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1、工业自动化平台系统（交通灯）实验指导书一、实验目的1、了解工业自动化交通灯平台系统工作流程。2、学习工业自动化交通灯平台软件。二、实验内容1、理解PLC控制交通灯原理。2、观察、记录红灯、绿灯、黄灯亮灯时间，修改程序改变亮灯时间。3、使用工业自动化交通灯平台软件控制交通灯。4、使用TCP&UDP测试工具控制交通灯。三、实验设备1、硬件：1.1、PC机 1台1.2、hw-36MT-3DA PLC 1个1.3、WiFi设备服务器 1个1.4、交通灯模型 1套 1.5、24V电源 1个1.6、5V电源 1个 1.7、公母交叉串口线 1条2、软件： 2.1、ComMaster（串口大师） 2.2、TC
2、P/UDP调试软件 2.3、UARTWIFI配置管理软件 2.4、物联网工业模拟交通灯应用管理软件 四、实验原理1、基本概念： 图1为工业自动化交通灯平台系统框图。系统由运行交通灯控制应用软件的PC机、WiFi设备服务器、PLC（可编程控制器）、交通灯模型组成，其中WiFi设备服务器与PLC通过RS232串口连接、PLC的输出接口控制交通灯的亮灭状态；交通灯模型为LED灯、DC5V供电；PC机通过有线或WiFi无线网络接入实验室局域网,WiFi设备服务器通过WiFi无线网络接入实验室局域网,PC机与WiFi设备服务器处于同一局域网。PC机运行交通灯控制应用软件，通过实验室局域网发出交通灯控制指
3、令给WiFi设备服务器，WiFi设备服务器将控制指令通过串口转发给PLC，PLC启动内部设定程序，控制交通灯的亮灭状态。图1 工业自动化交通灯平台系统工作框图 图2为工业自动化交通灯平台软件流程图，首先软件是通过与WiFi设备服务器建立连接，接着等待按键指令传输，然后用户点击软件上的功能按键输出控制交通灯的功能指令，WiFi设备服务器判断指令是否发送成功网络链路是否正常，最后指令送到PLC寄存器中进行校验对正后，控制交通灯正常工作。图2 工业自动化交通灯平台软件流程图如下图3所示，PLC交通灯DC5V供电，阳极接DC5V，阴极分别接470欧限流电阻，发光二级管压降一般为2V，电流约为10mA，
4、计算可得限流电阻值（300-1000欧）。电阻的另一端接PLC的输出端（Y01-Y06），根据PLC内部结构，当PLC输出端导通，则输出端为接地状态。交通灯东西方向绿色LED亮10s，后绿色LED闪5s，再黄色LED亮5s，这段时间里，南北方向红色一直亮即20s。东西方向黄色LED亮完5s后，变位红色LED亮，南北方向绿色LED亮10s，后绿色LED闪5s，再黄色LED亮5s，最后又变为红色LED亮，如此循环。交通灯还可东西方向、南北方向单独控制。交通灯控制是通过向PLC寄存器D1中写数据（Modbus协议）控制辅助寄存器M1、再通过辅助寄存器控制输出端。图3 交通灯工作电路表1 交通灯PLC
5、控制指令PLC控制指令控制状态指令代码输出交通灯行01 06 00 01 00 14 d8 05 Y1绿1Y4绿2交通灯停01 06 00 01 00 00 d8 0a Y2黄1Y5黄2东西管制01 06 00 01 00 15 19 c5Y3红1Y6红2南北管制01 06 00 01 00 16 59 c4Y1红1Y2红2WiFi设备服务器是基于Uart接口的符合WiFi无线网络标准的嵌入式模块，内置IEEE802.11无线网络协议栈以及TCP/IP协议栈，能够实现串口RS-232/RS-485数据到无线网络之间的转换；通过WiFi设备服务器，传统的串口设备也能轻松接入无线网络。WiFi设备
6、服务器串口转WiFi主要功能：1）、基于自组网的无线网络（Adhoc）：Adhoc也称为自组网，是仅由两个及以上无线终端组成，网络中不存在AP，这种类型的网络是一种松散的结构，网络中所有的STA都可以直接通信。2）、基于AP组建的基础无线网络（Infra）：Infra也称为基础网，是由AP创建，众多无线终端加入所组成的无线网络，这种类型的网络的特点是AP是整个网络的中心，网络中所有的通信都通过AP来转发完成。3）、灵活的参数配置：a）基于串口连接，使用配置管理程序；b）基于串口连接，使用 Windows 下的超级终端程序；c）基于网络连接，使用 IE 浏览器进行web配置；d）基于无线连接，使
7、用配置管理程序；4)、安全机制：本模块支持多种无线网络加密方式，能充分保证用户数据的安全传输，包括：WEP64/WEP128/ TKIP/CCMP(AES) WEP/WPA-PSK/WPA2-PSK。 5)、支持通过指定信道号的方式来进行快速联网。五、实验步骤1、管理和配置WiFi设备服务器：1.1设置参数 1）、用母-母直连串口连接WiFi设备服务器和PC机串口，连接好后上电（WiFi设备服务器DC5V供电）。 2）、查看电脑串口通讯端口号。点击右键我的电脑“属性”图1示。图1点击“硬件”，选择“设备管理”。如图2图2点击“端口”查看通讯端口号如图3为COM 1（如果是USB转串口，则会显示
8、“USB”字样）图3 3）、双击打开串口大师，根据电脑在串口大师中选择端口号，波特率设置为11520（出厂默认波特率：115200），打开串口。如图4示。（这里如果只是测试硬件是否正常的话，请根据WiFi服务器上的标签进行配置）图4在发送区输入“+”，在显示区返回“+OK”后，点击“关闭串口”（关闭串口很重要）如下图5图5 4）、双击打开UART-WIFI配置软件，设置波特率为115200（出厂默认），如图6所示。 图6确定，点击“搜索模块”，成功后，如图7图7根据您所在无线网络的AP设置参数，修改“无线设置”的中的参数，包括网络名称，加密方式、密钥等，“网络设置”中的IP地址相关参数和“工作
9、模式设置”；如图8示。 图8点击“高级设置”如图9，设置网络类型，串口，并点击“确定”。图9点击“提交修改”，如图10，点击“立即复位”。图10图11配置完成后，WiFi设备服务器可以连接使用了！ 5）、开始测试（PC机与WiFi设备服务器在同一局域网） a）用母-母直连线连接刚配置好的WiFi设备服务器和PC机，双击打开TCP&UDP调试工具，右键单击客户端模式选择“连接”，并在“目标IP”和“端口”输入刚配置的WiFi设备服务器的IP和端口号，完成后选择“创建”。图12图13单击连接，在发送区输入要发的内容，如. 图14所示。图14 b）打开串口调试软件，串口大师，在窗口填入端口号、波特率
10、、数据位等并点击“打开串口”，如图15示。 图15在串口大师发送区输入要发送数据，如“Hi，您好” 图图16点击串口大师和TCP&UDP测试工具“发送”，则可在串口大师接收区收到TCP&UDP测试工具发送的数据“”，同时在TCP&UDP测试工具接收区可收到串口大师发送的数据“Hi，您好”，如图17所示。图17 6）、此WiFi设备服务器还支持使用IE浏览器通过网页进行参数配置，使用方法如下： a）要使用网页配置，必须保证WiFi设备服务器已经成功连接到网络； b）打开IE浏览器，在地址栏输入WiFi设备服务器IP地址后连接，将弹出如下图所示的登录框，输入用户名admin，密码为000000（出
11、厂默认值）。图 18 c）在网页如下图所示，如果要修改配置参数，只需在修改完成后点击相应的“save”按钮即可提交修改图 19 d）提交完成后，无线模块将自动复位，网页也讲在10秒后自动刷新，图20示。图 202、工业自动化交通灯平台系统连线方式：图21图22图23图24图25图263、工业自动化交通灯平台软件使用说明：3.1服务器连接在输入所对应的WiFi的IP地址，在输入所对应的端口号，点击按钮进行连接，当输入的IP地址或者端口号不正确时将会提示连接超时，如图27所示：图27当输入正确的IP地址和端口号时，点击登录后，则如图28：图28点击确定，如图29：图29这样便可以对交通灯进行灯光的
12、控制了，对灯光控制可以有4个方面的控制：正常通行、临时南北、临时东西、停止。3.2交通灯控制3.2.1正常通行控制：点击按钮，则会发送一个正常通行的按钮，使交通灯处于一个正常通行的一个状态，具体效果需要实际操作才有有明显的显示，如图30为某时刻效果：图303.2.2临时南北通行：点击按钮，则会向服务器发送临时南北通行的指令，进行交通灯的控制，结果如图31所示：图313.2.3临时东西控制：点击按钮，则会向服务器发送临时东西通行的指令，控制交通灯南北通行灯光，效果如图32：图323.2.4停止控制：点击按钮，则向服务器发送交通灯停止指令，控制交通灯全部熄灭，具体显示效果如图33：图33 以上只是
13、软件上的效果显示图，在设备上，如果连接成功，经过测试，是能够和软件同步进行工作的，软件只是模拟的一种显示效果。3.3查看路况3.3.1连接摄像头：在输入摄像头IP地址，在输入摄像头端口号，点击连接摄像头，如果连接失败，则显示如图34：图34 当输入正确的摄像头IP地址和端口号，点击按钮，则会连接成功，则会显示如图35所示：图35 提示输入口令登录，这是摄像头自带的验证，输入指定的用户名和密码（默认都是admin），输入后得下图36：图36点击可以打开摄像头，进行查看路况了，如下图37：图373.4断开服务器和退出软件3.4.1断开服务器：点击按钮则退出服务器连接，断开成功后如下图38所示：图383.4.2退出软件：点击按钮则退出软件操作。六、实验报告要求1、认真填写实验报告册。2、观察记录交通灯各路亮灭时间，并制成表格。
