【正文】 ..............................................................................................................35 警報鳴笛仿真 ......................................................................................................41 4 基于組態(tài)軟件和 PLC 的車道控制仿真系統(tǒng)設(shè)計 ....................................................42 可編程控制器的組成 ..........................................................................................42 可編程控制器的工作原理 ..................................................................................43 虛擬車道控制機系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) ......................................................................45 WinCC flexible 與 PLC 的集成 ...........................................................................45 觸摸屏的通信連接 ............................................................................................48 5 結(jié)論 .............................................................................................................................51 本課題的研究成果 ..............................................................................................51 車道控制機的發(fā)展趨勢 ......................................................................................51 基于 PLC 的 車道 控制 機 組態(tài)設(shè)計 III 謝 辭 ...............................................................................................................................52 參考文獻 .........................................................................................................................52 附錄 1：外文資料翻譯 ..................................................................................................54 ： PLC 和電氣工程技術(shù)概述（譯文） ..........................................................54 : PLC and Electrical Engineering (原文 ) .........................................................55 附錄 2：車道控制系統(tǒng)主畫面 ......................................................................................58 附錄 3：車道控制運行組態(tài)主畫面 ..............................................................................59 附錄 4：車型判斷組態(tài)主畫面 ......................................................................................60 附錄 5：外部設(shè)備控制組態(tài)主畫面 ..............................................................................61 附錄 6：計數(shù)統(tǒng)計組態(tài)主畫面 ......................................................................................62 附錄 7：報警主畫面 ......................................................................................................63 附錄 8：警報鳴笛主畫面 ..............................................................................................64 附錄 9：車道控制機主電氣圖 ......................................................................................65 基于 PLC 的 車道 控制 機 組態(tài)設(shè)計 1 1 緒 論 車 道控制機技術(shù) 在高速公路車道收費設(shè)備中，車道控制機是最重要的 核心部分 ， 向上 與收費站計算機系統(tǒng)通信， 往下 控制所有外 部 設(shè) 備 ，如：車輛檢測器、通行 信號 燈、天棚信號燈 、霧燈 、自動欄桿、費額顯示器、 操作員 鍵盤、視頻數(shù)據(jù) 采集器 等 。從系統(tǒng)設(shè)計的角度出發(fā)，提出了基于 plc 的控制 系統(tǒng) 解決 方案 。本文方案 滿足了系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性和 時效 性 要求功能，體現(xiàn)了先進性和實用性的統(tǒng)一。本文采用西門子 STEP7300 PLC 為邏輯控制器構(gòu)成車道控制機。 作為 SIMATIC 全集成自動化系統(tǒng)的重要組成部分， WinCC 確保與 SIMATIC S5,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。 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)。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(guān)演示 。 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到車輛經(jīng)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(diào)動視頻數(shù)據(jù)采集裝置，即攝像機，抓拍下車輛信息。 二．自動欄桿及其控制 自動欄桿機核心部分為交流電機。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(shù)方案，本文 僅以簡單示例表示車道控制機圖像采集設(shè)備，在組態(tài)畫面上演示。 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(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，提示司機即將進 入稱重區(qū)。操 作員鍵盤是人機交互信息最關(guān)鍵部分。 車道控制機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。 4． 控制信號燈以及棚霧燈功能?？勺詣踊蚴謩佣嗉壵{(diào)節(jié)發(fā)光強度，以防止在夜間產(chǎn)生眩光。示例圖見圖 ，示例為保定恒盛科技有限公司生產(chǎn)的高速公路收費棚節(jié)能燈。當車輛駛?cè)胧?費島時，紅燈亮起示意車輛停車。 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。 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(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。 二．系統(tǒng)集成的原則 1．開放性。 5．可擴充性。這個組態(tài)過程通常叫做動畫連接。 6．各類報表的生成和打印輸出。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?？刂乒δ苤饕憩F(xiàn)在彌補傳統(tǒng)設(shè)備 (如 PLC,DCS,智能儀表或PCbased 設(shè)備 )控制能力的不足 ,擴大 PCbased 設(shè)備在控制系統(tǒng)中所占比例方面。 WinCC flexible 運行系統(tǒng)是用于過程可視化的軟件。 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。 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“下一步”以應用“庫”頁面上提供的標準設(shè)置。有 車輛檢測器傳來的 信號時 車道控制機 開始工作 。 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。運行演示組畫面和系統(tǒng)組畫面。靜態(tài)的設(shè)備包括電動機，攝像機，報警燈，以及排隊等待車輛。通過這項設(shè)置，該按鈕即可控制汽車通過的動畫，并且能夠反復操作其通過演示。本文以滬杭甬高速公路收費標準為參考設(shè)計組態(tài)虛擬收費數(shù)額。公里計費 。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%）” 收費標準計，其余部分按 元 /噸車型判斷工作圖見圖 。變量 X 和 Y 不能相同。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。 在組態(tài)畫面上畫兩個欄桿，分別處于起、落狀態(tài)。攝像機變量的設(shè)置見圖 、按鈕“欄桿起落”的設(shè)置見圖 。見圖 基于 PLC 的 車道 控制 機 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)畫面運行 圖 外部設(shè)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(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。報警事件可以在 HMI 設(shè)備上顯示、或者輸出到打印機。 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。 基于 PLC 的 車道 控制 機 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。 4． 報警類別 報警的類別決定是否必須確認該報警。報警窗口保存在它自己的層上，在組態(tài)時可以將它隱藏。仿真見圖 。組態(tài)畫面中放入警示畫面以及警報燈。電梯 PLC 控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。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)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。 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上運行事先編寫好的“ 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，借助于計算機的屏幕來觀察控制的過程及結(jié)果。 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(shè)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(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。 2． 在 STEP7 中組態(tài)的硬件參數(shù)可以自動地傳遞