[发明专利]基于触摸屏和PLC的交通实验系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于触摸屏和PLC（可编程逻辑控制器）的交通实验系统及其控制方法，属于电气与机电技术领域。

背景技术

目前，许多高校在电气与机电类专业都开设了PLC（可编程逻辑控制器）课程，一般仍以书本教学为主。虽然有的通过多媒体课件来辅助教学，但是学生仍然感到内容抽象，难以理解，尤其在联系实际的应用性环节中，PLC教学更是困难重重，更没让学生达到学以致用的目的。控制红绿灯是PLC的典型应用，有些学校的课程设计用PLC控制发光二极管来模拟交通灯的简单工作方式，少了一些形象逼真的效果，而且实现的功能固定单一，不能多功能、多模式的实时控制发光二极管的工作方式，没能达到激发学生的兴趣和创造力。为此，学生需要一种新的交通实验系统，使学生设计和验证自己的PLC课题，从而变被动枯燥学习为积极主动地创造性学。

而且，近几年车辆数量迅速增加，而城镇道路建设和交通管理相对滞后，人车争路、道路拥挤、阻塞现象、交通事故等时常发生，城市交通问题越来越引起人们的关注。目前，我国城市交通灯系统比较单一，十字路口交通灯基本上都是固定配时的，交通部门根据统计人员的道路车流量统计数值，确定一个固定值作为红绿灯的工作时长，而不能有效的多功能、多模式的实时控制交通灯的工作方式。根据现有的PLC交通实验系统不能激励学生对交通灯控制的兴趣和对交通智能管理的思考与探索。

如今，触摸屏是一种新型可编程控制终端，是新一代高科技人机界面产品，适用于现场控制，可靠性高，编程简单，使用维护方便。在工艺参数较多又需要人机交互时使用触摸屏，可使整个生产的自动化控制的功能得到大大的加强。在工业和一些电器设备中已经很好地应用了，而在实际的交通控制和PLC交通实验中却还未得到应用。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足， 本发明提供一种基于触摸屏和PLC的交通实验系统，帮助学生深刻理解PLC的工作原理和应用方法，激发学生的兴趣和创造力，激励学生对交通智能管理的思考与探索，协助教师更好地完成教学任务。

技术方案：一种基于触摸屏和PLC的交通实验系统，其特征在于：所述交通实验系统由触摸屏、PLC、交通灯灯具、串口通讯线以及直流电源组成，所述PLC通过串口通讯线与触摸屏连接，PLC与交通灯灯具电连接，触摸屏、PLC、交通灯灯具和串口通讯线均由直流电源供电。

所述触摸屏是TPC7062K。

所述PLC是西门子的S7-200系列的PLC。

所述交通灯灯具有12个工业信号灯组成，红灯、绿灯、黄灯各4个，与实际交通灯分布排列相同。

所述串口通讯线是RS-485通信总线。

所述直流电源为直流电源24V。

一种基于触摸屏和PLC的交通实验系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤（1）：初始化，在触摸屏中设置红绿灯时间和时钟时间；

步骤（2）-主方法：根据时钟时间自动选择白天模式和夜间模式，白天模式下，红灯、绿灯、黄灯根据设定时间正常轮流显示；夜间模式下，只有黄灯闪烁，红灯和绿灯不工作。

如果有急车要迅速通过红绿灯，还包括步骤（3）-急车通行子方法：如果有急车要迅速通过红绿灯，通过触摸屏的按键调用急车通行子方法，控制红绿灯的工作方式，达到急车先行的目的。

所述步骤（2）-主方法具体是指：

2a)：通过触摸屏上的输入框控件，设定时钟时间和红绿灯时间，正常工作后，时钟时间实时传输到PLC中的寄存器，设定的红绿灯时间数据传输到PLC方法中的控制红绿黄灯运行时间的定时器上；

2b)：PLC根据寄存器中的时钟时间判断是否在5点到22点之间，如果是，运行交通灯白天模式；如果否，跳转到运行交通灯夜间模式；

2c)：根据触摸屏上急车通行按键是否按下，判断是否进行急车通行，如果否，继续运行主方法；如果是，调用急车通行子方法；

2d)：如果否，再判断步骤是否结束；如果否，转到2b)处；如果是，结束。

所述步骤（3）-急车通行子方法具体是指：

3a)：根据触摸屏上按键的操作，判断是否南北道通行，如果是，进入南北道通行的方法；如果否，转到东西道通行的方法；

3b)：判断否返回到主方法，如果否，继续运行子方法的下一步；如果是，返回到主方法的2b)处；

3c)：根据触摸屏上按键的操作，判断是否东西道通行，如果是，进入东西道通行的方法；如果否，转到南北道通行的方法；