组态课程设计.docx

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组态课程设计

一、总体方案设计……………………………………………………1

二、硬件的设计和实现………………………………………………2

三、软件设计…………………………………………………………3

3.1、编制监控界面………………………………………………3

3.2、设计数据库和plc控制程序………………………………3

3.2.1、实时数据库……………………………………………3

3.2.2、PLC控制程序…………………………………………4

3.3、设计动画连接………………………………………………4

3.4、设计交通灯的手自动状态切换……………………………6

3.5、实现交通灯的操作…………………………………………6

四、心得体会…………………………………………………………7

附录一、参考文献……………………………………………………8

附录二、程序清单……………………………………………………9

一、总体方案设计

力控组态软件是对现场生产数据进行采集和过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和间接的工程实践方法，用户只要将其预设置的各种软件模块进行简单的组态，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能。

本系统基于力控6.0组态软件的交通灯监控系统的设计，主要是利用力控软件和西门子S7-200224xpCN通信最终实现交通灯监控系统的设计。

首先分别对PLC进行编程调试保证交通灯的程序可以正常的运行，然后在对力控软件进行画面设计和动画链接。

通过对各个路口红绿灯的时序控制，来实现交通控制。

具体的控制原则为：

在一个周期内，设定一定的时间段，让某一条路的绿灯亮，例如南北路，此时东西路为红灯，同时各个路口的转向灯均为红灯，一定时间后，南北左转的指示灯变绿，南北直走为红灯，东西路全为红灯；下个时间段东西路左转为绿灯；最后东西路直走为绿灯，此为一个周期内各个路口的红绿灯情况。

除此之外，画面中有控制开关按钮，可以用来启动整个程序以及复位功能。

力控组态软件是对现场生产数据进行采集和过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和间接的工程实践方法，用户只要将其预设置的各种软件模块进行简单的组态，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能。

二、硬件的设计和实现

硬件连接如图2.1所示；

图2.1硬件连接

启动交通灯系统，南北绿灯亮，这里设置为绿灯20秒，同时只用绿灯来说明周期流程，红灯和黄灯在后面会进行详细说明。

南北绿灯亮20秒，然后南北左转的绿灯亮3秒，然后东西的直走绿灯亮20秒，最后东西左转的绿灯亮3秒，这是一个周期的红绿灯情况，系统默认为自动设置所以启动后不按“手动/自动”切按钮系统将一直循环，直到按下停止按钮，系统停止工作。

当按下“手动/自动”切换按钮后系统运行一次后自动停止知道按下启动后系统恢复正常运行。

流程图如图2.2所示

图2.2系统流程图

三、软件设计

基于力控PCAuto组态软件的设计与实现主要包括以下几个步骤：

画面创建、动画连接、I/O口设备设置、创建实时数据库、数据连接。

3.1、编制监控界面

根据本系统的特点，设计了交通灯监控系统主界面。

主界面如下图所示，主要包括系统开关，十字路口模型，车辆模型，各个路口直走和转向红绿灯。

画面如图3.1所示。

图3.1力控组态画面

3.2、设计数据库和plc控制程序

3.2.1、实时数据库

实时数据库（DB）是整个监控系统的核心。

它负责整个系统的实时数据处理和历史数据的存储、统计数据处理、报警信息处理、数据服务请求处理，完成与过程数据采集的双向数据通信。

在本系统中，经过创建点参数、定义I/O设备、数据连接等几个步骤便可以完成数据库的创建。

系统中采用的I/O设备的数据采集与回送是实时数据库的一个最基本的功能。

因为实时数据库系统应用所面向的监控对象最终还是要落实到具体的硬件设备。

本控制系统的实时数据库建立过程如图3.2/3.3/3.4所示，

图3.2基本参数

图3.3数据连接

按照图3.2/3.3以此设计好所有的数据库,如图2.3所示；

图3.4实时数据库

3.2.2、PLC控制程序

PLC控制程序主要使用西门子s7-200XPCNPLC，本系统使用了2个输入点、6个输出点和8个中间继电器。

程序见电子文档；

3.3、动画连接

动画连接是指画面中图形对象与变量或表达式的对应关系。

建立关联后，在监控系统进行是，根据变量或表达式的数据变化，图像对象会发生颜色变化、大小改变、文本刷新等。

这样就将现场真实的数据投影到计算机的监控画面中，从而达到远程监控的目的。

此系统中分别对开关、红绿灯进行了相关的动画连接，从而可以动态的实现交通灯的实时监控，画面链接如图3.5/3.6所示。

图3.5连接点设置

图3.6画面连接设置

3.4、设计交通灯的手自动状态切换

交通的手灯自动切换有助于系统的维护和调试，在本次课程设计中使用了PLC的中间继电器M来实现的。

当启动后系统将一直运行，直到按下手动自动切换或停止按钮。

3.5、实现交通灯的操作

当PLC程序编写完成以及组态画面链接完成，系统上电后按下力控组态画面上的启动按钮系统就开始运行，南北方向绿灯亮20s的同时东西方向的红灯亮20s，此时南北方向的汽车在组态画面的动画链接上开始运动，20s时间到后黄灯亮3s，然后东西方向绿灯亮20s，此时东西方向的汽车在组态画面的动画链接上开始运动。

当按下“手动/自动”按钮实现手动自动切换，系统运行一次停止，知道再次按下“手动/自动”按钮或停止按钮。

四、心得体会

通过本学期对这门课程的学习，让我了解到组态的作用，利用力控组态软件所设计的交通灯监控系统，可以较好的还原十字路口交通灯的运行情况。

在本学期我们主要学习了组态软件的使用及调试等，通过本学期的学习，我感觉这门课程并不是很难懂，同时这门课并不是有理论知识，还有实验课，在课程结束后我们进行了实验，对课本上面学习的知识进行了实践，对学习的内容有了更深一步的了解。

课程设计分组工作，通过分工合作，使我们的合作意识得到加强，合作能力得到提高。

大家各尽其力，提出自己的见解，为解决一个个设计中遇到的问题而努力着。

在设计过程中，我们也得到了老师的帮助和大力指导，才使设计能够按时完成。

在这要特别感谢老师的辛苦帮助。

在学习的过程中，不是每一个问题都能自行解决的，和老师或同学讨论也是一个很好的办法。

所以在以后的学习中，我要更加的努力学习知识，不断完善和补充自己的不足。

附录一、参考文献

【1】吴永贵力控组态软件应用实践.北京：

化学工业出版社，2013.11

【2】孙华监控组态软件以及应用技术[M].哈尔滨：

哈尔滨工业大学出版社，2005.2

【3】王永华现代电器控制及PLC应用技术.北京：

北京航空航天大学出版社，2013.8

附录二、程序清单