基于PLC的交通灯控制系统的设计与调试

目  录

1 任务与要求

1.1 选题背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 可行性分析与研究意义

1.4 技术路线

2 交通灯的总体方案设计

2.1 系统架构

2.2 主要功能

2.2.1 信号灯定时控制

2.2.2 循环定时与自动化运行

2.2.3 手动启动与停止功能

2.2.4 故障安全保障

2.2.5 倒计时联动显示功能

2.2.6 模块化设计与扩展性

2.3 总体方案设计

3 交通灯的硬件设计及选型

3.1 硬件选择

3.1.1 PLC选择

3.1.2 传感器选择

3.1.3 通信模块

3.2 设计选型

3.2.1 CPU

3.2.2 I/O设备

3.2.3 I/O分配表

3.2.4 I/O接线图

3.2.5 扩展通信接口

3.2.6 电源

3.2.7 外部设备

4 交通灯控制系统的软件设计

4.1 系统控制要求

4.2 软件设计

4.2.1 PLC程序设计

4.2.2 数据通信与控制

4.3 系统程序设计

5 交通灯控制的程序效果与优化分析

5.1 WinCC组态

5.2 控制系统运行

6 总结与展望

参考文献

致  谢

  1. 任务与要求

    1. 选题背景与意义

随着现代社会工业化进程的不断推进,自动化控制技术在各个领域的应用日益广泛。在工业生产过程中,电机的控制成为了核心问题之一,尤其是电机的转速与转向调节,这直接关系到生产设备的效率与精确度。在众多需要控制的变量中,电机的转速调节是最为常见且至关重要的控制内容之一。这一技术广泛应用于机械加工、自动化生产线、交通控制等多个行业,其中,交通信号灯的运行控制便是一个典型的案例。

交通信号灯,尤其是红绿灯,作为城市交通管理的重要工具,不仅有助于保障道路交通秩序,还能有效减少交通拥堵,提高道路通行能力。红绿灯通过对车辆和行人流动的有效指引,不仅减少了交通事故的发生,还大大提高了城市道路的运输效率和公共安全。因此,红绿灯的化控制,尤其是其倒计时功能的实现,成为了现代交通管理中不可或缺的一部分。

交通信号灯的设计与应用,尤其是倒计时显示功能的引入,极大地改善了交通管理的精度和效率。通过倒计时功能,驾驶员和行人可以明确了解交通信号的变化,提前做出反应,从而减少了不必要的等待时间,提高了交通的流畅性。此外,红绿灯的优化管理也直接影响着城市交通的安全性,避免了因信号不明确或等待时间过长导致的交通事故和拥堵现象。

红绿灯的标准化和普及,源于1968年《道路交通和道路标志信号协定》的制定,该协定明确了不同颜色信号灯的意义:绿色信号表示允许通行,红色信号表示禁止通行,黄色信号则是警示信号,提醒驾驶员在安全条件下停驶或准备变道。此规则不仅在各国得到了广泛的应用,还为全球交通管理提供了统一的标准。

随着技术的不断进步,现代交通信号灯系统不仅仅是简单的时间控制工具,更是交通系统(ITS)的一部分。未来,随着交通、车联网以及自动驾驶技术的发展,交通信号灯的功能将更趋化,红绿灯控制的精确性和灵活性也将进一步提升,为城市交通管理带来新的发展机遇和挑战。因此,对红绿灯信号控制系统的研究,特别是在其电机控制和倒计时功能的优化上,具有重要的现实意义和学术价值。

    1. 国内外研究现状

红绿灯,作为交通信号控制的基础设备,在交通管理中发挥着至关重要的作用。近年来,随着交通系统(ITS)的快速发展和城市化进程的加速,红绿灯技术也在不断创新与进步。

在全球范围内,红绿灯技术正朝着化、网络化和标准化的方向发展。一方面,红绿灯系统通过集成传感器、摄像头等先进设备,能够实时感知交通流量和路况信息,实现交通信号的自适应控制,提高道路通行效率和安全性。另一方面,网络化的红绿灯系统能够实现不同路口之间的信息共享和协同控制,形成区域性的交通信号优化网络,进一步提升整体交通管理水平。

同时,红绿灯技术也在向标准化方向发展,以确保不同厂商生产的设备能够兼容互通,便于系统集成和维护。此外,随着LED技术的广泛应用,红绿灯的能耗降低、寿命延长,且色彩更加鲜明,提高了交通信号的可见度和辨识度。

在中国,红绿灯技术的发展同样迅猛。近年来,随着智慧城市建设的推进和交通管理水平的提升,红绿灯系统在城市交通管理中得到了广泛应用。红绿灯系统不仅在城市主干道、交叉口等关键节点得到了部署,还在一些新兴的智慧交通示范项目中发挥了重要作用。这些系统通过集成大数据分析、人工等先进技术,实现了对交通流量的精准预测和信号控制的优化,有效缓解了城市交通拥堵问题。

此外,中国还在积极推动红绿灯技术的标准化和规范化工作,制定了一系列相关标准和规范,为红绿灯设备的生产、安装和维护提供了有力保障。同时,随着国内交通管理水平的不断提升和交通系统的快速发展,红绿灯技术在中国的应用领域也将日益广泛,为城市交通的化、高效化管理提供有力支持。

展望未来,红绿灯技术将继续朝着更加、灵活和多功能的方向发展。随着物联网、大数据、人工等技术的不断融合与应用,红绿灯系统将成为交通系统中不可或缺的一部分,为城市交通的安全、高效、便捷提供有力保障。

    1. 可行性分析与研究意义

本课题基于西门子TIA博途软件和S7-1200 PLC,设计了一种十字路口倒计时红绿灯控制系统。该系统要求具有倒计时显示功能,并包括系统框图、接线图、流程图控制设计、PLC程序编写、WinCC组态及联合调试等设计内容。红绿灯控制系统一直是交通管理中的核心组成部分,传统的控制方式依赖人工操作,存在精度不足和人为失误等问题。随着工业自动化技术的飞速发展,PLC控制技术已逐步应用于红绿灯控制系统,极大地提高了系统的精度、可靠性和自动化水平。

PLC控制系统具备高精度、可编程性和可靠性等优势,相比传统的基于时间或计数的人工控制,PLC自动化系统能够实时监测并精确调整信号切换,确保交通流畅与安全。特别是倒计时技术的应用,使得交通信号灯的切换时间更加精准,并能够根据交通流量动态调整信号周期,有效减少交通堵塞与事故发生。

从成本效益角度来看,尽管PLC控制系统初期投入较高,但其在长期运营中的高可靠性和低维护成本使得总体费用低于传统系统。因此,PLC控制的红绿灯倒计时系统具有更高的性价比和应用价值。特别是在交通高峰期或人口密集地区,PLC控制系统能够迅速调整信号周期,保障道路畅通和交通安全。

此外,倒计时功能为驾驶员提供了直观的信号灯状态信息,使其能够更合理地调整驾驶行为。例如,驾驶员可以根据倒计时预测绿灯亮起的时机,从而优化启动时机,减少绿灯起步时的延迟,提高路口通行能力。因此,倒计时红绿灯不仅能提升交通管理效率,还能显著改善交通安全性,减少闯红灯行为,提升道路通行能力,具有广泛的应用前景。

    1. 技术路线

图1.1 本研究技术路线图

本研究技术路线图如图1.1所示,本文将会按照上述技术路线对PLC 倒计时红绿灯控制系统进行设计,使得程序得以正常运行,组态画面能够满足设计要求。

  1. 交通灯的总体方案设计

    1. 系统架构

交通灯系统的架构设计以西门子S7-1200系列PLC为核心控制单元,结合传感器技术、通信模块和显示设备,打造一个高效、灵活且可靠的交通信号调控平台。该系统具有模块化的设计特点,能够根据具体的交通需求灵活调整各个模块的配置,以实现对交通流量、车速、交通密度等各种因素的动态调控。

中央控制单元(S7-1200 PLC):作为系统的“大脑”,S7-1200 PLC负责接收来自各类传感器的信息,并根据设定的控制逻辑做出信号灯控制决策。其强大的计算和逻辑处理能力,确保了系统能够实时、精确地调节交通信号。

传感器与检测模块:传感器网络通过安装在道路交叉口的各类传感器(如红外线传感器、视频监控摄像头、地磁传感器等)实时监测交通流量、车速、交通密度等信息,并将数据传输给PLC进行处理。传感器的准确性和实时性直接影响到交通信号控制的效率和精确度。

通信与远程监控系统:通过PLC的通信模块,系统能够与其他交通管理中心实现数据交换与远程调控。这不仅使得系统能够进行集中监控和数据分析,也便于在系统出现故障时进行远程诊断和维护。

信号灯控制单元:根据PLC处理后的控制信号,信号灯控制单元负责具体的交通信号灯切换工作,保证交通流的畅通,并在不同时段和条件下进行动态调整。

用户交互界面:操作员可以通过用户交互界面实时查看系统状态,进行必要的手动干预或对系统参数进行调整。界面设计简洁直观,确保操作人员能够快速、准确地进行操作。

    1. 主要功能
      1. 信号灯定时控制

系统能够依据预先设定的逻辑,对南北与东西方向的交通信号进行精准控制。默认情况下,南北与东西方向的红灯、绿灯和黄灯分别按照30秒、25秒和2秒的时间顺序交替运行,确保交通流有序通行。同时,系统具备倒计时显示功能,能够在信号灯运行期间实时显示剩余时间,提高通行效率。

      1. 循环定时与自动化运行

通过PLC的程序控制,实现交通信号灯的定时循环功能。系统以60秒为一个完整周期,在正常运行状态下,无需人工干预即可按照设定逻辑自动切换信号灯状态,确保系统长期稳定运行,特别适用于交通流量较稳定的路段。

      1. 手动启动与停止功能

系统设计了启动和停止按钮,供人工操作使用。按下启动按钮后,交通信号灯按照既定逻辑开始切换;按下停止按钮时,信号灯逻辑立即停止,所有定时器清零。此功能确保在需要人工干预时,系统可以安全、便捷地进入停止状态。

      1. 故障安全保障

为避免交通事故,本系统增加了故障安全机制。若系统检测到南北方向与东西方向的绿灯同时亮起等矛盾指令,会立即启动故障排除逻辑,使信号灯全部熄灭或强制停止运行,从而保障行车安全。

      1. 倒计时联动显示功能

系统设计了倒计时显示与交通信号灯切换的联动功能。在信号灯状态切换过程中,倒计时能够实时调整,清晰地显示当前信号灯状态的剩余时间,为交通参与者提供准确的时间参考,优化通行体验。

      1. 模块化设计与扩展性

基于西门子S7-1200系列PLC的模块化设计,系统具备较强的扩展能力。本系统的I/O点不仅能支持当前信号灯的完整逻辑,还为未来功能扩展提供了充分的空间,例如接入传感器、添加智能控制逻辑等,方便后续升级与改进。

    1. 总体方案设计

本系统总体方案设计以交通信号控制为核心目标,采用西门子S7-1200系列PLC作为系统控制器,结合程序化逻辑控制实现交通灯的自动化切换与倒计时显示功能。系统基于顺序控制原理,通过预设的时间逻辑,实现南北与东西方向的红灯、绿灯和黄灯交替切换,确保交通通行有序进行。整体设计方案包括硬件模块与软件控制两大部分:硬件方面选用S7-1200 PLC作为控制核心,配合I/O端口连接外部的交通信号灯及按钮设备,满足控制需求,并通过通信接口为系统后续功能扩展预留接口;软件方面基于梯形图编程,设计了定时控制逻辑和状态切换流程,同时加入启动、停止及故障安全处理功能,确保系统运行的稳定性与可靠性。方案设计注重系统的模块化和扩展性,为未来接入传感器或智能优化模块奠定了基础,从而满足不同场景下的交通信号控制需求。总体而言,本系统通过紧凑的软硬件结合方案,实现了高效、安全、易扩展的交通信号管理功能。

  1. 交通灯的硬件设计及选型

    1. 硬件选择
      1. PLC选择

本系统经过深思熟虑,最终选定了西门子S7-1200系列PLC中的CPU 1215C型号。这一选择并非偶然,而是基于对该型号PLC卓越性能和广泛应用基础的充分认可。CPU 1215C具备高速处理能力,能够迅速响应并执行各种复杂的控制逻辑,其丰富的功能指令集更是为系统的多样化控制需求提供了坚实保障。在I/O点数方面,该型号集成了14点I/O(包括8个数字输入和6个数字输出),并且支持通过扩展模块灵活增加I/O点数,这为系统的未来扩展和升级预留了充足的空间。存储器容量方面,CPU 1215C内置了足够的RAM用于程序执行和临时数据存储,确保了系统运行的流畅性;同时,EEPROM的采用则保证了程序和数据的持久保存,即使在系统断电后也能迅速恢复运行。通信接口方面,该PLC支持以太网通信,并内置了Profinet接口,这使得它与上位系统(如SCADA系统)以及其他设备之间的数据交换变得高效而可靠。此外,CPU 1215C的高可靠性设计、灵活的扩展性、强大的数据处理能力以及可编程的逻辑控制功能,都使得它成为本系统中不可或缺的核心部件。

      1. 传感器选择

为了实现对交通流量的精准监测和控制,本系统精心挑选了多种传感器,包括高清网络摄像头(XYZ-HD1080P)作为视频检测系统、车辆检测地磁传感器(ABC-M10)以及红外车辆检测传感器(DEF-IR20)。高清网络摄像头以其高达1920x1080像素的分辨率,提供了清晰无比的高清视频画面,30fps的帧率确保了视频的流畅无卡顿,而广角设计则使得监控区域更加广泛。同时,该摄像头支持以太网通信,便于实现远程监控和数据传输。地磁传感器ABC-M10则以其高灵敏度和广泛的温度适应范围(-40℃至85℃)脱颖而出,它能够准确检测车辆的存在与流动状态,并实时输出数字信号,为交通信号控制提供了准确的数据支持。红外传感器DEF-IR20则以其非接触式检测方式和快速响应能力著称,它能够实时反映交通流变化,为信号灯配时提供可靠依据。这些传感器的选择,不仅充分考虑了系统的实际需求,还兼顾了设备的性能、可靠性和易用性。

      1. 通信模块

为了实现PLC与其他设备之间的高效数据交换,本系统选用了西门子通信模块CM 1241 RS485/422。该通信模块具备RS485/422接口,支持长距离通信,满足了远程监控和数据传输的严苛需求。其高达12Mbps的传输速率确保了数据的快速传输,提高了系统的实时性和准确性。同时,该模块的工作温度范围广泛(0℃至60℃),能够适应各种恶劣的工业环境,确保长期稳定运行。此外,CM 1241 RS485/422还支持多种工业通信协议(如Modbus TCP/IP等),这使得系统能够轻松集成不同厂商的设备,提高了系统的兼容性和可扩展性。在实际应用中,该通信模块的稳定性和可靠性得到了充分验证,为系统的稳定运行提供了有力保障。

    1. 设计选型

本设计选用的西门子博途S7-1200 PLC主要是由CPU功能模块、I/O接口模块、通信数据模块、电源蓄能模块、信号板和各外部设备等集成链接而成。如下图3.1所示。

图3.1 PLC的基本结构框图
      1. CPU

SIMATIC S7-1200 系统包括多个不同型号的 CPU,例如 CPU 1211C、CPU 1212C、CPU 1214C、CPU 1215C 和 CPU 1217C。每个模块均可根据系统需求进行扩展。该系统支持在任一 CPU 前端添加扩展信号板,从而轻松实现数字和模拟输入输出的扩展,而不会影响控制器的实际尺寸。具体来说,CPU 1212C 提供了两个信号模块,而 CPU 1214C、CPU 1215C 和 CPU 1217C 则分别提供了八个信号模块。此外,所有 SIMATIC S7-1200 处理器的左侧都可以连接三个以上的通信模块,方便进行串行通信。

CPU 的结构主要由寄存器、运算器、控制器及其之间的数据控制和总线状态构成。CPU 单元包括主电路和外围芯片。对于使用者而言,虽然不必详细分析 CPU 内部电路结构,但应对各个核心组件的工作机制有充分的了解。CPU 控制器负责指令的解释与执行,其工作节奏由震荡信号控制。运算器负责进行数字逻辑运算,并在控制器的指示下完成相关计算,并存储计算结果。

CPU 的处理速度和内存容量是 PLC 中非常重要的参数,这些参数决定了 PLC 的工作速度、I/O 数量以及软件容量等关键性能。因此,合理的参数设置对于控制规模至关重要。本次设计中采用的 CPU 如图3.2所示,所需接线图则见图3.3。

图3.2 CPU 1214 DC/DC/DC

图3.3 接线图
      1. I/O设备

I/O设备能够快速连接并集成通讯接口,与其他设备进行简便的连接。回路电气和PLC之间的相关接口通过PLC的输入输出端口,即I/O设备,实现程序的连接与控制。I/O模块将PLC的I/O电路整合起来,其中输入输出的暂存器可反映输入输出状态。输入模块负责将现场的电信号转换为数字信号并传输至PLC系统,而输出模块则将PLC中的数字信号转化为电信号并输出至控制设备。

(1)输入设备

西门子S7-1200 PLC的输入模块能够接收并采集现场信息,与生产系统及制造流程相连。它主要用于接收来自现场设备的各种指令,如热电偶、指示灯、压力继电器开关等。

(2)输出设备

输出模块将来自CPU处理后的数据转化为可以被现场设备接受的电压、流量等信号,进而激活控制设备,如指示灯、继电器、报警装置等。

常见的I/O设备可按以下方式分类:

开关量设备:根据电压不同,分为不同类型。根据隔离方式可分为隔离继电器和隔离晶体管。

模拟量设备:按信号类型可分为电流型和电压型。根据精度可分为12位、14位等类型。

除了这些常见I/O设备外,还有一些特殊I/O模块,如热电阻、脉冲、热电偶等。I/O模块的规格和数量根据系统需求进行选择,但最大配置受CPU管理能力的限制。模块数量可以根据具体需要进行调整。

      1. I/O分配表

在交通灯系统中,输入设备不仅包括手动控制按钮,还包括各种传感器用于实时监测交通状况。输出设备则主要负责控制交通信号灯的切换。表3.1显示了系统设计所用的I/O分配表。

表3.1 系统I/O地址定义

名称

地址

类型

南北绿灯

Q0.0

输出

南北红灯

Q0.1

输出

南北黄灯

Q0.2

输出

东西绿灯

Q0.3

输出

东西红灯

Q0.4

输出

东西黄灯

Q0.5

输出

开始按钮

I0.0

输入

停止按钮

I0.1

输入

在交通灯系统中,I/O分配表是系统设计与实现的关键部分。该表详细定义了系统中各个输入输出设备的地址。

输出设备南北方向Q0.0绿灯,Q0.1红灯,Q0.2黄灯;东西方向Q0.3绿灯,Q0.4红灯,Q0.5黄灯。开始按钮(I0.0)和停止按钮(I0.1)提供了手动干预的能力,确保在特殊情况下交通信号灯能够被人工控制。通过这张I/O分配表,系统能够清晰地识别和控制各个设备,实现交通灯的切换和交通流量的有效管理。传感器的引入使得交通信号灯能够根据实时交通状况自动调整信号灯的切换,提升交通管理的效率和安全性。

      1. I/O接线图

下图3.4为I/O接线图。启动为I0.0,停止为I0.1。

图3.4 I/O接线图
      1. 扩展通信接口

PLC的通信扩展接口用于将扩展单元和功能模块与基本单元连接,从而使PLC系统能够更灵活地配置,满足各种不同控制系统的要求。通信接口的主要功能是实现与监视器、打印机、其他PLC或计算机的连接,进而支持“人与机器”或“机器与机器”之间的通信与数据交换。

      1. 电源

PLC电源负责为各个模块中的集成电路提供必要的工作电源。大多数PLC系统采用220V交流电或24V直流电源。PLC内部的开关电源为中央处理器、存储器等模块提供5V、12V和24V的直流电源,确保系统的正常运行。

      1. 外部设备

外部设备包括编程设备、监控设备和输入/输出设备(I/O接口)。

编程设备:用于编程和系统参数设置。

监控设备:用于实时监视系统数据。

输入/输出设备:负责接收和传递信息,实现系统与外部的互动。

  1. 交通灯控制系统的软件设计

    1. 系统控制要求

本课题使用TIA博途S7-1200 PLC设计红绿灯倒计时控制系统,要求系统能够显示倒计时功能。具体任务包括框图设计、接线图绘制、流程图控制设计、PLC程序编写、WinCC组态、联合调试以及接线等工作。具体时序控制如图4.1所示。

图4.1 红绿灯时序图

在系统运行中,按下启动开关后,南北方向的红灯亮起并持续30秒,同时东西方向的绿灯亮起并持续25秒。在25秒时,东西方向的绿灯开始闪烁,持续3秒后熄灭。绿灯熄灭后,东西方向的黄灯亮起并持续2秒,随后黄灯熄灭,红灯亮起,持续30秒。此时,南北方向的红灯熄灭,绿灯亮起,持续25秒,闪烁3秒后熄灭,黄灯保持2秒,然后熄灭。该过程结束后,循环重新开始。

在操作过程中,若发现南北方向的绿灯与东西方向的绿灯同时亮起,必须立即关闭信号灯。

图4.2 主程序流程图

主程序流程图如图4.2所示,根据主程序流程图,本设计的主要目的是实现PLC的红绿灯倒计时控制,研究内容分为六个部分:前30秒时,南北方向的红灯和东西方向的绿灯与黄灯按序变化;接下来30秒,信号灯模式交替变化,南北方向的绿灯与黄灯切换,东西方向的红灯保持亮起。本部分将完成上述六个部分的程序设计及组态显示。系统顺序功能图为设计的基本框架,后续设计将根据此功能图展开。系统顺序功能图见图4.3所示。该功能图分为六个步骤,从M0.0开始,通过启动开关触发红绿灯的周期循环。

图4.3 系统顺序功能图
    1. 软件设计
      1. PLC程序设计

在PLC的编程方面,采用西门子S7-1200的梯形图(Ladder Diagram, LD)进行编程。主要功能包括:

信号灯控制逻辑:基于实时传感器数据,系统能够动态调整每个路口的信号灯周期,从而有效管理车流量。

优先通行逻辑:当有紧急事件或特定交通流量变化时,系统能够识别并为紧急车辆提供优先绿灯。

故障处理与报警系统:当系统出现故障时,PLC程序能够自动触发报警,并通过控制面板进行故障诊断和定位。

      1. 数据通信与控制

通过采用Modbus TCP/IP协议,系统能够实现PLC与中心控制系统之间的高效通信。中心控制系统通过专用软件界面,实时监控各个交叉口的交通状况,并进行远程调度和控制。

    1. 系统程序设计

以下为所需PLC变量,见图4.4。

图4.4 PLC变量

图4.5 程序段1

如图4.5,在程序段1中,M10.0为系统启动信号,M10.1为系统停止信号,启动标识控制系统的启动与停止。

图4.6 程序段2

如图4.6,程序段2中,M1.0为上电激活标识,使用MOVE数据传输指令,将数据0传送至“东西倒计时”和“南北倒计时”中。当按下停止按键时,程序停止计数,且倒计时清零。

图4.7 程序段3

如图4.7,程序段3中,PLC上电后为三个计时器提供脉冲信号,开始倒计时。

图4.8 程序段4

如图4.8,在程序段4中,通过MOVE指令设置倒计时计数器,从南北方向的30秒倒计时开始,计时结束后进入新一轮倒计时。

图4.9 程序段5

如图4.9,程序段5中,设置总计60秒的倒计时计数器。当时间小于30秒时,启用第一个倒计时;当时间在30秒到60秒之间时,启用第二个倒计时。

图15 程序段6(1)

图4.10 程序段6(2)

图4.11 程序段6(3)

如图4.9至4.11,程序段6设计了十字路口红绿灯各时间段的南北、东西方向红、黄、绿灯的亮灯条件。通过定时器“IEC_Timer_0_DB”进行时间范围比较,从而得出不同时间段对应的灯光信号类型。上述为PLC程序设计的关键部分,共有六个程序段,能够满足PLC红绿灯倒计时系统的控制需求。

  1. 交通灯控制的程序效果与优化分析

    1. WinCC组态

WinCC系统具有高度可靠性,用户可以根据需要添加不同的模块插件,并且采用了安全的数据库存储数据,提供错误检测和恢复功能,确保数据安全。在本设计中,WinCC通过直观的可视化工具进行组态,简化了数据监控和记录操作。此外,WinCC能够连接PLC和HMI系统,提供更全面的自动化控制功能。

本设计采用WinCC进行HMI组态,构建PLC红绿灯倒计时系统的运行界面。下图18展示了WinCC HMI组态的根画面,文字区域通过文本输入。灯光的组态设置需要点击图中的动画,根据“外观”设置,连接PLC控制信号。

图5.1 HMI WinCC组态根画面

HMI WinCC组态根画面见图5.1所示。PLC程序设计完成后,通过HMI WinCC组态系统进行画面显示,使得设计更加完善,并且帮助读者清晰了解PLC红绿灯倒计时控制系统的设计和优化。

WinCC组态能够在任何计算机环境中运行,并可与多种控制软件集成,展现了其卓越的灵活性与强大功能。本系统利用博途TIA平台中的WinCC进行组态仿真调试,以便展示和验证倒计时红绿灯系统的运行效果。具体操作流程可通过以下画面展示,仿真调试的结果如图5.2所示。

图5.2仿真调试

组态画面其中HMI变量见下图5.3,明确了系统中各个信号变量的定义与关联。

图5.3 HMI变量

系统运行情况可通过仿真画面观察,显示交通信号灯的状态及倒计时功能。例如,当南北方向信号灯为红灯时,东西方向信号灯显示为绿灯,且倒计时正常运行,如图5.4所示。

图5.4 组态仿真画面(1)

同时,当南北方向信号灯切换为绿灯时,东西方向信号灯切换为红灯,其运行状态如图5.5所示。

图5.5 组态仿真画面(2)

通过以上组态仿真画面的展示,可以验证系统设计的正确性。该程序能够正常运行,红绿灯信号切换逻辑及倒计时功能均符合预期,满足设计要求。

参考文献

  1. 廖常初.S7-1200PLC编程及应用[M].机械工业出版社.2010.
  2. 陶权,韦瑞录.PLC控制系统设计、安装与调试[M].北京理工大学出版社.2009.
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  4. 吕景泉.自动化生产线安装与调试[M].中国铁道出版社. 2009.
  5. 王占富.西门子S7-300/400系列PLC快速入门与实践[M].人民邮电出版社. 2010.

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