04任务四 应用设计题库题库8.docx
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04任务四应用设计题库题库8
任务四应用设计
(一)可编程逻辑控制器设计
1.PLC时序绘制
(1)任务背景
某高铁车厢内有一个风扇控制系统,当现场温度>=30℃时,风扇打开,当现场温度<30℃时,风扇关闭。
一段时间后,发现风扇经常烧坏,最后发现是由于现场温度一直在30℃左右来回变动,造成风扇频繁启动,导致风扇发热烧坏。
为了改进风扇控制系统,在控制系统中当现场温度>=32℃时,风扇打开,当现场温度<=28℃时,风扇关闭,当温度>28℃且<32℃时,风扇维持上一个状态不变化。
在控制系统中加入滞回比较器功能,即:
当现场温度高于或者低于报警值(30℃)超过2℃,风扇才进行状态变化。
同时为了增加控制系统的灵活性,增加了自动控制、手动控制模式选择。
(2)功能描述
当I0.0置1时,进入自动控制模式,利用滞回比较器进行风扇Q0.0控制。
当I0.0置0时,进入手动控制模式,可以利用I0.1控制风扇Q0.0打开或者关闭。
梯形图程序如图4-1所示。
已知AIW0是采集到的温度数据(真实温度=AIW0/260.0-40.0单位:
℃),Q0.0代表风扇(Q0.0置1,风扇开启;Q0.0置0,风扇关闭),现根据输入信号I0.0、I0.1、AIW0的波形,在提供的“PLC时序图答题纸”上画出梯形图程序中Q0.0的波形。
利用WPS/Visio绘制或者利用提供“PLC时序答题纸”绘制均可。
如果利用WPS/Visio绘制(“PLC时序答题纸”电子档文件在“YooDao\任务四\PLC程序设计”目录下),将波形图截图,如果利用提供的铅笔和答题纸绘制,将绘制完成的波形图进行拍照。
图片命名为“图4-1-波形图”,并粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
图4.1PLC梯形图
2.PLC逻辑设计
保持任务一中接线不动,利用V4.0STEP7MicroWINSP9开发环境中集成的Modbus库(可参考STEP7中的帮助文件资料),编写PLC与上位机Modbus通信的程序(PLC做从站,通信参数:
波特率9600,数据:
8,停止位:
1,无校验)。
PLC将采集到的温湿度及光照数据发送给上位机软件。
上位机软件位于U盘根目录“YooDao\任务四\PLC程序设计”目录下,Modbus通信协议、串口配置要求详见“YooDao\任务四\PLC程序设计\通信协议.pdf”。
将上位机软件显示温湿度及光照数据界面截图,命名为“图4-2-PLCModbus通信”,存放到U盘根目录“提交资料\任务四\PLC程序设计”中,并将截图粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
用摄像头录制上位机软件显示温湿度及光照数据信息,命名为“视频4-1-PLCModbus通信.wmv”保存于U盘根目录“提交资料\任务四\PLC程序设计”中。
(二)人机交互界面设计
将U盘根目录“YooDao\任务四\人机交互界面\PLC列车控制程序.mwp”下载至PLC中(程序已加密),PLC列车控制程序用于实现和人机交互界面之间的通信。
在控制中心中关闭控制中心软件,然后打开U盘根目录“YooDao\任务四\人机交互界面\数据透传软件.exe”,数据透传软件可实现网络和串口之间数据的透传,完成列控中心和PLC之间的数据转发。
通信拓扑图如图4.2所示。
编写人机交互界面程序,完成以下任务设计。
(数据透传软件通信参数:
波特率:
9600,数据:
8,停止位:
1,无校验)
图4.2通信拓扑图
(提示:
所需的图片资源在U盘根目录“YooDao\任务四\人机交互界面\人机交互界面素材”中。
通信协议详见U盘根目录“YooDao\任务四\人机交互界面\列车运行控制通信协议.pdf”。
)
1.列车运行控制系统界面设计
利用人机交互界面编程软件进行列车运行控制系统界面设计,实现列车运行模式、平台列车实际位置、副控台信号灯、模拟车速信息(不需要显示或控制平台实际速度传感器数据)、平台传感器数据显示及进出站控制设计,初始化界面如图4.3所示。
轨道分为8个区段,从左至右依次为区段1、区段2┅┅区段8,站台位于区段4。
列车控制系统右上角为数值元件,可实时显示PLC中VW22地址数据(数据格式16-bit-Unsigned,小数点以上位数为5,小数点以下位数为0)。
将设计完成后的界面拍照,以“图4-3-列车运行控制系统界面”的形式命名,存放到U盘根目录“提交资料\任务四\人机交互界面”中,并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
注意:
试题图片中的“*****”为PLC地址VW22中的数据,图片中进行了隐藏,选手实际答题时,切勿隐藏真实数据。
图4.3列车运行控制系统界面
2.列车运行控制系统功能设计
利用PLC列车控制程序、列车运行控制通信协议,编写人机交互界面程序,完成列车的区间行驶模式与进出站行驶模式(逻辑功能可参照U盘根目录“YooDao\任务四\人机交互界面\列车运行控制演示视频.wmv”):
操作副控台上的列车,实现人机交互界面实时显示车内数据、列车当前运行状态(列车位置,车速,信号灯等)、进出站控制功能。
注意:
推动列车时,不宜过快,两个区段时间间隔大于2S。
(1)车内数据采集
人机交互界面将PLC采集的真实环境的温度、湿度、光照数据实时显示在“车内数据”区域。
(温度、湿度、光照数据PLC地址分别为VD8、VD12、VW4)将此区域拍照,以“图4-4-车内数据”的形式命名,存放到U盘根目录“提交资料\任务四\人机交互界面”中,并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
(2)列车运行状态显示
推动站点副控制台列车,人机交互界面可实时显示列车所在区段,同时信号灯随列车运行做相应变化。
区间行驶模式下,列车由左向右直线行驶不经过站台,列车所在区段信号灯为红色,列车行驶的上一区段信号灯为黄色,其余区段信号灯均为绿色。
区间行驶模式下列车速度为200km/h,且进出站控制区域“进站”、“出站”按钮呈现灰色,无法点击。
列车区间行驶模式示意图如图4.4所示。
当列车行驶至区段8时,人机交互界面由“区间行驶模式”自动切换为“进出站行驶模式”。
列车进出站行驶模式初始化如图4.5所示。
用摄像头将此列车由区段1至区段8的运行情况进行录像,记录整个演示过程,视频命名为“视频4-2-列车运行状态显示.wmv”保存于U盘根目录“提交资料\任务四\人机交互界面”中。
图4.4区间行驶模式
图4.5切换为进出站行驶模式
(3)列车进站及出站控制
①进出站行驶模式下,列车从右向左行驶,经过站台,列车所在区段信号灯变为红灯。
当列车运行至区段7时,列车速度由200km/h变为100km/h,如图4.6所示。
②当列车运行至区段6时,列车速度变为0km/h,如图4.7所示。
③列车行驶至区段6时,进站按钮有效,出站按钮无效。
此时点击进站按钮,人机交互界面区段5信号灯由红色变为绿色,同时副控台轨道电路区段5信号灯由红色变为绿色,表示允许进站,如图4.8所示。
④当列车从区段6运行到站台位置时,站台黄色信号灯变为红色,进站按钮无效,如图4.9所示。
⑤按下通信与控制系统(高铁)集成与维护实训平台主控台上的左侧开门按钮,再按下左侧关门按钮,或者先按下右侧开门按钮,再按右侧关门按钮,此时出站按钮变为有效状态。
点击“出站”按钮,人机交互界面区段3信号灯由红色变为绿色,同时副控台轨道电路区段3信号灯由红色变为绿色,表示允许出站,如图4.10所示。
⑥当列车行驶至区段1时,自动切换为区间行驶模式,且区段1信号灯为红色,如图4.11所示。
用摄像头将①-⑥的运行情况进行连续录像,记录整个演示过程(包含到站开关门操作过程、允许进站和允许出站副控台轨道电路信号灯变化),视频命名为“视频4-3-列车进站及出站控制.wmv”保存于U盘根目录“提交资料\任务四\人机交互界面”中。
图4.6进出站模式下列车位于区段7
图4.7进出站模式下列车位于区段6
图4.8允许进站
图4.9进出站模式下列车位于站台
图4.10允许出站
图4.11区间行驶模式下列车位于区段1
(4)违规进出站报警
进出站行驶模式下,未点击“进站”按钮,列车违规进站,将触发违规进站报警,此时,人机交互界面上报警状态指示灯点亮。
列车到达站台后,未点击“出站”按钮,列车违规出站,将触发违规出站报警,此时,人机交互界面上报警状态指示灯点亮。
用摄像头将此过程进行录像,记录整个演示过程,视频命名为“视频4-4-违规进出站报警.wmv”保存于U盘根目录“提交资料\任务四\人机交互界面”中。
(三)移动客户端应用设计
将“轨道信号灯联动控制APP”项目的功能代码,成功导入Eclipse,根据具体要求,完善功能代码和展示各界面的效果,相关资料见内容提供包。
具体要求:
(1)将网络助手打开设置为服务端,开始监听。
如图4.12所示。
图4.12服务端
(2)在packagecom.yoodao.train包中找到WelcomeActivity类,在layout文件夹里找到WelcomeActivity对应的布局文件welcome.xml,对该布局文件进行代码编写,使该界面实现如图4.13的效果,将欢迎界面拍照或截图,以“图4-5-欢迎界面”的形式命名,存放到U盘根目录“提交资料\任务四\Android”中,并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
图4.13欢迎界面
在WelcomeActivity类里完善代码,实现点击界面图片跳转到ChuanKouActivity界面的效果,界面如图4.14所示。
图4.14ChuanKouActivity界面
(3)在列控中心上分别对轨道电路通信(波特率为9600),列车通信,服务器通信进行配置,正确配置以后,点击“连接”按钮,跳转到TestLieKongActivity的界面,在packagecom.yoodao.train包中找到TestLieKongActivity类,对应的布局文件是light.xml,对该布局文件进行代码编写,使该界面实现如图4.15所示,将此界面拍照或截图,以“图4-6-TestLieKongActivity界面”的形式命名,存放到U盘根目录“提交资料\任务四\Android”中,并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
图4.15TestLieKongActivity界面
(4)在packagecom.yoodao.train包中,找到TestLieKongActivity类,补全代码,实现如下效果要求:
①进入该界面有通知显示,如图4.16所示。
将此功能进行录像,记录整个演示过程,视频命名为“视频4-5-登陆成功通知栏.wmv”,存放到U盘根目录“提交资料\任务四\Android”中。
图4.16登陆成功通知栏
注:
实现以下每种效果前先点击按钮“一键关闭所有的灯”,使轨道电路上的灯全灭,同时TestLieKongActivity界面上三个灯全部变为熄灭状态。
②在服务端发送区段一亮红灯的协议,TestLieKongActivity界面红灯图片变为hongdeng.png图片,同样轨道电路上的区段一的红灯亮;在服务端发送区段三亮黄灯的协议,TestLieKongActivity界面黄灯图片变为huangdneg.png图片,同样轨道电路上的区段三的黄灯亮;在服务端发送区段五亮绿灯的协议,TestLieKongActivity界面绿灯图片变为lvdneg.png图片,同样轨道电路上的区段五的绿灯亮。
将上述功能进行录像,记录整个演示过程,视频命名为“视频4-6-轨道信号灯控制.wmv”,存放到U盘根目录“提交资料\任务四\Android”中。
信号灯控制的通讯协议详见表4.1。
表4.1通信协议
协议
字节
解释
CCEE010202000000
00000000000000FF
CCEE
包头
01
序列号
02
区段号,可以赋值01到08
02
信号灯控制命令
00
灯状态,00代表关灯,01代表红灯亮,02代表黄灯亮,03代表绿灯亮04代表全部亮
000000000000000000
空数据位
FF
包尾
其中变灯的方法是changeLightGuiDao(byte[]b),可以直接调用。