基于PLC交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)VIP

基于PLC和MCGS的交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)【摘要】當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。社會(huì)的發(fā)展，人們的消費(fèi)水平不斷的提高，私人車輛不斷的增加。人多、車多道路少的道路交通狀況已經(jīng)很明顯了。所以采納有效的方法限制交通燈是勢(shì)在必行的。PLC的智能限制原則是限制系統(tǒng)的核心，采納PLC把東西方向或南北方向的車輛按數(shù)量規(guī)模進(jìn)行分檔，相應(yīng)給定的東西方向與南北方向的綠燈時(shí)長也按肯定的規(guī)律分檔.這樣就可以實(shí)現(xiàn)按車流量規(guī)模給定綠燈時(shí)長，達(dá)到最大限度的有車放行，削減十字路口的車輛滯流，緩解交通擁擠、實(shí)現(xiàn)最優(yōu)限制，從而提高了交通限制系統(tǒng)的效率.PLC結(jié)構(gòu)簡潔、編程便利、牢靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動(dòng)限制中。由于PLC具有對(duì)運(yùn)用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源非常豐富，可對(duì)目前普遍運(yùn)用的“漸進(jìn)式”信號(hào)燈進(jìn)行精確限制，特殊對(duì)多岔路口的限制可便利地實(shí)現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來越多地將PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。PLC還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號(hào)燈組成同一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車輛通行等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。在實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)限制的PLC應(yīng)用系統(tǒng)中，PLC往往是作為一個(gè)核心部件來運(yùn)用。關(guān)鍵字：PLC、交通燈、限制系統(tǒng)、組態(tài)設(shè)計(jì)Abstract:Today,trafficlightsinstalledonthecrossingatall,toeasethetrafficofvehicleshasbecomethemostcommonandmosteffectivemeans.Socialdevelopment,people'sconsumptionlevelscontinuetoincrease,privatevehiclesisincreasing.Ofpeople,carsandmoreroadshavelesstrafficstatusisobvious.Therefore,theadoptionofeffectivemethodstocontroltrafficlightsisimperative.PLCintelligentcontrolprincipleisthecoreofthecontrolsystemusingPLCnorth-southdirectiontoeast-westdirectionorscaleofthevehiclebythenumberofsub-file,theappropriatethinggiventhegreenlightnorth-southdirectionandlengthoftimeisalsosub-fileaccordingtocertainrules.Thisscalecanbeachievedgiventhegreenlightattrafficduration,toachievemaximumreleaseacartoreducethestagnationofvehiclescrossingtoeasetrafficcongestion,toachieveoptimalcontrol,thusimprovingtheefficiencyoftrafficcontrolsystem.PLCstructureissimple,easyprogramming,highreliability,hasbeenwidelyusedforindustrialprocessandlocationoftheautomaticcontrol.TheuseofthePLChasthecharacteristicsofenvironmentaladaptability,whileitsinternaltimerresourcesareveryrich,thecurrentwidespreaduseofthe"progressive"signalforprecisecontrol,particularlycontrolofmulti-forkcanbeeasilyachieved.Therefore,thePLCisnowincreasinglyusedintrafficlightssystem.PLCalsohasacommunicationsnetworkingcapabilities,thesamesignalontheroadtoformaunifiedLANmanagement,andcanshortenthewaitingtimeforvehicletraffic,toachievescientificmanagement.Inreal-timedetectionandapplicationofautomaticcontrolsystemsPLC,PLCisoftenusedasacorecomponent.Keywords:trafficlights,controlsystems,configurationdesign可編程限制系統(tǒng)介紹1.1PLC簡介隨著微處理器，計(jì)算機(jī)的和數(shù)字通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)限制技術(shù)已經(jīng)滲透到全部工業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)前用于工業(yè)限制的計(jì)算機(jī)可分為:可編程限制器,基于PC總線的工業(yè)限制計(jì)算機(jī),基與單片機(jī)的測控裝置,用于模擬量閉環(huán)限制的可編程調(diào)整器,集散限制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場總線限制系統(tǒng)(FCS)等?？删幊滔拗破魇菓?yīng)用廣泛,功能強(qiáng)大,運(yùn)用便利的通用工業(yè)限制裝置,已成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的重要支柱.近幾年，在國內(nèi)已得到快速推廣普及?？删幊滔拗破魇?0年頭末在美國首先出現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)叫可編程邏輯限制器，目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯推斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等依次限制功能。其基本設(shè)計(jì)思想是把計(jì)算機(jī)功能完善、敏捷、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器限制系統(tǒng)的簡潔易懂、操作便利、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，限制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。依據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象，將限制內(nèi)容寫入限制器的用戶程序內(nèi)，限制器和被控對(duì)象連接也很便利。可編程限制器對(duì)用戶來說，是一種無觸點(diǎn)設(shè)備，變更程序即可變更生產(chǎn)工藝，因此可在初步設(shè)計(jì)階段選用可編程限制器，在實(shí)施階段再確定工藝過程。另一方面，從制造生產(chǎn)可編程限制器的廠商角度看，在制造階段不須要依據(jù)用戶的要求特地設(shè)計(jì)限制器，適合批量生產(chǎn)。由于這些特點(diǎn)，可編程限制器問世以后很快受到工業(yè)限制界的歡迎，并得到快速的發(fā)展?？删幊绦蛳拗破鳎⑽姆QProgrammableController，簡稱PC。但由于PC簡潔和個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程序限制器的縮寫。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采納可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、依次限制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，限制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸限制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸限制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線困難、牢靠性低、功耗高、通用性和敏捷性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照看到現(xiàn)場電氣操作修理人員的技能與習(xí)慣，特殊是PLC的程序編制，不須要特地的計(jì)算機(jī)編程語言學(xué)問，而是采納了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡潔指令形式，運(yùn)用戶程序編制形象、直觀、便利易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很便利。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作，就可敏捷便利地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示： 1-1PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.1.1主機(jī) 主機(jī)部分包括中心處理器（CPU）、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器(ROM)和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。CPU是PLC的核心，它用以運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、做出邏輯推斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備（如電腦、打印機(jī)等）的懇求以及進(jìn)行各種內(nèi)部推斷等。PLC的內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對(duì)用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。1.1.2輸入/輸出（I/O）接口 I/O接口是PLC與輸入/輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開關(guān)等）的限制信號(hào)。輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。I/O接口一般采納光電耦合電路，以削減電磁干擾，從而提高了牢靠性。I/O點(diǎn)數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是PLC的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)，通常小型機(jī)有幾十個(gè)點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn)，大型機(jī)將超過千點(diǎn)。1.1.3輸入/輸出擴(kuò)展接口 I/O擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元（即主機(jī)）連接在一起。1.1.4外部設(shè)備接口 此接口可將打印機(jī)、條碼掃描儀,變頻器等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián)，以完成相應(yīng)的操作。試驗(yàn)裝置供應(yīng)的主機(jī)型號(hào)是西門子S7-200系列的CPU224(AC/DC/RELAY)。輸入點(diǎn)數(shù)為14，輸出點(diǎn)數(shù)為10。1.1.5編程 編程是PLC利用外部設(shè)備，用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)示PLC的工作狀況。通過專用的PC/PPI電纜線將PLC與電腦聯(lián)接，并利用專用的編程軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控。1.1.6電源 圖中電源是指為CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設(shè)備供應(yīng)直流電源。1.2PLC的工作原理 PLC的CPU采納依次邏輯掃描用戶程序的方式進(jìn)行工作，即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU依據(jù)用戶按限制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令起先逐條依次執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，起先下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的CPU掃描一個(gè)周期必經(jīng)輸入采樣、執(zhí)行用戶程序、處理通訊懇求、CPU自診斷和輸出刷新三個(gè)階段。 輸入采樣階段：首先以掃描方式按依次將全部暫存在輸入鎖存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。執(zhí)行用戶程序階段：按用戶程序指令存放的先后依次掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中全部的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變更。處理通訊懇求階段：CPU處理從通訊接口和智能模塊接收到的信息，如由編程器送來的程序、吩咐和各種數(shù)據(jù)，并把要現(xiàn)實(shí)的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、出錯(cuò)信息等發(fā)送給編輯器進(jìn)行顯示。假如有計(jì)算機(jī)等通訊懇求，也在這段時(shí)間完成數(shù)據(jù)和發(fā)送任務(wù)。CPU自診斷：自診斷測試包括定期檢查CPU模塊的操作和擴(kuò)展模塊的狀態(tài)是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位。輸出刷新階段：當(dāng)全部指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過肯定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。1.3PLC的程序編制 1.3.1軟件編制PLC是采納軟件編制程序來實(shí)現(xiàn)限制要求的。編程時(shí)要運(yùn)用到各種編程元件，它們可供應(yīng)多數(shù)個(gè)動(dòng)合點(diǎn)和動(dòng)斷觸點(diǎn)。編程元件是指輸入映像寄存器、輸出映像寄存器、位存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能存儲(chǔ)器等。PLC內(nèi)部這些存儲(chǔ)器的作用和繼電器接觸器限制系統(tǒng)中運(yùn)用的繼電器非常相像，也有“線圈”與“觸點(diǎn)”，但它們不是“硬”繼電器，而是PLC存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元。當(dāng)寫入該單元的邏輯狀態(tài)為“1”時(shí)，則表示相應(yīng)繼電器線圈得電，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開。所以，內(nèi)部的這些繼電器稱之為“軟”繼電器。S7-200CPU224、CPU226部分編程元件的編號(hào)范圍與功能說明如下表所示原件名稱代表字母編號(hào)范圍功能說明輸入寄存器II0.0～I(xiàn)1.5共14點(diǎn)接受外部輸入設(shè)備的信號(hào)輸出寄存器QQ0.0～Q1.1共10點(diǎn)輸出程序執(zhí)行結(jié)果并驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備位存儲(chǔ)器MM0.0～M31.7在程序內(nèi)部運(yùn)用，不能供應(yīng)外部輸出定時(shí)器T(T0～T255)T0,T64保持型通電延時(shí)1msT1～T4,T65～T68保持型通電延時(shí)10msT5～T31,T69～T95保持型通電延時(shí)100msT32,T96ON/OFF延時(shí),1msT33～T36,T97～T100ON/OFF延時(shí),10msT37~T63,T101～T255ON/OFF延時(shí),100ms計(jì)數(shù)器CC0～C255加法計(jì)數(shù)器，觸點(diǎn)在程序內(nèi)部運(yùn)用高速計(jì)數(shù)器HCHC0～HC5用來累計(jì)比CPU掃描速率更快的事務(wù)依次限制\繼電器SS0.0～S31.7供應(yīng)限制程序的邏輯分段變量存儲(chǔ)器VVB0.0～VB5119.7數(shù)據(jù)處理用的數(shù)值存儲(chǔ)元件局部存儲(chǔ)器LLB0.0～LB63.7運(yùn)用臨時(shí)的寄存器，作為短暫存儲(chǔ)器特殊存儲(chǔ)器SMSM0.0～SM549.7CPU與用戶之間交換信息特殊存儲(chǔ)器SM(只讀)SM0.0～SM29.7接受外部信號(hào)累加寄存器ACAC0～AC3用來存放計(jì)算的中間值 1-21.3.2編程語言所謂程序編制，就是用戶依據(jù)限制對(duì)象的要求，利用PLC廠家供應(yīng)的程序編制語言，將一個(gè)限制要求描述出來的過程。PLC最常用的編程語言是梯形圖語言和指令語句表語言，且兩者常常聯(lián)合運(yùn)用。(1)梯形圖（語言）梯形圖是一種從繼電接觸限制電路圖演化而來的圖形語言。它是借助類似于繼電器的動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)、線圈以及串、并聯(lián)等術(shù)語和符號(hào)，依據(jù)限制要求聯(lián)接而成的表示PLC輸入和輸出之間邏輯關(guān)系的圖形，直觀易懂。梯形圖中常用用圖形符號(hào)分別表示PLC編程元件的動(dòng)斷觸電和動(dòng)合觸電，用（）表示它們的線圈。梯形圖中編程元件的種類用圖形符號(hào)及標(biāo)注的字母或數(shù)加以區(qū)分。觸點(diǎn)和線圈等組成的獨(dú)立電路稱為網(wǎng)絡(luò)，用編程軟件生成的梯形圖和語句表程序中有網(wǎng)絡(luò)編號(hào)，允許以網(wǎng)絡(luò)為單位給梯形圖加注釋。梯形圖的設(shè)計(jì)應(yīng)留意到以下三點(diǎn)： ①梯形圖按從左到右、自上而下的依次排列。每一邏輯行（或稱梯級(jí)）起始于左母線，然后是觸點(diǎn)的串、并聯(lián)接，最終是線圈。與能流的方向一樣。②梯形圖中每個(gè)梯級(jí)流過的不是物理電流，而是“概念電流”，從左流向右，其兩端沒有電源。這個(gè)“概念電流”只是用來形象地描述用戶程序執(zhí)行中應(yīng)滿意線圈接通的條件。③輸入寄存器用于接收外部輸入信號(hào)，而不能由PLC內(nèi)部其它繼電器的觸點(diǎn)來驅(qū)動(dòng)。因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入寄存器的觸點(diǎn)，而不出現(xiàn)其線圈。輸出寄存器則輸出程序執(zhí)行結(jié)果給外部輸出設(shè)備，當(dāng)梯形圖中的輸出寄存器線圈得電時(shí)，就有信號(hào)輸出，但不是干脆驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備，而要通過輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實(shí)現(xiàn)。輸出寄存器的觸點(diǎn)也可供內(nèi)部編程運(yùn)用。（2）指令語句表指令語句表是一種用指令助記符來編制PLC程序的語言，它類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言，但比匯編語言易懂易學(xué)，若干條指令組成的程序就是指令語句表。一條指令語句是由步序、指令語和作用器件編號(hào)三部分組成。MCGS系統(tǒng)介紹2.1MCGS的定義MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺(tái)上運(yùn)行，通過對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程限制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶供應(yīng)解決實(shí)際工程問題的方案，在工業(yè)限制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。MCGS組態(tài)軟件功能強(qiáng)大，操作簡潔，易學(xué)易用，一般工程人員經(jīng)過短時(shí)間的培訓(xùn)就能快速駕馭多數(shù)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。同時(shí)運(yùn)用MCGS組態(tài)軟件能夠避開困難的計(jì)算機(jī)軟、硬件問題，集中精力去解決工程問題本身，依據(jù)工程作業(yè)的須要和特點(diǎn)，組態(tài)配置出高性能、高牢靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)限制監(jiān)控系統(tǒng)。2.2MCGS的構(gòu)成MCGS系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。用戶的全部組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行，它相當(dāng)于一套完整的工具軟件，幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它依據(jù)組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。運(yùn)行環(huán)境本身沒有任何意義，必需與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫一起作為一個(gè)整體，才能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成，運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。2-1系統(tǒng)組態(tài)環(huán)境、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫三者的關(guān)系MCGS由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分相互獨(dú)立，又緊密相關(guān)。如圖2-2所示：MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsSet.exe支持，其存放于MCGS書目的Program子書目中。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動(dòng)畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫限制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為.mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與MCGS運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”。MCGS運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsRun.exe支持，其存放于MCGS書目的Program子書目中。在運(yùn)行環(huán)境中完成對(duì)工程的限制工作。 2-2組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境關(guān)系圖2.3MCGS組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，MCGS6.2組態(tài)軟件具有以下特點(diǎn)：全中文、可視化、面對(duì)窗口的組態(tài)開發(fā)界面，符合中國人的運(yùn)用習(xí)慣和要求，真正的32位程序，可運(yùn)行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000等多種操作系統(tǒng)。浩大的標(biāo)準(zhǔn)圖形庫、完備的繪圖工具以及豐富的多媒體支持，使您能夠快速地開發(fā)出集圖像、聲音、動(dòng)畫等于一體的美麗、生動(dòng)的工程畫面。全新的ActiveX動(dòng)畫構(gòu)件，包括存盤數(shù)據(jù)處理、條件曲線、安排曲線、相對(duì)曲線、通用棒圖等，使您能夠更便利、更敏捷地處理、顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)。支持目前絕大多數(shù)硬件設(shè)備，同時(shí)可以便利地定制各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)；此外，獨(dú)特的組態(tài)環(huán)境調(diào)試功能與敏捷的設(shè)備操作吩咐相結(jié)合，使硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)間的協(xié)作完美無缺。簡潔易學(xué)的類Basic腳本語言與豐富的MCGS策略構(gòu)件，使您能夠輕而易舉地開發(fā)出困難的流程限制系統(tǒng)。強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，能夠?qū)I(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以各種方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，使您能夠在第一時(shí)間獲得有關(guān)現(xiàn)場狀況的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。便利的報(bào)警設(shè)置、豐富的報(bào)警類型、報(bào)警存貯與應(yīng)答、實(shí)時(shí)打印報(bào)警報(bào)表以及敏捷的報(bào)警處理函數(shù)，使您能夠便利、剛好、精確地捕獲到任何報(bào)警信息。完善的平安機(jī)制，允許用戶自由設(shè)定菜單、按鈕及退出系統(tǒng)的操作權(quán)限。此外，MCGS6.2還供應(yīng)了工程密碼、鎖定軟件狗、工程運(yùn)行期限等功能，以愛護(hù)組態(tài)開發(fā)者的成果。強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/IP、Modem、485/422/232，以及各種無線網(wǎng)絡(luò)和無線電臺(tái)等多種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。良好的可擴(kuò)充性，可通過OPC、DDE、ODBC、ActiveX等機(jī)制，便利地?cái)U(kuò)展MCGS6.2組態(tài)軟件的功能，并與其他組態(tài)軟件、MIS系統(tǒng)或自行開發(fā)的軟件進(jìn)行連接。供應(yīng)了WWW閱讀功能，能夠便利地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場限制與企業(yè)管理的集成。在整個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)，只運(yùn)用IE閱讀器就可以在隨意一臺(tái)計(jì)算機(jī)上便利地閱讀與生產(chǎn)現(xiàn)場一樣的動(dòng)畫畫面，實(shí)時(shí)和歷史的生產(chǎn)信息，包括歷史趨勢(shì)，生產(chǎn)報(bào)表等等，并供應(yīng)完善的用戶權(quán)限限制。2.4MCGS組態(tài)軟件的工作方式MCGS如何與設(shè)備進(jìn)行通訊：MCGS通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設(shè)備指令。MCGS如何產(chǎn)生動(dòng)畫效果：MCGS為每一種基本圖形元素定義了不同的動(dòng)畫屬性，如：一個(gè)長方形的動(dòng)畫屬性有可見度，大小變更，水平移動(dòng)等，每一種動(dòng)畫屬性都會(huì)產(chǎn)生肯定的動(dòng)畫效果。MCGS如何實(shí)施遠(yuǎn)程多機(jī)監(jiān)控：MCGS供應(yīng)了一套完善的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，可通過TCP/IP網(wǎng)、Modem網(wǎng)和串口網(wǎng)將多臺(tái)計(jì)算機(jī)連接在一起，構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)同步和網(wǎng)絡(luò)事務(wù)的快速傳遞。同時(shí)，可利用MCGS供應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)功能，在工作站上干脆對(duì)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀寫操作。分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)都要安裝一套MCGS工控組態(tài)軟件。MCGS把各種網(wǎng)絡(luò)形式，以父設(shè)備構(gòu)件和子設(shè)備構(gòu)件的形式，供用戶調(diào)用，并進(jìn)行工作狀態(tài)、端口號(hào)、工作站地址等屬性參數(shù)的設(shè)置。如何對(duì)工程運(yùn)行流程實(shí)施有效限制：MCGS開拓了專用的“運(yùn)行策略”窗口，建立用戶運(yùn)行策略。MCGS供應(yīng)了豐富的功能構(gòu)件，供用戶選用，通過構(gòu)件配置和屬性設(shè)置兩項(xiàng)組態(tài)操作，生成各種功能模塊（稱為“用戶策略”），使系統(tǒng)能夠依據(jù)設(shè)定的依次和條件，操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)畫窗口的隨意切換，限制系統(tǒng)的運(yùn)行流程和設(shè)備的工作狀態(tài)。全部的操作均采納面對(duì)對(duì)象的直觀方式，避開了煩瑣的編程工作。硬件設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)目的和意義在十字路口設(shè)置交通燈可以對(duì)交通進(jìn)行有效的疏通，并為交通參加者的平安供應(yīng)了強(qiáng)有力的保障。但是隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原先的交通燈限制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。如何改善交通燈限制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為探討的課題。傳統(tǒng)的十字路口交通限制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車輛流量的調(diào)查，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法將兩個(gè)方向紅綠燈的延時(shí)預(yù)先設(shè)置好。然而，事實(shí)上車輛流量的變更往往是不確定的，有的路口在不同的時(shí)段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運(yùn)行、較適用的方案，仍舊會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊(duì)等候通過。這種流量變更的偶然性是無法建立精確模型的，統(tǒng)計(jì)的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更為現(xiàn)實(shí)的須要是能有一種能夠依據(jù)流量變更狀況自適應(yīng)限制的交通燈。目前，大部分城市中十字路口交通燈的限制普遍采納固定轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔的限制方法。由于十字路口不同時(shí)刻車輛的流量是困難的、隨機(jī)的和不確定的，采納固定時(shí)間的限制方法，常常造成道路有效利用時(shí)間的奢侈，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。為此，采納不依靠數(shù)學(xué)模型的模糊限制方法設(shè)計(jì)交通燈限制器，能較好地解決這個(gè)問題?？删幊滔拗破鹘煌粝拗葡到y(tǒng)集成自動(dòng)限制技術(shù)、計(jì)量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品；充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、限制管理和分散限制；充分汲取了分散式限制系統(tǒng)和集中限制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采納標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，配置敏捷、組態(tài)便利。另外隨著眾多高科技技術(shù)在日常生活的普遍應(yīng)用，城市空中各種電磁干擾日益嚴(yán)峻，為保證交通限制的牢靠、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC是必要的。3.2十字路口交通燈系統(tǒng)限制的任務(wù)及要求信號(hào)燈限制系統(tǒng)起先工作時(shí)須要一個(gè)啟動(dòng)按鈕限制，停止工作時(shí)須要一個(gè)停止按鈕限制?？紤]到特殊狀況，須要有強(qiáng)制東西方向通行和禁行限制，有強(qiáng)制南北方向通行和禁行限制。南北綠燈和東西紅綠燈不能同時(shí)亮。假如同時(shí)亮則應(yīng)關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng)，并馬上報(bào)警。南北紅燈亮并維持30s。在南北紅燈亮同時(shí)東西綠燈亮，并維持25s。東西綠燈閃亮，閃亮3s后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持2s，。到2s時(shí)，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮。同時(shí)，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。東西紅燈亮維持35s。南北綠燈亮維持30s，然后閃亮3s，再熄滅。同時(shí)南北黃燈亮，維持2s后熄滅，這是南北紅燈亮，東西綠燈亮。周而復(fù)始，循環(huán)往復(fù)。如遇特殊狀況，依據(jù)須要對(duì)東西或南北的紅燈或綠燈進(jìn)行強(qiáng)制限制。3.3交通信號(hào)限制系統(tǒng)實(shí)況.3.1十字路口交通燈限制系統(tǒng)試驗(yàn)面板圖3.4結(jié)合十字路口交通燈的路況畫出模擬圖北北南東西3-1交通指揮燈示意圖綠黃紅綠黃紅紅黃綠綠紅黃3.5十字路口交通燈模擬限制時(shí)序圖交通指揮信號(hào)燈限制系統(tǒng)工作時(shí)，對(duì)指揮燈的限制要求按肯定時(shí)序進(jìn)行，如下圖所示：啟動(dòng)/啟動(dòng)/停止南北紅燈東西綠燈東西黃燈東西紅燈南北綠燈南北黃燈3-2交通信號(hào)燈時(shí)序狀態(tài)示意圖3.6限制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址安排依據(jù)對(duì)交通指揮信號(hào)燈系統(tǒng)限制要求分析，系統(tǒng)采納自動(dòng)限制方式，輸入有系統(tǒng)開啟、停止按鈕信號(hào)及強(qiáng)制信號(hào)；輸出有報(bào)警信號(hào)及東西方向、南北方向各兩組指示信號(hào)。該系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)數(shù)為7，輸出點(diǎn)數(shù)為7，全部是開關(guān)量，則可將I/O安排用下表表示。輸入地址編號(hào)及作用輸出及作用地址編號(hào)作用地址編號(hào)作用I0.0啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行Q0.0報(bào)警指示I0.1停止系統(tǒng)運(yùn)行Q0.1南北紅燈亮I0.2強(qiáng)制南北紅燈亮Q0.2東西綠燈亮I0.3強(qiáng)制南北綠燈亮Q0.3東西黃燈亮I0.4強(qiáng)制東西紅燈亮Q0.4東西紅燈亮I0.5強(qiáng)制東西綠燈亮Q0.5南北綠燈亮I0.6正常/強(qiáng)制選擇Q0.6南北黃燈亮3-3I/O安排3.7PLC系統(tǒng)選型通過對(duì)系統(tǒng)限制要求的分析可知，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn)7點(diǎn)，開關(guān)量輸出點(diǎn)7點(diǎn)，所以選用CPU224（14DI/10DO）可以滿意要求。3.8限制系統(tǒng)原理圖此限制系統(tǒng)主要以PLC為主限制器，附加簡潔的外圍器件組成。限制原理如圖所示:1LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.32LQ0.4Q0.5Q0.6--------=NL11MI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6-----------1LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.32LQ0.4Q0.5Q0.6--------=NL11MI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6-----------=AC220VACCPU224AC/DC/RelayDC24V+3-4限制系統(tǒng)原理圖AC4軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)限制程序設(shè)計(jì)本限制系統(tǒng)的限制程序按功能分為三部分，即主程序（包括報(bào)警），正常循環(huán)限制程序（子程序0），強(qiáng)制限制程序（子程序1）。系統(tǒng)程序如下圖所示主程序(b)子程序0(c)子程序1報(bào)警指示。當(dāng)東西和南北同時(shí)綠燈亮?xí)r，進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，同時(shí)斷開東西和南北同時(shí)綠燈，報(bào)警指示時(shí)間設(shè)置為5s。4.2工作過程分析循環(huán)工作過程。按啟動(dòng)按鈕I0.0接通，M0.0得電自鎖同時(shí)進(jìn)入子程序0，子程序0（自動(dòng)循環(huán)限制）。I0.0接通，M1.0，M1.1得電自鎖同時(shí)T37得電，M1.0限制南北紅燈，M1.1限制東西綠燈，此時(shí)南北紅燈和東西綠燈同時(shí)亮。T37延時(shí)25s后，東西綠燈閃3s后熄滅（通過SM0.5s脈沖發(fā)生器和C0協(xié)作完成），接著東西黃燈亮2s后熄滅（通過T38完成），南北紅燈同時(shí)熄滅。T38觸點(diǎn)啟動(dòng)M2.0和M2.1得電自鎖同時(shí)T39得電，M2.0限制東西紅燈熄滅（通過SM0.5s脈沖發(fā)生器和C1協(xié)作完成），同時(shí)南北黃燈亮2s后熄滅（通過T40完成），東西紅燈同時(shí)熄滅。T40觸點(diǎn)限制M2.4啟動(dòng)下一次循環(huán)，按停止按鈕I0.1停止。強(qiáng)制工作過程。I0.6接通進(jìn)入強(qiáng)制限制程序（子程序1）。I0.2接通，M0.3接通限制南北紅燈。I0.3接通，M0.5接通限制南北綠燈。I0.4接通，M0.4接通限制東西紅燈。I0.5接通，M0.6接通限制東西綠燈。十字路口交通燈的組態(tài)限制過程繪制交通信號(hào)燈人機(jī)界面MCGS組態(tài)軟件安裝在計(jì)算機(jī)中，雙擊桌面“組態(tài)環(huán)境”圖標(biāo)，進(jìn)入MCGS組態(tài)環(huán)境，如5-1圖所示。單擊“用戶窗口”，“新建窗口”后，在“用戶窗口”中新建一個(gè)“窗口0”，選中窗口0，點(diǎn)擊“窗口屬性”按鈕，進(jìn)入窗口屬性設(shè)置界面。將窗口名稱和窗口標(biāo)題選項(xiàng)中的內(nèi)容改為“交通信號(hào)燈”，按“確認(rèn)”按鈕確認(rèn)。按“動(dòng)畫組態(tài)”按鈕，進(jìn)入畫面編輯窗口，如5-2圖所示，在此窗口中利用工具箱中的繪圖工具，完成交通信號(hào)燈畫面設(shè)計(jì)，效果圖如5-3圖所示。圖5-1MCGS組態(tài)環(huán)境5-25-25-35.2交通信號(hào)燈畫面中構(gòu)件的屬性設(shè)置交通信號(hào)燈畫面中構(gòu)件比較簡潔，只有紅燈，綠燈和黃燈。首先定義數(shù)據(jù)變量，依據(jù)限制要求，監(jiān)控界面中對(duì)西方向和南北方向紅燈，綠燈和黃燈進(jìn)行定義，均為開關(guān)量和顏色填充。在“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫”選項(xiàng)卡中，通過運(yùn)用“新增對(duì)象”和“對(duì)象屬性”按鈕，對(duì)數(shù)據(jù)變量進(jìn)行定義，如5-4圖所示5-4變量定義窗口交通信號(hào)燈畫面中構(gòu)件的屬性設(shè)置如圖5-5所示，這里僅對(duì)南北紅燈屬性設(shè)置進(jìn)行說明，其他等的屬性設(shè)置與南北紅燈屬性設(shè)置的區(qū)分為表達(dá)式和填充顏色連接項(xiàng)的內(nèi)容不同。5-55.3設(shè)備窗口屬性設(shè)置在組態(tài)工作臺(tái)界面中，用鼠標(biāo)單擊“設(shè)備窗口”選項(xiàng)，出現(xiàn)設(shè)備窗口圖標(biāo)并雙擊進(jìn)入設(shè)備組態(tài)窗口；在此窗口中通過設(shè)備工具箱，完成設(shè)備組態(tài)，如圖5-6所示。設(shè)備組態(tài)完成后，雙擊“通用串口父設(shè)備0”，進(jìn)入通用串口父設(shè)備屬性編輯界面，依據(jù)設(shè)備通訊要求和連接狀況，完成通用串口父設(shè)備屬性編輯界面中相關(guān)的參數(shù)設(shè)置，詳細(xì)設(shè)置如5-7所示，按“確認(rèn)”完成設(shè)置。5-6設(shè)備組態(tài)窗口5-7通用串口父設(shè)備屬性編輯窗口返回設(shè)備組態(tài)窗口，雙擊“設(shè)備0-[西門子S7-200PPI]”進(jìn)入設(shè)備屬