專業(yè)文獻羅克韋爾實驗室基于PLC的交通信號控制綜合設計-教材

華中科技大學控制科學與工程系HUST羅克韋爾實驗室基于PLC的交通信號控制綜合設計

1/31/2024基于PLC的交通信號控制綜合設計

教學大鋼

實驗任務及目的

相關(guān)預備知識

實驗要求

實驗內(nèi)容1/31/2024教學大鋼課程類別：必修實驗學時：20,實驗學分：1.5配套教材?基于PLC的交通信號控制課程設計實驗指導書?黃為等，自編教材1/31/2024實驗任務及目的本實驗課目的：通過實驗，使同學們在可編程控制器的軟、硬件方面得到綜合的學習和鍛煉，從而提高其動手能力、綜合設計能力及創(chuàng)新能力。本實驗課任務：1、對Allen-Bradley公司的SLC系列產(chǎn)品，特別是微型可編程控制器有深入的了解。2、學會操作Rslogix500軟件包。學會使用Rslinx軟件包，對系統(tǒng)進行組態(tài)及通信。3、學習可編程控制器的根本指令的功能及應用。4、通過編程運行來實現(xiàn)單個十字路口交通控制情況的模擬。1/31/2024相關(guān)預備知識

實驗室硬件概述

軟件RSLinx介紹

軟件RSLogix500介紹

軟件RSView32介紹局部指令介紹1/31/2024實驗室硬件概述約定：根本單元上的端口號為“0/〞，擴展模塊1上的端口號為“1/〞，擴展模塊2上的端口號為“2/〞.1/31/2024實驗室硬件概述數(shù)據(jù)文件包含與控制器、外部I/O有關(guān)的狀態(tài)信息以及與梯形程序指令有關(guān)的其他數(shù)據(jù)。如下表：1/31/2024實驗室硬件概述處理器輸出端口電壓口與輸出口的配置形式：MicroLogix1200MicroLogix15001/31/2024軟件RSLinx介紹RSLinx是在MicrosoftWinNT、Win95以及Win98操作系統(tǒng)下建立所有通信方案的工具。它為A-B的可編程控制器與各種RockwellSoftware及A-B應用軟件，如RSLogix5/500、RSView32等然間之間建立通信聯(lián)系。啟動RSLinx后，應用程序窗口包括標題欄、菜單欄、工具欄、以子窗口翻開的應用程序工作區(qū)(RSWho、診斷等)以及一個狀態(tài)欄，如以下圖所示。1/31/2024軟件RSLinx介紹配置驅(qū)動器選擇Communications菜單中的ConfigureDrivers，得到界面如以下圖所示從“有效驅(qū)動器類型〞的下拉列表框中選擇所需的類型。實驗中控制器與PC機通訊用的是計算機串口，所以這里選擇RS-232DF1Devices，然后按右邊的“ADDNEW〞。假設列出的有所需類型，就不用再增加，這時可選擇其中的一項，然后按Configure按鈕，重新配置。1/31/2024軟件RSLinx介紹參數(shù)設置：CommPort：設為與控制器進行連接的串口號；Devices：選擇下拉列表中的SLC-CH0/Micro/PanelView：下面均可用系統(tǒng)默認值。參數(shù)配置完后，按AutoConfigure，系統(tǒng)檢測結(jié)果將顯示在右邊的區(qū)域中，假設顯示不成功那么可能是參數(shù)設置有問題。1/31/2024軟件RSLinx介紹關(guān)閉配置窗口，回到RSLinx啟動界面，選擇Communications菜單中的RSwho，得如以下圖所示界面樹視圖顯示的是已經(jīng)配置的驅(qū)動器，右邊顯示的是對應左邊驅(qū)動器協(xié)議上所連接的控制器，圖表下顯示的數(shù)字表示控制器的節(jié)點號，00為上位機的節(jié)點號，是固定不變的。圖表中打紅叉表示此控制器系統(tǒng)沒有檢測到，可能是接線有問題或者差節(jié)點號的控制器已經(jīng)不存在。需要具體情況具體考慮。到此，對實驗中需用到的RSLinx已經(jīng)介紹完。假設要對RSLinx有更多了解可借助Help或查看相關(guān)資料書.1/31/2024軟件RSLogix500介紹功能:RSLogix500是針對SLC500和MicroLogix的以Windows操作系統(tǒng)為根底的梯形圖邏輯編程軟件包。其運行環(huán)境是Microsoftindows95和WindowsNT,與RockwellSoftware基于DOS的編程軟件所創(chuàng)立的程序兼容.1、自由組態(tài)梯形圖編輯器集中應用邏輯，代替了寫程序時嚴格的語法要求2、工程校驗可建立錯誤信息列表，利于編程人員瀏覽和修改3、拖放編輯功能可將數(shù)據(jù)表元素從一個文件移到另一個文件，將一個梯級從一個子程序或工程文件中移到別處，或在一個工程文件內(nèi)將指令從一處移到另一處4、搜索和替代可以快速改變地址或符號5、工程樹的界面可以訪問工程包括所有的文件夾或文件6、自定義數(shù)據(jù)監(jiān)視器用于將分開的數(shù)據(jù)放在一起便于查看7、有著與梯形邏輯編輯器一樣簡單的進行拖放操作的基于IEC1131-3標準的SFC和結(jié)構(gòu)文本編輯器8、梯形邏輯的可存取局部PC5庫用于存放訪問任意的PLC-5編程軟件1/31/2024軟件RSLogix500介紹翻開RSLogix500一個工程文件時，界面如以下圖1/31/2024軟件RSLogix500介紹使用RSLogix500編寫工程文件時，具體操作步湊如下組態(tài)系統(tǒng)通訊:用戶計算機和處理器的通訊。對于AB的系列產(chǎn)品，上位機與處理器的通訊均通過RSLinx軟件來配置，在此只需在Comms(通訊)菜單上單擊SystemComms(系統(tǒng)通訊)，出現(xiàn)如以下圖所示界面。這時在左邊的樹視圖中選擇要對之進行編程的處理器，按下OK，從而在顯示節(jié)點號的位置顯示相應的節(jié)點信息。1/31/2024軟件RSLogix500介紹創(chuàng)立新工程工程是一整套與用戶程序邏輯相關(guān)的文件。在File菜單上單擊New,得到如以下圖所示界面。1/31/2024軟件RSLogix500介紹I/O組態(tài)新建工程文件后，需定義框架，指明I/O模板在處理器機架內(nèi)的槽位置，且為每個機架選擇電源。雙擊工程目錄內(nèi)的I/O組態(tài)圖標〔I/OConfiguration〕,翻開I/O組態(tài)窗口如以下圖所示。1/31/2024軟件RSLogix500介紹從I/O組態(tài)窗口，單擊PowerSupply〔電源〕，檢查機架上的負載，如以下圖所示。PowerSupplyLoading對話框只用于提供信息，不能進行設置。1/31/2024軟件RSLogix500介紹創(chuàng)立程序和數(shù)據(jù)文件創(chuàng)立新文件，在程序或數(shù)據(jù)表圖標上單擊右鍵，從菜單中選擇New.程序文件包含控制器信息，梯形圖主程序及子程序。數(shù)據(jù)表文件包含與外部I/O以及在梯形圖主程序、子程序文件內(nèi)使用的所有其他指令相關(guān)的狀態(tài)信息。輸入邏輯程序翻開一個程序文件時，RSLogix500窗口的右半部就會翻開梯形圖文件。通常翻開一個工程時，程序文件＃2〔主程序文件〕就會被翻開。假設沒有輸入任何梯形圖邏輯，那么只有結(jié)束梯級。如以下圖所示。1/31/2024軟件RSLogix500介紹在指令工具欄上單擊梯級圖標。連續(xù)點擊，可在一個梯級上按從左至右的順序添加指令。為指令參加地址：雙擊該指令，在上方的空白區(qū)域內(nèi)鍵入地址即可。指令參加梯級后，可使用以下方法為數(shù)據(jù)庫內(nèi)的地址參加符號和說明：〔1〕翻開程序文件使用鼠標右鍵直接為編址的指令參加文本說明。〔2〕在數(shù)據(jù)文件內(nèi)修改賦予地址的說明：雙擊數(shù)據(jù)文件，點擊數(shù)據(jù)文件編輯表內(nèi)的一個地址，用于輸入該地址文本說明的區(qū)域位編輯表的底部?！?〕直接輸入一個符號，然后使用數(shù)據(jù)庫符號/注釋編輯器為該符號分配一個地址。梯形圖的執(zhí)行順序：從左到右，從上到下，直至結(jié)束梯級1/31/2024軟件RSLogix500介紹校驗邏輯程序準備編譯工程時，可校驗單個的程序文件或整個地工程，使用菜單工具欄或鼠標右鍵可啟動該項操作,如以下圖所示啟動校驗功能后，將顯示VerifyResult〔校驗結(jié)果〕輸出窗口，給出書寫程序邏輯時出現(xiàn)的錯誤或遺漏。校驗結(jié)果顯示在工程目錄下方窗口的底部。要隱藏該窗口，點擊View(視圖)菜單，然后單擊Result(結(jié)果)。1/31/2024軟件RSLogix500介紹組態(tài)通訊通道，下載以及進入在線方式進入在線方式前，須定義處理器通訊設置，并決定某種系統(tǒng)和協(xié)議控制。如果一直按照前面的步驟進行，到這里，可以直接進行下載并進入在線方式。如果用戶是離線建立程序，方案通過固定的協(xié)議在某一特定的處理器〔節(jié)點〕上下載并運行程序，那么需要按照前面配置的系統(tǒng)通訊設置?？赏ㄟ^控制器通訊對話框〔雙擊工程目錄下的ControllerProperties圖標，然后選擇ControllerCommunications選項進行訪問〕進行設置。所有的設置完成之后，將程序下載到處理器，從Comms菜單單擊Download，之后RSLogix500將提示用戶是否進入在線方式。單擊Yes進入在線方式；然后選擇運行，對數(shù)據(jù)文件進行監(jiān)控。1/31/2024軟件RSLogix500介紹監(jiān)控數(shù)據(jù)文件

程序運行中，可用RSLogix500監(jiān)視數(shù)據(jù)表文件內(nèi)的變化。監(jiān)控數(shù)據(jù)表文件時，可完成以下功能：〔1〕定義數(shù)據(jù)文件選擇網(wǎng)格顯示方式〔2〕改變數(shù)據(jù)表內(nèi)的值〔3〕改變顯示基數(shù)〔4〕顯示在梯形圖邏輯中用到的地址〔5〕在文件之間切換〔6〕快速跳轉(zhuǎn)至另一個數(shù)據(jù)表文件內(nèi)的另一個地址用戶可同時翻開多個數(shù)據(jù)表文件進行監(jiān)控。點擊標題欄并移動鼠標，將每個數(shù)據(jù)表窗口移至可視位置。到此，一個工程文件建立完成。假設想了解RSLogix500其他特殊功能，可查閱相關(guān)資料或隨時查看RSLogix500的Help.1/31/2024軟件RSVIEW32介紹RSView32是一種對自動控制設備或生產(chǎn)過程進行高速有效監(jiān)控的、以MFC、COM〔元件對象〕組件技術(shù)為根底的MMI〔人機接口〕組態(tài)軟件。它是第一個在圖形顯示中利用ActiveX、VisualBasicApplication、OPC〔面向過程控制的OLE〕的MMI產(chǎn)品，提供了監(jiān)視、控制和數(shù)據(jù)采集等必要的全部功能。RSView32ActiveDisplay系統(tǒng)將RSView32MMI軟件擴展為Client/Server系統(tǒng)，RSView32效勞器不僅可以在現(xiàn)場，而且可以通過Internet在世界的任何地方連接進入，提供用戶最大的靈活性。RSView32為生產(chǎn)過程提供交互窗口、面向?qū)ο蟮膭赢媹D形、開放的數(shù)據(jù)庫格式、歷史數(shù)據(jù)存儲、增強的趨勢分析、報警、引導標簽創(chuàng)立和事物探測的能力。RSView32可以與PLC-5、SLC500、MicroLogix系列的控制器以及ControlLogix建立通信。1/31/2024軟件RSVIEW32介紹建立一個新工程翻開RSView32軟件，點擊白紙狀圖案，在出現(xiàn)的新窗口中自定義一個工程名，創(chuàng)立一個新工程，出現(xiàn)如以下圖所示窗口：1/31/2024軟件RSVIEW32介紹

通道設置通道窗口主要設置網(wǎng)絡類型，可選的網(wǎng)絡協(xié)議有DF1、DH＋、DH-485、ControlNet

及TCP/IP等。點擊編輯模式下的System，雙擊Channel,出現(xiàn)如下窗口，在Network欄中選DH-485，PrimaryCommunicationDriver欄中選中正運行的設備名。按OK。1/31/2024軟件RSVIEW32介紹節(jié)點設置雙擊節(jié)點〔Node〕，翻開節(jié)點設置窗口如以下圖所示。數(shù)據(jù)源選用直接驅(qū)動〔DirectDrive〕,取一個節(jié)點名，假設RSLinx已翻開且正常運行，那么點擊站后面的按鈕，出現(xiàn)RSWho窗口，選中運行設備，那么站和類型自動填寫。1/31/2024軟件RSVIEW32介紹創(chuàng)立標簽數(shù)據(jù)庫編輯系統(tǒng)監(jiān)控界面1/31/2024局部指令介紹每條根本指令包含：指令助記符和指令使用說明

位指令1/31/2024局部指令介紹計時器指令和計數(shù)器指令延時導通計時器指令延時斷開計時器指令，助記符：TON助記符：TOF保持計時器指令

加計數(shù)器指令

助記符：RTO助記符：CTU減計數(shù)器指令復位指令助記符：CTD助記符：RES1/31/2024局部指令介紹判斷相等指令判斷不等指令助記符：EQU助記符：NEQ

比較指令判斷小于指令判斷小于等于指令助記符：LES助記符：LEQ

判斷大于指令判斷大于等于指令助記符：GRT助記符：GEQ

相等屏蔽比較指令助記符：MEQ1/31/2024局部指令介紹加法指令減法指令助記符：ADD助記符：SUB

算術(shù)指令

乘法指令除法指令助記符：MUL助記符：DIV1/31/2024局部指令介紹

數(shù)據(jù)處理指令

邏輯與指令邏輯或指令助記符：AND助記符：OR整數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼指令BCD碼轉(zhuǎn)換成整數(shù)指令助記符：TOD助記符：FRD傳送指令屏蔽傳送指令助記符：MOV助記符：MVM

邏輯非指令取反指令助記符：NOT助記符：NEG通訊〔信息讀/寫〕指令助記符：MSG1/31/2024實驗要求根本要求首先安交通運行規(guī)那么及實驗設備現(xiàn)有的端口情況自定實驗方案，確定端口分配表，編程，接線，調(diào)試，最后驗收。課后完成實驗報告?？己伺c評分方式驗收最后的實驗模擬效果，結(jié)合每組實驗情況及實驗報告給出評分。1/31/2024實驗內(nèi)容1、十字路口交通燈控制實驗2、結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗3、兩臺或多臺交通燈通訊控制實驗4、十字路口的RSView32界面控制實驗1/31/2024十字路口交通燈控制實驗實驗目的通過實驗,使同學們在可編程控制器的軟,硬件方面得到綜合的學習和鍛煉。實驗要求1、對Allen-Bradley公司的SLC系列產(chǎn)品,特別是微型可編程控制器有深入的了解.2、學會安裝、編程或調(diào)試Allen-Bradley公司的小型可編程控制器Micrologix1000和Micrologix1500及其相應的擴展模塊.3、學會操作Rslogix500軟件包,對系統(tǒng)進行組態(tài),對對象進行編程.4、學會使用Rslinx軟件包，對系統(tǒng)進行組態(tài)及通信.5、進一步穩(wěn)固學習可編程控制器的根本指令的功能及應用，實現(xiàn)編程及調(diào)試過程.6、了解交通燈的控制規(guī)律，完成十字路口交通燈控制的編程與調(diào)試.1/31/2024十字路口交通燈控制實驗實驗裝置:Micrologix1000系列控制器,控制器輸出線連接板,PC機,1761－CBL-PM02,十字路口交通系統(tǒng)實驗平臺如圖：1/31/2024十字路口交通燈控制實驗實驗內(nèi)容：在如下城市十字路口交通燈示意圖中,東西南北每面都有四個控制燈,分別為:禁止通行燈(亮時為紅色)左拐燈(亮時為綠色)直通燈(亮時為綠色)右拐燈(亮時為綠色,

控制為常亮)

1/31/2024十字路口交通燈控制實驗控制要求:◆A、D方向：A、D方向〔南北〕直通燈點亮，同時B、C方向〔東西〕禁止通行紅燈點亮，維持10S〔也可以在南北直通燈亮7S后以亮0.5S滅0.5S的占空比閃亮3S〕，可以在2S后點亮第一位數(shù)碼管，顯示8，以后以1S的速度遞減分別顯示7、6、5、4、3、2、1、0。此時剛好10S到，熄滅數(shù)碼管，再點亮A、D方向左拐燈，維持10S〔也可以最后3S閃亮〕后〔可按上述方法控制數(shù)碼管〕，緊接下一步?！鬊、C方向：B、C方向〔東西〕直通燈點亮，同時，A、D方向禁止通行紅燈點亮，維持10S，B、D方向向左拐燈點亮，維持10S后完成第一個周期動作〔數(shù)碼管控制規(guī)律相同〕，返回到開始動作周而復始的循環(huán)。說明：在上述控制過程中，右拐燈控制為常亮。通行時間可以由實驗者自己確定。1/31/2024十字路口交通燈控制實驗十字路口交通燈時序圖

I/O分配表燈禁止通行右拐直通左拐數(shù)碼管A.D（南北）O：0/0O：0/5O：0/2O：0/3O：0/8～11B.C（東西）O：0/4O：0/5O：0/6O：0/7O：0/8～111/31/2024十字路口交通燈控制實驗實驗步驟1、熟悉及Micrologix1000，Micrologix1200及Micrologix1500組成、安裝及與PC的連接；Micrologix1000I/O分布；Micrologix1200及Micrologix1500的I/O分布及擴展模塊的I/O分布。2、熟悉并操作Rslogix500軟件包及變成方法。3、熟悉并操作Rslinx軟件包。4、用上述兩軟件包進行系統(tǒng)組態(tài)，確認系統(tǒng)連接成功。5、理解實驗內(nèi)容，構(gòu)思并編制實驗梯形圖。6、下載并調(diào)試。1/31/2024十字路口交通燈控制實驗提示：利用假設干個定時器控制兩個方向的四個燈的點亮時間及亮、滅順序。思考：上述實驗為交通燈正常時序控制，假設改為急車強通控制，試編制程序，即有急車來時，不管原來交通燈的狀態(tài)如何，一律強制有急車方向的綠燈亮，放行急車，直到通過為止，隨后按正常時序控制。1/31/2024十字路口交通燈控制實驗可參考交通燈控制梯形圖1/31/2024結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗實驗目的1、進一步熟悉Allen-Bradley公司的微型可編程控制器的運用。2、充分理解與實驗I/O點的分配及運用。3、進一步提高編程技能，實驗路礦的模擬控制。實驗裝置Micrologix1000，Micrologix1200及1769-0W8，1761-CBL-PM02，Micrologix1500〔1764-LSP1769-0B161764-24BWA1769-ECR〕，十字路口交通系統(tǒng)實驗平臺，PC機1/31/2024結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗實驗臺介紹實驗臺為十字路口模型，分A〔南〕、D〔北〕、B〔東〕、C〔西〕四個方向，每個方向為六車道控制，有規(guī)律的對稱布置，每個方向車流流向為左拐、直通、右拐，中間為四面的交通燈控制顯示。交通燈周圍對稱布置著直通和左拐車流。車流用24V直流電源控制的眾多燈的閃亮來模擬，閃亮時間由實驗者根據(jù)實驗的模擬情況來確定。車流的控制要配合四面的交通燈的控制要求。實驗臺的一個側(cè)面有90個引出插座，供實驗者組線用。要注意插座與路況上每個車〔即控制燈〕對應關(guān)系。Micrologix1500的擴展I/O模塊的輸出口已由插線平臺引出。路況上車流的控制規(guī)律如下：A、D、B、C每面最外圍六個燈接到一起形成閃亮控制，閃亮時間由實驗者根據(jù)需要而定。最外圍以內(nèi)的燈模擬車流的規(guī)律實驗者可以根據(jù)實際的路況控制自行構(gòu)造。1/31/2024結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗推薦參考控制規(guī)律開啟開關(guān)接通，首先A、D方向直通燈和右拐燈點亮，同時B、C方向進制通行燈和右拐燈點亮。A、D方向的直通車和右拐車滾動行駛〔按一定延時時間順序點亮某一方向的燈〕，通行時間為16S，此間，A、D方向左拐車及B、C方向直通和左拐車禁止通行，B、D方向允許右拐車通行。16S到后，A、D方向的直通車禁行，左拐車通行。過后，A、D方向禁止通行燈點亮，同時左拐車禁行，B、C方向直通燈點亮，直通車通行。也通行16S后，B、C方向直通燈熄滅，直通車禁行，左拐燈點亮，左拐車通行，通行16S后返回起始點循環(huán)控制?！布僭O加上數(shù)碼管可按上一實驗所述規(guī)律控制〕。1/31/2024結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗編號控制：①A1=A2=B1=B2=C1=C2=D1=D2:右拐燈不斷閃亮②A4→8→3→D4,D7→6→1→A7：A、D直通燈亮，B、D禁止紅燈亮③A5→15→10→C5,D6→12→13→B6：A、D左拐④B4→7→2→C4,C7→5→4→B7：B、C直通⑤B5→14→16→A6,C6→9→11→D5：B、C左拐⑥A3→B8;B3→D3;D8→C3;C8→A8：A、B、C、D右拐燈亮1/31/2024結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗1/31/2024結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗1/31/2024結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗1/31/2024實驗步驟1、對系統(tǒng)組態(tài)2、構(gòu)思控制規(guī)律3、確定所需I/O點數(shù)，分配I/O點4、編程及調(diào)試結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗1/31/2024結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗1/31/2024結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗路況模擬梯形圖提示：1/31/2024兩臺或多臺交通燈通訊控制實驗實驗目的了解羅克韋爾公司的各種通訊協(xié)議，熟悉DH-485網(wǎng)絡,熟悉羅克韋爾公司的通訊設備，熟練運用Micrologix的通訊和信息指令，實現(xiàn)兩臺或多臺控制器之間的通訊。實驗要求

1、正確組態(tài)系統(tǒng)，成功通訊。

2、正確連接控制器之間的通訊線路。

3、控制器正確連接到上位機，完成通訊。

4、兩臺或多臺控制器之間實現(xiàn)信息傳遞并相互控制1/31/2024兩臺或多臺交通燈通訊控制實驗實驗裝置Micrologix1000，Micrologix1200及1762-OW8，1761-NET-AIC，1761-CBL-PM02，Micrologix1500〔1764-LSP1769-OB161764-24BWA1769-CR〕，十字路口交通系統(tǒng)，實驗平臺，PC機實驗內(nèi)容用羅克韋爾公司的DH-485網(wǎng)絡來實現(xiàn)多臺控制器之間的通訊。各控制器間通過AIC+高級接口轉(zhuǎn)換器進行連接，最后連接到上位機的DH-485的網(wǎng)卡上。DH-485網(wǎng)絡的接線圖可參考Micrologix1500的用戶手冊。1/31/2024兩臺或多臺交通燈通訊控制實驗實驗步驟1、將控制器與PC機相連，設置通訊協(xié)議與端口號2、寫