PLC、組態(tài)控制十字路口交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄摘要 2一、MCGS組態(tài)和PLC可編程控制器軟件簡(jiǎn)介 21.1MCGS組態(tài)的概括與特點(diǎn) 3二、設(shè)計(jì)任務(wù)和目的 42.1設(shè)計(jì)任務(wù) 42.2設(shè)計(jì)目的 4三、系統(tǒng)的方案和總體設(shè)計(jì) 43.1系統(tǒng)的控制要求 43.3建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 53.4用戶窗口動(dòng)畫(huà)組態(tài)設(shè)計(jì) 63.5循環(huán)策略屬性設(shè)置 9四、建立實(shí)時(shí)報(bào)表和歷史報(bào)表 114.1建立實(shí)時(shí)報(bào)表 114.2建立歷史報(bào)表 12五、添加S7-200設(shè)備組態(tài)連接 15PLC、組態(tài)控制十字路口交通燈設(shè)計(jì)總結(jié) 19謝辭 20參考文獻(xiàn) 21摘要MCGS(即監(jiān)視與控制通用系統(tǒng))是國(guó)內(nèi)比較優(yōu)秀的工控組態(tài)軟件，該軟件基于windows系統(tǒng)平臺(tái)，能夠采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)，以動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等各種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案，在自動(dòng)化領(lǐng)域里有著廣泛的實(shí)用?？删幊炭刂破鳎ê?jiǎn)稱(chēng)PLC）是在繼電器控制基礎(chǔ)上以微處理器為核心，將自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體而發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。目前可編程控制器已基本代替了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化三大支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）的首位。本文通過(guò)實(shí)際的考察和參考真實(shí)的控制要求，以十字路口交通燈控制系統(tǒng)為例，詳細(xì)了解了交通燈的正常運(yùn)行和急救車(chē)等特殊車(chē)輛的強(qiáng)行通行情況，通過(guò)MCGS實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)控畫(huà)面，利用組態(tài)軟件MCGS制作模擬控制并實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，添加PLCS7-200進(jìn)行設(shè)備連接。關(guān)鍵詞：可編程控制器（PLC）；MCGS組態(tài)；交通燈一、MCGS組態(tài)和PLC可編程控制器軟件簡(jiǎn)介1.1MCGS組態(tài)的概括與特點(diǎn)MCGS是一套基于Windows平臺(tái)的用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。主要完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)、前端數(shù)據(jù)的處理與控制。組態(tài)控制技術(shù)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)與一般的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。他們由被控對(duì)象、傳感器、I/O接口、計(jì)算機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)幾部分組成。MCGS組態(tài)軟件包括三個(gè)版本，分別是網(wǎng)絡(luò)版、通用版、嵌入版。具有功能完善、操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。通過(guò)與其他相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合可以快速、方便的開(kāi)發(fā)各種用于現(xiàn)場(chǎng)采集。數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備。用戶需要通過(guò)簡(jiǎn)單的模塊化組態(tài)就可構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。如可以靈活組態(tài)各種智能儀表、數(shù)據(jù)采集模塊、無(wú)紙記錄儀、無(wú)人值守的現(xiàn)場(chǎng)采集站、人機(jī)界面等專(zhuān)用設(shè)備。他們處在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過(guò)程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化軌道上又稱(chēng)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。1.2PLC可編程控制器的概括與特點(diǎn)PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的儲(chǔ)存器，用來(lái)在其內(nèi)部?jī)?chǔ)存執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模型式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。PLC采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠信。PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選擇，用戶能夠靈活方便的進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。二、設(shè)計(jì)任務(wù)和目的2.1設(shè)計(jì)任務(wù)運(yùn)用MCGS組態(tài)環(huán)境設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通燈的監(jiān)控環(huán)境，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈的監(jiān)控與監(jiān)督。熟悉組態(tài)軟件對(duì)交通燈的控制與PLCS7-200設(shè)備組態(tài)的連接。2.2設(shè)計(jì)目的在設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)已學(xué)過(guò)的MCGS和PLC軟件進(jìn)行復(fù)習(xí)，并在這一基礎(chǔ)上，進(jìn)行自主完成一個(gè)十字路口交通燈的演示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并加以解決與總結(jié)。掌握MCGS軟件的編程基本動(dòng)畫(huà)設(shè)置方法、編程、步驟以及與S7-200設(shè)備組態(tài)設(shè)備連接。三、系統(tǒng)的方案和總體設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)的控制要求進(jìn)入組態(tài)要有歡迎界面，點(diǎn)擊歡迎界面自動(dòng)進(jìn)入交通燈控制界面交通燈控制界面中，系統(tǒng)啟動(dòng)停止要有指示燈指示交通燈控制界面：?jiǎn)?dòng)閉合后，東西綠燈亮16s后，黃燈亮4s,紅燈亮20s，東西燈依次循環(huán)，對(duì)應(yīng)東西綠燈黃燈亮?xí)r南北紅燈亮20s，接著綠燈亮16s后，黃燈4s,南北依次循環(huán)。設(shè)計(jì)四輛車(chē)兩兩對(duì)開(kāi)，其中東西方向上有兩輛，南北方向兩輛，分別對(duì)應(yīng)的變量為car1，car2，car3，car4，綠燈亮?xí)r其對(duì)應(yīng)方向的汽車(chē)開(kāi)動(dòng)，黃燈亮或紅燈亮?xí)r則停止若用定時(shí)器，定時(shí)器要求顯示當(dāng)前值，若用移動(dòng)量，要顯示移動(dòng)量的數(shù)據(jù)建立報(bào)表頁(yè)面，顯示燈的實(shí)時(shí)報(bào)表和歷史報(bào)表添加S7-200設(shè)備組態(tài)（設(shè)備連接連啟動(dòng)、停止按鈕、指示燈）3.2創(chuàng)建用戶窗口在MCGS組態(tài)平臺(tái)上，單擊“用戶窗口”，在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，則產(chǎn)生“窗口0”，選中“窗口0”，單擊“窗口屬性設(shè)置”將窗口名改為“十字路口交通燈”，在窗口中選中“最大化顯示”。其他不變，單擊“確認(rèn)”，如圖1所示。圖1用戶窗口3.3建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（1）單擊工作臺(tái)中的“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”選項(xiàng)卡，進(jìn)入“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”窗口頁(yè)。（2）單擊“新增對(duì)象”按鈕，或雙擊選中對(duì)象，則打開(kāi)“數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置”窗口，將“對(duì)象名稱(chēng)”改為“啟動(dòng)”?！皩?duì)象類(lèi)型”選擇：開(kāi)關(guān)型。如圖2所示圖2數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置（3）重復(fù)上述步驟，共設(shè)置其他變量，并正確設(shè)置其屬性，如圖3。圖3實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)3.4用戶窗口動(dòng)畫(huà)組態(tài)設(shè)計(jì)（1）選擇控制界面的整體布局，然后點(diǎn)擊工具欄中的“對(duì)象原件庫(kù)管理”，在彈出的窗口中，選擇相應(yīng)的的小車(chē)，樹(shù)木，指示燈的各種元件，如圖4。圖4元件庫(kù)管理（2）最后在微調(diào)各元件的位置，做到布局合理，最終如圖5。圖5用戶組態(tài)畫(huà)面（3）參數(shù)設(shè)置紅綠燈屬性設(shè)置，雙擊啟動(dòng)指示燈，彈出“單元屬性設(shè)置”對(duì)話框，單擊“動(dòng)畫(huà)連接”選擇卡，如圖6所示。單擊“>”按鈕，彈出“動(dòng)畫(huà)組態(tài)屬性設(shè)置”對(duì)話框后，按實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，如圖7所示，然后相同的步驟設(shè)置其余方向的紅綠燈。圖6紅綠燈動(dòng)畫(huà)連接設(shè)置圖7紅綠燈可見(jiàn)度屬性設(shè)置小車(chē)屬性設(shè)置，雙擊小車(chē)，彈出“單元屬性設(shè)置”對(duì)話框，單擊“動(dòng)畫(huà)連接”選擇卡。單擊“>”按鈕，彈出“動(dòng)畫(huà)組態(tài)屬性設(shè)置”對(duì)話框后，勾選“水平移動(dòng)”后，再按照實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置如圖8，然后用相同的步驟方法設(shè)置其他方向的小車(chē)。圖8車(chē)的水平移動(dòng)設(shè)置開(kāi)關(guān)屬性設(shè)置，雙擊按鈕，彈出“標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)建屬性設(shè)置”，單擊“操作屬性”選項(xiàng)卡，勾選“數(shù)據(jù)對(duì)象值操作”，然后按實(shí)際情況進(jìn)行操作如圖9。進(jìn)行窗口轉(zhuǎn)換要勾選“打開(kāi)用戶窗口”按下鍵選擇另一個(gè)頁(yè)面，如圖10所示圖9啟動(dòng)開(kāi)關(guān)設(shè)置圖10窗口轉(zhuǎn)換設(shè)置3.5循環(huán)策略屬性設(shè)置（1）單擊工作臺(tái)中的“運(yùn)行策略”窗口標(biāo)簽，進(jìn)入策略組態(tài)窗口頁(yè)。（2）雙擊“循環(huán)策略”按鈕，在循環(huán)策略下新增策略行。（3）將策略工具箱中的腳本程序和定時(shí)器放置到新增策略行中，如圖11所示。圖11新增策略行（4）單擊策略屬性，將策略執(zhí)行方式中的循環(huán)時(shí)間修改成200ms，如圖12（5）定時(shí)器屬性的設(shè)置，如圖13圖12修改循環(huán)時(shí)間圖13定時(shí)器屬性設(shè)置（6）腳本程序的編寫(xiě)IF啟動(dòng)=1THENIF定時(shí)器啟動(dòng)=1THENcar2=car2+1IF東西綠燈=1THENcar1=car1+1定時(shí)器啟動(dòng)=1定時(shí)器復(fù)位=0IF計(jì)時(shí)時(shí)間<16THEN南北綠燈=1東西紅燈=1ENDIFIF計(jì)時(shí)時(shí)間>=16AND計(jì)時(shí)時(shí)間<20THEN東西紅燈=1南北綠燈=0南北黃燈=1ENDIFIF計(jì)時(shí)時(shí)間>=20AND計(jì)時(shí)時(shí)間<36THEN東西紅燈=0東西綠燈=1南北黃燈=0南北紅燈=1ENDIFIF計(jì)時(shí)時(shí)間>=36AND計(jì)時(shí)時(shí)間<40THEN南北紅燈=1東西黃燈=1東西綠燈=0南北綠燈=0ENDIFIF計(jì)時(shí)時(shí)間>=40THEN東西黃燈=0南北紅燈=0定時(shí)器啟動(dòng)=0定時(shí)器復(fù)位=1car1=0car2=0ENDIFENDIF四、建立實(shí)時(shí)報(bào)表和歷史報(bào)表4.1建立實(shí)時(shí)報(bào)表（1）在“用戶窗口”中，新建一個(gè)窗口，窗口名稱(chēng)、窗口標(biāo)題均設(shè)置為“報(bào)表”。雙擊“數(shù)據(jù)報(bào)表”窗口，進(jìn)入動(dòng)畫(huà)組態(tài)。（2）選取“工具箱”中的“自由表格”圖標(biāo)，在桌面適當(dāng)位置繪制以表格，雙擊表格進(jìn)入編輯狀態(tài)，改變單元格的大小，如圖14 圖14（3）保持編輯狀態(tài)。單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的下拉菜單中選取“刪除一列”選項(xiàng)，選擇操作兩次，刪除兩列。在選取“增加一行”，在表格中增加一行，形成5行2列表格。雙擊A列的第一個(gè)單元格，光標(biāo)變成“|”，輸入文字東西紅燈，同樣A列其他單元格中輸入其他內(nèi)容。B列單元格分別輸入1|0，在B列中選中對(duì)應(yīng)的單元格點(diǎn)擊右鍵。從彈出的下拉菜單中選取連接各個(gè)變量，實(shí)時(shí)報(bào)表如圖15所示圖15（4）進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境后，點(diǎn)擊啟動(dòng)，再點(diǎn)擊“報(bào)表”按鈕，進(jìn)入窗口看見(jiàn)實(shí)時(shí)報(bào)表如圖16.圖16報(bào)表運(yùn)行狀況4.2建立歷史報(bào)表（1）設(shè)置燈組的存盤(pán)屬性為定時(shí)器存盤(pán)，存盤(pán)時(shí)間為1秒，如圖17所示。圖17設(shè)置存盤(pán)屬性（2）在“數(shù)據(jù)顯示”組態(tài)窗口中，選取“工具箱”中的“歷史表格”，在適當(dāng)位置繪制歷史表格，雙擊歷史表格圖標(biāo)進(jìn)入編輯狀態(tài)，使用右鍵菜單中的“增加一行”、“刪除一行”制作一個(gè)8行7列的表格，在R1行的各個(gè)單元格分別輸入文字;Z在R2C2-R8C7個(gè)單元格輸入：1|0。R2如圖18所示。圖18歷史表格的編輯光標(biāo)移動(dòng)到R2C1，單擊鼠標(biāo)左鍵選中單元格。然后按下鼠標(biāo)左鍵向右下方拖動(dòng)，將R2到R8各行所有單元格都選中。單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“連接”選項(xiàng)，歷史報(bào)表變成如圖19圖19單擊菜單欄中的“表格”菜單，選擇“合并單元格”項(xiàng)，所選區(qū)域會(huì)出現(xiàn)反斜線，雙擊該區(qū)域。彈出數(shù)據(jù)庫(kù)連接設(shè)置對(duì)話框?！盎緦傩浴表?yè)中，連接方式選取如圖20“數(shù)據(jù)來(lái)源”頁(yè)中，選取組對(duì)象對(duì)應(yīng)的存盤(pán)數(shù)據(jù)如圖21“顯示數(shù)據(jù)”頁(yè)中，單擊“復(fù)位”按鈕，如圖22“時(shí)間條件”頁(yè)中，所有存盤(pán)數(shù)據(jù)如圖23圖20 圖21圖22圖23存盤(pán)進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境，按下“啟動(dòng)”按鈕，單擊“報(bào)表”按鈕，進(jìn)入數(shù)據(jù)顯示頁(yè)面，觀察歷史報(bào)表情況，如圖24圖24歷史報(bào)表顯示五、添加S7-200設(shè)備組態(tài)連接（1）設(shè)備窗口屬性設(shè)置在組態(tài)工作臺(tái)界面中，用鼠標(biāo)單擊“設(shè)備窗口”選項(xiàng)，出現(xiàn)設(shè)備窗口圖標(biāo)并雙擊進(jìn)入設(shè)備組態(tài)窗口；在此窗口中通過(guò)設(shè)備工具箱，完成設(shè)備組態(tài)，如圖25所示圖25窗口屬性設(shè)置（2）設(shè)備組態(tài)完成后，雙擊“通用串口父設(shè)備0”，進(jìn)入通用串口父設(shè)備屬性編輯界面，根據(jù)設(shè)備通訊要求和連接情況，完成通用串口父設(shè)備屬性編輯界面中相關(guān)的參數(shù)設(shè)置，具體設(shè)置如圖26所示，按“確認(rèn)”完成設(shè)置。圖26（3）返回設(shè)備組態(tài)窗口，雙擊“設(shè)備0-[西門(mén)子S7-200PPI]”進(jìn)入設(shè)備屬性設(shè)置窗口，在此窗口中有“基本屬性”，“通道連接”，“設(shè)備調(diào)試”，“數(shù)據(jù)處理”選項(xiàng)卡。在液體自動(dòng)混合控制中，不涉及“數(shù)據(jù)處理”。其余三項(xiàng)設(shè)置如圖27、圖28、圖29所示。在設(shè)備調(diào)試窗口中，如果“通訊狀態(tài)標(biāo)志”欄中，顯示“0”則表示通訊正常，若顯示“-1”則表示通訊不正常。通過(guò)設(shè)備調(diào)試，使MCGS與PLC通訊正常，即設(shè)備調(diào)試窗口中的通訊狀態(tài)顯示為“0”，按確認(rèn)即可。圖27圖28圖29（4）回到工作臺(tái)界面，選擇主控窗口并單擊界面右側(cè)的“系統(tǒng)屬性“按鈕，彈出“主控窗口屬性設(shè)置”對(duì)話框，在此窗口中選擇“內(nèi)存屬性”選項(xiàng)卡，在用戶窗口列表中選中“交通信號(hào)燈”，按“增加”按鈕，則“交通信號(hào)燈”移入“裝入內(nèi)存窗口”，如圖30所示，按“確認(rèn)”鍵即可：圖30PLC、組態(tài)控制十字路口交通燈設(shè)計(jì)總結(jié)根據(jù)交通燈控制系統(tǒng)的控制要求，利用組態(tài)技術(shù)及PLC構(gòu)成了簡(jiǎn)單可靠的交通燈控制系統(tǒng)。通過(guò)組態(tài)畫(huà)面能夠?qū)崟r(shí)的反應(yīng)交通信號(hào)燈的工作狀態(tài)，利用MCGS組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)與PLC的連接。通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅把知識(shí)融匯貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過(guò)程中也了解了許多課外知識(shí)，開(kāi)拓了視野，認(rèn)識(shí)了將來(lái)電子的發(fā)展方向，使自己在專(zhuān)業(yè)知識(shí)和動(dòng)手能力方面有了能大的提高。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我作為一名學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是學(xué)校所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會(huì)的實(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好的開(kāi)端。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)知識(shí)的理論和檢驗(yàn)與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提升設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力，是我在校期間向?qū)W校所交的最后一份綜合性作業(yè)，從老師的角度來(lái)說(shuō)，指導(dǎo)做畢業(yè)設(shè)計(jì)是老師對(duì)學(xué)生所做的最后一次執(zhí)手訓(xùn)練。其次，畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)是老師檢驗(yàn)其教學(xué)效果，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量的絕好機(jī)會(huì)。畢業(yè)的時(shí)間一天天的臨近，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。在我們不斷的努力下我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的大概總結(jié)，但是真正的面對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的基本想法是錯(cuò)誤的。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的提高。通