1、华北电力大学本科毕业设计（论文）I用 IFIX软件实现交通灯的模拟摘要随着自动控制领域在工业中的广泛应用，对自动控制的要求也越来越高，主要在于可操作性，稳定性，简易性。而可编程逻辑器 PLC 就很好的解决了这个问题，体积小，功能强大，安装方便。而现在市场上应用的最广的与 PLC 紧密结合的上位机操作软件就是 IFIX 软件，为了更好的了解和应用 IFIX 软件，本毕业设计通过在 IFIX 软件环境中实现交通灯的模拟，具有一定代表性，易于达到该目的。本设计主要目的在于熟悉 IFIX 软件及应用，把 PLC 编程设计技术和 IFIX 软件功能紧密结合在一起，加强了应用能力。通过对交通的的模拟实验，
2、进一步加深了两者之间的结合，加强了工程应用能力。关键字：IFIX；可编程逻辑控制器；PLC；交通灯模拟华北电力大学本科毕业设计（论文）IITo achieve the simulation of traffic lights with IFIX softwareAbstractAs in the field of automatic control in a wide range of industrial applications, automatic control of the increasingly high demand, mainly in operation, stabilit
3、y, and recommendations. And programmable logic PLC for the good of this issue resolved, small size, powerful, easy installation. And now on the market the most extensive application of the PLC and in close connection with the PC operating software is IFIX software, in order to better understanding a
4、nd application of IFIX software, the graduation passed in IFIX software design environment to achieve the simulation of traffic lights, the representative of a certain , Easy to achieve that purpose.The main purpose is to design IFIX familiar with the software and applications, the PLC programming s
5、oftware technology and IFIX closely together to strengthen the ability. Through the traffic of the simulation experiments, to further deepen the integration between the two, to strengthen the capacity of engineering applicationsKeywords：IFIX；Programmable logic controller；PLC; Simulation of traffic l
6、ights；华北电力大学本科毕业设计（论文）I目录摘要 .Abstract .1 绪论 .11.1 IFIX 软件介绍及其特点 .11.2 可编程逻辑控制器 PLC 的基础及应用 .31.2.1 什么是可程序逻辑控制器 .32 设计思路及 PLC 梯形图设计 .92.1 控制要求 .92.12 程序设计 .93 交通灯综合设计 .143.1 设计的准备工作 .143.2 画面设计 .153.3 脚本程序的编辑 .173.4 调试程序运行 .214 总结 .24参考文献 .25致谢 .26华北电力大学本科毕业设计（论文）11绪论1.1 IFIX软件介绍及其特点IFIX 是全球最领先的 hmi/s
7、cada 自动化监控组态软件，已有超过 300，000套以上的软件在全球运行。世界上许多最成功的制造商都依靠 ge fanuc 的ifix 软件来全面监控和分布管理全厂范围的生产数据。在包括冶金、电力、石油化工、制药、生物技术、包装、食品饮料、石油天然气等各种工业应用当中，ifix 独树一帜地集强大功能、安全性、通用性和易用性于一身，使之成为任何生产环境下全面的 hmi/scada 解决方案。 利用 ifix 各种领先的专利技术，可以帮助企业制定出更快、更有效的商业及生产决策，以使企业具有更强的竞争力。学习和应用 IFIX 软件有实际的需求和必要性。Intellution 公司是世界领先的自动
8、化软件应商.Intellution 的 iFIX是一套实现现场数据采集,过程可视化及过程监控功能的高性能的工业自动化软件解决方案.iFIX 可以帮助您精确地监视,控制生产过程,并优化生产设备和企业资源管理.它能够对生产事件快速反应,减少原材料消耗,提高生产率,从而加快产品对市场的反应速度,提高用户收益.易于扩展和集成由于运用了直观的图形工具,iFIX 的用户可以快速上手,简单快捷地为他们的生产过程创建高性能的过程窗口.无论是简单的单机人机界面(HMI),还是复杂的多节点,多现场的数据采集和控制系统(SCADA),iFIX 都可以方便地满足各种应用类型和应用规模的需要.iFIX 灵活的系统结构意
9、味着:iFIX 不但可以满足当前系统应用的需要,还可以在将来需要的时候随时方便地扩展系统规模.iFIX 是 Intellution DynamicsTM 工业自动化软件解决方案家族中的HMI/SCADA 解决方案,用于实现过程监控,并在整个企业网络中传递信息.基于组件技术的 Intellution Dynamics 还包括了高性能的批次控制组件,软逻辑控制组件及基于 Internet 的功能组件.所有组件能无缝地集成为一体,实时,综合地反映复杂的动态生产过程.今天,Intellution DynamicsTM 自动化软件解决方案在世界范围内广泛用于包括: 离散/连续生产制造 ,包装,食品和饮料
10、,石油及天然气生产,公用事业,化工,制药等众多工业领域.无可比拟的易用性和极大的灵活性使 iFIX 成为工程师,操作员和系统集成商的首选软件.系统目录树在 iFIX 内查找文件的主要工具是系统目录树.使用树状管理结构,方便了用户操作管理文档和各种图形对象.在系统目录树内可快速调用 iFIX 各种功能或其他第三方应用.另外,目录树中的目录项还可以完全用户化,包括添加和删除.工具栏 iFIX 工具栏内包含了各种图形工具,功能专家和动华北电力大学本科毕业设计（论文）2态对象工具.为方便用户开发画面,用户可以根据需要,放置常用工具按钮及调整工具栏大小.图形工具和对象工具按钮中还提供了图形工具一栏,包括
11、:矩形,圆角矩形,圆,椭圆,圆弧,多边形,扇形,直线,折线等图形对象.除此之外还有数据连接,按钮,图表,报警汇总,位图,事件等多种功能对象工具栏.向导和专家使用内置向导和专家,用户不需要进行任何编程,就可自动完成多种复杂功能,包括:前景颜色变化,填充,旋转,位置移动,大小缩放,可见不可见操作,画面打开,关闭,替换操作,改变数据输入方式等,专家工具栏还可以由用户自定义扩充.这些专家能自动生成 VBA 代码,避免了用户的编程工作.图符生成向导智能图符生成向导使创建图形变得十分简捷,许多预定义的图符集,如泵,罐等可直接拖拽到WorkSpace 中,减少系统开发时间.动画专家(Animation Ex
12、pert)可直接从 OPC服务器读取数据并获得动画效果.所有对象属性都可以赋予动画效果,且在属性窗口及 VBA 中浏览或改变对象属性.图符图符是可重复使用的动态对象或一组图形对象.用户可以象操作图形对象一样操作图符.例如可以在系统树各画面间拖拽图符,可进入其内部编辑图符,可根据需要排列它们在画面中的位置.对象组对象组可以方便地组织和重复使用图形对象,它可以象单一对象一样方便地实现移动,缩放或者复制操作,加快画面开发.编辑对象组使用 iFIX,用户可以深入对象组内部,编辑图形元素,而不必把整个对象组解组.更重要的是:这一操作不影响对象组原有的脚本和动态属性.图形拖拽 iFIX 内简单的拖拽动作就
13、可以把图形在 WorkSpace 内或应用程序间复制或移动.全面支持 ActiveX 控件 Intellution WorkSpace 是一对象容器,可方便,简单地集成任何第三方 ActiveX 控件,如:在WorkSpace 中直接插入 MsWord 和 Excel 文档,其相应的菜单,工具条在WorkSpace 中能自动显示,如同在 MS Word 和 Excel 中工作一样.Intellution WorkSpace(左图)是一强大的组件容器,为 Intellution Dynamics 各组件提供了统一的集成化开发环境,大大简化了系统的开发过程.直观,清晰的系统目录树结构界面可方便系统
14、地开发,管理.由于 iFIX WorkSpace 可以随时在系统组态及运行环境之间互相切换,系统调试十分方便快捷.无需编程,Intellution WorkSpace 环境即可根据不同要求进行用户化设置.你可通过“拖拽“,将诸如向导和专家等 iFIX 开发工具放入 WorkSpace 的工具箱或工具栏中,也可以把自己编制的工具按钮加入其中.iFIX WorkSpace 运行环境提供实时动态画面,趋势,报警和报表功能,以便有效地进行过程监控.Intellution WorkSpace 对象与对象的连接由于 VBA 已经嵌入到了 iFIX 的内部结构之中,所以许多工作就避免了用户编程.iFIX 最
15、大限度地发挥在线组态功能.对过程数据库,图形及其它应用程序进行在线修改,增加时,无需关闭或重新启动 iFIX,并不影响正常生产过程.华北电力大学本科毕业设计（论文）3以上优势很好的证明了为什么 IFIX 软件能在各个工业领域取得如此多的广泛应用，也是我们需要对其加深了解，加强应用的原因。1.2 可编程逻辑控制器 PLC的基础及应用可编辑逻辑程序控制器（PLC，Programmable Logic Controller），乃是一种固态电子装置，主要利用输入输出装置的回授信号及储存程序，控制机械或程序的操作。在工厂自动化（FA）系统中，PLC 因为具备价格便宜、系统稳定及环境适应性佳的特点，故一直
16、为自动化业界所采用。近几年来，各 PLC制造厂家无不致力于新机种的研发，所以在 CPU 处理速度、扩展模块及通讯的功能上，相较于早期 PLC 控制器，已有长足的进展。在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968 年美国通用汽车公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称 Programmable Controller(PC)。 个人计算
17、机(简称 PC)发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为 Programmable Logic Controller(PLC)。 上世纪 80 年代至 90 年代中期是 PLC 发展最快的时期，年增长率一直保持为 3040%。在这时期，PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC 逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在 过程控制领域处于统治地位的 DCS 系统。 PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取
18、代的。 1.2.1 什么是可程序逻辑控制器早期的自动控制都是以继电器并配合计数器、定时器及传感器等控制组件以完成顺序控制的目的。由于工业的变革，在生产制造方面，传统的方法已无法满足，因此有业者根据其需要，订出以下的规格，希望有这样的控制器，能够改善传统的控制方式，藉以提高效率，增加产量。1. 编程简单方便，可以在现场修改程序。2. 硬件维护与检修简单。华北电力大学本科毕业设计（论文）43. 高度可靠性，能适应恶劣的工作环境。4. 体积小。5. 资料之读取和联机容易。6. 价格具竞争性。7. 扩展时，原系统只做很少的改变基于以上之规格及广大市场之需求，促使 PLC 迅速的发展。PLC 能储存如顺
19、序指令、定时器指令、计数器指令、演算指令、数据控制指令以及通讯指令，并藉 以控制工业的机械装置及流程。如下图所示为 PLC 在应用方面的概念图。PLC 是以微处理机为基础，综合了计算器与自动化技术而开发的工业控制装置，这种控制器按照 IEC 国际标准的定义是可程序逻辑控制器又称为 PC 或PLC。这种装置，内部储存预先编写相应的程序， 待输入输出连接完成之后，PLC 运行这个程序，便可自动完成预定的操作，属于一种程序记忆型的电 子控制装置，亦可视为一般的继电器或定时器、计数器等集合体。PLC 之操作模式乃藉监测按键、感应器及开关等等输入之信号，假如这些输入的信号被侦测到改变， 控制系统就会透过
20、使用者所已经加载的程序作动作，产生相对应的输出信号。一般 PLC 有以下的功能规格，使用者可根据该规格，评估该 PLC 是否符合所需之应用。1. 输入点数：该 PLC 能处理的信号点数。2. 输出点数：该 PLC 能控制的输出点数。3. 定时器数量：该 PLC 内部仿真的定时器数量。4. 计数器数量：该 PLC 内部仿真的计数器数量。5. PLC 支持指令：该 PLC 所能处理及涵盖的指令范围。6. 执行速度：PLC 执行每个指令的执行度，这关系到整个系统的扫描时间 (Scan-time)。华北电力大学本科毕业设计（论文）57. 使用者的程序空间：即 PLC 程序所占有的最大空间。8. 程序输
21、入的方式：由专有的书写器输入或是由其它方式加载。9. 系统的扩充性：该 PLC 可以再作哪一方面的扩展等等。PLC 有效消除了许多传统上需要以继电器为主之系统的线路连接问题，它可以很简便地根据生产线 的需要重新规划控制线路，给予一个非常经济并且改变制造环境的弹性空间很大。1.2.2 PLC 可编程逻辑控制器的内部结构：PLC 的构成 从结构上分，PLC 分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式 PLC 包括 CPU板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 PLC 包括 CPU 模块、I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合
22、配置。 PLC 的基本结构如图 1-1 所示，其各组成部分如下：1. 输入单元这是各种输入信号 (动作命令信号及回授的检测信号) 的输入接口，为直流输入类型并采用光耦合隔离，可将外部信号与 PLC 内部隔离。华北电力大学本科毕业设计（论文）62. 输出单元这是把 PLC 处理结果即输出信号送给控制对象的输出点。输出点型式有继电器输出及晶体 管输出二种类型，可将 PLC 内部信号与外部负载电源隔离。开关量：按电压水平分，有 220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA0-20mA）、电压型（0-10V0-5V-10
23、-10V）等，按精度分，有 12bit14bit16bit 等。 除了上述通用 IO 外，还有特殊 IO 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按 I/O 点数确定模块规格及数量，I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 3. 中央处理单元 (CPU)CPU 是 PLC 的核心，它由控制器、运算器所组成。它由程序内存中顺序取出使用者的程序 指令，并对其译码，根据指令功能，发出有序的控制信号，从输入单元或组件区读取资料，在 运算器中进行处理，而后把处理结果给输出单元存入组件区。不断循环扫描整个程序区，实行预定的控制程序。CPU 是 PLC
24、 的核心，起神经中枢的作用，每套 PLC 至少有一个 CPU，它按PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。 华北电力大学本科毕业设计（论文）7在使用者看来，不必要详细分析 CPU 的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用
25、于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。 CPU 速度和内存容量是 PLC 的重要参数，它们决定着 PLC 的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。 4. 系统程序区PLC 核心程序储存区，主要负责所有自我诊断、指令翻译及监督管理等功能。5. 组件区PLC 内部组件有输入继电器 X、输出继电器 Y、内部辅助继电器 M、定时器T、计数器 C、 状态继电器 S 及资料缓存器。详细使用方法请参考第二篇。6. 程序内存程序内存是用来存放使用者所输入的程序，DVP-PLC 采用 EEPROM，不需要电池。7. 电源这是把外部
26、电源转换成 PLC 内部所需直流的电源装置。PLC 的外部电源输入可接受两种型 式，一为单相 85264VAC 50/60Hz 的交流电源，另一为2426V 的直流电源。使用交流输入的 PLC，可提供一组 24V 直流电源，供外部使用。大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使 CPU 能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。 8. 外部设备PLC 所提供的 RS-232 通讯口，主要连接程序编辑工具的掌上型书写器、个人计算机。掌上型书写器掌上型书写器（以下简称 HPP），其基本功能为输入、修改、检查及显示使用者程序，辅助功能有监视程序运行情况或显示错误讯息等。内部程序可断电保持三天以上。9. 其它系统连接PLC 系列主机具备内建通讯控制功能，在远距离控制及联机控制具有其特
