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基于组态王技术的交通灯模拟前言：城市的快速发展，机动车拥有量的增长，给交通带来了许多问题，如交通拥堵、交通事故频发、环境污染加剧和燃油损耗上升，其中最为关键的是交叉口的车流量己处于饱和状态。分析其原因主要是由于现有交叉口的几何条件所限，以及缺少完善的的交通管理设备。组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王操作简单易学且编程简单,参数输入与修改灵活,具有多次或重复仿真运行的控制能力,随着中国国力不断的增强，人民生活水平的不断提高，现在在中国十字路口都带有交通灯的存在。组态王计术能很好的解决交叉口的汽车拥挤情况。一、课题设计原理1.1课题设计题目右图为交通灯演示的模板，其中G1为南北绿灯，R1为南北红灯，Y1为南北黄灯，G2为东西绿灯，R2为东西红灯，Y2为东西黄灯。G4为人行道的东西绿灯1，R4为人行道的东西红灯1。G3为人行道的南北绿灯1，R3为人行道的南北红灯1。G6为人行道的东西绿灯2，R6为人行道的东西红灯2。G5为人行道的南北绿灯2，R5为人行道的南北红灯2。启动是X0，停止是X1。1.2设计要求1、根据题目要求正确连线2、实现PLC与组态王之间的正常通信3、在组态王中绘制能够正确反映题目要求的画面，定义相关变量，进行相应的动画链接，且实物与画面能够互相监控4、对水平方向绿灯的打开次数进行计数，计数到10次后将次数清零。绘制报警画面，大于3次进行报警。5、实现水平方向绿灯的打开次数的实时曲线显示6、实现水平方向绿灯的打开次数的历史曲线显示1.3交通灯电气接口图三菱FX3U-64MT/ESS/S0V0V24V24VX0X1X2COM1Y0Y1Y2Y3DC24VDC24V启动停止S1G1Y1R1G2X3X4X5S2S3S4Y4Y5Y2R2COM2Y6Y7Y10Y11G3R3G4R4Y12Y13G5R5Y15G6Y14R6COM3COM4二、组态王设计步骤和过程2.1创建新工程第1步：点击桌面组态王6.5出现下图：第2步：点击新建后出现下面这个新建工程向导一：点击下一步出现下面的图新建工程向导二在方框内可以输入新建工程的存放路径，也可以单击“游览”按钮，从下拉列表中选择一个工程路径。这里选择的是：“交通灯”。点击“下一步”继续，弹出“新建工程向导之三”图：在工程名称的方框内输入工程名称，这里输入的是“交通灯19”。在工程描述中输入新建工程的描述，这里的描述为“交通灯”。再点击“完成”完成工程的新建。系统会弹出对话框，询问用户是否将新建工程当做当前工程，单机“是”按钮，则新建工程部是工程管理器的当前工程。2.2定义设备与变量组态王把那些需要的与之交换数据的设备或程序都作为外部设备。外部设备包括下位机，他们一般通过串行口和上位机交换数据；其他WIDOWS应用程序，它们之间一般通过DDE交换数据；外部设备还包括网络上的其他计算机。只有在自定义了外部设备之后，组态王才能通过i/0变量和它们交换数据。为方便定义外部设备，组态王设计了‘设备配置向导’引导用户一步步完成设备连接。2.2.1外部设备定义组态王支持的设备包括；智能模块，板卡，智能仪表，变频器等。在工程目录显示区，用鼠标左键单击大纲项蛇鞭下的成员板卡，则在目录内容显示区出现“新建”图标，如下图所示：用左键双击“新建”图标后，弹出下图：从树形设备列表中选择PLC节点。然后选择要配置板卡设备的生产厂家，设备名称。“PLC\三菱\FX2\编程口”点击“下一步”按钮，则弹出如下“设备向导——逻辑名称”对话框。我们给要配置的板卡设备指定一个逻辑名称。继续点击“下一步”按钮，弹出如下“设备配置向导——选择串口号”对话框，如下图所示：选择串口时候，若不知道接口是多少，则可以右键单机“我的电脑”，选择“属性”，选择“硬件\设备管理器”，在点击“端口”可以看到所接的是“端口com4”。选择连接串口为COM4，点击“下一步”按钮弹出“设备配置向导——设备地址设置”对话框如下图所示：此处填写设备地址为0，点击“下一步”，弹出“通信参数”对话框如下所示：此处采用默认值，点击“下一步”，则弹出如下“设备安装向导—信息总结”对话框，如下图所示：检查各个项目设置是否正确，确认无误后，单机“完成”。设备定义完成后你可以在COM4项目下看到新建的设备“FX2N”。双击COM4出现如下所示图像修改数据位，选择数据位7，修改完点击“确定”。，：第3步：检测通讯设备如下图：2.2.2数据变量的定义和检查在“数据词典”中可以设置我们需要的变量，可以设置如下的变量列表2.3制作图形画面2.3.1建立新画面为建立一个新的画面请执行以下操作：在工程浏览器左侧的“工程目录显示区”中选择“画面”选项，在右侧视图中双击“新建”图标，弹出新建画面对话框，如下图所示，在画面名称对话框中输入新建画面名字如“交通灯”。其他属性默认，单击确认出现下图：其中，画面的大小可以通过拉动右下角的点来改变。单击“工具”菜单，在下拉菜单中选择“圆角矩形”“直线”和使用图库管理器选择指示灯等进行绘画图片如下图所示：2.4事件命令语言事件命令语言是指当规定的表达式的条件成立时执行的命令语言。如某个变量等于定值，某个表达式描述的条件成立。在工程浏览器中选择命令语言—事件命令语言，在浏览器右侧双击“新建。。。。”，弹出事件命令语言的编辑器。事件命令语言右三种类型：发生时：事件条件初始成立时执行一次。存在时：事件存在时定时执行，在“每。。。毫秒”编辑框中执行周期，则当事件条件成立存在期间，周期性执行命令语言。消失时：事件条件由成立变为不成立时执行一次。第一步：启动的时候东西红灯R2和南北绿灯G1亮着、东西路灯1G4、东西绿灯2G6、南北红灯1R3、南北红灯2R5亮着，其他灯不亮，现在时间t1=0。第2步：t=0，东西红灯R2和南北绿灯G1亮着，东西路灯1G4、东西绿灯2G6、南北红灯1R3、南北红灯2R5亮着，其他灯不亮。第3步：5s后，变成东西红灯R2和南北黄灯Y1亮着；人形通道东西绿灯1G4、东西绿灯2G6、南北红灯1R3、南北红灯2R5亮着，其他灯不亮。第4步：8s后，南北红灯R1和东西绿灯G2亮着，人形通道东西红灯1R4、东西红灯2R6、南北绿灯1G3和南北绿灯2G5亮着，其他灯步亮。并在这里设计一个计数器，10次之后清零，高于3次报警。第5步：12s后，东西黄灯Y2、南北红灯R1亮着。人形通道东西红灯1R4、东西红灯2R6、南北绿灯1G3和南北绿灯2G5亮着，其他灯不亮。第6步：15s的时候，t1时间清零，循环运行。第7步：t2=1的时候，t1的时间1s，1s的上升。第8步：停止的时候，所有的灯全不亮，t1=20s。2.5报警的配置和使用报警配置的基本步骤包括：1)定义报警组；2)设置变量的报警定义属性；3)建立报警和事件窗口；4)建立新画面；5)绘制报警和事件窗口；6)报警窗口的操作；7)报警和事件的输出；2.5.1建立报警窗口1.定义报警组2.设置变量的报警属性1）在数据词典中选择“计数”变量，双击此变量，在弹出“定义变量”对话框中单击“报警定义”选项卡，如下图所示。设置如下：报警组名：计数19，高：3。2）设置完毕后点击“确认”按钮，系统进入运行状态时，当“计数”的次数高于3次时系统产生报警，报警信息将显示在“计数19”报警组中。3.建立报警窗口2.6曲线2.6.1实时趋势曲线2.6.2历史趋势曲线1.与历史趋势曲线有关的必备配置制定在数据词典中选择“计数”，选择“记录和安全区”，把不记录改成数据变化记录。2.创建历史趋势曲线三、实验过程中遇到的问题问题：在交通灯模拟板上运行乱码解决方法：把电脑上plc程序清零四、实验运行结果交通灯开始启动的时候是东西红灯，南北绿灯；5s后变成东西红灯，南北黄灯，在3秒后变成东西绿灯，南北红灯，在4s后变成东西黄灯，南北红灯，最后3s后，开始清零循环，又变成东西红灯，南北绿灯。人形通道上的灯是启动的时候东西绿灯1,2亮着，南北红灯1,2亮着。8秒后变成东西红灯1,2亮着，南北绿灯1,2亮着，然后再过7秒清零，开始循环亮着运行。五、交通灯流程图六、心得体会在本次组态王实训设计中，我成功的完成了课程设计课题——组态软件交通灯控制系统设计控制。刚开始的时候我什么也不会，无从下手不知道从什么地方开始做起，然后开始通过对课题认知、资料的查找，材料的整理，在同组同学的协力合作下，在老师的指导下，我认真学习、仔细分析，遇到问题及时商量查找资料，当查找资料后还有不明白的地方及时请教老师和咨询同组同学。最后通过近两周的学习研究终于完成了该设计。在设计中，由于本人知识的局限性，设计一些简单的作用，没有来的及扩展难的方面。最后感谢和我一起努力奋斗并帮助我的同组同学们，因为你们，我的学习和生活过得精彩而充实，再一次感谢在刑老师这2周的辛勤教授组态软件的知识，使我能够顺利完成该课程设计。七、参考文献【1】唐伟杰《基于组态王和PLC交通灯仿真控制系统》2010年06期【2】龚仲华，韩晓新《从基础到实践——PLC与组态王》2011年8月【3】曹辉组态软件技术及应用2012年08月