基于winccflexible组态软件及plc控制的车道控制机设计—本科毕业论文

基于winccflexible组态软件及plc控制的车道控制机设计—本科毕业论文内容摘要：

步骤：打开WinCC flexible软件，起始画面出现项目向导工具框图。 单击“使用项目向导创建一个新项目”按钮，弹出“选择项目类型选项”。 单击“小型项目”按钮，进入“设备选择”对话框。 选择 HMI 设备和 PLC。 单击“下一步”以应用“画面模板”页面上提供的标准设置。 单击“下一步”以应用“库”页面上提供的标准设置。 然后输入有关项目的信息单击“完成”按钮，确认新建的工程，完成新建工程的操作。 新建项目向导 选择项目类型向导 设备选择向导 项目向导输入项目有关信息图二．创建用户定义的变量 在工程浏览器中左边的目录树中点击“通讯变量添加变量”图标，右侧的内容显示区会显示当前工程中定义的变量。 双击内容显示区最下面的“新建”图标，弹出“定义变量”。 可以用鼠标单击选项卡顶部的属性标签，选中某一选项卡，定义相应的属性。 需要使用下列对象来组态填充量显示：l 储存填充量的变量l 以数字形式显示填充量的输出域l 以图形方式显示填充量的棒图l 用于设定标签的文本域 定义变量窗口一 变量定义窗口二名称数据类型地址报警灯bool内部变量棚灯bool内部变量雾灯bool内部变量信号灯bool内部变量外设栏杆bool内部变量外设摄像bool内部变量摄像机bool内部变量外设电机bool内部变量称重模块int内部变量摄像机int内部变量电动机int内部变量车辆统计int内部变量应缴费用int内部变量栏杆落int内部变量费额显示屏int内部变量大车过int内部变量外设称重int内部变量小车过int内部变量中车过int内部变量收费统计int内部变量 触摸屏的变量表 组态画面的变量表三． 车辆经过画面组态设计通过用组态软件实现车道控制机的纯软件仿真监控系统，介绍用组态软件实现被控对象的仿真方法，利用组态软件的命令语言编写用户程序的方法。 所谓的纯软件仿真，是指不用硬件(PLC)和PLC的用户程序实现对虚拟车道的控制，而是用组态软件的命令语言编写的用户程序来实现对虚拟车道的控制。 车辆通过流程图在初始化程序中，对车道控制机的外部设备的初始状态进行设置。 有车辆检测器传来的信号时车道控制机开始工作。 栏杆默认处于落下位置，小车驶入车道收费站内停下。 接收车型判断，收费判断。 信号灯此时处于红灯状态。 小车完成收费，栏杆抬起，信号灯转变为绿色，车辆通过收费站。 一次收费完成。 在此状态中，操作员可手动控制棚灯、雾灯及报警灯的开闭。 1．初始化设计在定义各设备起始值时，即按照系统默认值设定。 初始化组态画面时，首先将组态设计整体结构勾画好。 根据组态软件项目向导的辅助。 在组态画面中，首先设置起始画面。 起始画面为整个系统的开始，每次打开系统将出现该画面。 因此为提供一个友好的界面，本设计将起始画面设定为不提供具体控制功能的欢迎画面。 从起始画面可切换到所有其他画面，并且每个分画面都可以一步返回起始画面。 组态画面结构树形图 起始欢迎画面（Start Screen）2． 组态画面静态、动态设计 在起始画面下，分两个部分。 运行演示组画面和系统组画面。 运行演示画面主要为系统综合组态画面。 包括车道控制机系统的所有内部外部设备的演示和虚拟运行画面。 运行画面可以显示现场设备工作状态，对现场设备进行控制。 系统由上位控制和下位控制两种运行方式，有控制面板上的选择开关设置。 当运行方式为上位控制时，可以通过画面中的按钮启动和停止设备运行。 在车辆通过画面组态设计中，演示了汽车进站前，栏杆落下。 汽车进站，缴费完毕后栏杆抬起，车辆通过的动画。 静态的设备包括电动机，摄像机，报警灯，以及排队等待车辆。 组态画面动态设计方法：首先从库中找出汽车图形，将汽车图形的属性中动画水平移动启动打钩，将其水平移动动画激活。 同时设置其变量，新建变量_1为关联变量。 变量一默认为int类型变量。 在此基础上，选择非默认系统按钮，将其设置为控制汽车通过按钮，打开其属性窗口。 设置该按钮事件中，单击事件的函数为—编辑位。 在编辑位函数中，选择反转指定变量值选项（InvertBitInTag）。 此项功能为，反转指定的变量，1改为0,0改为1。 通过这项设置，该按钮即可控制汽车通过的动画，并且能够反复操作其通过演示。 由此，、。 将小车设置水平动画建立变量 设置通过按钮为编辑位 车辆等待进入车道收费岛 车辆驶入收费岛 车辆驶出收费岛 车辆收费仿真一．车辆型号判断功能我国高速公路常用的收费标准有两种。 分别是按车型收费和按车重收费。 车辆在不超重的情况下，按车型收费。 超过标准车重的车辆，将缴纳超重部分按重量计算附加费用。 费用共分为入口费和里程费。 、。 本文以沪杭甬高速公路收费标准为参考设计组态虚拟收费数额。 车辆型号的区分在沪杭甬高速公路收费标准中可以得到。 具体分为大客车，小客车，中客车，特货，特种车辆等。 在此基础上，各车型所限车重已在该标准中明确划分。 载货汽车计重收费标准 装载情况与收费标准 合法装载小于5吨（含）公里计费。 5吨至15吨（含）公里公里计费。 15吨至30吨（含）公里计费。 大于30吨，按30吨计费 超限车辆 超限量小于10%按照合法装载车辆的基本费率计。 超限30%以内（含30%）。 超限10%公里，其余部分按“超限量小于10%”收费标准计。 超限30%－50%（含50%）以内 合法装载部分和超限30％以内（含）部分，按“超限30%以内（含30%）” 收费标准计，公里2计。 超限50%－100%（含100%）合法装载部分和超限30％以内（含）部分，按“超限30%以内（含30%）” 收费标准计，公里3计。 超限100%以上 合法装载部分和超限30％以内（含）部分，按“超限30%以内（含30%）”收费标准计，公里4计车型判断组态画面所要求达到的功能为，可通过车道控制机操作员键盘选择预设的车型种类，种类必须概括所有车型种类。 并在该键盘功能中实现车型与金额的关联。 简而言之，即选择某一车型，应自动输出所需缴纳的车辆通过费用。 二．车型判断画面组态设计本组态设计安排了上述车型四种，分别为5t、15t、30t、大于30t。 并虚拟演示合法装载和超限30%的两种情况。 共八种计算。 此外设置了特种车辆不收费通道。 在应收费用的计算上，运用上述公式 合法装载：应收费用=单价*车重*公里数 并为演示便利，设公里数为100公里。 下同。 超限装载：应收费用=单价*（车重限制车重*）* + 单价*限制车重**公里数 即： 合法装载 应收费用= *车重*100 =9*车重 （元） 超限装载 应收费用= *车重 *限制车重 （元）函数InverseLinearScaling的应用 使用线性函数X = (Y b) / a，将通过给定变量Y的值计算得出的数值赋给变量X。 变量X和Y不能相同。 与此函数相反的系统函数是“LinearScaling”。 在车辆费额统计的计算中，可以用函数InverseLinearScaling进行计算。 方法是，将虚拟称重所得车重变量设为函数中的已知变量，通过前述计算公式，得到应收费用数额，将应收费用数额关联事件至应收费用变量输入/输出域中。 并且将应收费用的输入/输出域中所得的结果数，同样关联事件到费额显示屏的输入/输出域中。 通过这一系列的方法，即组态了整套车型判断，计价，费额显示的全过程。 通过转化后计算公式为 合法装载 X = (Y 0)/ （元）； 超限装载 X =(*限重)/（元） 、。 车型判断图 改变称重值计算费用图三．组态虚拟费额显示器。 由于软件等各方面的限制，仿真费额显示系统只能实现实际费额显示屏的部分基本功能。 即显示应收费用数额。 在费额显示组态中，首先将变量费额显示定义为输入/输出域变量，int类型。 并将应收费用事件激活SetValue函数设置为 重置费额显示器变量数值。 由此，费额显示屏即能实时反映应收费用数额。 外部设备仿真 一．组态虚拟栏杆起落虚拟栏杆在车辆驶入岛中和收费结束离开收费岛时活动，可由PLC程序控制，也可由操作员键盘控制。 将栏杆的事件变量设置为bool类型变量“栏杆落”。 将“栏杆起落”按钮的单击事件函数设置为InvertBitInTag函数，将函数变量设置为栏杆落。 在组态画面上画两个栏杆，分别处于起、落状态。 将他们的属性设置中，可见性一栏设置成为：由变量“栏杆落”控制的彼此交错隐藏或可见。 通过此设置，画面中栏杆的起落将由按钮“栏杆起落”控制。 栏杆变量的设置画面2． 组态虚拟摄像机扑捉画面在组态画面动画设计中，虚拟设置摄像机，摄像机将以闪烁的方式表示其正在工作，不工作时隐藏。 摄像机工作周期开始于栏杆落下，结束于栏杆升起。 因此将按钮“栏杆起落”的单击事件函数2设置为InvertBit函数，其函数对象即为控制摄像机活动的变量“摄像机”。 将摄像机的闪烁设置为“标准”，将其可见性设置为由“栏杆落”变量控制的可见。 、按钮“栏杆起落”。 摄像机变量的函数设置画面3． 组态虚拟信号灯闪烁信号灯的闪烁工作周期和摄像机相同，即栏杆起，亮绿灯；栏杆落，亮红灯。 因此，只需将信号灯的变量设置到按钮“栏杆起落”的事件“按下”的函数值InvertBit中，即可用该按钮的按下事件控制信号灯的转换。 （InvertBit函数为系统函数，其功能为反转变量的值，且变量值须为bool型）。 信号灯变量的函数设置画面4． 组态虚拟棚灯、雾灯照明棚灯与雾灯的照明系统模拟，是用两个按钮分别控制。 按钮为：“棚灯”“雾灯”。 在虚拟棚灯、雾灯运行时，可通过操作面板直接控制两灯开关，与其他信号无关。 棚灯、雾灯组态设置画面5． 外部设备组态画面运行 外部设备组态画面 车辆计数及费用统计仿真在线圈检测器的工作中，车辆计数是一个重要的工作，本文在组态画面中模拟线圈检测器工作，但是由于软件限制，线圈检测器功能无法实现，因此利用相关变量的转换来控制车辆计数变量的计数，车辆计数变量是一个int类型的输入/输出域。 变量名为“车辆计数”。 该计数功能将使用到WinCC flexible中函数IncreaseValue，其作用是对指定变量增加指定数值，完成数据的叠加。 而费用统计的叠加，原理相同，即每次费用收讫之后，将该次收费数额叠加至收费统计变量输入/输出域中，完成费用统计。 一．车辆计数组态画面 车辆计数的变量设置画面 车辆计数仿真画面二．收费统计组态画面 收费统计变量设置画面 收费统计组态仿真画面一 收费统计组态仿真画面二 收费统计组态仿真画面三 设置所用计数清零按钮：“计数清零”。 使用SetValue函数，对指定函数值进行赋值，赋零值即可将统计数据清零。 统计清零变量设置 统计清零组态演示一 统计清零组态演示二 报警仿真报警是用来指示控制系统中出现的事件或操作状态。 可以用报警信息对系统进行诊断。 报警事件可以在HMI设备上显示、或者输出到打印机。 也可以将报警事件保存在报警记录中，记录的报警事件可以在HMI设备上显示，或者以报表形式打印输出。 报警的分类1． 自定义报警自定义报警是用户组态的报警，用来在HMI设备上显示过程状态，或者测量和报告从PLC接收到的过程数据。 根据信号的类型，自定义报警可分为以下两种：1）离散量报警：离散量（开关量）对应于二进制数的一位，离散量的两种相反的状态可以用二进制数的0/1状态来表示。 例如：发电机断路器的接通与断开、各种故障信号的出现和消失，都可以用来触发离散量报警。 2）模拟量报警：模拟量的值（例如：温度值）超出上限或下限时，将触发模拟量报警。 根据报警的种类，自定义报警可分为以下三种：1)错误：用于离散量和模拟量报警，指示紧急的或危险的操作和过程状态，这类报警必须确认。 2）诊断时间：用于离散量和模拟量报警，指示常规操作状态、过程状态和过程顺序，这类报警不需要确认。 3）警告：用于离散量和模拟量报警，指示不是太紧急的或危险的操作的过程状态，这类报警不需要确认。 2． 系统报警系统报警用来显示HMI设备或PLC中特定的系统状态，系统报警是这些设备中预定义的。 自定义报警和系统报警都可以由HMI设备或PLC来处罚，在HMI设备上显示。 系统报警向操作员提供HMI设备和PLC的操作状态，系统报警的内容可能包括从注意事项到严重错误。 如果在某台设备中或两台设备之间的通信出现了某种问题或错误，HMI设备或PLC将触发系统报警。 系统报警由编号和报警文本组成，报警文本中可能包含更准确说明报警原因的内部系统变量，只能组态系统报警的某些特性的属性。 有两种类型的系统报警：1）HMI设备触发的系统报警：如果出现某种内部状态，或者与PLC通信时出现错误，由HMI设备触发HMI报警系统。 2）PLC触发的系统报警：这类系统报警由PLC触发，不能再WinCC flexible 中组态。 报警的组成1． 报警文本报警文本包含了对报警的描述。 可使用相关HMI设备所支持的字符格式来逐个字符地处理报警文本的格式。 操作员注释可包含多个输出域，用于变量或文本列表的当前值。 报警缓冲区中保留报警状态改变时的瞬时值。 2． 编号报警编号报警用于识别报警。 每个报警编号在下列类型中的报警中都是唯一的：1) 离散量报警；2) 模拟量报警；3) HMI系统报警4) 来自PLC的CPU内的报警。 3． 报警。