PLC畢業(yè)論文示范稿.doc

廣東工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 廣東工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文基于PLC和組態(tài)王的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)Design of Traffic Lights Monitoring System based on PLC and King View 作者姓名： 劉運(yùn)家 學(xué)科專(zhuān)業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 學(xué)院(系部)：機(jī)電工程系技術(shù) 指導(dǎo)教師： 馮景輝 廣東工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院2009年12月目錄摘 要2Abstract2關(guān)鍵詞2引 言3一 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求31.1交通燈時(shí)序變換方面要求31.2監(jiān)控、用戶(hù)管理和權(quán)限3二 基于三菱FX2系列PLC的軟件設(shè)計(jì)32.1 交通燈變換時(shí)序的軟件設(shè)計(jì)32.2 十字路口交通燈控制實(shí)驗(yàn)面板圖42.3 控制要求42.4 輸入與輸出接線列表52.5 PLC交通燈梯形圖程序52.6 工作過(guò)程6三 基于組態(tài)王的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)73.1 新建工程73.2 設(shè)備配置73.3 通信參數(shù)93.4 構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)9四 設(shè)計(jì)圖形畫(huà)面并進(jìn)行動(dòng)畫(huà)連接94.1 畫(huà)面命令語(yǔ)言104.2 行人與車(chē)的動(dòng)畫(huà)連接114.3 各燈的動(dòng)畫(huà)連接124.4 時(shí)間和日期12五 訪問(wèn)權(quán)限與畫(huà)面切換13六 系統(tǒng)的整體調(diào)試和運(yùn)行14七 結(jié)語(yǔ)14參考文獻(xiàn)14致 謝15摘要：根據(jù)城市路口交通燈的運(yùn)行特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)交通燈監(jiān)控系統(tǒng)，利用可控制編程器（PLC）和組態(tài)王組態(tài)軟件完成了對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。下位機(jī)選擇三菱FX2系列PLC，通過(guò)梯形圖程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈信號(hào)控制，上位機(jī)利用組態(tài)王6.53進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使得交通燈在運(yùn)行時(shí)能顯示當(dāng)前交通燈運(yùn)行時(shí)各燈的交換情況和各方向人和車(chē)的行走情況，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了在界面上修改系統(tǒng)各燈工作時(shí)間參數(shù)來(lái)優(yōu)化交通控制，在交通出現(xiàn)緊急狀況可迅速修改程序?qū)崿F(xiàn)單方向的通行的功能，并且在界面上通過(guò)動(dòng)畫(huà)連接模擬實(shí)現(xiàn)了相關(guān)交通車(chē)輛的運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行正常，監(jiān)控畫(huà)面效果良好，對(duì)于實(shí)際工程項(xiàng)目的研究具有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞：PLC；組態(tài)王；交通燈監(jiān)控系統(tǒng)Abstract: According to city operational characteristics of traffic lights at road junctions, designed a traffic light monitoring system, using the programmer can control (PLC) and Kingview configuration software completed a monitoring system design. Select the next crew of Mitsubishi FX2 series PLC, through the ladder program design, implementation of the traffic lights signal control, host computer to monitor the use of Kingview 6.53 system design, makes the traffic lights at run time can display the current traffic lights at run-time of light the exchange of information and the direction of travel of people and vehicles, while achieving changes in the interface of the system parameters to optimize the working hours of light traffic control,The transport of emergency can quickly modify the program to achieve the function of movement in one direction, and connecting an analog interface by using animation to achieve the relevant transport vehicles running. Experimental results show that the system is running normally, monitor screen result is good, for the practical study of the project has a certain significance as reference.Keyword: PLC;KingView; Traffic Lights Monitoring System引 言 當(dāng)今社會(huì)，交通問(wèn)題是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)大問(wèn)題，交通是否便捷式衡量一個(gè)城市生活水平與投資環(huán)境的重要指標(biāo)。如何改善現(xiàn)有的交通系統(tǒng)的效率，提高交通控制系統(tǒng)的效果已經(jīng)成為廣大工程技術(shù)人員最關(guān)心的問(wèn)題。為此，本文基于三菱的FX2系列的PLC和組態(tài)王進(jìn)行了交通燈監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。使得操作人員和管理人員不需要到現(xiàn)場(chǎng)就可以監(jiān)控到路口交通燈的工作情況，而且能夠了解路口的歷史工作情況，并可以針對(duì)不同地段不同時(shí)間段車(chē)流量通過(guò)修改監(jiān)控系統(tǒng)各燈工作時(shí)間參數(shù)來(lái)優(yōu)化交通控制，從而提高城市交通管理效益。一 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求1.1交通燈時(shí)序變換方面要求用戶(hù)隨時(shí)根據(jù)路口的交通情況設(shè)定東西綠燈、黃燈和紅燈，南北綠燈、黃燈和紅燈的運(yùn)行時(shí)間。按綠燈、黃燈和紅燈3種信號(hào)燈交替輪流點(diǎn)亮，當(dāng)路口發(fā)生交通堵塞或緊急狀況時(shí)，可利用系統(tǒng)只讓東西方向或南北方向綠燈亮，允許該方向的車(chē)輛通行。1.2 監(jiān)控、用戶(hù)管理和權(quán)限在組態(tài)王界面上可以實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈的監(jiān)控，能顯示對(duì)當(dāng)前的交通燈運(yùn)行情況，以及路人、警察和車(chē)輛運(yùn)行的動(dòng)畫(huà)連接；同時(shí)通過(guò)組態(tài)王也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)登錄人員進(jìn)行用戶(hù)管理和設(shè)置權(quán)限。二 基于三菱FX2系列PLC的軟件設(shè)計(jì)2.1 交通燈變換時(shí)序的軟件設(shè)計(jì)打開(kāi)PLC軟件，點(diǎn)擊“工程”“創(chuàng)建新工程”選擇PLC系列和PLC類(lèi)型，確定完成，如圖1所示： 圖1 創(chuàng)建新工程 2.2 十字路口交通燈控制實(shí)驗(yàn)面板圖 圖2 實(shí)驗(yàn)面板圖圖2中，甲模擬東西向車(chē)輛行駛狀況；乙模擬南北向車(chē)輛行駛狀況。東西南北四組紅綠黃三色發(fā)光二極管模擬十字路口的交通燈。2.3 控制要求信號(hào)燈受一個(gè)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開(kāi)始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。南北紅燈亮維持25秒。東西綠燈亮維持20秒。到20秒時(shí)，東西綠燈閃亮，閃亮3秒后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持2秒。到2秒時(shí)，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時(shí)，南北紅燈熄滅，綠燈亮。東西紅燈亮維持25秒。南北綠燈亮維持20秒，然后閃亮3秒后熄滅。同時(shí)南北黃燈亮，維持2秒后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮，周而復(fù)始。2.4 輸入與輸出接線列表 輸入接線 SD X0輸出接線南北G南北Y南北R東西G東西Y東西R甲乙 Y0 Y1Y2Y3Y4Y5Y7Y62.5 PLC交通燈梯形圖程序2.6 工作過(guò)程當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SD合上時(shí)，X000觸點(diǎn)接通，Y002得電，南北紅燈亮；同時(shí)Y002的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，Y003線圈得電，東西綠燈亮。1秒后，T12的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，Y007線圈得電，模擬東西向行駛車(chē)的燈亮。維持到20秒，T6的動(dòng)合觸點(diǎn)接通，與該觸點(diǎn)串聯(lián)的T22動(dòng)合觸點(diǎn)每隔0.5秒導(dǎo)通0.5秒，從而使東西綠燈閃爍。又過(guò)3秒，T7的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y003線圈失電，東西綠燈滅；此時(shí)T7的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合、T10的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y004線圈得電，東西黃燈亮，Y007線圈失電，模擬東西向行駛車(chē)的燈滅。再過(guò)2秒后，T5的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y004線圈失電，東西黃燈滅；此時(shí)起動(dòng)累計(jì)時(shí)間達(dá)25秒，T0的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y002線圈失電，南北紅燈滅，T0的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，Y005線圈得電，東西紅燈亮，Y005的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，Y000線圈得電，南北綠燈亮。1秒后，T13的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，Y006線圈得電，模擬南北向行駛車(chē)的燈亮。又經(jīng)過(guò)25秒，即起動(dòng)累計(jì)時(shí)間為50秒時(shí)，T1動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，與該觸點(diǎn)串聯(lián)的T22的觸點(diǎn)每隔0.5秒導(dǎo)通0.5秒，從而使南北綠燈閃爍；閃爍3秒，T2動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y000線圈失電，南北綠燈滅；此時(shí)T2的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合、T11的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y001線圈得電，南北黃燈亮，Y006線圈失電，模擬南北向行駛車(chē)的燈滅。維持2秒后，T3動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y001線圈失電，南北黃燈滅。這時(shí)起動(dòng)累計(jì)時(shí)間達(dá)5秒鐘，T4的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，T0復(fù)位，Y003線圈失電，即維持了30秒的東西紅燈滅。上述是一個(gè)工作過(guò)程，然后再周而復(fù)始地進(jìn)行。三 基于組態(tài)王的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 為了能夠?qū)崟r(shí)地反映交通路口各燈的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈的遠(yuǎn)程控制，采用了組態(tài)王作為上位機(jī)的管理軟件，其主要作用在于：當(dāng)上下位機(jī)連接成功后，PLC對(duì)交通燈進(jìn)行控制，就能通過(guò)串口采集數(shù)據(jù)改變上位機(jī)畫(huà)面中模擬信號(hào)燈的顏色和顯示當(dāng)前情況，以實(shí)現(xiàn)對(duì)路口的監(jiān)測(cè)；反之，通過(guò)上位機(jī)參數(shù)的改變，把相應(yīng)的值寫(xiě)入到PLC的中間繼電器中，實(shí)現(xiàn)對(duì)路口交通燈的控制，從而可以改善和提高交通系統(tǒng)的效率；下面將介紹如何在組態(tài)王中設(shè)計(jì)交通燈監(jiān)控系統(tǒng)界面：3.1 新建工程打開(kāi)組態(tài)王軟件，點(diǎn)擊工程“新建”，按照新建工程配置向?qū)Ы⑿鹿こ?，并將此設(shè)為組態(tài)王的當(dāng)前工程。3.2 設(shè)備配置 在組態(tài)王瀏覽器目錄內(nèi)容顯示區(qū)雙擊所設(shè)COM口對(duì)應(yīng)的“新建”圖標(biāo)，會(huì)彈出“設(shè)備配置向?qū)А睂?duì)話框：依次選擇如下：設(shè)備驅(qū)動(dòng)三菱FX2、編程口PLCCOM1完成；本系統(tǒng)是采用三菱FX2系列PLC ，三菱協(xié)議支持與三菱FX2系列及與其兼容的FX系列，F(xiàn)X0N-FX2N系列PLC之間的通訊，本協(xié)議可以采用串行通訊，使用你計(jì)算機(jī)中的串行口。其設(shè)計(jì)步驟下圖所示：173.3 通信參數(shù) 要使組態(tài)王和PLC連接起來(lái)，需要設(shè)置通信參數(shù)；PLC與上位機(jī)組態(tài)王所連串口COM的參數(shù)設(shè)置表所示：波特率數(shù)據(jù)位停止位奇偶檢驗(yàn)位通信方式960071偶檢驗(yàn)Rs2323.4 構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)組態(tài)王軟件的核心部分。在工程管理器中，選擇“數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)詞典”，雙擊“新建圖標(biāo)”，彈出“變量屬性”對(duì)話框：定義三菱FX2 PLC寄存器如表：表在組態(tài)王的數(shù)據(jù)詞典中定義的變量變量名變量描述變量類(lèi)型寄存器X0啟動(dòng)/停止按鈕I/O離散X0Y0南北綠燈I/O離散Y0Y1南北黃燈I/O離散Y1Y2南北紅燈I/O離散Y2Y3東西綠燈I/O離散Y3Y4東西黃燈I/O離散Y4Y5東西紅燈I/O離散Y5Y6乙燈、東西警察I/O離散Y6Y7甲燈、南北警察I/O離散Y7Y8南北行人內(nèi)存實(shí)型Y8Y9東西走向車(chē)內(nèi)存實(shí)型Y9Y10南北走向車(chē)內(nèi)存實(shí)型Y10Y11東西行人內(nèi)存實(shí)型Y11$訪問(wèn)權(quán)限密碼內(nèi)存實(shí)型$訪問(wèn)權(quán)限$時(shí)間當(dāng)天時(shí)間內(nèi)存字符串$時(shí)間$日期當(dāng)天日期內(nèi)存字符串$日期四 設(shè)計(jì)圖形畫(huà)面并進(jìn)行動(dòng)畫(huà)連接 雙擊進(jìn)入當(dāng)前工程，在工程瀏覽器的右區(qū)域欄的“文件”中選擇“畫(huà)面”，點(diǎn)擊新建，分別建立“交通燈監(jiān)控畫(huà)面”，“主畫(huà)面”；其中，“交通燈監(jiān)控畫(huà)面”圖3所示；“主畫(huà)面”圖4所示。圖3：交通燈監(jiān)控畫(huà)面圖4：主畫(huà)面視頻4.1 畫(huà)面命令語(yǔ)言：在監(jiān)控界面中要想實(shí)現(xiàn)東西綠燈時(shí)東西方向車(chē)直接從十字路口開(kāi)過(guò)，于此同時(shí)實(shí)現(xiàn)南北方向車(chē)不動(dòng)，甲燈亮，警察維護(hù)交通秩序，南北人行道的人可自由通過(guò)；同樣，實(shí)現(xiàn)南北綠燈時(shí)南北方向車(chē)直接從十字路口開(kāi)過(guò)，于此同時(shí)實(shí)現(xiàn)東西方向車(chē)不動(dòng)，乙燈亮，警察維護(hù)交通秩序，東西人行道的人可自由通過(guò)；因此循環(huán)進(jìn)行下去。這一動(dòng)畫(huà)過(guò)程，需要對(duì)交通燈顏色，東西方向，南北方向車(chē)，警察，行人以及甲乙燈進(jìn)行動(dòng)畫(huà)連接；交通燈監(jiān)控界面的畫(huà)面命令語(yǔ)言如圖所示：4.2 行人與車(chē)的動(dòng)畫(huà)連接：雙擊選中畫(huà)面，對(duì)其進(jìn)行水平移動(dòng)或垂直移動(dòng)動(dòng)畫(huà)連接，按照變量表選擇變量和規(guī)定移動(dòng)距離，如東西車(chē)動(dòng)畫(huà)連接的操作步驟如下:4.3 各燈的動(dòng)畫(huà)連接：雙擊選中燈，對(duì)其進(jìn)行填充屬性動(dòng)畫(huà)連接，按照變量表選擇變量和對(duì)其接通和斷開(kāi)時(shí)顏色的變換；如南北綠燈動(dòng)畫(huà)連接操作步驟如下：4.4 時(shí)間和日期：在工具箱中，選中文本，在畫(huà)面中輸入#，雙擊#進(jìn)行字符串輸出動(dòng)畫(huà)連接，選擇$時(shí)間變量或$日期變量；例如：日期設(shè)定下圖所示：五 訪問(wèn)權(quán)限與畫(huà)面切換在“主畫(huà)面”建兩個(gè)按鈕，分別命名“請(qǐng)登錄”、“退出”，雙擊各按鈕進(jìn)行彈起動(dòng)畫(huà)連接；“請(qǐng)登錄”按鈕的命令語(yǔ)言為：LogOn();if(本站點(diǎn)$訪問(wèn)權(quán)限)ShowPicture(交通燈監(jiān)控畫(huà)面);“退出”按鈕的命令語(yǔ)言為：Exit( 0 );在交通燈監(jiān)控畫(huà)面建一按鈕，命名“退出”，對(duì)其進(jìn)行彈起動(dòng)畫(huà)連接，當(dāng)彈起時(shí)結(jié)束當(dāng)前運(yùn)行的交通燈監(jiān)控畫(huà)面，同時(shí)返回顯示“主畫(huà)面”；“退出”按鈕命令語(yǔ)言為： ClosePicture(11); ShowPicture(12);在工程瀏覽器中，點(diǎn)擊運(yùn)行，選擇主畫(huà)面設(shè)置，選擇“主畫(huà)面”；點(diǎn)擊用戶(hù)，雙擊“系統(tǒng)管理員”進(jìn)行密碼輸入：*；其步驟，圖所示：六 系統(tǒng)的整體調(diào)試和運(yùn)行在完成上述各步驟之后，即可啟動(dòng)組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)與PLC運(yùn)行系統(tǒng)對(duì)交通燈監(jiān)控進(jìn)行調(diào)試；首先在主畫(huà)面中點(diǎn)擊“請(qǐng)登錄”按鈕，輸入密碼，進(jìn)入交通燈監(jiān)控畫(huà)面，觀察在交通燈的運(yùn)行順序，交通燈的運(yùn)行時(shí)間情況以及動(dòng)畫(huà)連接是否正確；在系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，如果出現(xiàn)異常情況，其產(chǎn)生故障的原因一般是以下幾種情況：變量設(shè)置錯(cuò)誤；對(duì)象參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤；動(dòng)畫(huà)連接錯(cuò)誤或命令語(yǔ)言錯(cuò)誤。這時(shí)，應(yīng)返回到開(kāi)發(fā)系統(tǒng)做出相應(yīng)的修改，然后再次運(yùn)行觀察；經(jīng)過(guò)多次仿真測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：系統(tǒng)運(yùn)行正常，動(dòng)畫(huà)效果良好。七 結(jié)語(yǔ)本文以交通燈系統(tǒng)作為控制對(duì)象，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于三菱FX2系列PLC和組態(tài)王的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)；與以往交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同的是我們?cè)诮M態(tài)王控制界面上可以顯示了交通燈運(yùn)行情況的思想和方法，同時(shí)我們?cè)诮缑嫔嫌脛?dòng)畫(huà)的方式模仿了實(shí)際中車(chē)輛在交通路口可能的運(yùn)行方式，從而使得整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加合理，更符合實(shí)際；實(shí)際運(yùn)行也表明，運(yùn)用組態(tài)王與PLC設(shè)計(jì)的交通燈控制界面人機(jī)界面友好直觀，取代了傳統(tǒng)的控制柜和模擬屏