《工業(yè)組態(tài)軟件應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目化教程（第二版）》 課件 項(xiàng)目4 基于MCGS的交通燈控制系統(tǒng)

組態(tài)控制技術(shù)《組態(tài)控制技術(shù)》項(xiàng)目四基于MCGS的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)4.1控制要求與方案設(shè)計(jì)本系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)以下控制要求：當(dāng)啟動(dòng)按鈕按下時(shí)，先南北紅燈、東西綠燈亮，此時(shí)東西方向的車輛運(yùn)行，延時(shí)13秒東西綠燈變?yōu)殚W爍狀態(tài)，閃爍5秒后跳到黃燈亮，此時(shí)東西方向的車輛停止運(yùn)行，東西黃燈亮2秒后，變?yōu)闁|西紅燈、南北綠燈亮，則南北方向車輛運(yùn)行，延時(shí)13秒南北綠燈變?yōu)殚W爍，閃爍5秒后跳到南北黃燈亮，則南北方向的車輛停止運(yùn)行，南北黃燈亮2秒后，再回到南北紅燈、東西綠燈亮的狀態(tài)，循環(huán)下去。無論運(yùn)行到哪個(gè)狀態(tài)當(dāng)停止按鈕按下時(shí)，所有的燈都處于不亮狀態(tài)。4.2交通燈系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)在十字路口的東西方向和南北方向各設(shè)有紅、黃、綠三個(gè)信號(hào)燈，各信號(hào)燈按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)序輪流點(diǎn)亮或熄滅，其運(yùn)行狀態(tài)時(shí)序圖如圖4-1所示。

圖4-1交通燈時(shí)序圖項(xiàng)目四基于MCGS的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)4.2.1總體結(jié)構(gòu)交通燈系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。PLCMCGS監(jiān)控輸入交通信號(hào)燈RS-232/485圖4-2交通燈系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖項(xiàng)目四基于MCGS的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)4.2.3PLCI/O分配表的設(shè)計(jì)輸入點(diǎn)地址功能輸出點(diǎn)地址功能00000啟動(dòng)按鈕01000東西紅燈H100001停止按鈕01001東西綠燈H201002東西黃燈H301003南北紅燈H401004南北綠燈H501005南北黃燈H6表4-1交通燈輸入/輸出地址分配項(xiàng)目四基于MCGS的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)圖4-3交通燈系統(tǒng)外部接線圖4.2.4PLC外部接線圖的設(shè)計(jì)4.3交通燈系統(tǒng)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)4.3.2定義數(shù)據(jù)對(duì)象

對(duì)象名稱類型注釋啟動(dòng)開關(guān)型啟動(dòng)按鈕停止開關(guān)型啟動(dòng)按鈕Q1開關(guān)型南北紅燈Q2開關(guān)型東西綠燈Q3開關(guān)型東西黃燈Q4開關(guān)型東西紅燈Q5開關(guān)型南北綠燈Q6開關(guān)型南北黃燈a數(shù)值型存放定時(shí)器當(dāng)前值東西貨車數(shù)值型東西方向貨車位置南北貨車數(shù)值型南北方向貨車位置表4-2數(shù)據(jù)對(duì)象分配表4.3.3制作工程畫面2.編輯畫面（1）選中“交通燈”窗口圖標(biāo)，單擊“動(dòng)畫組態(tài)”，進(jìn)入動(dòng)畫組態(tài)窗口，開始編輯畫面。（2）單擊工具條中的“工具箱”按鈕，打開繪圖工具箱。（3）選擇“工具箱”內(nèi)的“標(biāo)簽”按鈕，鼠標(biāo)的光標(biāo)呈“十字”形，在窗口中拉出四個(gè)矩形并雙擊矩形框打開屬性欄填充顏色如圖4-4所示。

圖4-4道路界面項(xiàng)目四基于MCGS的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)（4）單擊繪圖工具箱中的“插入元件”圖標(biāo)，彈出對(duì)象元件管理對(duì)話框，從對(duì)象元件管理對(duì)話框中選擇貨車和樹，放到合適位置，效果如圖4-5所示。

圖4-5貨車和樹的畫面（5）從對(duì)象元件管理對(duì)話框中分別選擇交通燈和管道，放到合適位置，最終生成的畫面如圖4-6所示。圖4-6交通燈組態(tài)效果圖4.3.4動(dòng)畫連接1.交通燈設(shè)置東西方向的交通運(yùn)行情況相同，因此交通燈的動(dòng)畫連接相同，同樣南北方向的交通燈動(dòng)畫連接也是一樣。（1）在用戶窗口中，雙擊東邊方向的交通燈，彈出屬性設(shè)置窗口，單擊“數(shù)據(jù)對(duì)象”標(biāo)簽。單擊右側(cè)“？”按鈕，選中“東西貨車”數(shù)據(jù)對(duì)象，雙擊鼠標(biāo)確認(rèn)，數(shù)據(jù)對(duì)象連接為“東西貨車”。（2）單擊“動(dòng)畫連接”標(biāo)簽，選中第三行的三維圓球，在右端出現(xiàn)。（3）單擊進(jìn)入動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置窗口，選中“可見度”和“閃爍效果”，由于0-13s東西綠燈亮，13-18s東西綠燈閃爍，其設(shè)置如圖4-7和4-8所示。圖4-7東西綠燈閃爍效果設(shè)置圖4-8東西綠燈可見度設(shè)置（4）單擊“確認(rèn)”按鈕，完成東西綠燈設(shè)置。（5）單擊“動(dòng)畫連接”標(biāo)簽，選中第二行的三維圓球，在右端出現(xiàn)。單擊進(jìn)入動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置窗口，選中“可見度”，東西黃燈是在綠燈閃爍結(jié)束后開始亮的，亮3s即a在19-21s的范圍內(nèi)黃燈是亮的，其設(shè)置如圖4-9所示。圖4-9東西黃燈可見度設(shè)置（6）單擊“確認(rèn)”按鈕，完成東西黃燈設(shè)置。（7）單擊“動(dòng)畫連接”標(biāo)簽，選中第一行的三維圓球，在右端出現(xiàn)。單擊進(jìn)入動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置窗口，選中“可見度”，東西紅燈是在黃燈滅后開始亮的，亮18s即a在23-41s的范圍內(nèi)紅燈是亮的。其設(shè)置如圖4-10所示。南北方向的交通燈動(dòng)畫連接與之類似。圖4-10東西紅燈可見度設(shè)置2.車輛的設(shè)置本系統(tǒng)中中當(dāng)東西方向綠燈亮?xí)r其對(duì)應(yīng)方向的汽車開動(dòng)，紅燈亮?xí)r則停止運(yùn)動(dòng)；同樣南北方向綠燈亮?xí)r，對(duì)應(yīng)方向的汽車開動(dòng)，紅燈亮?xí)r停止運(yùn)動(dòng)。（1）雙擊西邊方向上的貨車，彈出屬性設(shè)置窗口，單擊“數(shù)據(jù)對(duì)象”標(biāo)簽。（2）選中“數(shù)據(jù)對(duì)象”標(biāo)簽中的“水平移動(dòng)”，右端出現(xiàn)瀏覽按鈕,單擊瀏覽按鈕，雙擊數(shù)據(jù)對(duì)象列表中的“東西貨車”。（3）單擊“動(dòng)畫連接”標(biāo)簽頁，進(jìn)入該頁，在“圖元名”列，選中“組合圖符”，右端出現(xiàn)“？”和“>”按鈕。（4）單擊“>”按鈕，彈出“動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置”窗口。（5）在“位置動(dòng)畫連接”處選中“水平移動(dòng)”。（6）在“水平移動(dòng)”頁，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如圖4-11所示。圖4-11西邊方向貨車動(dòng)畫連接項(xiàng)目四基于MCGS的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)（7）對(duì)北邊方向上的貨車進(jìn)行“垂直移動(dòng)”設(shè)置，具體參數(shù)設(shè)置如圖4-12所示。（8）東邊和南邊方向的貨車的動(dòng)畫連接可類似設(shè)置。（9）單擊工具欄“存盤”按鈕。圖4-12北邊方向貨車動(dòng)畫連接項(xiàng)目四基于MCGS的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)4.3.5模擬仿真運(yùn)行與調(diào)試圖4-13交通燈系統(tǒng)流程圖1.定時(shí)器控制（1）定時(shí)器的控制如下：!TimerSetLimit(1,44,0)!TimerSetOutput(1,a)if啟動(dòng)=0or停止=1thenQ1=0Q2=0Q3=0Q4=0Q5=0Q6=0!TimerReset(1,0)!TimerStop(1)endif項(xiàng)目四基于MCGS的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)（2）定時(shí)器特性觀察為了更方便地觀察定時(shí)器的時(shí)間，在原畫面上增加兩個(gè)“時(shí)間”顯示。①單擊“工具箱”內(nèi)的“標(biāo)簽”按鈕，鼠標(biāo)的光標(biāo)呈“十字”形，在畫面空白位置上拖拽鼠標(biāo)，根據(jù)需要拉出一個(gè)一定大小的方框。②在方框內(nèi)輸入“時(shí)間”文字，雙擊方框，彈出“動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置”窗口。③在“輸入輸出連接”一欄中選擇：顯示輸出。④單擊“顯示輸出”選項(xiàng)卡,進(jìn)入該頁。⑤按照?qǐng)D4-14進(jìn)行顯示輸出設(shè)置。在定時(shí)器運(yùn)行時(shí)，可以顯示計(jì)時(shí)時(shí)間。項(xiàng)目四基于MCGS的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)圖4-14定時(shí)器顯示輸出設(shè)置2.編寫腳本程序（1）將腳本程序添加到策略行。雙擊“腳本程序”策略行末端的方塊，出現(xiàn)腳本程序編輯窗口，在圖中窗口輸入以下參考腳本程序。①定時(shí)器控制程序。!TimerSetLimit(1,44,0)!TimerSetOutput(1,a)if啟動(dòng)=0or停止=1thenQ1=0Q2=0Q3=0Q4=0Q5=0Q6=0!TimerReset(1,0)!TimerStop(1)endif②東西綠燈亮，南北紅燈亮。if啟動(dòng)=1and停止=0then!TimerRun(1)endififa>0and啟動(dòng)=1thenQ1=1Q2=1Q6=0東西貨車=東西貨車+6東西貨車1=東西貨車1+6endif③東西黃燈亮，南北紅燈亮。ifa>=19and啟動(dòng)=1thenQ2=0Q3=1endif④東西紅燈亮，南北綠燈亮。ifa>=22and啟動(dòng)=1thenQ1=0Q5=1Q4=1Q3=0東西貨車=0東西貨車1=0南北貨車運(yùn)動(dòng)=南北貨車運(yùn)動(dòng)+5南北貨車運(yùn)動(dòng)1=南北貨車運(yùn)動(dòng)1+5endif⑤東西紅燈亮，南北黃燈亮。ifa>=41and啟動(dòng)=1thenQ5=0Q6=1endif⑥重新開始下一循環(huán)ifa>=43and啟動(dòng)=1then南北貨車運(yùn)動(dòng)=0南北貨車運(yùn)動(dòng)1=0endif4.4MCGS組態(tài)軟件和歐姆龍CPM2AHPLC的通訊調(diào)試4.4.2PLC設(shè)備通道連接PLC設(shè)備添加及屬性設(shè)置可參考第三章。（1）單擊“通道連接”選項(xiàng)卡，進(jìn)入“通道連接設(shè)置”頁，按照表4-1的I/O分配進(jìn)行設(shè)置。（2）選中通道1,雙擊”對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象”欄,在其中輸入在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中建立的與之對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)名“啟動(dòng)”,單擊“確認(rèn)”按鈕就完成了MCGS中的數(shù)據(jù)對(duì)象與PLC內(nèi)部寄存器間的連接,具體的數(shù)據(jù)讀寫將由主控窗口根據(jù)具體的操作情況自動(dòng)完成。（3）其他通道設(shè)置類似，如圖4-16所示。項(xiàng)目四基于MCGS的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)圖4-16通道連接4.4.3設(shè)備調(diào)試（1）將歐姆龍CPM2APLC上的開關(guān)撥至“RUN”，按下“啟動(dòng)”按鈕后，觀察PLC輸出是否正確，如果運(yùn)行不正確，進(jìn)入CX-Programmer環(huán)境，使PLC運(yùn)行后調(diào)試，直至運(yùn)行正確，退出該環(huán)境。（2）檢查MCGS運(yùn)行策略中的腳本程序是否正確，確定后進(jìn)入MCGS運(yùn)行環(huán)境。（3）觀察MCGS監(jiān)控畫面中東西南北方向交通燈動(dòng)作是否正確。如果不正確，查找原因并修正。（4）退出MCGS運(yùn)行環(huán)境，完成調(diào)試工作。小結(jié)十字路口的紅綠燈指揮著行人和車輛的安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)紅綠燈的自動(dòng)指揮能使交通管理工作得到改善，也是城市交通管理工作自動(dòng)化的重要標(biāo)志之一。目前，我國大部分城市對(duì)交通信號(hào)的實(shí)時(shí)控制仍采取單片機(jī)控制系統(tǒng)或數(shù)字邏輯電路等多種控制方式。這些控制各有側(cè)重，但它們普遍存在著抗干擾能力差，用戶修改方案困難等缺點(diǎn)。本系統(tǒng)共有兩部分，一是基于PLC的