 基于 PLC 的 車道 控制 機 組態(tài)設計 41 警報鳴笛仿真 在突發(fā)情況或者出現火災等緊急危險情況時，需要拉響警報，鳴笛，閃爍報警燈。車輛若超重 60 噸以上，自動判別為違章車輛，產生違章報警。可以在不同的畫面中 為不同類型的報警組態(tài)多個報警視圖。每個報警編號在下列類型中的 報警中都是唯一的： 1) 離散量報警； 2) 模擬量報警； 3) HMI 系統報警 4) 來自 PLC 的 CPU 內的報警。 系統報警由編號和報警文本組成，報警文本中可能包含更準確說明報警原因的內部系統變量，只能組態(tài)系統報警的某些特性的屬性。 2）模擬量報警：模擬量的值（例如：溫度值）超出上限或下限時，將觸發(fā)模擬量報警。使用 SetValue 函數，對指定函數值進行賦值，賦零值即可將統計數據清零。 圖 信號燈變量的函數設置 畫面 四． 組態(tài)虛擬棚燈、霧燈照明 棚燈與霧燈的照明系統模擬，是用兩個按鈕分別控制。攝像機工作周期開始于欄桿落下，結束于欄桿升起。 圖 費額顯示屏 畫面 外部設備 仿真 一． 組態(tài)虛擬 欄桿起落 虛擬欄桿在車輛駛入島中和收費結束離開收費島時活動，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，計價，費額顯示的全過程。 在應收費用的計算上，運用上述公式 合法裝載：應收費用 =單價 *車重 *公里數 并為演示便利，設公里數為 100 公里。公里 4 計 車型判斷組態(tài)畫面所要求達到的功能為，可通過車道控制機操作員鍵盤選擇預設的車型種類，種類必須概括所有車型種類。 超限 30%以內（含基于 PLC 的 車道 控制 機 組態(tài)設計 27 30%）。公里計費 。超過標準車重的車輛，將繳納超重部分按重量計算附加費用。設置該按鈕事件中，單擊事件的函數為 — 編輯位。當運行方式為上位控制時，可以通過畫面中的按鈕啟動和停止設備運行。從起始畫面可切換到所有其他畫面，并且每個分畫面都可以一步返回起始畫面。一次收費完成。需要使用下列對象來組態(tài)填充量顯示： ? 儲存填充量的變量 ? 以數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 ? 用于設定標簽的文本域 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 組態(tài)設計 21 表 觸摸屏的變量表 名稱 數據類型 地址 報警燈 bool 內部變量 棚燈 bool 內部變量 霧燈 bool 內部變量 信號燈 bool 內部變量 外設欄桿 bool 內部變量 外設攝像 bool 內部變量 攝像機 bool 內部變量 外設電機 bool 內部變量 稱重模塊 int 內部變量 攝像機 int 內部變量 電動機 int 內部變量 車輛統計 int 內部變量 應繳費用 int 內部變量 欄桿落 int 內部變量 費額顯示屏 int 內部變量 大車過 int 內部變量 外設稱重 int 內部變量 小車過 int 內部變量 中車過 int 內部變量 收費統計 int 內部變量 南京工程學院電力工程學院畢業(yè)設計（論文） 22 圖 組態(tài)畫面的變量表 三． 車輛經過畫面組態(tài) 設計 通過用組態(tài)軟件實現 車道控制機 的純軟件仿真監(jiān)控系統，介紹用組態(tài)軟件實現被控對象的仿真方法，利用組態(tài)軟件的命令語言編寫用戶程序的方法。單擊“ 小型項目 ”按鈕，進入“ 設備選擇 ”對話框，如圖 所示。 4． 當前運行時數據的歸檔，例如過程值和報警事件 四、 WinCC flexible 的自動化概念 WinCC flexible 可以控制 單臺、多臺和具有集中功能的 HMI 系統 基于 PLC 的 車道 控制 機 組態(tài)設計 17 圖 西門子 WinCC flexible 自動化概念圖 WinCC flexible 全自動化解決方案不僅涉及 HMI 系統（例如 WinCC flexible），還涉及附加的組件，例如 PLC、過程總線和外圍設備。 二、 WinCC flexible 的 工程 系統 WinCC flexible 是用于所有組態(tài)任務的工程系統。 WinCC flexible 工程系統是用于處理所有基本組態(tài)任務的軟件。實現組態(tài)軟件與外界進行數據交換的軟件系統，組態(tài)軟件在運行環(huán)境中調用相應的 I/O 設備驅動程序，將數據傳送到工程中各個部分，完成整個系統的通信過程。靜態(tài)圖形設計和動態(tài)屬性設置兩個過程。可以按照組態(tài)要求和操作人員的指令將控制數據發(fā)送給 I/O 設備，對執(zhí)行機構實施控制或調整控制參數。組態(tài)軟件的畫面由各種圖形對象組成，自動化工程設計技術人員在組態(tài)時很容易生成 各種圖形對象，把被控對象 (如反應罐、溫度計、鍋爐、趨勢曲線、報表等 )形象地畫出來。 4．高效率。網絡系統集成的目的是為了構建信息傳輸和軟硬件資源共享的信息平臺，為實現 車道控制 系統的全面集成奠定基礎。 (3)事故照明。 每個車道都裝設區(qū)域報警控制器。霧燈的控制與雨棚燈相同，由操作員鍵盤控制，手動開啟或關閉。 圖 費額顯示屏示例 圖 南京工程學院電力工程學院畢業(yè)設計（論文） 10 棚霧燈及信號燈 一、 雨棚燈 雨棚燈由大量 LED 燈泡構成，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用總數。 (2)費用收訖后，打印票據，給車輛提供收費憑證。 過站車輛經過稱重系統的自動稱重所得重量信息將會自動上傳至收費員計算機，并顯示在操作員操作畫面上，操作員根據其是否超重，超重百分數，判斷其是否違章，是否需要作牽引處理。從整個計重收費過程可以看出，計重是計重收費系統的核心部分和關鍵部分，也是計重收費的重要依據 。該系統可識別車輛牌照號碼，牌照顏色。 4． 金屬感應器 可完成防撞、防砸和車輛通過欄桿后自動落桿功能。 4． 車輛檢測器 的正常運行過程 當車輛即將進站，車輛檢測器通過線圈感應到車輛，即刻發(fā)出信號，車道控制機接收到該信號，分別向數據圖像采集設備、自動欄桿發(fā)出指令，由此攝像機即刻抓拍車輛圖像，包括車身以及車牌圖像；自動欄桿落下，車輛進站完成。本文中使用的是只具有計數，欄桿控制功能的線圈檢測器。 TIA 意味著在組態(tài)、編程、數據存儲和通訊方面的一致性。 2． 包括所有 SCADA 功能在內的客戶機 /服務器系統。 西門子公司的 WinCC 是 Windows Control Conter （視窗控制中心）的簡稱。 上位機即車道收費站計算機，采用可滿足數據通信要求的計算機。 在分析 車道控制 系統功能的基礎上，確定了系統的整體結構。 本文重點對 車道收費流程 控制方案進行了深入而詳細的討論，并提出了基于PLC 的 車道控制 組態(tài)設計 。 車道控制機則可由不同種類的控制器或控制設備完成，例如 PLC、工控機、單片機等。它集成了 SCADA、組態(tài)、腳本（ Script）語言和 OPC 等先進技術，為用戶提供了Windows 操作系統（ 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，由簡單任務擴展到復雜任務。 [1] 論文的主要研究內容 基于 PLC 的 車道 控制 機 組態(tài)設計 3 本課題是利用組態(tài)軟件“ WinCC”作為軟件開發(fā)平臺，將 車道控制機 的各控制子系統作為對象，設計監(jiān)視控制畫面，研究基于 PLC 的 車道控 制 組態(tài)設計；通過組態(tài)軟件與 PLC 的實時通信，實現對 PLC 控制的 車道收費系統 的模擬。 1． 檢測車輛通過完成并計數 車輛檢測器主要通過線圈檢測車輛壓過，完成車輛通過次數計數，將感應線圈放置在車道上，每當一輛車經過記一次數。 上位機同 時記錄下一次車輛通過，并將接收到的圖像信息，統計數據，分析完成得到的車輛信息保存至計算機，并在一定的時間內上傳至聯網數據庫，以備查看。 5． 自動欄桿 手動 關閉或根據要求 ， 自動欄桿可處于常開狀態(tài) 圖像采集設備與稱重模塊 一、 圖像采集設備 收費站卡口系統是在汽車牌照識別技術的基礎上結合高清卡口系統或基于工控機卡口系統的一套完整的應用系統。并可實時監(jiān)控車道畫面，對違章沖卡車輛采取抓拍動作。 [3] 圖 龍芯智業(yè)稱重系統原理 圖 基于 PLC 的 車道 控制 機 組態(tài)設計 7 圖 龍芯智業(yè)稱重系統工作原理 圖 操作員鍵盤與費額顯示屏 一． 操作員鍵盤 操作員鍵盤是車道控制機系統的人機界面部分，操作員通過操作員鍵盤運行車道控制系統。本文中采取我國普通高速公路收費中常用的一種收費標準，結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算其過路費用。 (3)將收費費額數據信息保存至計算機并講統計數據信息上傳至上級網絡。顯示屏與車道控制機和上位機相連接，將數據通過數字形式轉換成電平信號傳達給譯碼管，最后由數碼管顯示。 其由車道控制機控制，當操作員通過操作員鍵盤發(fā)出開啟或關閉指令，車道控制機即通過控制電路開啟或關閉雨棚燈。見圖例 ，圖為陜西鉅秦科技有限公司產品樣例。集中報警系統裝設在收費站主控制室。 (4)事故廣播。 3．系統集成應達到的基本目標是實現 車道控制系統 相關子系統的聯動和協同運作。系統性能是系統集成中最重要的因素之一。只需在圖形對象的屬性對話框中選擇各種屬性，設置有關的參數，通過內部數據連接實現被控對象的屬性與 I/O 設備的實時數據的邏輯連接。 4．報警信號的處理與記錄 發(fā)生報警時及時將報警信息以聲音、圖像的方式通知給操作人員，并記錄報警信息，以備以后檢索。靜態(tài)圖形設計，利用組態(tài)軟件中提供的基本圖形元素線、填充形狀、文本及設備圖庫，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設備之間通常通過 :串行通信方式 (支持 Modem遠程通 信 )、板卡方式、網絡節(jié)點方式、適配器方式、 DDE 方式、 OPC 方式、 ODBC方式等進行數據交換。 WinCC flexible 版本決定了在 SIMATIC HMI 系列中可以組態(tài)哪些 HMI設備。 WinCC flexible 采用模塊化的設計。 WinCC flexible 提供了與 SIMATIC 產品系列和 SIMOTION 產品系列非常成熟的集成功能。 選擇 HMI 設備和 PLC。所謂的純軟件仿真，是指不用硬件 (PLC)和 PLC 的用戶程序實現對虛擬 車道 的控制，而是用組態(tài)軟件的命令語言編寫的用戶程序來實現對虛擬 車道 的控制。在此狀態(tài)中，操作員可手動控制棚燈、霧燈及報警燈的開閉。起始歡迎畫面見圖 。 在車輛通過畫面組態(tài)設計中，演示了汽車進站前，欄桿落下。在編輯位函數中，選擇反轉指定變量值選項（ InvertBitInTag）。費用共分為入口費和里程費。 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現車 型與金額的關聯。下同。 通過轉化后計算公式為 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 2 設置為 InvertBit 函數，其函數對象即為控制攝像機活動的變量“攝像機”。按鈕為：“棚燈”“霧燈”。演示見圖 圖 統計清零變量設置 基于 PLC 的 車道 控制 機 組態(tài)設計 35 圖 統計清零 組態(tài)演示 一 圖 統計清零 組態(tài)演示二 報警仿真 報警是用來指示控制系統中出現的事件或操作狀態(tài)。 根據報警的種類，自定義報警可分為以下三種： 1)錯誤：用于離散量和模擬量報警，指示緊急的或危險的操作和過程狀態(tài)，這類報警必須確認。 有 兩種類型的系統報警： 1） HMI 設備觸發(fā)的系統報警：如果出現某種內部狀態(tài)，或者與 PLC 通信時出現錯誤，由 HMI 設備觸發(fā) HMI 報警系統。 3． 報警的觸發(fā) 對于離散量報警，報警的觸發(fā)為變量內的某個位。 2． 報警窗口 在畫