PLC与工业网络技术 课件 3-3 模块三项目三 交通灯监控系统

项目三

交通灯监控系统主讲人：刘军良@常州科教城管理委员会()《PLC和工业网络控制》2CONTENTS任务一交通指示灯模拟控制项目三交通灯监控系统项目引入0

1项目描述02项目目标03项目分析04任务描述任务分析任务实施任务二交通灯PLC控制及组态监控任务描述任务分析任务实施项目引入经济的发展，城市化速度的加快，机动车辆占有量急剧增加，由此引发出日益严重的交通问题:交通拥挤甚至堵塞，交通事故频繁，空气和噪音污染严重，公共运输胸痛效率下降等。解决这一问题除了修路造桥，另一种行之有效的方法就是在现有交通条件下，实施交通监控和管理。用MCGS组态软件设计一个交通灯控制系统，设计中涉及组态软件动画制作、控制流程的编写、和实际设备的连接等多项组态操作。3项目描述使用PLC控制交通信号灯运行简单易行，有利于交通灯监控系统的智能运行，管理部门利用触摸屏或电脑来实现对交通灯的信号的远程数据采集及监控，便于交通管理部门实现实时监控交通灯信号状态，防止交通事故和交通拥堵，便于管理部门及时处理交通灯事故，达到“上门服务”的效果，节省时间、人力成本。4本项目要求使用PLC、MCGS软件做出监控软件，并完成最终的交通灯监控系统。项目目标5□掌握定时器的使用方法；□掌握图元的分解和合成方法；□掌握循环策略编写方法□掌握测试与调试程序步骤与方法□会根据用户手册安装触摸屏；□学会操作触摸屏；□会根据原理图进行PLC接线□培养学生精益求精的大国工匠精神□科学的探索精神□团队协作能力□激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。知识目标能力目标素质目标项目分析6本交通灯监控系统采用西门子S71500PLC作为主控系统，通过编写梯形图程序实现交通灯信号按要求运行，上位机电脑上安装MCGS软件，通过组态画面、建立数据库、设备组态等实现对底层西门子PLCS7-1500的交通灯信号数据的采集和控制，如图3-1交通灯监控系统结构图。该项目分2个任务实施：任务1：交通指示灯模拟控制；任务2：交通灯PLC控制及组态监控。。图3-117交通灯监控系统结构图TASKONE交通指示灯模拟控制任务描述|任务分析|任务实施1、交通灯系统启动后按照以下运行：（1）东西向红绿黄灯的控制如下：东西绿灯亮10s后闪3s灭，黄灯亮3s灭，红灯亮16s，依此循环；（2）南北向的红绿黄灯的控制如下：南北向的红灯亮16s，接着绿灯亮10s后闪3s灭，黄灯亮3s灭，依此循环；2、交通灯工作时，按下启动，交通灯工作；按停止按钮，交通灯停止工作；3、小车的控制：假设东西方向的小车和南北方向的小车都是直行。东西方向行驶的小车行驶到十字路口斑马线，若遇到东西方向红色指示灯亮，小车将会在斑马线前停止；其它时刻都正常行驶。南北方向行驶的小车行驶到斑马线，若遇到南北方向红色指示灯亮，小车将会在斑马线前停止；其它时刻都正常行驶。任务描述8任务分析9图3-118红绿灯控制设计界面本系统采用触摸屏实时监控交通灯控制系统，采用MCGS软件的后台控制策略和定时器实现交通灯的模拟控制。交通灯模拟仿真系统实现了东西南北交通灯的时序控制和十字路口小车在交通灯控制下的运行。任务实施101.建立工程1、双击“MCGS组态环境”，打开“文件”中的“新建工程”。2、“新建工程设置”中“TCP类型”保持和实际触摸屏型号一致，点击“确定”。3、点击“工程另存为”，把工程存放到指定的路径下，名称“交通灯监控”。任务实施112.用户窗口组态1、在“工作台”中激活“用户窗口”，单击“新建窗口”，将“窗口名称”修改为“交通灯监控”后保存。2、在用户窗口进入“交通灯控制”动画组态，打开绘图“工具箱”

，组态画面如右图所示：确定控制界面的整体布局，画面上有东西和南北车道、控制东西和南北方向的红绿灯、十字路口周围的绿化带、1个按钮、文本“交通灯演示”。，组态画面如图2-3所示用户窗口组态图：图3-118用户窗口组态图任务实施123.定义数据对象本任务的交通灯控制需要定义的数据库变量如表3-1所示。具体操作如下：任务实施134.动画连接本任务需要制作动画效果的部分包括：按钮的开停控制，东西和南北方向红黄绿灯的时序变化。（1）按钮的启停控制双击“启动”按钮，打开“标准按钮构件属性设置”，单击“操作属性”，选择“抬起功能”，如图3-122在“数据对象操作”前面打勾，后面选择“取反”，点击，选择数据对象“启动”。任务实施144.动画连接（2）交通指示灯在用户窗口，双击东西红绿灯中绿灯，弹出“动画组态属性设置”窗口。图3-7中，勾选“颜色动画连接”中的“填充颜色”后，增加了“填充颜色”标签页。按照图3-123,3-124设置，表达式：绿1；“分段点”：0，则“对应颜色”：灰色；“分段点”：1，则“对应颜色”：绿色。类似方式设置其它交通指示灯。图3-123颜色动画连接设置图3-124填充颜色设置任务实施154.动画连接（3）东西方向行驶小车的水平移动双击西面的小车，弹出“单元属性设置”的“动画连接”标签页，点击“组合图符”右端的

，在打开的“动画属性设置”标签页，勾选“位置动画连接”中的“水平移动”，如图3-9。在弹出的“水平移动”标签页，按照图3-10设置，点击表达式右端

，选择变量“水平移动”；水平移动连接中，最小移动偏移量：0，表达式值：0；最大移动偏移量：1000，表达式的值：50。（注意：偏移量指的是运行状态和组态画面设计中偏差，对于MCGS画面，坐标原点在左上角，水平轴从左往右是正方向，垂直轴从上往下是正方向。）按照图3-11设置东面的小车的水平移动的动画连接，表达式：“水平移动”；水平移动连接中，最小移动偏移量：0，表达式值：0；最大移动偏移量：-1000，表达式的值：50。任务实施164.动画连接（3）东西方向行驶小车的水平移动

图3-125西车的水平移动设置图3-126东车的水平移动设置图任务实施174.动画连接（4）南北方向行驶小车的垂直移动双击北面的小车，弹出“动画属性设置”标签页，勾选“位置动画连接”中的“垂直移动”。在弹出的“垂直移动”标签页，按照图3-12设置，点击表达式右端

，选择变量“垂直移动”；垂直移动连接中，最小移动偏移量：0，表达式值：0；最大移动偏移量：600，表达式的值：500。按照图2-9设置南面的小车的垂直移动的动画连接，表达式：“垂直移动”；垂直移动连接中，最小移动偏移量：0，表达式值：0；最大移动偏移量：-600，表达式的值：50。

图3-127北车的垂直平移动设置图3-128南车的垂直移动设置任务实施184.动画连接（4）南北方向行驶小车的垂直移动

任务实施195.控制策略的编写在“工作台”中单击“运行策略”，在“运行策略”中选择“循环策略”，打开“循环策略”后，添加策略行，如下图3-129所示。双击定时器策略，进行如下设置，进行变量连接，见图3-130。图3-129循环策略图3-130定时器设置任务实施205.控制策略的编写双击脚本程序，进行脚本编写。参见下图3-131控制策略流程图图3-131控制策略流程图任务实施216.调试与运行1）MCGS模拟运行完成后下载本工程到TPC；2）填写功能测试表（1）点击“交通灯控制系统”运行界面的“启动”按钮，东西红绿灯和南北红绿灯按照要求依次点亮；若现象不正确，检查排除故障。（2）请根据调试现象，完成功能测试表。任务实施226.调试运行

[H1]指的是系统启动吗？是的TASKTWO交通灯PLC控制及组态监控任务描述|任务分析|任务实施本任务继续增加红绿灯的PLC控制。利用外部按钮控制红绿灯，实现东西方向和南北方向的红绿灯控制，利用触摸屏设计组态画面，进行交通灯的监控。任务描述24任务分析25图3-132交通灯PLC接线图本系统采用西门子S71500PLC控制交通灯监控系统，实现了交通灯信号灯的时序控制，利用MCGS实时采集交通灯信号状态，监控交通灯运行情况。根据控制要求，交通灯PLC接线图如图3-132所示。任务实施26利用PLC编程实现交通灯控制，首先进行I/O分配，设计原理图，然后利用博图软件设计PLC程序；组态监控方面利用任务1进行设备组态，编写循环策略。任务实施271.程序设计编写控制流程参考PLC程序，右图为交通灯控制流程图。图3-133交通灯控制流程图。任务实施282.画面组态在任务1基础上增加两个按钮，交通灯启动、交通灯停止，如右图交通灯监控画面。图3-134交通灯监控画面。任务实施293.定义数据对象在任务1基础上增加两个数据变量对象名称类型注释交通灯启动开关型交通灯的HMI启动交通灯停止开关型交通灯的HMI停止表3-16数据库变量任务实施304.动画连接双击“交通灯启动”按钮，打开“标准按钮构件属性设置”，单击“操作属性”，选择“抬起功能”，如右图在“数据对象操作”前面打勾，后面选择“按1松0”，点击，选择数据对象“交通灯软启动”。数据对象“交通灯停止”做相应的连接。图3-135按钮“交通灯启动”动画连接任务实施315.设备组态

需要把组态软件MCGS和PLC设备Siemens_1500实现通讯。1、在“工作台”中激活设备窗口，进入“设备组态”画面，打开设备“工具箱”。2、在设备工具箱中，按先后顺序双击“通用TCP/IP父设备”和PLC中的“Siemens_1500”添加至组态画面。3、双击“设备1[通用TCP/IP父设备]”打开“通用TCP/IP设备属性编辑”，“本地IP地址”（电脑或触摸屏设置的地址）和“远程IP地址”（通讯的PLC的地址）设置在同一网段。

4、双击“设备1[Siemens_1500]”打开“设备编辑窗口”，图3-20是Siemens_1500系列编程口设备编辑窗口。单击“增加设备通道”，6个输出继电器Q，2个辅助寄存器M。设置好后单击“确认”按钮退到“设备编辑窗口”界面。在“设备编辑窗口”右边可进行通道“连接变量”。“读写Q000.0”鼠标左键单击选择后，单击鼠标右键，选择变量通道连接“东西红”。同样操作“读写Q000.1”通道连接“东西黄”，“读写Q000.2”通道连接“东西绿”，“读写Q000.3”通道连接“南北红”，“读写Q000.4”通道连接“南北黄”，“读写Q000.5”通道连接“南北绿”。“读写M10.0通道”连接变量“交通灯启动”，“读写M10.1通道”通道连接变量“交通灯停止”。任务实施325.设备组态图3-136交通灯控制中Siemens_1500设备编辑窗口任务实施336.修改循环策略图3-137循环策略在“工作台”中单击“运行策略”，在“运行策略”中选择“循环策略”，打开“循环策略”后，删除原定时器策略如下图，然后双击脚本程序按钮进入脚本程序编辑环境，修改原脚本程序.任务实施346.修改循环策略任务实施357.调试与运行1、MCGS模拟运行完成后下载本工程到TPC；2、编写PLC程序，并写入PLC；3、用通讯线连接PLC编程口和TPC；4、联机操作，填写调试表。

（2）点击“交通灯启动”按钮，观察十字路口的东西绿灯是否亮，南北方向的红灯是否亮，观察整个交通灯的控制是否满足控制要求。（1）点击“启动”按钮，观察西面的小车是否从西向东运行，在十字口遇到东西红灯亮或东西黄灯亮，西车停止运行；若现象不正确，检查排除故障。观察东面的小车是否从东向西运行，在十字口遇到东西红灯亮或东西黄灯亮，东车停止运行；若现象不正确，检查排除故障。南面的小车是否从南向北运行，在十字口遇到南北红灯亮或南北黄灯亮，南车停止运行；若现象不正确，检查排除故障。北面的小车是否从北向南运行，在十字口遇到南北红灯亮或南