基于PLC的十字路口交通灯控制系统设计开题报告.doc

基于PLC的十字路口交通灯控制系统设计开题报告(完整资料）
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毕业设计/论文

开 题 报 　告

课题名称基于PLC的十字路口交通灯

控制系统设计

类 别　 毕业设计

专业班电气0903

姓 名熊　小 鹏

评分

指导教师刘 　 　晶

华中科技大学武昌分校

华中科技大学武昌分校学毕业设计开题报告
学 生 姓 名
熊小鹏
学 号
２00928２2104
专业班级
电气０9０3班
系别
机电与自动化学院
指导教师
刘 晶
职称

课题名称
基于PLC控制的交通灯
1 课题设计的目的和意义
本课题来源于生产实践，与其研究的内容以及变电站的研究水平不仅与我们的生活息息相关，还对我们的生活和生产起着至关重要的影响。
随着社会经济的发展,城市交通问题引起越来越多的人的关注，交通问题成为制约我我国经济发展的一个大问题,因为我国人口较多。十字路口车辆穿梭,行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊.那么靠什么来实现这井然秩序呢？考的就是交通信号灯的自动控制系统。
目前交通信号灯的控制方式有很多。可以用标准逻辑器件，可编程序逻辑控制器PLC，单片机等方案来实现.其中用标准逻辑器件来实现电路在很大程度上要受到逻辑器件如门电路等影响，调试工作极为不易，而单片机编程复杂不容易掌握，因此，我们选择了用可编程的控制器ＰLＣ来实现系统功能的设计，设计此次的题目。
根据交通灯工艺控制要求和特点，这里选择采用日本三菱公司ＦX2n系列PＬC来进行设计,因为三菱PＬC有小型化，高速度，高性能等特点,三菱PＬC指令较丰富，可以接各种输入，输出扩充设备,有丰富的特殊扩展设备,其中模拟输入设备是系统所必须的，能够方便地联网通信.本系统采用PLC基于下列原因:
(１)ＰLＣ具有很高的可靠性，抗干扰能力强;
（2）系统设计周期短，便于维护,改造难度小，功能完善，实用性强；
　 基于上述原因，本系统设计的交通控制灯在操作,维护，以及改造等方面都将优于单片机和标准逻辑器件设计的控制系统。
2。课题内容及具体要求
2.1 PLC控制的交通灯的作用
交通灯作为目前生活中交通秩序控制的器件，对于控制交通秩序起到的作用已经没有任何东西可以替代。
2.２ PＬC控制的交通灯实现的功能
（1）南、北绿灯和东、西绿灯不能同时亮，如果同时亮则应关闭信号灯系统,并立刻报警。
（2）南、北直通道与左转红灯亮，维持６3s。在南、北红灯亮的同时,东．西左转灯也亮,并维持35s，然后变为左转绿灯亮23s，东、西绿灯闪亮，闪亮3s，之后左转黄灯亮2S.然后直通红灯亮２9s.
(3）东、西直通道和左转道红灯亮，维持5４s，南、北左转红灯亮，维持３0s，然后变成左转绿灯亮19ｓ，闪亮3ｓ之后左转黄灯亮２s;南北向直通绿灯亮24s，闪亮3ｓ，之后直通黄灯亮2s,然后直通红灯亮25s.
(４）信号灯按以上方式周而复始的工作：同时南北向，东西向数码管显示率等最后3s，黄灯2ｓ，红灯最后３s，起着提醒作用。
２。3 PLC的交通灯控制系统流程图

2.4 ＰＬC控制的交通灯I／Ｏ引脚分配及接口电路
输入／输出点分配表

信号灯及南北向时间显示输入／输出接线图

ＳB1：车辆正常时的信号输入 　 ＳB2：无信号输入
SB3：东西方向车辆普通拥挤的信号输入 SB4：东西方向车辆特别拥挤的信号输入
SB5：南北方向车辆普通拥挤的喜好输入 SB6:南北方向车辆特别拥挤的信号输入
ＳB7：紧急情况时的信号输入　 　 　SB7：紧急情况排除时的信号输入
３实施计划
(１）1－4周 选定毕业设计题目，查阅资料,翻译外文资料。
（2）4-5周 撰写开题报告，开题报告答辩。
(３)5-１0周 进行毕业设计的理论研究、方案设计、软硬件设计、工艺设计、实
验测试等。
(4）１1周中期检查
(5）１1－13周 　撰写毕业设计论文并完成初槁
（6）1４-15周 指导教师检查、批改论文；学生修改论文，定稿.
(7）15周 毕业设计答辩资格审查。
(8)１6周 毕业设计答辩。

4主要参考文献
[1］ 马小军,束长宝，王阿根，可编程控制器及其应用。南京:东南大学出版社.200７
[2］ 连建华．可编程控制器实验指导书.武汉：华中科技大学武昌分校机电学院.2011
［3] 郁汉祺，盛党红,邓东华.电气控制与可编程控制器应用技术。南京:东南大学出版社.2０03
［4］ 陈立定,吴玉香，苏开才．电气控制与可编程控制器。广州：华南理工大学出版社。２0０1
［５］三菱公司编.FＸ１s、FＸ1n、FX2ｎ、FX2nC编程手册．２０01

指导教师意见

指导教师签字：
年　 　 月　 日

答辩小组意见:

组长签字:
年　月 日
教研室审查意见：

负责人签字：
年 月　　日
系审查意见：

系主任签字:
　 　　　　 　 　 　 　 　　　　 (系　公 章）
　　 　 　　 　 　　 　 　 　 　 　 　 年 月　 　 日

基于PLC和MＣGS的交通灯系统设计
【摘要】

　 　　当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段.社会的发展,人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLＣ 的智能控制原则是控制系统的核心，采用PＬC把东西方向或南北方向的车辆按数量规模进行分档,相应给定的东西方向与南北方向的绿灯时长也按一定的规律分档。 这样就可以实现按车流量规模给定绿灯时长,达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提高了交通控制系统的效率．
　 PＬＣ结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中.由于PLＣ具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PＬC应用于交通灯系统中。
PLC还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成同一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。在实时检测和自动控制的PLＣ应用系统中，ＰLC往往是作为一个核心部件来使用。

关键字：PLC、交通灯、控制系统、组态设计

Abstract:Ｔｏday, tｒaffｉc lights installed ｏn ｔhｅ ｃrｏssing at all，　ｔｏ　ｅaｓｅ ｔhe trａｆfic ｏf ｖehicles　has　become thｅ　mosｔ coｍmｏn ａnｄ most efｆeｃtive meanｓ。　Ｓoｃial ｄｅveｌopｍｅｎｔ, pｅopｌe'ｓ　cｏｎsumｐtioｎ　ｌｅｖels　continｕｅ ｔo incrｅase, pｒｉvate veｈicles iｓ increasing。 Oｆ　peoｐlｅ， caｒs and more roａds　have ｌess　trafｆｉc staｔｕｓ iｓ obvious。 Ｔｈerｅｆorｅ, tｈｅ adoption of efｆective methodｓ to coｎtrｏl traffic ｌｉghtｓ is　impｅｒａｔｉｖe. PLＣ　intelｌigent control pｒiｎcｉpｌe ｉｓ ｔhe cｏrｅ of the controｌ ｓyｓtｅｍ usiｎg　PLC　ｎortｈ—south dｉrection　tｏ　eaｓt-wｅｓt directｉon or scalｅ ｏｆ the ｖehiｃｌe ｂy　the　ｎumber ｏf　sub-fｉｌｅ，　the apｐｒｏｐrｉate ｔｈing given ｔhe　gｒeen light nｏrｔh-souｔh　ｄiｒectｉon　and lengtｈ of ｔｉme　iｓ alｓｏ sub—ｆｉle aｃcｏrｄiｎｇ to　ｃeｒtaiｎ rules。 Tｈis ｓcａle caｎ be achieved gｉvｅn the greeｎ　ligｈt ａt tｒaｆfiｃ ｄuratｉｏn, to ａchieve ｍaｘiｍum　reｌeａsｅ　a cａｒ　to rｅdｕcｅ ｔhe staｇnａtiｏｎ oｆ　ｖehｉcles croｓsｉｎｇ ｔo ｅaｓｅ ｔrafｆic　ｃonｇeｓtion， tｏ achｉeve opｔimal　coｎｔroｌ, thus　imprｏvｉng tｈe　ｅfficiｅｎcy of ｔｒafｆic conｔrol sｙstem.
PLC strucｔuｒe is　simplｅ， easy ｐroｇｒａmmｉng, ｈigｈ ｒｅliability，　haｓ ｂeｅｎ　wｉdely ｕseｄ　ｆor ｉnｄｕstrial　process anｄ　ｌｏcaｔion ｏf thｅ ａｕtｏｍatic cｏntｒol。 Ｔhe usｅ　ｏf the PＬC　ｈas the　cｈarａcteristiｃs of environmenｔａl ａdａptabｉｌity, whiｌe　its inｔernaｌ ｔimer ｒesｏuｒceｓ ａre　ｖeｒy riｃh， thｅ cｕｒｒｅnｔ wｉdesｐread use ｏf　the "pｒogreｓｓiｖｅ"　sigｎal　fｏr ｐｒecise contｒol， paｒtｉcuｌarlｙ cｏnｔrol　oｆ multｉ-forｋ can be easily ａｃhieved。　Ｔherefore，　the PＬC　ｉs now ｉｎcreasinglｙ used ｉn ｔraffｉｃ lighｔｓ sysｔem．
ＰLC　aｌso hａｓ ａ commｕｎications neｔworkｉng cａpａbilｉｔieｓ，　tｈｅ　saｍｅ　sigｎal on thｅ ｒoad ｔｏ form a ｕnｉｆiｅd LAN manaｇeｍent, and can shorｔen the　waｉting ｔｉme foｒ vehicle tｒaffｉc, ｔo achieｖe ｓｃiｅntifiｃ maｎagｅment． Iｎ　real—ｔimｅ deteｃtｉｏn and applicatiｏn of　ａuｔomａtic ｃonｔrol syｓtems　PLC，　PLC iｓ　often ｕsed ａｓ a ｃore　componenｔ.

Key wｏrdｓ：trａｆfic　lighｔｓ, control　systｅms， confiｇuｒaｔion deｓign

1 可编程控制系统介绍
1.1 PＬC简介
随着微处理器，计算机的和数字通讯技术的飞速发展，计算机控制技术已经渗透到所有工业领域。当前用于工业控制的计算机可分为:可编程控制器,基于ＰC总线的工业控制计算机，基与单片机的测控装置，用于模拟量闭环控制的可编程调节器,集散控制系统(DCS）和现场总线控制系统（FCＳ)等。可编程控制器是应用广泛，功能强大,使用方便的通用工业控制装置,已成为当代工业自动化的重要支柱．近几年，在国内已得到迅速推广普及.
可编程控制器是６0年代末在美国首先出现的,当时叫可编程逻辑控制器，目的是用来取代继电器,以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象,将控制内容写入控制器的用户程序内,控制器和被控对象连接也很方便。
可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备,改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的要求专门设计控制器，适合批量生产.由于这些特点,可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。
可编程序控制器，英文称Progｒammａblｅ Cｏntroｌler,简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computeｒ）混淆，故人们仍习惯地用PLＣ作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置,专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器,用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时／计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLＣ是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用了微处理器的优点,又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLＣ的程序编制,不需要专门的计算机编程语言知识,而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLＣ后,只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PＬC应用于生产实践.
PLC的类型繁多,功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异,通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PＬC的硬件系统结构如下图所示：

　 　　　　１—１ ＰLC的硬件系统结构

1。1。1 主机
　主机部分包括中央处理器(ＣPU）、系统程序存储器（RＯM）和用户程序及数据存储器。CPU是PＬC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、做出逻辑判断和进行数据处理,即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端,并响应外部设备(如电脑、打印机等)的请求以及进行各种内部判断等。PLＣ的内部存储器有两类,一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定,用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器,主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。

1．1．２ 输入／输出(Ｉ/O)接口
Ｉ/Ｏ接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。Ｉ/O接口一般采用光电耦合电路,以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I／Ｏ点数即输入/输出端子数是PLＣ的一项主要技术指标,通常小型机有几十个点，中型机有几百个点,大型机将超过千点。

1．1.3 输入/输出扩展接口
I/Ｏ扩展接口用于将扩充外部输入／输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机)连接在一起。

1。1.４ 外部设备接口
此接口可将打印机、条码扫描仪,变频器等外部设备与主机相联,以完成相应的操作。
实验装置提供的主机型号是西门子S7—200系列的CPU224(AC/DC/RELAY）。输入点数为14,输出点数为10。

1。1.5编程
　编程是PLC利用外部设备,用户可用以输入、检查、修改、调试程序或监示ＰLＣ的工作情况。通过专用的PC／PPＩ电缆线将PLＣ与电脑联接，并利用专用的编程软件进行电脑编程和监控。

1。1.6 电源
图中电源是指为ＣＰU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。

1．2　PLＣ的工作原理
PLC的ＣPU采用顺序逻辑扫描用户程序的方式进行工作,即在PLC运行时，ＣPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序,按指令步序号(或地址号）作周期性循环扫描,如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束.然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。
ＰLC的CＰU扫描一个周期必经输入采样、执行用户程序、处理通讯请求、CPU自诊断和输出刷新三个阶段。
输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入,并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段.
执行用户程序阶段:按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令,经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中,输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。
处理通讯请求阶段：ＣPU处理从通讯接口和智能模块接收到的信息，如由编程器送来的程序、命令和各种数据，并把要现实的状态、数据、出错信息等发送给编辑器进行显示。如果有计算机等通讯请求，也在这段时间完成数据和发送任务。
CPU自诊断:自诊断测试包括定期检查CPU模块的操作和扩展模块的状态是否正常，将监控定时器复位.
输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式(继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。

1.3 PLＣ的程序编制

1。3.1软件编制
　 　 PLC是采用软件编制程序来实现控制要求的。编程时要使用到各种编程元件，它们可提供无数个动合点和动断触点。编程元件是指输入映像寄存器、输出映像寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能存储器等。
PＬC内部这些存储器的作用和继电器接触器控制系统中使用的继电器十分相似,也有“线圈”与“触点”,但它们不是“硬”继电器，而是PLC存储器的存储单元。当写入该单元的逻辑状态为“1”时，则表示相应继电器线圈得电,其动合触点闭合,动断触点断开.所以，内部的这些继电器称之为“软”继电器。
S7—２０0CＰU224、CＰU2２6部分编程元件的编号范围与功能说明如下表所示
原件名称
代表字母
编号范围
　 　功能说明
输入寄存器
I
I0．０～Ｉ1。5共14点
接受外部输入设备的信号
输出寄存器
Q
Ｑ０.0～Q１．1共10点
输出程序执行结果并驱动外部设备
位存储器
M
M0。0～M31。7
在程序内部使用，不能提供外部输出

定时器

T
(Ｔ0~T2５5）
T0，T64
保持型通电延时１ｍs
Ｔ1~T４，T65～T６8
保持型通电延时10ms
T５～T3１,T6９～T９5
保持型通电延时1０0ms
T３２,T96
ON/OFＦ延时，１ms
T33~T36,T97~Ｔ100
ＯN/OFF延时，10ms
Ｔ37～T6３,T10１～Ｔ2５５
ＯN／OFF延时，100ms
计数器
C
C0～C25５
加法计数器，触点在程序内部使用
高速计数器
HＣ
HC0～HＣ5
用来累计比CPU扫描速率更快的事件
顺序控制\继电器
S
Ｓ0。0~Ｓ３1.7
提供控制程序的逻辑分段
变量存储器
　　 Ｖ
VＢ0.0～VB5119．7
数据处理用的数值存储元件
局部存储器
L
ＬＢ0．0～LB63。7
使用临时的寄存器,作为暂时存储器
特殊存储器
SM
ＳＭ0。0~SM549。７
CPＵ与用户之间交换信息
特殊存储器
SM（只读）
SM0.0~SＭ29.7
接受外部信号
累加寄存器
AC
ＡC０～AC3
用来存放计算的中间值
　　 　　 　　　　1-2
1。3．２编程语言
　　　所谓程序编制,就是用户根据控制对象的要求，利用PLC厂家提供的程序编制语言，将一个控制要求描述出来的过程.PLＣ最常用的编程语言是梯形图语言和指令语句表语言，且两者常常联合使用。
（１）梯形图（语言）
梯形图是一种从继电接触控制电路图演变而来的图形语言.它是借助类似于继电器的动合、动断触点、线圈以及串、并联等术语和符号，根据控制要求联接而成的表示PLC输入和输出之间逻辑关系的图形，直观易懂。
梯形图中常用用 　 　图形符号分别表示PLC编程元件的动断触电和动合触电,用( ）表示它们的线圈。梯形图中编程元件的种类用图形符号及标注的字母或数加以区别。触点和线圈等组成的独立电路称为网络,用编程软件生成的梯形图和语句表程序中有网络编号，允许以网络为单位给梯形图加注释.
梯形图的设计应注意到以下三点：
①梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。每一逻辑行（或称梯级)起始于左母线，然后是触点的串、并联接，最后是线圈。与能流的方向一致。
②梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流”,从左流向右,其两端没有电源。这个“概念电流"只是用来形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。
③输入寄存器用于接收外部输入信号，而不能由ＰLC内部其它继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入寄存器的触点,而不出现其线圈。输出寄存器则输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出寄存器线圈得电时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出寄存器的触点也可供内部编程使用。
（２)指令语句表
指令语句表是一种用指令助记符来编制ＰＬC程序的语言，它类似于计算机的汇编语言,但比汇编语言易懂易学,若干条指令组成的程序就是指令语句表.一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成。

2 MCGS系统介绍
２.1　MCGS的定义
MCＧS (Mｏnitｏｒ anｄ　Control Geｎerateｄ Sysｔｅm,通用监控系统）是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft的各种32位Wｉｎdowｓ平台上运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在工业控制领域有着广泛的应用。
MCGS组态软件功能强大,操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。同时使用MCGS组态软件能够避开复杂的计算机软、硬件问题，集中精力去解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点,组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统.

2．2 ＭＣGS的构成
ＭCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分。
用户的所有组态配置过程都在组态环境中进行,它相当于一套完整的工具软件,帮助用户设计和构造自己的应用系统。用户组态生成的结果是一个数据库文件,称为组态结果数据库.
运行环境是一个独立的运行系统，它按照组态结果数据库中用户指定的方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。运行环境本身没有任何意义，必须与组态结果数据库一起作为一个整体，才能构成用户应用系统。一旦组态工作完成，运行环境和组态结果数据库就可以离开组态环境而独立运行在监控计算机上。

　　2-1系统组态环境、系统运行环境和实时数据库三者的关系
ＭＣGS由“MCＧS组态环境”和“ＭCGS运行环境”两个系统组成。两部分互相独立，又紧密相关.如图２—2所示：
MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境,由可执行程序McgsＳｅｔ。ｅxe支持,其存放于MCＧS目录的Program子目录中。用户在MCＧS组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后，生成扩展名为．mcg的工程文件,又称为组态结果数据库,其与MCGS　运行环境一起,构成了用户应用系统，统称为“工程” .
ＭＣＧS运行环境是用户应用系统的运行环境，由可执行程序McgｓRuｎ．ｅｘe支持，其存放于ＭCＧＳ目录的Prｏｇraｍ子目录中。在运行环境中完成对工程的控制工作。

　　 　 　 2-2 组态环境和运行环境关系图
２。3 MCGS组态软件的功能和特点
与国内外同类产品相比,MCＧS ６．2组态软件具有以下特点：
全中文、可视化、面向窗口的组态开发界面，符合中国人的使用习惯和要求，真正的32位程序,可运行于Microｓｏfｔ Windｏｗs9５/9８/Me/NＴ/2000等多种操作系统。
庞大的标准图形库、完备的绘图工具以及丰富的多媒体支持,使您能够快速地开发出集图像、声音、动画等于一体的漂亮、生动的工程画面。
全新的AｃtiveX动画构件，包括存盘数据处理、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。
支持目前绝大多数硬件设备，同时可以方便地定制各种设备驱动；此外,独特的组态环境调试功能与灵活的设备操作命令相结合，使硬件设备与软件系统间的配合天衣无缝。
简单易学的类Basic脚本语言与丰富的MCGS策略构件,使您能够轻而易举地开发出复杂的流程控制系统.
强大的数据处理功能，能够对工业现场产生的数据以各种方式进行统计处理，使您能够在第一时间获得有关现场情况的第一手数据。
方便的报警设置、丰富的报警类型、报警存贮与应答、实时打印报警报表以及灵活的报警处理函数，使您能够方便、及时、准确地捕捉到任何报警信息。
完善的安全机制，允许用户自由设定菜单、按钮及退出系统的操作权限。此外,MCGS 6.2还提供了工程密码、锁定软件狗、工程运行期限等功能,以保护组态开发者的成果.
强大的网络功能,支持ＴＣＰ/IＰ、Modem、4８5/4２２/232，以及各种无线网络和无线电台等多种网络体系结构.
良好的可扩充性，可通过OPC、DDＥ、OＤBC、AｃtｉveX等机制,方便地扩展MＣＧS6．2组态软件的功能，并与其他组态软件、MIＳ系统或自行开发的软件进行连接.
提供了WWW浏览功能，能够方便地实现生产现场控制与企业管理的集成。在整个企业范围内，只使用ＩＥ浏览器就可以在任意一台计算机上方便地浏览与生产现场一致的动画画面，实时和历史的生产信息，包括历史趋势,生产报表等等,并提供完善的用户权限控制。
2．４ MCＧS组态软件的工作方式
MＣGS如何与设备进行通讯：MＣGＳ通过设备驱动程序与外部设备进行数据交换。包括数据采集和发送设备指令.
MCＧS如何产生动画效果：MCGＳ为每一种基本图形元素定义了不同的动画属性,如:一个长方形的动画属性有可见度,大小变化，水平移动等，每一种动画属性都会产生一定的动画效果。
MCGＳ如何实施远程多机监控:MCGS提供了一套完善的网络机制，可通过TCP/IP网、Moｄem网和串口网将多台计算机连接在一起，构成分布式网络监控系统，实现网络间的实时数据同步、历史数据同步和网络事件的快速传递。同时，可利用ＭCＧＳ提供的网络功能，在工作站上直接对服务器中的数据库进行读写操作。分布式网络监控系统的每一台计算机都要安装一套ＭCＧS工控组态软件。ＭCＧＳ把各种网络形式,以父设备构件和子设备构件的形式,供用户调用，并进行工作状态、端口号、工作站地址等属性参数的设置。
如何对工程运行流程实施有效控制：ＭＣGＳ开辟了专用的“运行策略"窗口,建立用户运行策略.MCＧS提供了丰富的功能构件，供用户选用，通过构件配置和属性设置两项组态操作，生成各种功能模块（称为“用户策略”)，使系统能够按照设定的顺序和条件，操作实时数据库，实现对动画窗口的任意切换，控制系统的运行流程和设备的工作状态。所有的操作均采用面向对象的直观方式，避免了烦琐的编程工作。

3 硬件设计

3.1 设计目的和意义
在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通,并为交通参与者的安全提供了强有力的保障。但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。　　 　 　　 　
传统的十字路口交通控制灯，通常的做法是：事先经过车辆流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而,实际上车辆流量的变化往往是不确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、较适用的方案，仍然会发生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过.这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状，更为现实的需要是能有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。
目前,大部分城市中十字路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制方法。由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的,采用固定时间的控制方法，经常造成道路有效利用时间的浪费,出现空等现象，影响了道路的畅通。为此,采用不依赖数学模型的模糊控制方法设计交通灯控制器，能较好地解决这个问题。可编程控制器交通灯控制系统集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制;充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点,采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。另外随着众多高科技技术在日常生活的普遍应用，城市空中各种电磁干扰日益严重，为保证交通控制的可靠、稳定,选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PＬC是必要的
。
３．2十字路口交通灯系统控制的任务及要求
信号灯控制系统开始工作时需要一个启动按钮控制,停止工作时需要一个停止按钮控制。
考虑到特殊情况，需要有强制东西方向通行和禁行控制,有强制南北方向通行和禁行控制。南北绿灯和东西红绿灯不能同时亮。如果同时亮则应关闭信号灯系统,并立即报警.
南北红灯亮并维持３0s。在南北红灯亮同时东西绿灯亮，并维持2５s。东西绿灯闪亮，闪亮3s后熄灭。在东西绿灯熄灭时,东西黄灯亮，并维持２s,。到2ｓ时,东西黄灯熄灭，东西红灯亮。同时,南北红灯熄灭，南北绿灯亮。
东西红灯亮维持35s.南北绿灯亮维持30s,然后闪亮3s，再熄灭。同时南北黄灯亮，维持2s后熄灭,这是南北红灯亮,东西绿灯亮。周而复始,循环往复.
如遇特殊情况，根据需要对东西或南北的红灯或绿灯进行强制控制。

３。３ 交通信号控制系统实况

．3．１十字路口交通灯控制系统实验面板图
实验面板图中，甲模拟东西向车辆行驶状况;乙模拟南北向车辆行驶状况。东西南北四组红绿黄三色发光二极管模拟十字路口的交通灯。

3。4 结合十字路口交通灯的路况画出模拟图

北
南
东
西
3-1交通指挥灯示意图

绿
黄
红

绿

黄

红

红

黄

绿
绿
红
黄

3.５ 十字路口交通灯模拟控制时序图
　　交通指挥信号灯控制系统工作时,对指挥灯的控制要求按一定时序进行,如下图所示：
启动/
停止
南北红灯
东西绿灯
东西黄灯
东西红灯
南北绿灯
南北黄灯
3-2交通信号灯时序状态示意图

　3.6　控制系统的I/O点及地址分配
根据对交通指挥信号灯系统控制要求分析,系统采用自动控制方式，输入有系统开启、停止按钮信号及强制信号；输出有报警信号及东西方向、南北方向各两组指示信号.该系统所需的输入点数为７,输出点数为７，全部是开关量，则可将Ｉ／Ｏ分配用下表表示。

输入地址编号及作用
输出及作用
地址编号
作用
地址编号
作用
I0.0
启动系统运行
Q0.0
报警指示
I０。1
停止系统运行
Q０．1
南北红灯亮
I0.2
强制南北红灯亮
Ｑ０.2
东西绿灯亮
Ｉ０．３
强制南北绿灯亮
Ｑ0．３
东西黄灯亮
I0。4
强制东西红灯亮
Ｑ0．4
东西红灯亮
I0。5
强制东西绿灯亮
Q０.5
南北绿灯亮
I0．６
正常/强制选择
Q０.６
南北黄灯亮
3-３ I/O分配

3.7　ＰLC系统选型
通过对系统控制要求的分析可知，系统共有开关量输入点7点,开关量输出点7点，所以选用CPU2２4(14DＩ/10ＤＯ）可以满足要求.

3.8 控制系统原理图

此控制系统主要以ＰLC为主控制器,附加简单的外围器件组成.控制原理如图所示:

1L Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 2L Q0.4 Q0.5 Q0.6 -------- = N L1
1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 -----------
=
AC220V
AC
CPU 224 AC/DC/Relay
DC
24V
+
3-4 控制系统原理图

AC

4 软件设计

４。1系统控制程序设计
本控制系统的控制程序按功能分为三部分，即主程序（包括报警），正常循环控制程序(子程序０），强制控制程序(子程序１).系统程序如下图所示

（1） 主程序

(b）子程序0

　(c）　 子程序1
报警指示.当东西和南北同时绿灯亮时，进入报警状态，同时断开东西和南北同时绿灯，报警指示时间设置为5s.
4．2工作过程分析
循环工作过程。按启动按钮I0。0接通，Ｍ０。0得电自锁同时进入子程序0,子程序０（自动循环控制）。I0．０接通，Ｍ1。0，M1.１得电自锁同时T3７得电,Ｍ1.０控制南北红灯，M1。1控制东西绿灯，此时南北红灯和东西绿灯同时亮。T37延时25s后,东西绿灯闪3s后熄灭（通过SＭ０．5s脉冲发生器和C0配合完成）,接着东西黄灯亮2s后熄灭(通过T３８完成）,南北红灯同时熄灭。T３８触点启动M2．0和M２。1得电自锁同时T３９得电，M2。0控制东西红灯熄灭（通过SM0．５s脉冲发生器和C１配合完成），同时南北黄灯亮２s后熄灭（通过T4０完成），东西红灯同时熄灭。T40触点控制M2。4启动下一次循环,按停止按钮I0．1停止。
强制工作过程。I0。6接通进入强制控制程序(子程序1）。I0。2接通，M0。3