基于MCGS组态软件的交通灯控制系统的设计

西北民族大学电气工程学院组态软件课程设计组态软件及其应用课程设计题目：基于MCGS组态软件的交通灯控制系统的设计专业：电气工程及其自动化姓名：梁汉钰学号：P101813243同组人：龚亚连谢海龙宁浩先指导教师：王彩霞西北民族大学电气工程学院组态软件课程设计-2-摘要随着社会的发展，城市的交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测，交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥中最重要的组成部分。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。本文以十字路口交通灯控制系统为例，详细介绍了交通灯的正常运行情况，通过并利用组态软件MCGS制作控制系统动态监控画面。关键词：MCGS，交通灯,控制ABSTRACTWitnthedevelopmentofsocialeconomy,citytrafficproblemcausedbymoreandmorepeople’sattention.People,vehicles,roadcoordinationrelationshipbetweenthethree,hasbecomeoneoftheimportantproblemoftrafficmanagementdepartmentneedsofsolve.Citytrafficcontrolsystemfortrafficdatamonitoring,trafficsignalcontrolandtrafficmanagementcomputersystem,itisthemostimportantpartofmoderncitytrafficmonitoringandcommand.Today,trafficlightsinstalledonthecrossingatall,toeasethetrafficofvehicleshasbecomethemostcommonandmosteffectivemeans.Inthispaper,thecrossingtrafficcontrolsystemasanexample,thepaperintroducesthenormaloperationofthetrafficlights,andmainlyadoptedMCGSsystemtoaccomplishcontrollingandmonitoringtrafficlightsKeywords：MCGS,Trafficlight,Control西北民族大学电气工程学院组态软件课程设计-3-前言随着城市机动车量的不断增加，许多大城市都出现了交通超负荷运行的情况。尤其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系统。交通是城市经济活动的命脉，对城市经济发展、人民生活水平的提高起着十分重要的作用。城市交通问题是困扰城市发展、制约城市经济建设的重要因素。可见，研制一种高效的智能交通控制系统是很有必要的。因此，城市交通的智能控制目前已成为国内外交通工程界研究的热点领域之一。而各交叉口则是城市道路网的咽喉要道，是人流和车辆汇集的地方，最容易发生交通阻塞现象，因此交叉路口信号的智能控制显得更为迫切。最大程度提高交叉口的通行能力，为经济的发展和人民生活提供一个安全、畅通、高效、低公害低能耗的交通环境已成为必然。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。本文以交通灯控制系统统为例提出了一种基于工业组态软件MCGS虚拟控制监控系统,即利用现有的计算机资源,在计算机上通过组态软件的工作界面和功能来仿真现场控制对象,进行虚拟控制。西北民族大学电气工程学院组态软件课程设计-4-1.设计要求与内容1.1设计要求（1）、双向六车道十字交叉路口（2）、东西方向为主干道，南北为辅道，双向各设直行、左转以及右转指示三盏灯，路口添加行人过路信号和声音指示；（3）、东西方向红灯60秒，黄灯5秒，绿灯120秒；（4）、东西方向红灯60秒，黄灯5秒，左转灯绿60秒；（5）、南北方向红灯120秒，黄灯5秒，左转灯绿40秒；（6）、东西方向绿灯，左转车辆红灯时，行人过路信号指示灯。（7）、南北方向绿灯，左转车辆红灯时，行人过路信号指示灯。1.2设计内容设计过程中的计时不是以秒为单位而是以软件中固定的时间周期计时。（1）东西主干道：直行绿：150-250直行黄：120-1500-25：直行红25-120左转绿170-230：左转黄140-160230--5：左转红5-150：右转绿160-240：右转黄140-160240-15：右转红15-140：（2）南北主干道：直行绿25-120：直行黄0-25110-135：直行红150-250左转绿45-100：左转黄25-45100-125：左转红25-125：右转绿40-110：右转黄20-40110-135：右转红20-135：（3）东西人行道：红：0-120140-250绿120-140：（4）南北人行道：红：20-250绿0-20：主干道东西南北每个方向有三个颜色的控制灯，分别为:●禁止通行灯（亮时为红色）西北民族大学电气工程学院组态软件课程设计-5-●准备通行或禁止通行（亮时为黄色）●允许通行（亮时为绿色）人形横道东西南北每个方向有两个颜色的控制灯，分别为：●禁止通行灯（亮时为红色）●允许通行（亮时为绿色）2交通灯控制的设计2.1整体规划第一步：根据设计需要画出十字路口的组态图；第二步：根据画出的组态图建立数据库；第三步：对图中的各灯进行设置，与数据库中的量建立联系。第四步：写程序对各灯的亮灭相互之间的配合进行控制。第五步：对图中各车进行设置，并与数据库中的量建立联系。第六步：写程序对车进行控制，并需要满足按指示灯的信号进行运动。2.2整体效果图如图2-1所示为设计的十字路口交通灯的整体效果图。图2-1总设计效果图西北民族大学电气工程学院组态软件课程设计-6-2.3交通灯控制的变量设置图2-2数据库2.4信号灯的设置设置变量时与信号相关的量前两个字表示方向，例如东左红1中的“东左”表示东向的最左边的灯，其亮灭是控制由西向东运动的车能否左转。若是正东则是对往正东方向运动的车进行控制。第三个字表示灯的颜色。红、黄、绿分别表示灯的三种颜色。如下图3-3、3-4、3-5分别是对东边三个红灯的设置示意图。图2-3东左红灯设置示意图图2-4正东红灯设置示意图西北民族大学电气工程学院组态软件课程设计-7-图2-5东右红灯设置示意图上图只是对东方红色信号灯的设置，其它方向及其它颜色的设置与上面的道理是一样的。每个和灯相关的量都是按照先方向后颜色的顺序添加的。对于同一方向的四个不同颜色的灯（红，黄，绿，黄）是进行叠放在一起，通过控制其可见度来控制哪个颜色的灯亮。如图2-6所示为同一方向的三个颜色的信号灯叠加前的效果图。人行道上的指示灯如图2-7所示，每个信号灯由两个颜色组成（红，绿）。图2-6干道信号灯叠加前的效果图图2-7人行道信号灯叠加前的效果图4、交通灯控制系统的各部分的控制设计4.1定时器的控制本设计主要用定时器来控制交通灯的亮闪情况，定时器“交通灯控制”的范围是0-250西北民族大学电气工程学院组态软件课程设计-8-定时器的控制如下：if交通灯控制1=0THENif交通灯控制0THE交通灯控制=交通灯控制-1if交通灯控制=0THEN交通灯控制=250交通灯控制1=0ENDIF4.2交通灯的亮闪情况控制本设计运用计时器的变化对交通灯红灯黄灯的可见度进行控制对绿灯可见度及闪烁效果进行控制。IF交通灯控制150and交通灯控制=250THEN正南红1=1IF交通灯控制=150THEN正南红1=0if交通灯控制0and交通灯控制=25THEN正南黄1=1if交通灯控制25THEN正南黄1=0if交通灯控制=120and交通灯控制25THEN正南绿1=1if交通灯控制120or交通灯控制=25THEN正南绿1=0IF交通灯控制=150and交通灯控制120THEN正南2=1IF交通灯控制150or交通灯控制=120THEN正南2=04.2.1东西路口的交通灯控制根据交通运行的实际情况可知东西运行的情况相同，即车辆都是同时运行及停止的所以交通灯的可见度情况一致。（1）东西绿灯的运行情况大致如下：150-250s东西绿灯亮，120-150s东西黄灯亮，25-120东西红灯亮，0-25东西黄灯亮：IF交通灯控制150THEN正东绿1=1IF交通灯控制=150THEN正东绿1=0if交通灯控制120and交通灯控制=150THEN正东黄1=1if交通灯控制=120or交通灯控制150THEN正东黄1=0if交通灯控制=120and交通灯控制25THEN正东红1=1if交通灯控制120or交通灯控制=25THEN正东红1=0if交通灯控制=25THEN正东2=1if交通灯控制25THEN正东2=04.2.2南北路口的交通灯控制（1）南北红灯在东西绿灯及黄灯亮时是亮的，其的命令行为：IF交通灯控制150and交通灯控制=250THEN正北红1=1IF交通灯控制=150THEN正北红1=0if交通灯控制0and交通灯控制=25THEN正北黄1=1if交通灯控制25THEN正北黄1=0if交通灯控制=120and交通灯控制25THEN正北绿1=1if交通灯控制120or交通灯控制=25THEN正北绿1=0西北民族大学电气工程学院组态软件课程设计-9-IF交通灯控制=150and交通灯控制120THEN正北2=1IF交通灯控制150or交通灯控制=120THEN正北2=04.3车辆的控制5、组态界面画面的设计5.1窗口的建立(1)在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，建立“窗口0”、“窗口1”。(2)选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”。(3)将窗口名称改为：交通灯控制；窗口标题改为：交通灯控制；窗口位置选中“最大化显示”、“固定边”，其他不变，单击“确定”。(4)选中“窗口1”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”。(5)将窗口名称改为：封面；窗口标题改为：封面。窗口位置选中“屏幕中间显示”，窗口边界选择“固定边”，单击“确认”。(6)在“用户窗口”中，选中“窗口属性”，点击右键，选择下拉菜单中的“设置为启动窗口”选项，将该窗口设置为运行时自动加载的窗口。图12封面主体西北民族大学电气工程学院组态软件课程设计-10-5.2封面的设计封面的设计主效果图如图1。5.3主界面设计主界面效果图见图2-1，图中主要包括6部分即交通运行图，交通灯，车辆，行人，计时，时间与日期。界面制作过程如下：（1)选中“控制窗口”的窗口标题，单击“动画组态”，进入动画组态窗口，开始编辑画面。(2)单击工具条中的“工具箱”按钮，打开绘图工具箱。选择“工具箱”内的“矩形”按钮，鼠标的光标呈“十字”形，在窗口中拖拽鼠标，绘制出同样大小的矩形4个分别置于画面的左上方,右上方,左下方,右下方，在选择填充颜色做出四块草坪。（3）单击工具箱中插入元件，向界面中加入树，人，汽车，交通灯等元件同时利用工具箱中工具画出各种元件最终生成主界面图形封面设计类似6结论与展望在组态软件的制作中我较好的掌握了MCGS软件的应用。在MCGS软件中最重要的是建立好实时数据库，数据库是实现各种变量的采集、表达、控制的关键元件，数据库控制着整个系统的输入、输出和运行。MCGS软件实现了对现场设备运行信号的采集，运行控制和运行监视。在组态文件的制作过程中，除了系统提供一些元件和背景，还可以自己制作自己需要的元件。在调试