交通燈控制系統(tǒng)的組態(tài)王仿真模擬

1、電氣及自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)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(hào)： 年 級(jí)： 2014級(jí) 專 業(yè)： 自動(dòng)化 班 級(jí)： （1）班 指導(dǎo)教師： 機(jī)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(jī)械與電氣工程學(xué)院 自動(dòng)化專業(yè)1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求 1.1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) (1)設(shè)計(jì)制作一個(gè)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(duì)交通燈控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬。 1.2 課程設(shè)計(jì)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(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)畫鏈接，且實(shí)物與畫面能夠互相監(jiān)控。 (3)實(shí)現(xiàn)南北方向綠燈的打開次數(shù)的實(shí)時(shí)曲線顯示。 (4)實(shí)現(xiàn)東西方向綠燈的打開次數(shù)的歷史曲線顯示。 (5)當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，南北紅燈亮30，同時(shí)東西綠燈亮27s，東西黃燈亮3s；然后東西紅燈亮30s,同時(shí)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(shí)際交通燈。2 交通燈控制系統(tǒng)的模擬設(shè)計(jì)方案制定 2.1 交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理 如圖1是十字路口交通信號(hào)燈示意圖本系統(tǒng)的控制對(duì)象有六個(gè)，分別為東西方向紅燈兩個(gè)，南北方向紅燈兩個(gè)，東西方向黃燈兩個(gè)，南北方向黃燈兩個(gè)，東西方向綠燈兩個(gè)，南北方向綠燈兩個(gè)

3、。在組態(tài)王模擬控制中系統(tǒng)分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制。自動(dòng)控制：自動(dòng)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(shí)東西綠燈也亮，并維持27秒。到27秒時(shí)，東西綠燈熄滅，在東西綠燈熄滅時(shí)，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(shí)南北黃燈亮。這時(shí)南北紅燈又亮，同時(shí)南北黃燈熄滅，東西綠燈又同時(shí)亮，如此周而復(fù)始。手動(dòng)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(dú)輛亮、東西黃燈單獨(dú)輛亮；特殊情況下可以進(jìn)行單獨(dú)控制。在控制的過程中不會(huì)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(jì)的技術(shù)方案東西、南北兩干道交于一個(gè)十字路口，各個(gè)路口有一個(gè)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(shí)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(dòng)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(shí)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(gè)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(jì)方案實(shí)施 3.1 新建工程 (1)點(diǎn)擊“開始|程序|組態(tài)王6.55”，啟動(dòng)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(diǎn)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?duì)話框。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(duì)話框，選擇所要新建的工程存儲(chǔ)的路徑。如圖5所示。圖5新建工程向?qū)е?4)選擇存儲(chǔ)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(duì)話框，在對(duì)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(duì)話框，選擇“是

6、”按鈕，將新建工程設(shè)為組態(tài)王當(dāng)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(jì)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(biāo)，則會(huì)彈出“新畫面”對(duì)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(jìn)入畫面開發(fā)系統(tǒng)。打開圖庫(kù)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(kù)與建立動(dòng)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(kù)|數(shù)據(jù)詞典”，在內(nèi)容顯示區(qū)中雙擊“新建”圖標(biāo)，則會(huì)彈出“定義變量”對(duì)話框。對(duì)變量名、變量類型等進(jìn)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(duì)象，彈出紅燈屬性對(duì)話框，單擊變量名右側(cè)的“？”，會(huì)彈出選擇變量名對(duì)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(duì)話框，單擊“確定”按鈕，完成動(dòng)畫連接。如圖9所示。圖9動(dòng)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(qǐng)雙擊這兒進(jìn)入對(duì)話框”，則會(huì)彈出“應(yīng)用程序命令語言”對(duì)話框。在其中切換到“運(yùn)行時(shí)”屬性頁(yè)，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(diǎn)開關(guān)=1&本站點(diǎn)南北定時(shí)30s=30&本站點(diǎn)南北定時(shí)27s=27

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

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

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

11、北紅燈=0;本站點(diǎn)南北綠燈=0;本站點(diǎn)南北黃燈=0;本站點(diǎn)東西紅燈=0;本站點(diǎn)東西綠燈=0;本站點(diǎn)東西黃燈=0;3.5 進(jìn)行運(yùn)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(yùn)行系統(tǒng)”，則會(huì)彈出運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)置對(duì)話框，進(jìn)行設(shè)置。如圖10所示。圖10運(yùn)行系統(tǒng)配置3.6實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線與歷史趨勢(shì)曲線 (1)創(chuàng)建南北綠燈打開次數(shù)實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線在組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)中，選擇菜單“工具|實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線”項(xiàng)或單擊工具箱的“實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線”按鈕，此時(shí)鼠標(biāo)在畫面在變?yōu)椤?”字形，將鼠標(biāo)光標(biāo)放于一個(gè)起始位置，此位置就是實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線矩形區(qū)域的左上角。再用鼠標(biāo)牽拉出一個(gè)矩形，實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線將在此

12、矩形中繪出。然后進(jìn)行相應(yīng)配置即可。如圖11所示。圖11繪制實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線 (2)創(chuàng)建東西綠燈打開次數(shù)歷史趨勢(shì)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(diǎn)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(duì)話框，在列表中選擇“歷史趨勢(shì)曲線”，單擊“確定”按鈕，對(duì)話框自動(dòng)消失，鼠標(biāo)箭頭變?yōu)椤?”字形，在畫面上選擇控件的左上角，按下鼠標(biāo)左鍵并拖動(dòng)，即可建立。然后進(jìn)行相應(yīng)配置。如圖12所示。圖12繪制歷史趨勢(shì)曲線4 交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的仿真實(shí)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(jiǎn)稱DCS）

13、的出現(xiàn)才開被廣大的生產(chǎn)過程自動(dòng)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(duì)計(jì)算機(jī)及軟件的各種資源進(jìn)行配置，達(dá)到使計(jì)算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置，自動(dòng)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(tái)工具，具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目，使用方法靈活，功能強(qiáng)大。組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時(shí)，主要解決人機(jī)圖形界面問題。隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，實(shí)時(shí)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(yùn)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(gè)組成部分，畫面的開發(fā)和運(yùn)行由工程瀏覽器調(diào)用畫面制作系統(tǒng)和工程運(yùn)行系統(tǒng)來完成的。4.2 交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真實(shí)現(xiàn)(1)當(dāng)開關(guān)啟動(dòng)時(shí)，南北紅燈亮30秒，同時(shí)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(dāng)南北綠燈亮?xí)r，即亮27秒，然后南北黃燈亮3秒，同時(shí)東西紅燈亮30秒。如圖14所示。圖14南北綠燈東西紅燈(3) 當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時(shí)，所有設(shè)置復(fù)原，當(dāng)開關(guān)再次打開時(shí)，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(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線，如圖16所示。圖16南北綠燈打開次數(shù)實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線(5)東西方向綠燈的打開次數(shù)的歷史趨勢(shì)

15、曲線，如圖17所示。圖17東西綠燈打開次數(shù)歷史趨勢(shì)曲線5 總結(jié)及體會(huì)剛開始的時(shí)候我什么也不會(huì)，無從下手不知道從什么地方開始做起，然后開始通過對(duì)課題認(rèn)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(rèn)真學(xué)習(xí)、仔細(xì)分析，遇到問題及時(shí)商量查找資料，當(dāng)查找資料后還有不明白的地方及時(shí)請(qǐng)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(jì)。期間遇到問題經(jīng)過不斷思索、反復(fù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，建立想法又推翻想法如此反復(fù)，最終取得試驗(yàn)的成功，結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)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(duì)組態(tài)王6.55的使用更加熟練同時(shí)也更多的了解組態(tài)王的應(yīng)用廣泛，通過進(jìn)行時(shí)間上的控制對(duì)交通

16、燈實(shí)現(xiàn)紅、黃、綠燈交替閃亮，又通過手動(dòng)控制進(jìn)行單獨(dú)的方向或雙方向的控制。不過組態(tài)王實(shí)驗(yàn)并不能進(jìn)行交通燈獨(dú)立控制而是依靠于組態(tài)王。在這次課程設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，也獲得了很多意想不到的知識(shí)。在每次突破一個(gè)問題后都有種久違的滿足感，甚至對(duì)每發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題都有種莫名的興奮。雖然這次的設(shè)計(jì)整整花了我兩個(gè)星期的時(shí)間，每天從早到晚，頭腦中就只有這個(gè)設(shè)計(jì)，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(shí)的能力，同時(shí)，我也是在這次設(shè)計(jì)中看到了自己的不足，我還有許多未知的知識(shí)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(cè)試我得到了很多收獲。首先，了解組態(tài)王的基本知識(shí)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(duì)存在的困難首先分析問題根據(jù)目的要求確定可實(shí)現(xiàn)的部分，定出那不準(zhǔn)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?，我明白了理論和實(shí)踐之間存在的距離只有靠不斷的思考不斷的動(dòng)手才能將所學(xué)的知識(shí)真正運(yùn)用到實(shí)踐上來。我個(gè)人認(rèn)為組態(tài)王是個(gè)即靈活又細(xì)膩的工作，它要求耐心和細(xì)心去不斷完善，同時(shí)還需要有良好的邏輯思維能力。通過這次組態(tài)課程測(cè)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(shí)，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解，更重要的是鍛煉自己的獨(dú)立性，為我今后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。6參考文獻(xiàn)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(shí)用技術(shù)速成教程M.機(jī)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