基于PLC的交通灯组态画面设计

本科毕业设计论文题 目 基于 PLC 的交通灯组态画面设计 专业名称学生姓名指导教师毕业时间西北工业大学明德学院本科毕业设计论文毕业 任务书一、题目基于 PLC 的交通灯组态画面设计二、指导思想和目的要求通过毕业设计，使学生对所学传感器技术，转换技术、机械基础、自动控制原理、电子技术、PLC 原理与应用、组态软件控制等的基本理论和基本知识加深理解和应用，掌握交通灯控制原理和控制方法，明确交通灯控制系统的设计步骤和方法，培养创新意识，增强动手能力，为今后的工作打下一定的理论和实践基础。要求认真复习有关基础理论和技术知识，认真对待每一个设计环节，全身心投入，认真查阅资料，仔细分析被控对象的工作原理、特性和控制要求，按计划完成毕业设计各阶段的任务，重视理论联系实际，写好毕业论文。三、主要技术指标1了解并掌握交通灯的梯形图。2通过组态王软件控制十字路口各个方向交通灯的实时亮灭以及倒计时的显示。四、进度和要求1第 13 周：布置毕业设计及英译汉任务，学习组态软件组态王V6.53。查阅资料，完成总体设计方案论证，确定控制系统框图。2第 4 周：研究交通灯的组成，各部分的工作原理。3第 5 周：确定控制系统具体详细的方案。4第 67 周：对 PLC 进行点的分配，用梯形图编程，组态王做上位监控画面。5第 89 周：实际调试，并按要求编写论文初稿，交指导老师审阅修改。设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文6第 1011 周：修改论文第二稿。7第 1213 周：定最终稿打印，复印，交评阅。8第 1415 周：准备答辩，评阅，答辩。五、主要参考书及参考资料1 阎正. 城市地理信息系统标准化指南M. 北京：科学出版社.19982 王永华.现在电气控制及 PLC 应用技术(第二版 ).北京：北京航空航天大学出版社.20083 李辉. S7-200PLC 编程原理与工程实训（第一版） .北京：北京航空航天大学出版社.20074 卢京朝.自动控制原理.西安：西北工业大学出版社.20095 余孟尝.数字电子技术基础简明教程.北京：高等教育出版社.20066 王立权等 .可编程控制器原理及应用M. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社.2004 7 亚控公司 .6.5 初级培训教程.北京：北京亚控科技发展有限公司.20078 马小军等 .可编程控制器及其应用M. 南京：东南大学出版社.20079 何衍庆.可编程控制器原理及应用技巧M. 北京：化学工业出版社.200010易铭，李秀忠 .PLC 控制的交通灯控制系统设计J. 工业控制计算机.2003西北工业大学明德学院本科毕业设计论文学生 _张 画_ 指导教师 _冯 超_ 系主任 _史仪凯 _ 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文I摘 要随着社会的发展和人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多、道路少的交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法来控制交通灯是势在必行的。PLC 具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程的自动控制中。由于 PLC 具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部的定时器资源十分丰富，可对目前较为普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制也可以方便地实现。因此本设计以欧姆龙 CP1H 系列 PLC为控制核心，根据预定的控制规律准备设计了一套简单实用的城市交通灯控制系统的 PLC 控制方案，包括直行、左转、右转红绿灯的控制。并用上位机组态软件实现交通灯的实时监控，监控画面包括交通灯信号的实时显示以及倒计时显示。关键词：PLC ，交通灯，控制系统，组态设计西北工业大学明德学院本科毕业设计论文II西北工业大学明德学院本科毕业设计论文IIABSTRACTSocial development, peoples consumption levels continue to increase, private vehicles is increasing. Of people, cars and more roads have less traffic status is obvious. Therefore, the adoption of effective methods to control traffic lights is imperative. PLC structure is simple, easy programming, high reliability, has been widely used for industrial process and location of the automatic control. The use of the PLC has the characteristics of environmental adaptability, while its internal timer resources are very rich, the current widespread use of the progressive signal for precise control, particularly control of multi-fork can be easily achieved. Therefore, the PLC is now increasingly used in traffic lights system. PLC also has a communications networking capabilities, the same signal on the road to form a unified LAN management, and can shorten the waiting time for vehicle traffic, to achieve scientific management. Therefore the design of the OMRON CP1H series PLC as control core, to design a set of simple and practical city traffic light control system PLC control scheme based on the control of scheduled rules, including the control of straight, turn left, turn right the traffic lights. Real time monitoring and PC configuration software implementation of traffic lights, including real timemonitoring picture display traffic signal lights and the countdown display. Keywords: PLC, traffic lights, control systems, configuration design 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文III目 录第一章 绪论 .51.1 选题的背景与意义 .51.2 城市交通灯的现状 .61.3 本论文的主要工作 .6第二章 系统硬件设计 .72.1 系统的组成框图 .72.2 硬件选择 .72.3 可编程控制器简介 .82.3.1 PLC 的基本概念 .82.3.2 PLC 的基本结构 .82.3.3 PLC 的功能特点 .92.3.4 PLC 的工作原理 .92.3.5 PLC 的 I/O 响应时间 .10第三章 系统程序设计 .123.1 软件选择 .123.2 交通灯的控制过程 .123.3 输入点和输出点的 I/O 分配 .133.4 梯形图的解释说明 .14第四章 组态画面的设计 .164.1 组态王软件的概述 .164.2 组态王与 I/O 设备 .174.3 交通灯的组态画面设计过程 .174.3.1 创建工程 .174.3.2 定义外部设备 .184.3.3 定义数据变量 .214.3.4 制作图形画面 .234.3.5 建立动画链接 .254.3.6 动态画面演示 .29第五章 系统调试 .315.1 系统程序调试 .315.2 系统硬件调试 .315.3 联机调试 .32参考文献 .33西北工业大学明德学院本科毕业设计论文IV致谢 .34毕业设计小结 .35附录 .36西北工业大学明德学院本科毕业设计论文IV西北工业大学明德学院本科毕业设计论文5第一章 绪论1.1 选题的背景与意义交通信号灯已有 100 多年的历史了。过去的信号灯是由人工控制的，现在发展到自动控制，并由各个路口的各自为班发展到一条线或一个区域的联动，这样，车辆经过的路口都可能会一路绿灯，大大提高了道路的交通效率。交通信号灯采用红、黄、绿三种颜色，又叫红绿灯。红灯表示停止或禁止通行，绿灯表示通行，黄灯表示马上要出现红灯。车辆不能越过停车线，如果车辆已十分接近停车线而不能安全停车时，可以进入交叉路口。随着交通的不断发展和汽车化进程的加快，交通拥挤加剧，交通事故频发，交通环境恶化，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。交通问题不仅在发展中国家，就在发达国家也是一个令人困扰的严重问题。众所周知，缓解交通拥挤的最直接和最有效办法是提高路网的通信能力。但无论哪个国家的大城市，不可能无限制地修建道路，不论是资金因素还是土地因素，都限制了道路的无节制增长。因此，不可能通过无限制地修建道路难满足日益增长的交通需求。与此同时，通过限制车辆增加削减交通需求也因受到客观因素的制约而无法取得满意的结果。事实上，由于交通系统是一个相当复杂的大系统，无论单独从车辆方面考虑还是从道路方面考虑，都很难从根本上解决问题。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文61.2 城市交通灯的现况 在大、中城市，十字道口的红绿灯是交通法规的无声命令，是司机和行人的行为准则。十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。当前，国内大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯，它具有固定的“红灯绿灯”转换间隔，并自动切换。它们一般由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。在交通灯的通行与禁止时间控制显示中，通常要么东西、南北两方向各 50 秒；要么根据交通规律，东西方向 60秒，南北方向 40 秒，时间控制都是固定的。交通灯的时间控制显示，以固定时间值预先“固化”在单片机中，每次只是以一定周期交替变化。但是，实际上不同时刻的车辆流通状况是十分复杂的，是高度非线性的、随机的，还经常受认为因素的影响。采用定时控制经常造成道路有效应用时间的浪费，出现绿灯方向车辆较少，红灯方向车辆积压。其最大的缺陷就在于当路况发生变化时，不能满足司机与路人的实际需要，轻者造成时间上的浪费，重者直接导致交通堵塞。1.3 本论文的主要工作1. 系统硬件设计认识了解欧姆龙 PLC，并绘制出系统的组成框图。2. 系统程序设计选择 CX-Programmer 作 为 编 程 软 件 ， 根 据 交 通 灯 的 工 作 原 理 ， 绘 制出 流 程 图 ， 编 写 梯 形 图 ， 并 做 I/0 分 配 。3. 组 态 画 面 的 设 计使用组态王 6.53，根据梯形图，设计组态画面，并定义外部设备和数据变量，进行动态连接，最后美观静态画面。4. 系统调试调试动态画面，使组态画面正常运行。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文7第二章 系统硬件设计2.1 系统的组成框图控制系统结构图如图 2-1 所示。图 2-1 交通灯控制系统本系统主要是由欧姆龙 PLC、组态王软件构成的，用组态王设置好静态画面，并与欧姆龙 PLC 链接编译成功，通过组态软件的“启动” 、 “停止”按钮来控制交通灯的运转与停止，并且交通灯的亮灭情况反映在组态软件上。2.2 硬件选择本 系 统 使 用 的 可编程控制器欧姆龙 CP1H 是用于实现高速处理和高功能的程序一体化型 PLC，以及若干发光二极管、电阻，导线。目前，CP1H 是日本欧姆龙新推出的整体式小型机，是一款性价比高、功能完备的通用控制器。其特点是结构紧凑，集成了开关量控制、模拟量控制、高速计数、4 轴高速脉冲输出、串行通信等功能于一身，CP1H 指令丰富，采用任务编程方式，并支持功能块编程方法使编程更加清楚、简便。CP1H 取消了手持编程器配置，没有通常的外设接口，取而代之的是 USB 端口。启动开始按钮PLC 停止按钮组态王南北方向主干道交通灯东西方向主干道交通灯西北工业大学明德学院本科毕业设计论文82.3 可编程控制器简介2.3.1 PLC 的基本概念可编程序控制器（PLC ）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。它面向控制过程、面向用户、适应工业环境、操作方便、可靠性高、成为现代工业控制的三大支柱（机器人技术、CAD/CAM 技术和 PC技术）之一。PLC 装置已成为自动化系统的基本装置。2.3.2 PLC 的基本结构可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：1. 电源可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将 PLC 直接连接到交流电网上去2. 中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入 I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 I/O 映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将 I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。3. 存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。4. 输入输出接口电路西北工业大学明德学院本科毕业设计论文9（1） 现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。（2）现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。5. 功能模块如：计数、定位等功能模块。6. 通信模块2.3.3 PLC 的功能特点可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点：1. 使用方便，编程简单2. 功能强，性能价格比高3. 硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强4. 可靠性高，抗干扰能力强2.3.4 PLC 的工作原理PLC 采用循环扫描的工作方式，其扫描过程如图 2-2 所示。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文10图 2-2 PLC 循环扫描工作方式这个工作过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。内部处理阶段，PLC 检查 CPU 模块的硬件是否正常，复位监视定时器等。在通信操作服务阶段，PLC 与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等，当 PLC 处于停 (STOP)状态时，只进行内部处理和通信服务操作等内容。在 PLC处于运行(RUN) 状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。1. 输入处理输入处理也叫输入采样。在此阶段，顺序读入所有输入端子的通断状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映像寄存器。在此输入映像寄存器被刷新接着进入程序执行阶段。在程序执行时，输入映像寄存器与外界隔离，即使输入信号发生变化，其映像寄存器的内容也不发生变化，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。2. 程序执行西北工业大学明德学院本科毕业设计论文11根据 PLC 梯形图程序扫描原则，按先左后右先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。从用户程序涉及到输入输出状态时，PLC 从输入映像寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映像寄存器读出对应映像寄存器的当前状态，根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关器件寄存器中，对每个器件而言，器件映像寄存器中所寄存的内容，会随着程序执行过程而变化。3. 程序处理程序执行完以后，将输出映像寄存器，即器件映像寄存器中的 Y 寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。2.3.5 PLC 的 I/O 响应时间1. 响应时间是设计 PLC 控制系统时应了解的一个重要参数（1） 输入电路滤波时间，它由 RC 滤波电路和时间常数决定。改变时间常数可可调整输入延迟时间；（2） 输出电路的滞后时间，它与输出电路的输出方式有关；（3） PLC 循环扫描的工作方式；（4） PLC 对输入采样、输出刷新的集中处理方式；（5） 用户程序中语句的安排。2. 短响应时间如果在一个扫描周期刚刚结束之前收到一个输入信号，在下一个扫描周期进入输入采样阶段，这个输入信号就被采样，使输入更新，这时响应时间最短。最短响应时间=输入延迟时间+ 一个扫描周期+输出延迟时间3. 长响应时间如果收到的一个输入信号经输入延迟后，刚好错过 I/O 刷新时间，在该扫描周期内这个输入信号无效，要到下一个扫描周期输入采样阶段才被读入，使输入更新，这时响应时间最长。最长响应时间=输入延迟时间+ 两个扫描时间+输出延迟时间以上是一般的 PLC 的工作原理，但在现代出现的比较先进的 PLC 中，输西北工业大学明德学院本科毕业设计论文12入映像刷新循环、程序执行循环和输出映像刷新循环已经各自独立的工作，提高了 PLC 的执行效率。在实际的工控应用之中，编程人员应当知道以上的工作原理，才能编写出质量好、效率高的工艺程序。第三章 系统程序设计3.1 软件选择本系统的设计使用了 CX-Programmer 软件，此软件适用于 C、CV 、CS1 等系列 PLC。它可完成用户程序的建立、编辑、检查、调试及监控，同时还具有完善的维护等功能，使得程序的开发机系统的维护更为简单、快捷，同时，使用Windows 环境下的各种工具可同时在不同程序之间剪切或粘贴程序语句或其他数据。易于使用的 windows 工具将毫不费力地开始设计和开发工作。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文13此软件可用梯形图、指令表、顺序功能图等来创建 PLC 的程序，并可将程序储存为文件，用打印机打印出来。同时，CX-Programmer 可给编程元件、程序块建立注释，方便用户对程序的理解，还可设置寄存器数据。通过串行接口，用户可将编好的程序与 PLC 进行通讯、文件传送，实现监控功能，从而进行各种测试调试工作。3.2 交通灯的控制过程信号灯受开始及停止按钮的控制，当按下开始按钮后，信号灯系统开始工作，模拟现实交通灯的运转规律，不同颜色的信号灯按照一定的控制要求进行亮灭转换，并周而复始地循环工作。当按下停止按钮时，系统将停止在初始状态，所有信号灯都熄灭。 控制要求：启动按钮 I0.02，接通时，南北直行绿灯亮 10 秒，黄灯亮 2 秒，红灯亮；南北左行绿灯亮 10 秒，黄灯亮 2 秒，红灯亮；东西直行灯亮 10 秒，黄灯亮 2秒，红灯亮， ；东西左行灯亮 10 秒，黄灯亮 2 秒，红灯亮。周而复始。信号灯的工作示意图如图 3-1 所示，在东西南北方向均安装信号灯，分为红，黄，绿三种颜色。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文14图 3-1 交 通 灯 的 控 制 规 律3.3 输 入 点 和 输 出 点 的 I/O 分 配根据本设计的控制要求，本设计使用了 2 个输入点和 14 个输出点，具体输入、输出分配如表 3-1 所示。表 3-1 输 入 输 出 分 配 表西北工业大学明德学院本科毕业设计论文15输入/ 输出点分配输入信号 输出信号名称 输入点编号 名称 输出点编号启动按钮 I0.02 南北左红 100.05停止按钮 I0.03 东西直绿 100.06东西直黄 100.07输出信号 东西直红 101.00名称 输出点编号 东西左绿 101.01南北直绿 100.00 东西左黄 101.02南北直黄 100.01 东西左红 101.03南北直红 100.02 南北右绿 101.06南北左绿 100.03 东西右绿 101.07南北左黄 100.043.4 梯形图的解释说明系统的启动和停止按钮分别为 I0.02，I0.03，当启动按钮接通后，P_First_Cycle 第一次循环标志来接通 W10.00，根据交通灯要求，按照流程图编写，进入下一步，系统正常运行。如图 3-2 所示。图 3-2 停止启动梯形图西北工业大学明德学院本科毕业设计论文16这是交通灯复位置位功能，当 W0.02，TOOO1开通时，SET W1.01置位1，南北直行红灯亮，RSET W1.02复位0，南北左行红灯灭。于此同时，W0.03也接通，在南北直行红灯亮的同时，南北左行红灯灭，南北左行绿灯亮。如图3-3所示。图3-3 复位置位梯形图这里是停止功能图，我使用的语言指令是 RSTA 100 &0 &8,RSTA 101 &0 &8该指令的作用功能是：当停止 I0.03输入点接通时，把 100.00输出点开始，后八位复位0，同理，101.00输出点后八位也复位0，所有灯灭。如图3-4所示。图3-4 停止梯形图西北工业大学明德学院本科毕业设计论文17第四章 组态画面的设计4.1 组态王软件的概述组态王软件是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。它基于 Microsoft Windows XP/NT/2000操作系统，用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息。采用组态王软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分构成。工程管理器：工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，对已有的工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。工程浏览器：工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。运行系统：工程运行界面，从采集设备中获得通讯数据，并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作。通常情况下，建立一个应用工程大致可分为以下几个步骤：第一步：创建新工程为工程创建一个目录用来存放与工程相关的文件。第二步：定义硬件设备并添加工程变量添加工程中需要的硬件设备和工程中使用的变量，包括内存变量和 I/O 变量。第三步：制作图形画面并定义动画连接西北工业大学明德学院本科毕业设计论文18按照实际工程的要求绘制监控画面并使静态画面随着过程控制对象产生动态效果。第四步：编写命令语言通过脚本程序的编写以完成较复杂的操作上位控制。第五步：进行运行系统配置对运行系统、报警、历史数据记录、网络、用户等进行设置，是系统完成用于现场前的必备工作。第六步：保存工程并运行4.2 组态王与 I/O 设备组态王软件作为一个开放型的通用工业监控软件，支持与国内外常见的PLC、职能模块、智能仪表、变频器、数据采集板卡等（如：西门子 PLC、莫迪康 PLC、欧姆龙 PLC、三菱 PLC、研华模块等等）通过常规通讯接口（如串口方式、USB 接口方式、以太网、总线、GPRS 等）进行数据通讯。组态王软件与 IO 设备进行通讯一般是通过调用*.dll 动态库来实现的，不同的设备、协议对应的不同的动态库。工程开发人员无需关心复杂的动态库代码及设备通讯协议，只须使用组态王提供的设备定义向导，即可定义工程中使用的 I/O 设备，并通过变量的定义实现与 I/O 设备的关联，对用户来说既简单又方便。4.3 交通灯的组态画面设计过程4.3.1 创建工程双击“组态王 6.53”图标，进入“组态王工程管理器”界面，点击工程管理器上的“新建” 图标，弹出“新建工程向导之一 ”，点击“下一步”执行下一步操作，弹出“新建工程向导之二” ，选择要保存工程文件的路径， 点击“下一步”进入“新建工程向导之三” ，在“工程名称”处写上“交通灯” （组态王中的工程名称是唯一的，不能重名） ，点击“完成”按钮，这时会提示 “是否将新建的工程设为组态王当前工程” ，选择是，则该工程就被作为当前工程使用，双击当前的工程，进入工程浏览器点击工具栏中的“开发”图标。如图 4-1 所示。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文19图 4-1 新建工程命名4.3.2 定义外部设备组态王把那些需要与之交换数据的硬件设备或软件程序都作为外部设备使用。外部硬件设备通常包括 PLC、仪表、模块、变频器、板卡等；外部软件程序通常指包括 DDE、OPC 等服务程序。按照计算机和外部设备的通讯连接方式，则分为：串行通信、以太网、专用通信网等。要用组态软件进行实时监控首先要完成通讯连接，由于本系统采用的是PLC 与组态王之间的通讯，因此将 PLC 的生产厂家、设备名称、通讯方式等填入相应的对话框即可。与组态王连接的 I/O 设备的通讯参数如下图。一定要注意组态软件的各个通讯端口要与 PLC 的各个通讯端口保持一致。1. 在组态王工程浏览器树型目录中，选择设备，在右边的工作区中出现了“新建”图标，双击“新建”图标，弹出“设备配置向导”对话框，如图 4-2所示。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文20图4-2 选择硬件设备2. 在上述对话框选择欧姆龙提供的“C Series”的“HostLink”项后单击“下一步”弹出对话框。3. 为仿真 PLC 设备取一个名称“新 IO 设备” ，单击“下一步”弹出连接串口对话框，如图4-3所示。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文21图4-3 选择串行通信口4. 为设备选择连接的串口为 COM1，单击“下一步”弹出设备地址对话如图4-4所示。图4-4 设置地址5. 此处填写设备地址为0，单击“下一步” ，弹出通讯参数对话框，如图 4-5所示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文22图4-5 设置恢复间隔6. 设置通信故障恢复参数（一般情况下使用系统默认设置即可） 。单击“下一步”系统弹出信息总结对话框，检查各项设置是否正确，确认无误后，单击“完成” 。7. 设备定义完成后，可在 Com1项下看到新建的设备“新 IO 设备” ，双击Com1口，弹出串口通讯参数设置对话框，如图4-6 所示。图4-6 设置串口4.3.3 定义数据变量数据库是组态王的核心部分，在画面运行系统运行时，它含有全部数据变量的当前值。变量在画面制作系统组态王画面开发系统中定义，定义时要指定变量名和变量类型，某些类型的变量还需要一些附加信息。数据变量的集合称为数据词典。变量定义是在“变量属性” 对话框中进行的。组态王提供的数据库是一个实时数据库。变量类型有基本变量类型和特殊变量类型。其中变量的基本类型又分为内存变量和 I/O 变量。内存变量是用户定义在系统内部的变量。用于存放计算机处理的中间值，以及系统仿真的模拟量等。内存变量又分为内存离散型变量、内存整数型变量、内存实数型变量、内存字符串型变量四种。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文23本次设计中数据库分别涉及十六个内存离散变量和八个 I/O 实型变量，以及一个输入 I/O 整型变量 CIO00，两个输出 I/O 整型变量 CIO100，CIO101。其中内存离散变量分别为各路口的交通指示灯和“启动”、“停止”按钮，I/O 实型变量分别为各个路口交通灯的定时器。数据词典中对数据变量的设置如图 4-7 所示。图4-7 数据库本设计中指示灯的定义类似，以“南北直绿”为例，如图4-8所示。指示灯的变量类型为“内存离散” 。图4-8 定义指示灯“南北直绿”变量西北工业大学明德学院本科毕业设计论文24本设计中倒计时的变量定义类似，以倒计时 T1为例，如图 4-9所示。倒计时的变量类型为“I/O 实数” ，连接设备为“新 IO 设备” ，寄存器为“TIM1” ，数据类型为“BCD ”，读写属性 “读写” 。图4-9 定义倒计时4.3.4 制作图形画面画面是监控在线环境，没有它无法显示数据，也无法进行任何操作。构造的画面需要按系统监控及数据采集而定。1.在工程浏览器左侧的“工程目录显示区”中选择“画面”选项，在右侧视图中双击“新建”图标，弹出新画面对话框，如图 4-10 所示。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文25图4-10 新建画面2. 组态王中的静态画面主要是通过图 4-11 的工具箱绘制的。图 4-11 工具箱使用工具箱可以在画面中绘制各种元素。单击文本工具可输入文字，在图库菜单中可选择指示灯等图素。3. 选择“图库”菜单中“打开图库”命令打开图库管理器，如图4-12所示。图4-12 画面图库- 指示灯的建立本人设计的画面是一个具有六车道通车能力的十字路口，每个路口都配有一组交通灯，每组交通灯都配有倒计时功能。画面的右侧有“启动” 、 “停止”按钮以及“系统退出”按钮。组态画面静态图如图4-13所示。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文26图4-13 组态画面静态图4.3.5 建立动画链接建立动画连接是指在画面的图形对象与数据库的数据变量之间建立的一种关系，当变的值改变时，在画面上以图形对象的动画效果表示出来。或者由软件使用者通过控制或改变 PC 屏幕上的图形对象，发布命令（改变数据变量的值） ，去控制下位机的动作。即 PLC 控制程序和组态监控程序共同参与对电梯的控制。组态王提供了多种动画连接类型，有属性变化、文本色变化位置与大小变化、值输出、值输入、特殊、滑动杆输入、命令语言等七大类共 21 种动画连接方式。交通指示灯动画链接如图4-14所示。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文27图4-14 交通指示灯动画链接倒计时动画连接类似，以倒计时 T3为例，如图4-18所示，点击画面上的“倒计时” ，弹出“动画连接”对话框，单击“模拟值输出” ，弹出“模拟值输出连接”对话框，点击“？” ，在如图4-19中，选择倒计时 T3，点击“确定”即可。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文28图4-18 定时器模拟值输出连接图4-19 选择变量倒计时隐含连接如图4-20所示，点击画面上的“倒计时” ，弹出“动画连接”对话框，单击“隐含” ，弹出“隐含连接”对话框，点击“？”在数据库选择对应的指示灯，点击“确定”即可。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文29图4-20定时器隐含连接在设置好基本的动作变量后，我开始制作整个设计的动画部分，首先绘制了启动按钮 和停止按钮 。给启动按钮进行命令语言连接，如图 4-21 所示，点击其中的“按下时” ，输入：BitSet( 本站点输入 10 通道,3,1 ); 点击其中的“弹起时” ，输入：BitSet( 本站点输入 10 通道,3,0 ); 在运行界面中按下启动按钮时交通灯开始运行。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文30图4-21 启动按钮的动画链接给停止按钮进行动态连接，点击其中的“按下时” ，输入：BitSet( 本站点输入 10 通道,4, 1); 点击其中的“弹起时” ，输入：BitSet( 本站点输入 10 通道,4,0 ); 当切换到运行界面按下停止按钮时交通灯停止工作。给退出系统按钮设置，选择工具箱中的按钮绘制工具，在画面上画一个按钮，选中按钮并单击鼠标右键，在弹出的下拉菜单中执行“字符串替换”命令，设置按钮文本为：系统退出。双击按钮，弹出动画连接对话框，在此对话框中选择“弹起时”选项，弹出命令语言编辑框，在编辑框中输入如下命令语言：Exit(0);4.3.6 动态画面演示打开机箱，连接电源，在 CX-Programmer7.3 中调试梯形图程序，传入 PLC机箱。在组态王 6.53 的画面开发系统的菜单栏中单击文件“全部存” 、 “切换到 view”，进入演示画面，打开“交通灯” ，进入运行系统。以下是交通灯运行的部分画面南北直行方向绿灯亮，可以直行；南北左转方向红灯亮，禁止左转。东西西北工业大学明德学院本科毕业设计论文31直行方向红灯亮，禁止直行；东西左转方向红灯亮，禁止左转。东西南北方向的右转灯始终常亮，如图4-22所示。图4-22 南北直行，东西禁止左转南北左转方向绿灯亮，可以左转；南北直行方向红灯亮，禁止直行。东西直行方向红灯亮，禁止直行；东西左转方向红灯亮，禁止左转。如图4-23所示。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文32图4-23 南北左转，东西禁止直行第五章 系统调试西北工业大学明德学院本科毕业设计论文335.1 系统程序调试对于 PLC 控制系统来说，可以用装在 PLC 上的模拟开关来模拟输入信号的状态，用输出点的指示灯来模拟被控对象，将设计号的软件程序传送到 PLC中，就可以进行程序