组态软件交通灯控制新版专业系统设计.doc

河南机电高等专科学校

课程设计汇报书

课题名称 组态软件交通灯控制系统设计控制
系部名称： 自动控制系
专业班级： 电气自动化103班
姓 名： 李青
学 号：

09月23日

目录

一、绪论；

二、软件介绍；

三、交通灯设计控制仿真；

四、交通灯控制系统控制设计；

五、心得体会；

六、附录

1 绪论
1.1概述
现在城市发展越来越快，大家生活水平也越来越高，出行时候全部是以车代步。即使是很方便不过也给交通带来了很多问题，如交通拥堵、交通事故频发、环境污染加剧和燃油损耗上升，其中最为关键是交叉口车流量己处于饱和状态。分析其原因关键是因为现有交叉口几何条件所限，和缺乏完善交通管理设施。道路上交通标志不规范，路口渠化不合理等问题加剧了交通拥挤矛盾，而作为城市交通命脉主干道交通阻塞会使整个城市交通陷入瘫痪。处理城市交通拥挤情况，完善路网来缓解交通拥挤不是短时间所能处理，现在急需做是深入挖掘路网潜力并改善交通现实状况，尤其是改善交通信号控制。可见，研制一个高效智能交通控制系统是很有必需，所以，城市交通智能控制现在已成为中国外交通工程界研究热点领域之一。而各交叉口是是城市道路网咽喉要道，是人流和车辆聚集地方，最轻易发生交通阻塞现象，所以交叉口信号智能控制显得更为迫切。最大程度提升交叉口通行能力，为经济发展和人民生活提供一个安全、通畅、高效、低公害低能耗交通环境已成为肯定。
通常新型工业自动控制系统被划分为控制层、监控层、管理层 3 个层次结构。监控层硬件以 IPC 为主, 其软件采取工业组态软件, 实现完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、步骤控制、动画显示、趋势曲线和报表输出和企业监控网络等功效; 经过车流量统计来判定是否堵车，然后依据具体要求来控制红绿灯时间。本设计就是应用西门子S7-200对十字路口交通灯控制实现PLC控制。

1.2设计关键内容
模拟十字路口交通灯组态图，用一个开关控制交通灯运行和停止，当开关为开时，先南北红灯、东西绿灯亮此时东西方向车辆运行，延时15秒东西绿灯变为闪烁状态，闪烁5秒后跳到黄灯亮，此时东西方向车辆停止运行，东西黄灯亮3秒后，变为东西红灯、南北绿灯，则南北方向车辆运行，延时15秒南北绿灯变为闪烁，闪烁5秒后跳到南北黄灯，则南北方向车辆停止运行，南北黄灯亮3秒后，再回到南北红灯、东西绿灯状态，循环下去。不管运行到那个状态当开关由开变为关闭时，全部灯全部处于不亮状态
。
2 软件介绍
2.1 组态软件介绍和结构
伴随工业自动化水平快速提升，计算机在工业领域广泛应用，大家对工业自动化要求越来越高，种类繁多控制设备和过程监控装置在工业领域应用，使得传统工业控制软件已无法满足用户多种需求。MCGS工控组态软件出现为处理部分实际工程问题提供了一个崭新方法，因为它能够很好地处理传统工业控制软件存在种种问题，使用户能依据自己控制对象和控制目标任意组态，完成最终自动化控制工程。
它关键特点有（1）延续性和可扩充性。使用MCGS工控组态软件开发应用程序，当现场（包含硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件更新和升级；（2）封装性（易学易用），MCGS工控组态软件所能完成功效全部用一个方便用户使用方法包装起来，对于用户，不需掌握太多编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求全部功效；（3）通用性和可扩充性，每个用户依据工程实际情况，利力控组态软件提供底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）设备驱动、开放式数据库和画面制作工具，就能完成一个含有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、含有网络功效工程，不受行业限制。
力控软件系统包含组态环境和运行环境两个部分。组态环境相当于一套完整工具软件，帮助用户设计和结构自己应用系统。运行环境则根据组态环境中结构组态工程，以用户指定方法运行，并进行多种处理，完成用户组态设计目标和功效。
组态环境：
组态生成
应用系统
运行环境：
解释实施
组态结果
组态结果
数据库MCGS软件系统包含组态环境和运行环境两个部分。组态环境相当于一套完整工具软件，帮助用户设计和结构自己应用系统。运行环境则根据组态环境中结构组态工程，以用户指定方法运行，并进行多种处理，完成用户组态设计目标和功效。

MCGS组态软件（以下简称MCGS）由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。两部分相互独立，又紧密相关。

2.2组态软件功效和特点
全汉字、可视化、面向窗口组态开发界面，符合中国人使用习惯和要求，真正32位程序，可运行于Microsoft Windows95/98/Me/NT/等多个操作系统。
庞大标准图形库、完备绘图工具和丰富多媒体支持，使您能够快速地开发出集图像、声音、动画等于一体漂亮、生动工程画面。
全新ActiveX动画构件，包含存盘数据处理、条件曲线、计划曲线、相对曲线、通用棒图等，使您能够更方便、更灵活地处理、显示生产数据。
支持现在绝大多数硬件设备，同时能够方便地定制多种设备驱动；另外，独特组态环境调试功效和灵活设备操作命令相结合，使硬件设备和软件系统间配合天衣无缝。
3交通灯控制设计仿真
3.1设计总结效果图

3.2动画连接 动画连接是指画面中图形对象和变量或表示式对应关系。建立关联后，在监控系统进行是，依据变量或表示式数据改变，图像对象会发生颜色改变、大小改变、文本刷新等。这么就将现场真实数据投影到计算机监控画面中，从而达成远程监控目标。
此系统中分别对开关精灵、红绿灯、转向指示进行了相关动画连接，从而能够动态实现系统控制。具体实现方法以下图所表示：
指示灯设置：

开关设置：
① I/O设备设置
I/O设备设置是指对包含应用程序“软件设备”和现场数据采集交换硬件设备在内广义上I/O设备驱动程序进行配置，使其和组态软件能够建立通信，组成一个完整系统。在被监控系统中，对开关“run”。和各个红绿灯代码进行定义，地址分配，通讯方法选定。在监控系统中建立仿真PLC实现，实现方法以下图：

配置I/O设备过程在图形开发环境Draw导航器中进行，根据设备安装对话框提醒就能够完成对I/O设备配置工作。I/O设备配置完成后，在导航器中会列出I/O设备设备名称，同时生成设备名称即可用于数据连接过程，在系统运行过程中，力控经过内部管理程序自动开启对应I/O驱动程序，I/O驱动程序负责和I/O设备进行实时数据交换。
创建实时数据库
实时数据库(DB)是整个监控系统关键。它负责整个系统实时数据处理和历史数据存放、统计数据处理、报警信息处理、数据服务请求处理，完成和过程数据采集双向数据通信。在本系统中，经过创建点参数、定义I/O设备、数据连接等多个步骤便能够完成数据库创建。系统中采取I/O设备数据采集和回送是实时数据库一个最基础功效。因为实时数据库系统应用所面向监控对象最终还是要落实到具体硬件设备。本控制系统实时数据库建立过程以下图所表示：

窗口中间变量：

a~f对应南北、东西直走红绿灯；aa~ff对应南北、东西转向红绿灯。
4交通灯控制系统控制设计
4.1.1东西路口交通灯设计
（1）东西绿灯运行情况大致以下：0-15s东西绿灯亮15-20s东西绿灯闪烁，其设置图3
北
南
东
西
图2 交通指挥灯示意图

绿
黄
红

绿

黄

红

红

黄

绿
绿
红
黄

图3东西绿灯在组态中设置
其中绿灯闪烁效果经过可将独来实现其命令是以下：
((a>=15)and(a<17))or((a>=17)and(a<19))
（2）东西黄灯是在绿灯闪烁开始亮，亮3s即a在20-23s范围内黄灯是亮。其在组态中具体设置以下图4，其中可见度命令式为：
(a>=20)and(a<23)

图4 东西黄灯在组态中设置

（2）东西红灯是在黄灯灭后开始亮，亮23s即a在23-46s范围内红灯是亮。其在组态中设置以下图5可见度命令式为：a>=23

图5 东西红灯在组态中设置
4．1.2南北路口交通灯设计
（1）南北红灯在东西绿灯及黄灯亮时是亮，亮23s即a在0-23s内南北红灯是亮。其在组态中设置图6.其可见度命令行式：a<=23

图6 南北红灯在组态中设置
(2)南北绿灯在红灯亮后运行，亮15s闪烁5s，即a在23-38范围内绿灯亮在38-43范围内绿灯闪烁其在组态中设置以下图7，其命令行为((a>23)and(a<=38))or((a>38)and(a<=40))or((a>40)and(a<=42))其中：
(a<=38))or((a>38)and(a<=40))or((a>40)and(a<=42))是用来实现其闪烁效果。

图7 南北绿灯在组态中设置
（3）南北黄灯是在绿灯闪烁后运行，亮3s即a在43-46范围内黄灯亮，其在组态中设置以下图8可见度命令行是：(a>43)and(a<=46)。

图8 南北黄灯在组态中设置
5 心得体会
在这次课程设计中，我深深认识到了理论联络实践关键性，也加深了对组态软件了解。也学到了不少东西，尤其是对于自己动脑问题，动手处理问题能力无意识上了一个台阶。让我深深体会到作为一个学习技术学生扎实基础是不可缺乏。课堂上是远远不够，得从实践中学到更多知识。将课上学习理论知识和具体课题项目结合起来很好加强了我们对所学知识掌握程度。

6 附录1：参考文件
（1）赵一丁. 软件工程基础[M]. 北京：北京邮电大学出版社，.9
（2）孙华. 监控组态软件和应用技术[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，.2
（3）吴小刚. 工业组态技术和应用[M].北京：人民邮电出版社，.5