交通燈控制系統(tǒng)的組態(tài)王仿真模擬

1、電氣及自動化課程設(shè)計告題 目： 交通燈控制系統(tǒng)的組態(tài)王仿真模擬 課 程： 工控組態(tài)軟件技術(shù) 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 年 級： 2014級 專 業(yè)： 自動化 班 級： （1）班 指導(dǎo)教師： 機械與電氣工程學(xué)院制2017年5月交通燈控制系統(tǒng)的組態(tài)王仿真模擬機械與電氣工程學(xué)院 自動化專業(yè)1課程設(shè)計的任務(wù)與要求 1.1 課程設(shè)計的任務(wù) (1)設(shè)計制作一個可供擁擠十字路口使用的交通燈，其中包括紅、綠、黃三種顏色狀態(tài)。 (2)利用組態(tài)王6.55對交通燈控制系統(tǒng)進行仿真模擬。 1.2 課程設(shè)計的要求 (1)利用組態(tài)王6.55制作交通燈控制系統(tǒng)使的紅、綠、黃三色燈按照一定規(guī)律亮滅。 (2)在組態(tài)王6.55中繪

2、制能夠正確反映題目要求的畫面，定義相關(guān)變量，進行相應(yīng)的動畫鏈接，且實物與畫面能夠互相監(jiān)控。 (3)實現(xiàn)南北方向綠燈的打開次數(shù)的實時曲線顯示。 (4)實現(xiàn)東西方向綠燈的打開次數(shù)的歷史曲線顯示。 (5)當開關(guān)打開時，南北紅燈亮30，同時東西綠燈亮27s，東西黃燈亮3s；然后東西紅燈亮30s,同時南北綠燈亮27s，南北黃燈亮3s，循環(huán)往復(fù)，閃亮順序參照實際交通燈。2 交通燈控制系統(tǒng)的模擬設(shè)計方案制定 2.1 交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計的原理 如圖1是十字路口交通信號燈示意圖本系統(tǒng)的控制對象有六個，分別為東西方向紅燈兩個，南北方向紅燈兩個，東西方向黃燈兩個，南北方向黃燈兩個，東西方向綠燈兩個，南北方向綠燈兩個

3、。在組態(tài)王模擬控制中系統(tǒng)分為自動控制和手動控制。自動控制：自動控主要應(yīng)用于正常情況下使用，南北紅燈亮維持30秒，在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，并維持27秒。到27秒時，東西綠燈熄滅，在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮3s，南北紅燈熄滅，綠燈亮，東西黃燈熄滅，紅燈亮維持30秒，南北綠燈亮維持27秒，在南北綠燈熄滅后同時南北黃燈亮。這時南北紅燈又亮，同時南北黃燈熄滅，東西綠燈又同時亮，如此周而復(fù)始。手動控制：主要應(yīng)用于交通堵塞分為南北交通燈綠燈亮和東西交通燈紅燈亮、東西交通燈綠燈亮和南北交通燈紅燈亮、南北黃燈單獨輛亮、東西黃燈單獨輛亮；特殊情況下可以進行單獨控制。在控制的過程中不會出現(xiàn)互相干擾的情況。

4、圖1十字路口交通燈示意圖2.2 交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)方案東西、南北兩干道交于一個十字路口，各個路口有一個交通燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換，且黃燈亮?xí)r間為東西、南北兩干道的公共停車時間。設(shè)東西道與南北道車流量相同，指示燈燃亮?xí)r間如下表。表1指示燈燃亮?xí)r間設(shè)置啟動交通燈系統(tǒng)，流程圖如下所示，東西綠燈亮，這里設(shè)置為綠燈27秒，同時這里只用綠燈來說明周期流程。東西綠燈亮27秒后，東西黃燈亮3秒，然后南北綠燈亮27秒后，南北黃燈亮3秒。這是一個周期紅綠燈情況，一直循環(huán)，直到按下停止按鈕，系統(tǒng)停止工作。 圖2交通燈控制流程圖3 交

5、通燈控制系統(tǒng)設(shè)計方案實施 3.1 新建工程 (1)點擊“開始|程序|組態(tài)王6.55”，啟動工程管理器窗口，如圖3所示。圖3工程管理器（2） 在工程管理器中選擇菜單“文件/新建工程”，或者點擊工具欄的“新建”按鈕，出現(xiàn)“新建工程向?qū)е粴g迎使用本向?qū)А睂υ捒?。如圖4所示。圖4新建向?qū)е唬?）單擊“下一步”，彈出“新建工程向?qū)еx擇工程所在路徑”對話框，選擇所要新建的工程存儲的路徑。如圖5所示。圖5新建工程向?qū)е?4)選擇存儲路徑后,單擊“下一步”按鈕，彈出“新建工程向?qū)еこ堂Q和描述”對話框，在對話框中輸入工程名稱：“交通燈控制系統(tǒng)的組態(tài)王仿真模擬”,單擊“完成”。彈出對話框，選擇“是

6、”按鈕，將新建工程設(shè)為組態(tài)王當前工程。如圖6所示。圖6新建工程向?qū)е?.2 交通燈畫面設(shè)計在工程瀏覽器的目錄顯示區(qū)中選擇“文件|畫面”，在內(nèi)容顯示區(qū)中雙擊“新建”圖標，則會彈出“新畫面”對話框，然后輸入畫面名稱-交通燈控制系統(tǒng)畫面，單擊“確定”按鈕，則進入畫面開發(fā)系統(tǒng)。打開圖庫插入相應(yīng)圖素，保存畫面，如圖7所示。圖7交通燈控制系統(tǒng)畫面3.3 構(gòu)造交通燈數(shù)據(jù)庫與建立動畫連接 (1)在工程瀏覽器的目錄顯示區(qū)中選擇“數(shù)據(jù)庫|數(shù)據(jù)詞典”，在內(nèi)容顯示區(qū)中雙擊“新建”圖標，則會彈出“定義變量”對話框。對變量名、變量類型等進行設(shè)置，然后單擊“確定”按鈕，完成變量定義。如圖8所示。圖8定義變量(2)在畫面開

7、發(fā)環(huán)境中雙擊紅燈圖形對象，彈出紅燈屬性對話框，單擊變量名右側(cè)的“？”，會彈出選擇變量名對話框，選中建立的變量“南北紅燈”，單擊“確定”按鈕，回到紅燈屬性設(shè)置對話框，單擊“確定”按鈕，完成動畫連接。如圖9所示。圖9動畫連接3.4 編寫命令語言在工程瀏覽器的目錄顯示區(qū)中選擇“文件|命令語言|應(yīng)用程序命令語言”，在內(nèi)容顯示區(qū)中雙擊“請雙擊這兒進入對話框”，則會彈出“應(yīng)用程序命令語言”對話框。在其中切換到“運行時”屬性頁，在命令語言編輯框內(nèi)輸入相應(yīng)的命令語言程序，并將程序掃描周期設(shè)為100毫秒，單擊“確定”按鈕。命令語言如下:if(本站點開關(guān)=1&本站點南北定時30s=30&本站點南北定時27s=27

8、&本站點南北定時3s=3&本站點東西定時30s=30&本站點東西定時27s=27&本站點東西定時3s=3)本站點南北紅燈=1;本站點南北綠燈=0;本站點南北黃燈=0;本站點東西紅燈=0;本站點東西綠燈=1;本站點東西黃燈=0;if(本站點南北紅燈=1&本站點南北綠燈=0&本站點南北黃燈=0)本站點南北定時30s=本站點南北定時30s-1;if(本站點南北定時30s=0)本站點南北紅燈=0;本站點南北綠燈=1;本站點南北黃燈=0;本站點南北定時30s=30;if(本站點南北綠燈=1&本站點南北紅燈=0&本站點南北黃燈=0)本站點南北定時27s=本站點南北定時27s-1;if(本站點南北定時27s

9、=0)本站點南北紅燈=0;本站點南北綠燈=0;本站點南北黃燈=1;本站點南北定時27s=27;if(本站點南北黃燈=1&本站點南北綠燈=0&本站點南北紅燈=0)本站點南北定時3s=本站點南北定時3s-1;if(本站點南北定時3s=0)本站點南北紅燈=0;本站點南北綠燈=0;本站點南北黃燈=0;本站點南北定時3s=3;if(本站點東西紅燈=0&本站點東西綠燈=1&本站點東西黃燈=0)本站點東西定時27s=本站點東西定時27s-1;if(本站點東西定時27s=0)本站點東西紅燈=0;本站點東西黃燈=1;本站點東西綠燈=0;本站點東西定時27s=27;if(本站點東西紅燈=0&本站點東西綠燈=0&本

10、站點東西黃燈=1)本站點東西定時3s=本站點東西定時3s-1;if(本站點東西定時3s=0)本站點東西紅燈=1;本站點東西黃燈=0;本站點東西綠燈=0;本站點東西定時3s=3;if(本站點東西紅燈=1&本站點東西綠燈=0&本站點東西黃燈=0)本站點東西定時30s=本站點東西定時30s-1;if(本站點東西定時30s=0)本站點東西紅燈=0;本站點東西黃燈=0;本站點東西綠燈=0;本站點東西定時30s=30;if(本站點開關(guān)=0)本站點南北定時30s=30;本站點南北定時27s=27;本站點南北定時3s=3;本站點東西定時30s=30;本站點東西定時27s=27;本站點東西定時3s=3;本站點南

11、北紅燈=0;本站點南北綠燈=0;本站點南北黃燈=0;本站點東西紅燈=0;本站點東西綠燈=0;本站點東西黃燈=0;3.5 進行運行系統(tǒng)的配置與保存在工程瀏覽器的目錄顯示區(qū)中選擇“系統(tǒng)設(shè)置”，在內(nèi)容顯示區(qū)中雙擊“設(shè)置運行系統(tǒng)”，則會彈出運行系統(tǒng)設(shè)置對話框，進行設(shè)置。如圖10所示。圖10運行系統(tǒng)配置3.6實時趨勢曲線與歷史趨勢曲線 (1)創(chuàng)建南北綠燈打開次數(shù)實時趨勢曲線在組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)中，選擇菜單“工具|實時趨勢曲線”項或單擊工具箱的“實時趨勢曲線”按鈕，此時鼠標在畫面在變?yōu)椤?”字形，將鼠標光標放于一個起始位置，此位置就是實時趨勢曲線矩形區(qū)域的左上角。再用鼠標牽拉出一個矩形，實時趨勢曲線將在此

12、矩形中繪出。然后進行相應(yīng)配置即可。如圖11所示。圖11繪制實時趨勢曲線 (2)創(chuàng)建東西綠燈打開次數(shù)歷史趨勢曲線首先在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中新建組態(tài)畫面，然后在工具箱中點擊“插入通用控件”或選擇菜單“編輯”下的“插入通用控件”命令，彈出“插入控件”對話框，在列表中選擇“歷史趨勢曲線”，單擊“確定”按鈕，對話框自動消失，鼠標箭頭變?yōu)椤?”字形，在畫面上選擇控件的左上角，按下鼠標左鍵并拖動，即可建立。然后進行相應(yīng)配置。如圖12所示。圖12繪制歷史趨勢曲線4 交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計的仿真實現(xiàn) 4.1 仿真軟件介紹組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系（Distributed Control System，簡稱DCS）

13、的出現(xiàn)才開被廣大的生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員所熟知的。組態(tài)的概念最早來自英文Configuration，含義是使用軟件工具對計算機及軟件的各種資源進行配置，達到使計算機或軟件按照預(yù)先設(shè)置，自動執(zhí)行特定任務(wù)，滿足使用者的要求。監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的軟件平臺工具，具有豐富的設(shè)置項目，使用方法靈活，功能強大。組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時，主要解決人機圖形界面問題。隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，實時控制、通信聯(lián)網(wǎng)、系統(tǒng)安全管理、開放的數(shù)據(jù)接口、I/O設(shè)備管理等已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容?！敖M態(tài)王6.55”軟件包由工程管理器、工程瀏覽器、畫面開發(fā)系統(tǒng)和運行系統(tǒng)四部分組成。工程管理器用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理，在工程

14、瀏覽器中可以查看、配置工程的各個組成部分，畫面的開發(fā)和運行由工程瀏覽器調(diào)用畫面制作系統(tǒng)和工程運行系統(tǒng)來完成的。4.2 交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計仿真實現(xiàn)(1)當開關(guān)啟動時，南北紅燈亮30秒，同時東西亮27秒、東西黃燈亮3秒。如圖13所示。圖13南北紅燈東西綠燈(2)當南北綠燈亮?xí)r，即亮27秒，然后南北黃燈亮3秒，同時東西紅燈亮30秒。如圖14所示。圖14南北綠燈東西紅燈(3) 當開關(guān)關(guān)閉時，所有設(shè)置復(fù)原，當開關(guān)再次打開時，重復(fù)以上步驟，以此循環(huán)。如圖15所示。圖15開關(guān)關(guān)閉(4)南北方向綠燈的打開次數(shù)的實時趨勢曲線，如圖16所示。圖16南北綠燈打開次數(shù)實時趨勢曲線(5)東西方向綠燈的打開次數(shù)的歷史趨勢

15、曲線，如圖17所示。圖17東西綠燈打開次數(shù)歷史趨勢曲線5 總結(jié)及體會剛開始的時候我什么也不會，無從下手不知道從什么地方開始做起，然后開始通過對課題認知、資料的查找，材料的整理，在同組同學(xué)的協(xié)力合作下，在老師的指導(dǎo)下，我認真學(xué)習(xí)、仔細分析，遇到問題及時商量查找資料，當查找資料后還有不明白的地方及時請教老師和咨詢同組同學(xué)。最后通過近兩周的學(xué)習(xí)研究終于完成了該設(shè)計。期間遇到問題經(jīng)過不斷思索、反復(fù)實驗測試，建立想法又推翻想法如此反復(fù)，最終取得試驗的成功，結(jié)果表明實驗良好。在組態(tài)王模擬控制十字路口交通燈的過程中不僅對組態(tài)王6.55的使用更加熟練同時也更多的了解組態(tài)王的應(yīng)用廣泛，通過進行時間上的控制對交通

16、燈實現(xiàn)紅、黃、綠燈交替閃亮，又通過手動控制進行單獨的方向或雙方向的控制。不過組態(tài)王實驗并不能進行交通燈獨立控制而是依靠于組態(tài)王。在這次課程設(shè)計中遇到了很多問題，也獲得了很多意想不到的知識。在每次突破一個問題后都有種久違的滿足感，甚至對每發(fā)現(xiàn)一個問題都有種莫名的興奮。雖然這次的設(shè)計整整花了我兩個星期的時間，每天從早到晚，頭腦中就只有這個設(shè)計，忙于修改方案，調(diào)試程序，但是通過這次的鍛煉，我學(xué)到了很多的東西，不僅鍛煉了自己的思考能力、繪圖能力和程序仿真能力，還鍛煉了綜合應(yīng)用知識的能力，同時，我也是在這次設(shè)計中看到了自己的不足，我還有許多未知的知識要學(xué)，知道了今后需要更加努力，使自我能夠不斷完善。通過

17、本次組態(tài)課程測試我得到了很多收獲。首先，了解組態(tài)王的基本知識和在控制領(lǐng)域的作用和地位。在精神方面鍛煉了思想、磨練了意志。面對存在的困難首先分析問題根據(jù)目的要求確定可實現(xiàn)的部分，定出那不準的方面找同學(xué)和老師討論研究，再完善、再修改、再發(fā)現(xiàn)問題、再解決培養(yǎng)了自己的耐心、恒心及遇事不亂的精神?？傊颐靼琢死碚摵蛯嵺`之間存在的距離只有靠不斷的思考不斷的動手才能將所學(xué)的知識真正運用到實踐上來。我個人認為組態(tài)王是個即靈活又細膩的工作，它要求耐心和細心去不斷完善，同時還需要有良好的邏輯思維能力。通過這次組態(tài)課程測試，我分析問題和解決問題的能力有所提高，也鞏固了所學(xué)的知識，加深了對理論知識的理解，更重要的是鍛煉自己的獨立性，為我今后的工作和學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。6參考文獻1李紅萍.工控組態(tài)技術(shù)及應(yīng)用組態(tài)王M. 西安電子科技大學(xué)出版社2011年8月2劉文貴、劉振方.工業(yè)控制組態(tài)軟件應(yīng)用技術(shù)M.北京理工大學(xué)出版社 2011年7月3穆亞輝.組態(tài)王軟件應(yīng)用技術(shù)M.鄭州：黃河水利出版社 2012年6月 4姚福來.變頻器、PLC及組態(tài)軟件實用技術(shù)速成教程M.機械工業(yè)出版社 2010年6月 5唐偉杰.基于組態(tài)王和PLC交通燈仿真控制系統(tǒng)M.北京理工大學(xué)珠海學(xué)院2010年06期6王善斌.組態(tài)軟件應(yīng)用指南M.化學(xué)工業(yè)出版社2011年 7韓