罗克韦尔实验室基于PLC的交通信号控制综合设计-教材.ppt
华中科技大学控制科学与工程系HUST 罗克韦尔实验室,基于PLC的交通信号控制综合设计,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,基于PLC的交通信号控制综合设计,教学大钢,实验任务及目的,相关预备知识,实验要求,实验内容,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,教学大钢,课程类别：必修实验学时：20,实验学分：1.5配套教材 基于PLC的交通信号控制课程设计实验指导书 黄为等，自编教材,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,实验任务及目的,本实验课目的：通过实验，使同学们在可编程控制器的软、硬件方面得到综合的学习和锻炼，从而提高其动手能力、综合设计能力及创新能力。本实验课任务：1、对Allen-Bradley公司的SLC系列产品，特别是 微型可编程控制器有深入的了解。2、学会操作Rslogix500软件包。学会使用Rslinx软件包，对系统进行组态及通信。3、学习可编程控制器的基本指令的功能及应用。4、通过编程运行来实现单个十字路口交通控制情况的模拟。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,相关预备知识,实验室硬件概述,软件RSLinx介绍,软件RSLogix500介绍,软件RSView32介绍,部分指令介绍,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,实验室硬件概述,约定：基本单元上的端口号为“0/”，扩展模块1上的端口号为“1/”，扩展模块2上的端口号为“2/”.,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,实验室硬件概述,数据文件包含与控制器、外部I/O 有关的状态信息以及与梯形程序指令有关的其他数据。如下表：,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,实验室硬件概述,处理器输出端口电压口与输出口的配置形式：,MicroLogix1200,MicroLogix1500,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSLinx 介绍,RSLinx是在Microsoft WinNT、Win95以及Win98操作系统下建立所有通信方案的工具。它为A-B的可编程控制器与各种Rockwell Software及A-B应用软件，如RSLogix5/500、RSView32等然间之间建立通信联系。启动RSLinx后，应用程序窗口包括标题栏、菜单栏、工具栏、以子窗口打开的应用程序工作区(RSWho、诊断等)以及一个状态栏，如下图所示。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSLinx 介绍,配置驱动器 选择Communications菜单中的Configure Drivers，得到界面如下图所示 从“有效驱动器类型”的下拉列表框中选择所需的类型。实验中控制器与PC机通讯用的是计算机串口，所以这里选择RS-232DF1 Devices，然后按右边的“ADD NEW”。若列出的有所需类型，就不用再增加，这时可选择其中的一项，然后按Configure按钮，重新配置。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSLinx 介绍,参数设置：Comm Port：设为与控制器进行连接的串口号；Devices：选择下拉列表中的SLC-CH0/Micro/Panel View：下面均可用系统默认值。参数配置完后，按Auto Configure，系统检测结果将显示在右边的区域中，若显示不成功则可能是参数设置有问题。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSLinx 介绍,关闭配置窗口，回到RSLinx启动界面，选择Communications菜单中的RSwho，得如下图所示界面,树视图显示的是已经配置的驱动器，右边显示的是对应左边驱动器协议上所连接的控制器，图表下显示的数字表示控制器的节点号，00为上位机的节点号，是固定不变的。图表中打红叉表示此控制器系统没有检测到，可能是接线有问题或者差节点号的控制器已经不存在。需要具体情况具体考虑。,到此，对实验中需用到的RSLinx已经介绍完。若要对RSLinx有更多了解可借助Help或查看相关资料书.,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSLogix500 介绍,功能:RSLogix500是针对SLC500和MicroLogix的以Windows操作系统为基础的梯形图逻辑编程软件包。其运行环境是Microsoft indows95和Windows NT,与Rockwell Software基于DOS的编程软件所创建的程序兼容.1、自由组态梯形图编辑器集中应用逻辑，代替了写程序时严格的语法要求 2、项目校验可建立错误信息列表，利于编程人员浏览和修改 3、拖放编辑功能可将数据表元素从一个文件移到另一个文件，将一个梯 级从一个子程序或项目文件中移到别处，或在一个项目文件内将指 令从一处移到另一处 4、搜索和替代可以快速改变地址或符号 5、项目树的界面可以访问项目包括所有的文件夹或文件 6、自定义数据监视器用于将分开的数据放在一起便于查看 7、有着与梯形逻辑编辑器一样简单的进行拖放操作的基于IEC 1131-3标 准的SFC和结构文本编辑器 8、梯形逻辑的可存取部分PC5库用于存放访问任意的PLC-5编程软件,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSLogix500 介绍,打开RSLogix500一个工程文件时，界面如下图,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSLogix500 介绍,使用RSLogix500编写工程文件时，具体操作步凑如下 组态系统通讯:用户计算机和处理器的通讯。对于AB的系列产品，上位机与处理器的通讯均通过RSLinx软件来配置，在此只需在Comms(通讯)菜单上单击System Comms(系统通讯)，出现如下图所示界面。这时在左边的树视图中选择要对之进行编程的处理器，按下OK，从而在显示节点号的位置显示相应的节点信息。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSLogix500 介绍,创建新工程 工程是一整套与用户程序逻辑相关的文件。在File菜单上单击New,得到如下图所示界面。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSLogix500 介绍,I/O组态 新建工程文件后，需定义框架，指明I/O模板在处理器机架内的槽位置，且为每个机架选择电源。双击工程目录内的I/O组态图标（I/O Configuration）,打开I/O组态窗口如下图所示。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSLogix500 介绍,从I/O组态窗口，单击Power Supply（电源），检查机架上的负载，如下图所示。Power Supply Loading对话框只用于提供信息，不能进行设置。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSLogix500 介绍,创建程序和数据文件 创建新文件，在程序或数据表图标上单击右键，从菜单中选择New.程序文件包含控制器信息，梯形图主程序及子程序。数据表文件包含与外部I/O以及在梯形图主程序、子程序文件内使用的所有其他指令相关的状态信息。输入逻辑程序 打开一个程序文件时，RSLogix500窗口的右半部就会打开梯形图文件。通常打开一个工程时，程序文件2（主程序文件）就会被打开。若没有输入任何梯形图逻辑，那么只有结束梯级。如下图所示。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSLogix500 介绍,在指令工具栏上单击梯级图标。连续点击，可在一个梯级上按从左至右的顺序添加指令。为指令加入地址：双击该指令，在上方的空白区域内键入地址即可。指令加入梯级后，可使用下列方法为数据库内的地址加入符号和说明：（1）打开程序文件使用鼠标右键直接为编址的指令加入文本说明。（2）在数据文件内修改赋予地址的说明：双击数据文件，点击数据文件编辑表内的一个地址，用于输入该地址文本说明的区域位编辑表的底部。（3）直接输入一个符号，然后使用数据库符号/注释编辑器为该符号分配一个地址。梯形图的执行顺序：从左到右，从上到下，直至结束梯级,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSLogix500 介绍,校验逻辑程序 准备编译工程时，可校验单个的程序文件或整个地工程，使用菜单工具栏或鼠标右键可启动该项操作,如下图所示,启动校验功能后，将显示Verify Result（校验结果）输出窗口，给出书写程序逻辑时出现的错误或遗漏。校验结果显示在工程目录下方窗口的底部。要隐藏该窗口，点击View(视图)菜单，然后单击Result(结果)。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSLogix500 介绍,组态通讯通道，下载以及进入在线方式,进入在线方式前，须定义处理器通讯设置，并决定某种系统和协议控制。如果一直按照前面的步骤进行，到这里，可以直接进行下载并进入在线方式。如果用户是离线建立程序，计划通过固定的协议在某一特定的处理器（节点）上下载并运行程序，那么需要按照前面配置的系统通讯设置。可通过控制器通讯对话框（双击工程目录下的Controller Properties图标，然后选择Controller Communications选项进行访问）进行设置。所有的设置完成之后，将程序下载到处理器，从Comms菜单单击Download，之后RSLogix500将提示用户是否进入在线方式。单击Yes进入在线方式；然后选择运行，对数据文件进行监控。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSLogix500 介绍,监控数据文件,程序运行中，可用RSLogix500监视数据表文件内的变化。监控数据表文件时，可完成以下功能：（1）定义数据文件选择网格显示方式（2）改变数据表内的值（3）改变显示基数（4）显示在梯形图逻辑中用到的地址（5）在文件之间切换（6）快速跳转至另一个数据表文件内的另一个地址 用户可同时打开多个数据表文件进行监控。点击标题栏并移动鼠标，将每个数据表窗口移至可视位置。,到此，一个工程文件建立完成。若想了解RSLogix500其他特殊功能，可查阅相关资料或随时查看RSLogix500的Help.,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSVIEW32 介绍,RSView32是一种对自动控制设备或生产过程进行高速有效监控的、以MFC、COM（元件对象）组件技术为基础的MMI（人机接口）组态软件。它是第一个在图形显示中利用ActiveX、Visual Basic Application、OPC（面向过程控制的OLE）的MMI产品，提供了监视、控制和数据采集等必要的全部功能。RSView32 Active Display系统将RSView32 MMI软件扩展为Client/Server系统，RSView32服务器不仅可以在现场，而且可以通过Internet在世界的任何地方连接进入，提供用户最大的灵活性。RSView32为生产过程提供交互窗口、面向对象的动画图形、开放的数据库格式、历史数据存储、增强的趋势分析、报警、引导标签创建和事物探测的能力。RSView32可以与PLC-5、SLC500、MicroLogix系列的控制器以及ControlLogix建立通信。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSVIEW32 介绍,建立一个新工程 打开RSView32软件，点击白纸状图案，在出现的新窗口中自定义一个工程名，创建一个新工程，出现如下图所示窗口：,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSVIEW32 介绍,通道设置 通道窗口主要设置网络类型，可选的网络协议有DF1、DH、DH-485、ControlNet 及TCP/IP等。点击编辑模式下的System，双击Channel,出现如下窗口，在Network栏中选DH-485，Primary Communication Driver 栏中选中正运行的设备名。按OK。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSVIEW32 介绍,节点设置 双击节点（Node），打开节点设置窗口如下图所示。数据源选用直接驱动（Direct Drive）,取一个节点名，若RSLinx已打开且正常运行，则点击站后面的按钮，出现RSWho窗口，选中运行设备，则站和类型自动填写。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,软件RSVIEW32 介绍,创建标签数据库 编辑系统监控界面,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,部分指令介绍,每条基本指令包含：指令助记符和指令使用说明,位指令,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,部分指令介绍,计时器指令和计数器指令,延时导通计时器指令 延时断开计时器指令，助记符：TON 助记符：TOF,保持计时器指令 加计数器指令 助记符：RTO 助记符：CTU,减计数器指令 复位指令 助记符：CTD 助记符：RES,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,部分指令介绍,判断相等指令 判断不等指令 助记符：EQU 助记符：NEQ,比较指令,判断小于指令 判断小于等于指令 助记符：LES 助记符：LEQ,判断大于指令 判断大于等于指令 助记符：GRT 助记符：GEQ,相等屏蔽比较指令 助记符：MEQ,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,部分指令介绍,加法指令 减法指令 助记符：ADD 助记符：SUB,算术指令,乘法指令 除法指令 助记符：MUL 助记符：DIV,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,部分指令介绍,数据处理指令,逻辑与指令 逻辑或指令 助记符：AND 助记符：OR,整数转换成BCD码指令 BCD码转换成整数指令 助记符：TOD 助记符：FRD传送指令 屏蔽传送指令 助记符：MOV 助记符：MVM,逻辑非指令 取反指令 助记符：NOT 助记符：NEG,通讯（信息读/写）指令 助记符：MSG,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,实验要求,基本要求 首先安交通运行规则及实验设备现有的端口情况自定实验方案，确定端口分配表，编程，接线，调试，最后验收。课后完成实验报告。考核与评分方式 验收最后的实验模拟效果，结合每组实验情况及实验报告给出评分。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,实验内容,1、十字路口交通灯控制实验,2、结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验,3、两台或多台交通灯通讯控制实验,4、十字路口的RSView32界面控制实验,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,十字路口交通灯控制实验,实验目的 通过实验,使同学们在可编程控制器的软,硬件方面得到综合的学习和锻炼。实验要求1、对Allen-Bradley公司的SLC系列产品,特别是微型可编程控制器有深入的了解.2、学会安装、编程或调试Allen-Bradley公司的小型可编程控制器Micrologix1000和Micrologix1500及其相应的扩展模块.3、学会操作Rslogix500软件包,对系统进行组态,对对象进行编程.4、学会使用Rslinx软件包，对系统进行组态及通信.5、进一步巩固学习可编程控制器的基本指令的功能及应用，实现编程及调试过程.6、了解交通灯的控制规律，完成十字路口交通灯控制的编程与调试.,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,十字路口交通灯控制实验,实验装置:Micrologix1000系列控制器,控制器输出线连接板,PC机,1761CBL-PM02,十字路口交通系统实验平台如图：,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,十字路口交通灯控制实验,实验内容：在如下城市十字路口交通灯示意图中,东西南北每面都有四个控制灯,分别为:禁止通行灯(亮时为红色)左拐灯(亮时为绿色)直通灯(亮时为绿色)右拐灯(亮时为绿色,控制为常亮),HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,十字路口交通灯控制实验,控制要求:A、D方向：A、D方向（南北）直通灯点亮，同时B、C方向（东西）禁止通行红灯点亮，维持10S（也可以在南北直通 灯亮7S后以亮0.5S灭0.5S的占空比闪亮3S），可以在2S后点亮第一位数码管，显示8，以后以1S的速度递减分别显示7、6、5、4、3、2、1、0。此时刚好10S到，熄灭数码管，再点亮A、D方向左拐灯，维持10S（也可以最后3S闪亮）后（可按上述方法控制数码管），紧接下一步。B、C方向：B、C方向（东西）直通灯点亮，同时，A、D方向禁止通行红灯点亮，维持10S，B、D方向向左拐灯点亮，维持10S后完成第一个周期动作（数码管控制规律相同），返回到开始动作周而复始的循环。说明：在上述控制过程中，右拐灯控制为常亮。通行时间可以 由实验者自己 确 定。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,十字路口交通灯控制实验,十字路口交通灯时序图,I/O分配表,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,十字路口交通灯控制实验,实验步骤1、熟悉及Micrologix1000，Micrologix1200及Micrologix1500组成、安装及与PC的连接；Micrologix1000 I/O分布；Micrologix1200及Micrologix1500的I/O分布及扩展模块的I/O分布。2、熟悉并操作Rslogix500软件包及变成方法。3、熟悉并操作Rslinx软件包。4、用上述两软件包进行系统组态，确认系统连接成 功。5、理解实验内容，构思并编制实验梯形图。6、下载并调试。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,十字路口交通灯控制实验,提示：利用若干个定时器控制两个方向的四个灯的点亮时间及亮、灭顺序。思考：上述实验为交通灯正常时序控制，若改为急车强通控制，试编制程序，即有急车来时，不管原来交通灯的状态如何，一律强制有急车方向的绿灯亮，放行急车，直到通过为止，随后按正常时序控制。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,十字路口交通灯控制实验,可参考交通灯控制梯形图,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验,实验目的1、进一步熟悉Allen-Bradley公司的微型可编程控制器的运用。2、充分理解与实验I/O点的分配及运用。3、进一步提高编程技能，实验路矿的模拟控制。实验装置 Micrologix1000，Micrologix1200及1769-0W8，1761-CBL-PM02，Micrologix1500（1764-LSP 1769-0B16 1764-24BWA 1769-ECR），十字路口交通系统实验平台，PC机,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验,实验台介绍实验台为十字路口模型，分A（南）、D（北）、B（东）、C（西）四个方向，每个方向为六车道控制，有规律的对称布置，每个方向车流流向为左拐、直通、右拐，中间为四面的交通灯控制显示。交通灯周围对称布置着直通和左拐车流。车流用24V直流电源控制的众多灯的闪亮来模拟，闪亮时间由实验者根据实验的模拟情况来确定。车流的控制要配合四面的交通灯的控制要求。,实验台的一个侧面有90个引出插座，供实验者组线用。要注意插座与路况上每个车（即控制灯）对应关系。Micrologix1500的扩展I/O模块的输出口已由插线平台引出。路况上车流的控制规律如下：A、D、B、C每面最外围六个灯接到一起形成闪亮控制，闪亮时间由实验者根据需要而定。最外围以内的灯模拟车流的规律实验者可以根据实际的路况控制自行构造。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验,推荐参考控制规律 开启开关接通，首先A、D方向直通灯和右拐灯点亮，同时B、C方向进制通行灯和右拐灯点亮。A、D方向的直通车和右拐车滚动行驶（按一定延时时间顺序点亮某一方向的灯），通行时间为16S，此间，A、D方向左拐车及B、C方向直通和左拐车禁止通行，B、D方向允许右拐车通行。16S到后，A、D方向的直通车禁行，左拐车通行。过后，A、D方向禁止通行灯点亮，同时左拐车禁行，B、C方向直通灯点亮，直通车通行。也通行16S后，B、C方向直通灯熄灭，直通车禁行，左拐灯点亮，左拐车通行，通行16S后返回起始点循环控制。（若加上数码管可按上一实验所述规律控制）。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验,编号控制：,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,实验步骤1、对系统组态2、构思控制规律3、确定所需I/O点数，分配I/O点4、编程及调试,结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验,路况模拟梯形图提示：,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,两台或多台交通灯通讯控制实验,实验目的 了解罗克韦尔公司的各种通讯协议，熟悉DH-485网络,熟悉罗克韦尔公司的通讯设备，熟练运用Micrologix的通讯和信息指令，实现两台或多台控制器之间的通讯。实验要求 1、正确组态系统，成功通讯。2、正确连接控制器之间的通讯线路。3、控制器正确连接到上位机，完成通讯。4、两台或多台控制器之间实现信息传递并相互 控制,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,两台或多台交通灯通讯控制实验,实验装置Micrologix1000，Micrologix1200及1762-OW8，1761-NET-AIC，1761-CBL-PM02，Micrologix1500（1764-LSP 1769-OB16 1764-24BWA 1769-CR），十字路口交通系统，实验平台，PC机实验内容 用罗克韦尔公司的DH-485网络来实现多台控制器之间的通讯。各控制器间通过AIC+高级接口转换器进行连接，最后连接到上位机的DH-485的网卡上。DH-485网络的接线图可参考Micrologix1500的用户手册。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,两台或多台交通灯通讯控制实验,实验步骤 1、将控制器与PC机相连，设置通讯协议与端口号 2、写好的程序下载到对应的控制器中 3、按照DH-485网络连线连接各个控制器及上位机 4、调试程序，并查看运行结果，直到实现正确的控制 注意事项 1、此实验主要是针对控制器的通讯，所以这里对通讯参 数的设定一定要注意。如果连接的上位机中，我们在 下载程序到控制器时，必须把通讯协议改为DH-485。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,两台或多台交通灯通讯控制实验,注意事项 2、如果是PC机与控制器进行通讯，通讯协 议必须是DF1的全双工或者半双工，如 果通讯协议不匹配的话，我们是不能访 问控制器的，RSLinx也无法与控制器进 行连接。3、在用通讯指令MSG时，一定要能实现信 息的连续发送，可参考下面的部分程序。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,两台或多台交通灯通讯控制实验,信息连续发送梯形图提示：,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,十字路口的RSView32界面监控实验,实验目的 1了解罗克韦尔公司的各种通讯协议，熟悉DH-485网络 2熟悉各种数据类型，理解tag的含义。3熟练运用RSView32编制控制对象的监控界面，实施实 时监控。实验要求 1整个实验自己动手，独立完成。2正确组态系统，成功通讯。3熟悉RSView32的用法，正确对各个组态参数进行设置。4要求具有一定的美工基础，绘制出好的监控界面。5编制的监控界面能实时反映被控对象的运行情况。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,十字路口的RSView32界面监控实验,实验所需装置 Micrologix120及1762-OW8，1761-NET-AIC，1761-CBL-PM02，Micrologix1500（1764-LSP 1769-OB161764-24BWA 1769-ECR），十字路口交通系统实验平台，PC机 实验内容 学会利用监控软件RSView32对各种参数设置tag，并根据被控对象的具体结构和运行规律编制合理且形象的界面，最后成功运行能实时反映被控对象运行规律的监控界面。,HUST 罗克韦尔实验室,2023/10/30,十字路口的RSView32界面监控实验,实验步骤打开RSView32，建立一个新工程。正确设置通道，通讯协议，节点，编制各个参数的tag数据库。根据被控对象的结构绘制界面。试运行及修改与完善。关于RSView32软件的操作使用请参考预备知识部分,谢 谢！,
