软件组态十字路口交通灯控制.doc

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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY组态软件与触摸屏控制技术课程设计报告书题目：十字路口交通灯控制二级学院（直属学部）： 延陵学院 专业：电气工程及其自动化 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师姓名： 史建平 职称： 副教授 2013年 5月8日目录绪论2第一章 课题介绍3第二章 控制要求4第三章MCGS控制界面531设计监控界面&动画连接532定义数据变量1733编制循环策略21第四章 设备连接24第五章PLC程序说明2751 I/O分配2752 PLC程序语句28第六章 触摸屏控制画面及制作说明29第七章

2、运行调试33第八章 小结34第九章 问题回答35 绪论20世纪60年代末，为了克服传统继电器的种种应用上的缺点，人们研制出了一种先进的可编程序控制器PLC（Programmable logic Controller），由于PLC具有优良的技术性能，因此它一问世就很快得到了推广应用。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC在工业控制领域内得到广泛的应用愈加明显。当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。PLC技术发展呈现新的动向：1：产品规模

3、向大、小两个方向发展 大：I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。 小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。 2：PLC在闭环过程控制中应用日益广泛 3：不断加强通讯功能 4：.新器件和模块不断推出 高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。 5：编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化 有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC指令系统 6：发展容错技术 采用

4、热备用或并行工作、多数表决的工作方式 第一章 课题介绍PLC在交通灯控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于PLC具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在交通灯控制过程中，各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，很好的实现了对交通灯的控制。本设计是以三菱广泛应用的整体中型机FX2N-128为背景机，详细介绍其系统配置，兼顾介绍，指令系统，编程方法和控制系统设计方法，同时也介绍了模块式PLC的一些智能单元。本人设计的交通灯包括交通灯自动运行、PLC综合控制两个系统。此次课题对PLC的结构、特点、性能以及与现场控制对象的连线进行了具体的研究，并通过PLC实现了交通灯的自动控制。MCG

5、S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问题的方案，在工业控制领域有着广泛的应用。本设计通过MCGS组态动画与三菱PLC的连接，模拟控制十字路口交通灯的动作。第二章 控制要求所设计的十字路口交通灯模型共有两条直行车道。每一条车道均有信号灯和车辆行人模拟；模拟开关键用于系统单机模拟运行，启动键用于模拟运行启动或者显示plc启动键状态。分析以上控制要求，将交通灯控制要实现的功能罗列如下：1.模拟运行按下时，按下启动，交通灯自动

6、工作，车、人开始动作。2.模拟运行关闭时，系统完全反映plc的工作状态，车、人按照交通灯动作。第三章MCGS控制界面31设计监控界面&动画连接新建工程“十字路口交通灯控制”。在用户窗口新建窗口“十字路口交通灯”，窗口属性设置如下：进入窗口“动画组态”，利用组态工具绘制交通灯模拟控制界面。先在工具箱中选中“标签”，在窗口拖动成大小合适的矩形框，输入“十字路口交通灯控制”。属性设置如下：用正方形绘制路边界限属性为绘制交通灯属性分别如下左边车道灯：左边人行道灯：上边车道灯：上边人行道灯：右边车道灯:右边人行道灯：下边车道灯：下边人行道灯：人行道用白色长方形组合而成车辆图形：使用进入详细设置左边车辆属

7、性上边车辆属性右边车辆属性下边车辆属性左边行人属性上边行人属性右边行人属性下边行人属性界面整体布局32定义数据变量(1)对象列表表1-1名称类型注释名称类型注释sd开关Plc sd开关的状态南人数值南方人的运动距离北车数值北方车辆的运动距离南通数值南北是否可以通行北人数值北方人的运动距离启动开关面板启动开关东绿开关Plc东西部绿灯的状态西车数值西方车辆的运动距离东红开关Plc东西部红灯的状态西灯红开关东西部红灯的显示东黄开关Plc东西部黄灯的状态西灯黄开关东西部黄灯的显示东车数值东方车辆的运动距离西灯绿开关东西部绿灯的显示模拟运行开关面板上模拟开关的状态西通开关东西可否通行南绿开关Plc南北部

8、绿灯的状态南灯黄开关南北部黄灯的显示南红开关Plc南被部红灯的状态南灯绿开关南北部绿灯的显示南黄开关Plc南被部黄灯的状态西人数值西方人的运动距离南车数值南方车辆的运动距离东人数值东方人的运动距离南灯红开关南北部红灯的显示（2）属性设置将开关型变量的设置，以sd为例:基本属性中的对象初值设置为0；数值型变量的属性设置，以 北车 为例：（3）MCGS中定义的实时数据库如下：33编制循环策略在“运行策略”中，双击“循环策略”进入，双击图标进入“策略属性设置”，把“循环时间”设为：100ms，按“确定”。程序由两部分组成，一部分处理灯状态，一部分处理车、人的动作灯状态处理程序：IF模拟运行=1 TH

9、EN IF启动=1 THEN !TimerReset(1,0)南灯红=1西灯绿=1西通=1!TimerWaitFor(1,20)西灯绿=0!TimerWaitFor(1,21)西灯绿=1!TimerWaitFor(1,22)西灯绿=0!TimerWaitFor(1,23)西灯绿=1!TimerWaitFor(1,24)西灯绿=0!TimerWaitFor(1,25)西灯黄=1!TimerWaitFor(1,27)西灯黄=0西通=0西灯红=1南灯红=0南灯绿=1南通=1!TimerWaitFor(1,47)南灯绿=0!TimerWaitFor(1,48)南灯绿=1!TimerWaitFor(1,

10、49)南灯绿=0!TimerWaitFor(1,50)南灯绿=1!TimerWaitFor(1,51)南灯绿=0南灯黄=1!TimerWaitFor(1,53)南灯黄=0南通=0南灯红=1西灯红=0西灯绿=1!TimerReset(1,0)endif ELSE启动=sd西灯绿=东绿西灯黄=东黄西灯红=东红南灯绿=南绿南灯黄=南黄南灯红=南红ENDIF动作处理程序：if启动=1 then!timerrun(1)if南通=1 then南车=南车+2北车=北车+2西人=西人+1东人=东人+1endifif西通=1 then东车=东车+2西车=西车+2北人=北人+1南人=南人+1endifif西通=1

11、 then南车=0北车=0西人=0东人=0endifif南通=1 then东车=0西车=0北人=0南人=0endifif北人337 then北人=0if西人262 then西人=0if南人340 then南人=0if东人256 then东人=0if西车922 then西车=-400if东车892 then东车=-441if北车482 then北车=-220if南车529 then南车=-181else!timerstop(1)Endif分成两部分处理的原因是灯状态处理程序模拟运行时是阻塞式运行的。其中，灯状态处理程序分两部分，一部分用于模拟运行，一部分用于和plc联机运行。用if else e

12、ndif判断选择。第四章 设备连接在MCGS组态软件开发平台上，单击“设备窗口”，再单击“设备组态”按钮进入设备组态。在“设备工具箱”中，选中“通用串口父设备”和“三菱FX232”。基本设置如下图：第五章PLC程序说明51 I/O分配表5-1 I/O分配表输入SB1输出南北RYG输出东西RYG报警灯X0Y2Y1Y0Y6Y5Y4Y3编程元件 作用X000启动及循环起点Y000南北绿灯输出Y001南北黄灯输出Y002南北红灯输出Y003报警灯Y004东西绿灯输出Y005东西黄灯输出Y006东西红灯输出T0南北红灯定时器T1南北绿灯定时器T2南北绿灯闪烁定时器T3南北黄灯定时器T4东西红灯定时器T5

13、东西黄灯定时器T6东西绿灯定时器T7东西绿灯闪烁定时器T10延时定时器T11延时定时器52 PLC程序语句第六章 触摸屏控制画面及制作说明第1页制作开机动画，其中背景设置换页面按钮跳转至“主菜单”，设至最后一层。第2页设置主菜单，4个跳页按钮分别连接对应的页面。第3页是操作说明第4页是状态监控和系统控制程序说明程序由两部分组成：Clock Macro和每个画面初始化计时器的宏在Clock Macro中判断过的时间。用系统控制区寄存器控制画面转换。因此，改变$D0便可改变画面。第七章 运行调试第一步：将十字路口交通灯的梯形图写入PLC。然后关闭FX-2N软件。第二步：检查PLC与MCGS是否连接

14、正常。第三步：操作交通灯的控制面板，并观察MCGS组态动画是否与之对应。当模拟运行关闭时，msgs界面完全反映plc的控制，当拨动plc上的sd时，mcgs上的启动开关随之动作，并且交通灯和车辆、行人随之动作。当模拟运行打开时，按mcgs界面上的启动按钮时，mcgs界面上的交通灯和车辆、行人将按规律自行模拟运行。 第八章 小结通过对十字路口交通灯控制系统的设计，我收益颇丰。知识层面上，加深了对PLC的认识，掌握了一些常用的指令，例如灯的闪烁电路。通过直行交通灯（无转弯）的工作过程的分析，画出其时序电路，进而对其I/O点的分配，选择CPU，程序设计，程序调试，说明书的编写，这一套完整的步骤走下来

15、，对一个论文的书写也有了大概的把握。这次比较完整的交通灯控制系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富。 第九章 问题回答1如何排版整个十字路口？答：首先勾勒出基本两条垂直交错的公路，其次在交叉处设置四条斑马线，然后在斑马线的两端设置两个红绿灯，最后在公路上设置几辆车，在斑马线的一端在设置个行人就完成了。2如何使PLC与MCGS顺利连接？答：在MCGS的设备窗口中，注意选对PLC的型号，改对相应的参数，需要注意的是，PLC的通道要通过“内部属性”增加，不能直接增加虚拟通道，那样会是连接不上。连接过程中MCGS和Gppw软件最好不要同时开启，避免连接不上等问题。3为何灯状态程序和动作程序写在一起动作程序不工作？答：灯状态程序是用!TimerWaitFor实现时间的确定的，这是阻塞式的语句，运行它时，本策略的所有程序卡在它上面，不会运行。因此，再新建一个循环策略写入动作程序便可解决。40