【JL052】基于PLC的交通灯组态画面设计
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【JL052】基于PLC的交通灯组态画面设计,jl052,基于,plc,交通灯,组态,画面,设计
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基于 导 师 : 冯 超 答辩人 : 张 画 专 业 : 自动化 选题意义 交通信号灯已有 100多年的历史了。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，城市交通问题越来越引起人们的关注。 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，最大限度缓解城市的交通拥堵状况，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。 本论文的主要工作 认识了解欧姆龙 绘制出系统的组成框图。 使用组态王 根据梯形图 ， 设计静态画面 ， 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 。 调试动态画面 ， 使组态画面正常运行 。 系统的组成框图 本系统主要是由欧姆龙 态王软件构成的，用组态王设置好静态画面，并与欧姆龙 过组态软件的“启动”、“停止”按钮来控制交通灯的运行与停止，并且交通灯的亮灭情况反映在组态画面上。 启动按钮 P L C 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 控制要求 当按下启动按钮后，信号灯系统开始工作，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。 启动按钮 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。 组态王 组态王软件是一种融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体的工业监控软件。 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。 组态画面设计 一、创建工程 组态画面设计 二、定义外部设备 组态画面设计 设置串口 组态画面设计 三、定义数据变量 数据词典中对数据变量的设置 组态画面设计 定义指示灯“南北直绿”变量 ，变量类型为离散型 组态画面设计 定义倒计时，变量类型为 I/组态画面设计 四、制作图形画面 静态画面主要通过工具箱来绘制 组态画面设计 五、建立动画链接 （ 1）交通灯的动画链接 组态画面设计 （ 2）倒计时动画链接 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“？”，选择倒计时 击“确定”即可。 组态画面设计 （ 3）“启动” “停止” 按钮动画链接 点击其中的“按下时”，输入： 本站点 输入 10通道 ,3,1 ); 点击其中的“弹起时”，输入： 本站点 输入 10通道 ,3,0 ) 组态画面设计 六、动态画面演示 致谢 大学的学习生活即将结束。在此我要感谢所有曾教导和关心过我的同学，他们在我的成长过程中给予了我很大的帮助。本文能顺利完成，要特别感谢我的指导老师冯超老师，感谢各位老师的关心与帮助。 祝老师们： 工作顺利，心情愉快 英 文 翻 译 系 别 自动化系 专 业 自动化 班 级 191001 学生姓名 张 画 学 号 103586 指导教师 冯 超 is on a of a of to to of AM C). of a of is a in is a as 1. he of a in a is to ac 10% (+ 15%), LC to . is of It to of to in I/O in is it in of of in , be by of or , , so 3. 4. 1) by of is (2) of to on 5. as 6. 1. to . is . is . he of LC is of a PU of is In in LC is in a of In LC is in a of 1. is At of in of to Be in of if is of a be in 2. to LC to in a to to of on of of a of to in in of 3. of in to in of to is LC is an to 1) it is by C of (2) of it is of (3) (4) LC to on of A f in a of an is + a he f an , is in to be in + is in of LC In of to a of of of to to to a of to a of at to of of of to to of of a up 00000 56 to at to of 0000 of . 2. a he of be or 3. to of 4. . A 6. to . in LC 组态王 编程序控制器（ 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、 术和 术）之一。制技术代表着当前程序控制的先进水平， 置已成为自动化系统的基本装置。 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 2. 中央处理单元 (中央处理单元 (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/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/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/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 （ 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 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 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， 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， 应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等，当态时，只进行内部处理和通信服务操作等内容。在 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 根据 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， 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。 响应时间是设计 （ 1） 输入电路滤波时间，它由 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） （ 4） 出刷新的集中处理方式； 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 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 工作原理，但在现代出现的比较先进的 ，输入映像刷新循环、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。 组态王 行稳定且使用方便 的特点，并根据国内众多用户的反馈及意见，对一些功能进行了完善 和扩充 。组态王 用的配置界面，提供大量的图形元素和图库精灵，同时也为用户创建图库精灵提供简单易用的 接口；该款产品的历史曲线、温控曲线以及配方功能进行了大幅提升与改进，软件的功能性和可用性有了很大的提高。 组态王 极大的提高了组态王的数 据存储能力，能够更好的满足大点数用户对存储容量和存储速度的要 求。 亚控新近推出的独立开发的工业数据库。具有单 个服务器支持高达 10万点、 支持 256个并发客户同时存储和检索数据、每秒检 索单个变量超过 30,000 条记录的强大功能。 能够更好的满足高 端客户对存储速度和存储容量的要求，完全满足了客户实时查看和检 索历史运行数据的要求。 组态王 彩显示图形、支持渐进色、丰富的图库、动画连接。 有全面的脚本与图形动画功能 可以对画面中的部分进行保存，以便以后进行分析或打印。 量可以导出到 便的对变 量名称等属性进行修改，然后再导入新工程中，实现了变量的二 次利用，节省了开发时间。 件处理，支持实时、历史数据的分布式保 够帮助你实现复杂的逻辑操作和与决策 处理。 构，全面支持画面发布、实时数据发布、历史数据发布以及数据库数据的发布 ,方便的配方处理功能 持常见的 备、智能仪表、智能模块 本科毕业设计论文 题 目 基于 交通灯组态画面设计 专业名称 自动化 学生姓名 张 画 指导教师 冯 超 毕业时间 2014 年 6 月 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 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、 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 1 3 周：布置毕业设计及英译汉任务，学习组态软件组态王 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 6 7 周：对 行点的分配，用梯形图编程，组态王做上位监控画面。 5 第 8 9 周：实际调试，并按要求编写论文初稿，交指导老师审阅修改。 6 第 10 11 周：修 改论文第二稿。 设计 论文 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 7 第 12 13 周：定最终稿打印，复印，交评阅。 8 第 14 15 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 2 王永华 用技术 (第二版 )京航空航天大学出版社 3 李辉 . 程原理与工程实训（第一版） 京航空航天大学出版社 4 卢京朝 西安：西北工业大学出版社 5 余孟 尝 北京：高等教育出版社 6 王立权等 M. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版 社 7 亚控公司 初级培训教程 京亚控科技发展有限公司 8 马小军等 M. 南京：东南大学出版社 9 何衍庆 M. 北京：化学工业出版社 10易铭，李秀忠 制的交通灯控制系统设计 J. 工业控制计算机 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。 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 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 列 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： 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 s to is Of is of to is is of of LC of of of be LC is in a on to a AN to of LC as to a of LC on of of C of 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 录 第一章 绪论 . 5 选题的背景与意义 . 5 城市交通灯的现状 . 6 本论文的主要工作 . 6 第 二章 系统硬件设计 . 7 系统 的组成框图 . 7 硬件 选择 . 7 可编程 控制器简介 . 8 基本概念 . 8 基本结构 . 8 功能特点 . 9 工作 原理 . 9 I/O 响应时间 . 10 第 三 章 系统 程序 设计 . 12 软件 选择 . 12 交通灯 的控制过程 . 12 输入 点和输出点的 I/O 分配 . 13 梯形图的解释说明 . 14 第四章 组态画面的设计 . 16 组态王软件的概述 . 16 组态王与 I/O 设备 . 17 交通灯的组态画面设计过程 . 17 建工程 . 17 定义外部设备 . 18 定义 数据变量 . 21 制作图形画面 . 23 建立动画链接 . 25 动态画面演示 . 29 第五章 系统调试 . 31 系统程序调试 . 31 系统硬件调试 . 31 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 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 北工业大学明德学院本科毕业设计论文 5 第一章 绪论 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 6 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。 论文的主要工作 1. 系统硬件设计 认识了解欧姆龙 绘制出系统的组成框图。 2. 系统程序设计 选择 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 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 统的组成框图 控制系统结构图如图 2示 。 图 2通灯控制系统 本系统主要是由欧姆龙 态王软件构成的，用组态王设置好静态画面，并与欧姆龙 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。 件选择 本系统使用的 可编程控制器 欧姆龙 用于实现高速处理和高功能的程序一体化型 及若干发光二极管、电阻，导线。 目前， 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， 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。 消了手持编程器配置，没有通常的外设接口， 取而代之的是 口 。 启动开始按钮 P L C 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 8 编程控制器简介 基本概念 可编程序控制器（ 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、 术和 术）之一。置已成为自动化系统的基本装置。 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 接连接到交流电网上去 2. 中央处理单元 (中央处理单元 (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/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 （ 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。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 9 （ 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 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 工作原理 用循环扫描的工作方式，其扫描过程如图 2示。 图 2环扫描工作方式 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 10 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， 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， 应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等，当于停 (态时，只进 行内部处理和通信服务操作等内容。在 于运行 (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 根据 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， 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。 I/O 响应时间 1. 响应时间是设计 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 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； 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 11 （ 3） 环扫描的工作方式； （ 4） 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 工作原理，但在现代出现的比较先进的 ，输入映像刷新循环、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。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 12 第三章 系统程序设计 件选择 本系统的设计使用了 件，此软件适用于 C、 系列 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 于使用的 具将毫不费力地开始设计和开发工作。 此软件可用梯形图、指令表、顺序功能图等来创建 程序，并可将程序储存为文件，用打印机打印出来。同时， 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 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。 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 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。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 13 信号灯的工作示意图如图 3示，在东西南北方向均安装信号灯，分为红，黄，绿三种颜色。 图 3通灯的控制 规律 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示 。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 14 表 3入输出分配表 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 北左红 止按钮 西直绿 西直黄 出信号 东西直红 称 输出点编号 东西左绿 北直绿 西左黄 北直黄 西左红 北直红 北右绿 北左绿 西右绿 北左黄 形图的解释说明 系统的启动和停止按钮分别为 启动按钮接通后， 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示。 图 3止启动梯形图 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 15 这是交通灯复位置位功能，当 ，南北直行红灯亮， ，南北左行红灯灭。于此同时， 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 图 3位置位梯形图 这里是停止功能图，我使用的语言指令是 00 &0 &8,01 &0 &8该指令的作用功能是：当停止 八位复位 0，同理， ，所有灯灭。如图 3 图 3止梯形图 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 16 第四章 组态画面的设计 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 P/000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/ 第三步：制作图形画面并定义动画连接 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西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 17 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 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能模块、智能仪表、变频器、数据采集板卡等（如： 西门子 迪康 姆龙 菱 华模块等等）通过常规通讯接口（如串口方式、 口方式、以太网、总线、 ）进行数据通讯。 组态王软件与 备进行通讯一般是通过调用 *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/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。 通灯的组态画面设计过程 建工程 双击 “ 组态王 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示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 18 图 4 建工程命名 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 表、模块、变频器、板卡等；外部软件程序通常指包括 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 此将 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 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示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 19 图 4择硬件设备 2. 在上述对话框选择欧姆龙提供的 “ C 的 “ 项后单击 “ 下一步 ” 弹出对话框 。 3. 为仿真 备取一个名称 “ 新 备 ” ，单击 “ 下一步 ” 弹出连接串口对话框，如图 4 图 4择串行通信口 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 20 4. 为设备选择 连接的串口为 击 “ 下一步 ” 弹出设备地址对话如图 4 图 4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 图 4置恢复间隔 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 21 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 新 备 ” ，双击出串口通讯参数设置对话框，如图 4 图 4置串口 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。 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 个输出 I/O 整型变量 中西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 22 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示。 图 4据库 本设计中指示灯的定义类似，以“南北直绿”为例，如图 4指示灯的变量类型为“内存离散”。 图 4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 23 本设计中倒计时的变量定义类似，以倒计时 图 4倒计时的变量类型为 “ I/O 实数”，连接设备为“新 备”，寄存器为“ 数据类型为“ 读写属性“读写”。 图 4义 倒计时 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。 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示。 图 4建画面 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 24 2. 组态王中的静态画面主要是通过图 4工具箱绘制的。 图 4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 图 4面图库 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 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 25 图 4态画面静态图 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 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 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 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 26 图 4通指示灯动画链
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