【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 換，將其轉(zhuǎn)化為開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)。光電傳感器輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換電路如圖 7 所示。圖 7 光電傳感器輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換電路在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，該電路比較器輸出端一直存在方波信號(hào)，導(dǎo)致 PLC 輸入端在沒(méi)有信號(hào)輸入的情況下，指示燈仍常亮或閃爍，但上位機(jī)監(jiān)控識(shí)其正常工作狀態(tài)。后經(jīng)不斷測(cè)試發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)象是由于光電傳感器受外界雜散光干擾，使其輸入信號(hào)存在交流分量所致，經(jīng)修改電路，在比較器反向輸入端加濾波電容，電路正常工作?；疖?chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)中，由于直接從模擬量單元輸出的信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力有限，不能直接驅(qū)動(dòng)軌道上多輛火車(chē)運(yùn)行，所以在此，還設(shè)計(jì)了軌道電壓驅(qū)動(dòng)電路，如圖 8 所示。圖 8 軌道電壓驅(qū)動(dòng)電路 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)火車(chē)模型控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件選型及其系統(tǒng)分析后，對(duì)其進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。首先，對(duì)已選資源進(jìn)行合理的 I/O 分配；其次，根據(jù)確定的分配方案和設(shè)計(jì)要求，編寫(xiě)PLC 程序，并調(diào)試運(yùn)行。 系統(tǒng)輸入輸出設(shè)計(jì)分析該系統(tǒng)，共需 22 路開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)，23 路開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)和三路模擬量輸出信號(hào)。由于實(shí)驗(yàn)室條件有限，本次設(shè)計(jì)所選的 DA021 單元只有兩路模擬量輸出信號(hào)，所以只能將其中兩路共用，再用繼電器開(kāi)關(guān)將其分為兩路信號(hào)，分別對(duì)其控制，達(dá)到兩路輸出的效果。 結(jié)合實(shí)際選型情況和控制要求，在此將信號(hào)分為開(kāi)關(guān)量輸入?yún)^(qū)、開(kāi)關(guān)量輸出區(qū)和模擬量輸出區(qū)三部分。由于所選硬件資源有限，這里還采用軟件開(kāi)關(guān)的方式對(duì)整體系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行控制，如啟動(dòng)、運(yùn)行、停止等按鈕。硬件詳細(xì)分配情況如表 表 表3 所示。表 1 系統(tǒng)硬件資源分配情況開(kāi)關(guān)量輸入分配PLC 單元 CQM1CPU21E ID211 模塊（8 路數(shù)字量輸入）名稱(chēng) 地址分配 描述 名稱(chēng) 地址分配 描述光電傳感器位置 0 開(kāi)關(guān)量輸入 光電傳感器位置 16 開(kāi)關(guān)量輸 入光電傳感器位置 1 開(kāi)關(guān)量輸入 光電傳感器位置 17 開(kāi)關(guān)量輸 入光電傳感器位置 2 開(kāi)關(guān)量輸入 光電傳感器位置 18 開(kāi)關(guān)量輸 入光電傳感器位置 3 開(kāi)關(guān)量輸入 光電傳感器位置 19 開(kāi)關(guān)量輸 入光電傳感器位置 4 開(kāi)關(guān)量輸入 光電傳感器位置 20 開(kāi)關(guān)量輸入光電傳感器位置 5 開(kāi)關(guān)量輸入 光電傳感器位置 21 開(kāi)關(guān)量輸 入光電傳感器位置 6 開(kāi)關(guān)量輸入光電傳感器位置 7 開(kāi)關(guān)量輸入光電傳感器位置 8 開(kāi)關(guān)量輸入光電傳感器位置 9 開(kāi)關(guān)量輸入光電傳感器位置 10 開(kāi)關(guān)量輸入光電傳感器位置 11 開(kāi)關(guān)量輸入光電傳感器位置 12 開(kāi)關(guān)量輸入光電傳感器位置 13 開(kāi)關(guān)量輸入光電傳感器位置 14 開(kāi)關(guān)量輸入光電傳感器位置 15 開(kāi)關(guān)量輸入表 2 開(kāi)關(guān)量輸出分配OC211 單元模塊 OC222 單元模塊名稱(chēng) 地址分配 地址分配 名稱(chēng) 地址分配 描述外圍軌道電壓反向 開(kāi)關(guān)量輸出 2岔道外圍 開(kāi)關(guān)量輸出外圍軌道電壓正向 開(kāi)關(guān)量輸出 2岔道站內(nèi) 開(kāi)關(guān)量輸出2站軌道電壓反向 開(kāi)關(guān)量輸出 3岔道直行 開(kāi)關(guān)量輸出2站軌道電壓正向 開(kāi)關(guān)量輸出 3岔道進(jìn)軌 開(kāi)關(guān)量輸出1站軌道電壓反向 開(kāi)關(guān)量輸出 4岔道外圍 開(kāi)關(guān)量輸出1站軌道電壓正向 開(kāi)關(guān)量輸出 4岔道站內(nèi) 開(kāi)關(guān)量輸出1岔道外圍 開(kāi)關(guān)量輸出 5岔道外圍 開(kāi)關(guān)量輸出1岔道站內(nèi) 開(kāi)關(guān)量輸出 5岔道直行 開(kāi)關(guān)量輸出6岔道進(jìn)軌 開(kāi)關(guān)量輸出6岔道直行 開(kāi)關(guān)量輸出蜂鳴器 開(kāi)關(guān)量輸出1站紅燈 開(kāi)關(guān)量輸出1站綠燈 開(kāi)關(guān)量輸出2站紅燈 開(kāi)關(guān)量輸出2站綠燈 開(kāi)關(guān)量輸出表 3 模擬量輸出分配 DA021 單元模塊名稱(chēng) 地址分配 描述1站軌道電壓 102 模擬量輸出2站軌道電壓 102 模擬量輸出外圍軌道電壓 103 模擬量輸出設(shè)計(jì)完系統(tǒng)輸入輸出，對(duì)輸入輸出點(diǎn)以及系統(tǒng)編程中用到的變量進(jìn)行地址分配是系統(tǒng)軟件編程的首要工作，本系統(tǒng)編程中所設(shè)計(jì)的主要變量地址分配如表 4 所示。表 4 系統(tǒng)變量地址分配表數(shù)據(jù)類(lèi)型 地址分配 注釋 數(shù)據(jù)類(lèi)型 地址分配 注釋BOOL 外圍軌道正向電壓 BOOL 6岔道直行手動(dòng)BOOL 外圍軌道反向電壓 BOOL 蜂鳴器控制手動(dòng)BOOL 2站軌道正向電壓 BOOL 啟動(dòng)指示BOOL 2站軌道反向電壓 BOOL 手動(dòng)運(yùn)行指示BOOL 1站軌道正向電壓 BOOL 自動(dòng)運(yùn)行指示BOOL 1站軌道反向電壓 BOOL 手動(dòng)正向運(yùn)行按鈕BOOL 1岔道 BOOL 手動(dòng)反向運(yùn)行按鈕BOOL 1岔道 BOOL 手動(dòng)運(yùn)行正向指示BOOL 2岔道 BOOL 手動(dòng)運(yùn)行反向指示BOOL 2岔道 BOOL 自動(dòng)正向運(yùn)行按鈕BOOL 3岔道 BOOL 自動(dòng)反向運(yùn)行按鈕BOOL 3岔道 BOOL 自動(dòng)運(yùn)行正向指示BOOL 4岔道 BOOL 自動(dòng)運(yùn)行反向指示BOOL 4岔道 BOOL 客車(chē) 2站前標(biāo)記BOOL 5岔道 BOOL 客車(chē) 1站前標(biāo)記BOOL 5岔道 BOOL 貨車(chē)起始位BOOL 6岔道 BOOL 貨車(chē) 1站前標(biāo)志BOOL 6岔道 BOOL 貨車(chē) 2站前標(biāo)記BOOL 蜂鳴器 BOOL BOOL 啟動(dòng) BOOL 1站外圍軌道BOOL 停止 BOOL 4岔道直行允許動(dòng)作BOOL 手動(dòng)按鈕 BOOL 2岔道允許動(dòng)作BOOL 自動(dòng)按鈕 BOOL 1岔道允許動(dòng)作BOOL 1岔道站內(nèi)手動(dòng) BOOL 5岔道允許動(dòng)作BOOL 1岔道外圍手動(dòng) BOOL 3岔道外圍BOOL 2岔道站內(nèi)手動(dòng) BOOL 6岔道進(jìn)軌允許動(dòng)作BOOL 2岔道外圍手動(dòng) BOOL 2岔道允許動(dòng)作BOOL 3岔道進(jìn)軌手動(dòng) BOOL 4岔道外圍允許BOOL 3岔道直行手動(dòng) BOOL 1站內(nèi)是否有車(chē)標(biāo)志BOOL 4岔道站內(nèi)手動(dòng) BOOL 2站內(nèi)是否有車(chē)標(biāo)志BOOL 4岔道外圍手動(dòng) BOOL 1站內(nèi)車(chē)輛出站前判斷BOOL 5岔道站內(nèi)手動(dòng) BOOL 2站內(nèi)車(chē)輛出站前判斷BOOL 5岔道外圍手動(dòng) BOOL BOOL 6岔道進(jìn)軌手動(dòng) 系統(tǒng)程序流程圖設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)所需變量地址分配完畢后，對(duì)控制系統(tǒng)所要完成的功能進(jìn)行詳細(xì)分析，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求并列出設(shè)計(jì)要點(diǎn)，繪制程序設(shè)計(jì)流程圖如圖 9 所示。系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)啟動(dòng)手動(dòng)自動(dòng)選擇自動(dòng)站前判斷站內(nèi)有車(chē)客車(chē)軌道送電壓鳴笛進(jìn)站 紅燈亮 到位停車(chē)定時(shí)時(shí)間到站前近距離有車(chē)?guó)Q笛 岔道動(dòng)作 出站 綠燈亮站外等候 客車(chē)站外等候貨車(chē)外圍繞行站內(nèi)直行正反向運(yùn)行選擇正向運(yùn)行結(jié)束NYNNNNN N等候出站等候出站NNYYYYYYYYYY手動(dòng)操作岔道動(dòng)作軌道電壓圖 9 火車(chē)運(yùn)行策略程序結(jié)構(gòu)流程圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求如下： (1) 系統(tǒng)要求有啟動(dòng)、運(yùn)行、停止、手動(dòng)/自動(dòng)選擇、運(yùn)行反向等基本控制按鈕；(2) 手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，能夠隨時(shí)控制各車(chē)輛（啟動(dòng)、停止、加減速、鳴笛、岔道動(dòng)作等控制） ，以便調(diào)節(jié)車(chē)輛的運(yùn)行情況；(3) 自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)列車(chē)的運(yùn)行情況，并根據(jù)自己的運(yùn)行條件做出行駛軌跡選擇，達(dá)到最佳路徑形式（貨車(chē)：遇到車(chē)站，若站內(nèi)無(wú)車(chē)，則鳴笛從站內(nèi)通過(guò)，有車(chē)，則岔道動(dòng)作，從站外繞行；客車(chē)：遇到車(chē)站，若站內(nèi)有車(chē)，則需站前等待，若站內(nèi)無(wú)車(chē)，則鳴笛進(jìn)站、到位停車(chē)，延時(shí)等待，定時(shí)時(shí)間到，準(zhǔn)備啟動(dòng)，但防止站外短距離內(nèi)有車(chē)，需判斷站前短距離內(nèi)是否有車(chē)，有車(chē)則需繼續(xù)等待，直至達(dá)到安全距離時(shí)，車(chē)輛鳴笛、出站） 。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：(1) 由于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的輸入只有位置檢測(cè)信號(hào)，而沒(méi)有車(chē)輛識(shí)別裝置，如何編程實(shí)現(xiàn)在只知道初始位置和系統(tǒng)控制規(guī)則的情況下，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)，并做出準(zhǔn)確的動(dòng)作；(2) 系統(tǒng)平臺(tái)位置檢測(cè)元件之間距離較大，而車(chē)輛運(yùn)行速度和本身的機(jī)械結(jié)構(gòu)等決定了，車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中不能相距太近，以防止發(fā)生追尾事故； 系統(tǒng)部分程序設(shè)計(jì)在完成系統(tǒng)詳細(xì) I/O 地址分配和程序流程圖后，首先利用 CXProgrammer (后邊簡(jiǎn)寫(xiě) CXP)進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，在此，給出部分程序梯形圖，并進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，詳細(xì)程序請(qǐng)參考附錄程序。圖 10 新建工程網(wǎng)絡(luò)設(shè)置編寫(xiě)程序前，需在 CXP 下建立新工程，選擇設(shè)備類(lèi)型為系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所對(duì)應(yīng)的PLC 型號(hào)，接著需要選擇并設(shè)定網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型，在此只是對(duì)應(yīng)編程，選擇 SYSMAC WAY網(wǎng)絡(luò)。打開(kāi)“設(shè)定”按鈕，彈出“網(wǎng)絡(luò)設(shè)置”對(duì)話框，如圖 10 所示，這里需要根據(jù)所選 PC 的硬件情況進(jìn)行設(shè)置。查看硬件設(shè)置情況，我的電腦—屬性—硬件—設(shè)備管理器—端口通訊端口—屬性 端口設(shè)置高級(jí)，設(shè)置連接屬性和數(shù)值格式，設(shè)置不對(duì)，將不能與 PLC 進(jìn)行通訊連接。設(shè)置完設(shè)備類(lèi)型和網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型后，即可在程序段下編寫(xiě)系統(tǒng)控制程序，同時(shí)為了方便程序分析和移植，采用多程序段獨(dú)立編程結(jié)構(gòu)，在此給出了部分子程序的程序設(shè)計(jì)流程圖和程序梯形圖，系統(tǒng)自動(dòng)/手動(dòng)選擇控制子程序，如圖 11 所示。圖 11 自動(dòng)/ 手動(dòng)選擇控制程序 由于系統(tǒng)硬件條件有限，系統(tǒng)運(yùn)行只知道車(chē)輛運(yùn)行的初始位置及運(yùn)行規(guī)則，為使車(chē)輛能完成預(yù)定任務(wù)，須對(duì)車(chē)輛進(jìn)行站前識(shí)別，因此，對(duì)車(chē)號(hào)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，是本次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵?？瓦\(yùn)和貨車(chē)車(chē)輛實(shí)時(shí)跟蹤程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖流程如圖 12 所示。系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行車(chē)輛標(biāo)志位 = = 站前按規(guī)則繼續(xù)運(yùn)行下一個(gè)位置到寫(xiě)車(chē)輛標(biāo)志位為當(dāng)前位置岔道 蜂鳴器動(dòng)作YYNN圖 12 車(chē)輛實(shí)時(shí)跟蹤結(jié)構(gòu)流程圖及時(shí)準(zhǔn)確的完成對(duì)不同情況下岔道動(dòng)作的控制，是車(chē)輛進(jìn)出站、停車(chē)避讓等控制的前提，系統(tǒng)部分岔道控制程序如圖 13 所示。圖 13 部分岔道控制程序 基于 CQM1 型 PLC 的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通?？梢苑譃樵O(shè)備層、控制層、監(jiān)控層、管理層四個(gè)層次結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了一個(gè)分布式的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，其中設(shè)備層負(fù)責(zé)將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字或標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)，控制層完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，監(jiān)控層通過(guò)對(duì)多個(gè)控制設(shè)備的集中管理，來(lái)完成監(jiān)控生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程的目的，管理層實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、統(tǒng)計(jì)和查詢(xún)。監(jiān)控組態(tài)軟件一般是位于監(jiān)控層的專(zhuān)用軟件，負(fù)責(zé)對(duì)下集中管理控制層，向上連接管理層，是企業(yè)生產(chǎn)信息化的重要組成部分。 組態(tài)軟件概述 力控監(jiān)控組態(tài)軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與過(guò)程控制的專(zhuān)用軟件，最大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶(hù)開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，比如在分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，所有應(yīng)用（例如趨勢(shì)曲線、報(bào)警等）