基于组态王和PLC的交通灯仿真控制系统

1、基于组态王和 plc 的交通灯仿真控制系统 摘要：摘要：根据城市路口交通灯的运行特点，设计一个交通灯仿真系统。利用可编程控制器 （plc）和组态王软件完成对交通灯的设计制作。选择三菱 fx 系列 plc 作为控制器，利用 组态王 6.3 版本制作交通灯仿真系统。使交通灯在运行的时候能够通过组态王画面显示出 交通灯运行的过程。 关键词：关键词：plc；组态王；交通灯仿真 abstract：according to the city of at least the operation characteristics, design a traffic simulation system. usin

2、g the programmable controller (plc) and configuration king software to the design and production of the traffic lights. choose mitsubishi fx series as a controller plc, use kingview version 6.3 make traffic simulation system. make the traffic lights in the running time can through the configuration

3、king picture shows the process of running the traffic lights. keyword：plc; kingview；traffic simulation system 0 0 引言引言 组态软件又称为组态监控软件，随着工业的发展，组态软件得到了非常广泛的应用已 在电力、供水、化工、小区安防等诸多领域用作数据采集、监控及过程控制。组态软件的 出现、为使用者大大地提高了便利，通过组态软件，能对控制系统进行实时监控，让使用 者对系统运行状况了如指掌，特别是对系统出现紧急情况时，能及时采取措施，而这一切 则是通过组态软件的人际界面达成的。 本文基于组

4、态软件之一的组态王和三菱 plc 编程控制器，以交通灯控制系统为例，构 建系统仿真控制模型，并进行调试运行。 1 1 系统的设计要求系统的设计要求 绘制一个模拟十字路口交通灯组态图，用两个开关分别控制系统的开始与停止。要求 所做的仿真交通灯系统能够像生活中正常的交通灯一样运行，绿灯和红灯延时 5s，黄灯延 时 3s。此外还需要建立报警窗口，对某一方向的灯亮起的次数进行报警。 2 2 交通灯工作原理交通灯工作原理 2.1 实验原理及电路 十字路口交通信号灯在我们日常生活中经常可以遇到，其控制通常采用数字电路控制或单 片机控制都可以达到目的，这里我们用 plc 对其进行控制。下图为交通灯演示模块：

5、 下图为十字路口两个方向交通灯自动控制工作波形图： 启动 停止 东 西 向 南 北 向 r1 g1 y1 g2 y2 r2 5s2.5s 6.5s 2.5s 交通灯控制的 i/o 地址分配如下表所示： 输入输出 器件说明器件说明 x0启动y0南北红灯 x1停止y1东西黄灯 y2东西红灯 y4南北绿灯 y5南北黄灯 y6东西绿灯 交通灯电气接口图： 三三菱菱fx3u-64mt/es s/s 0v 0v24v 24v x0x1x2 com1 y0 y1y2 y3 dc24v dc24v 启动 停止s1 g1y1r1g2 x3x4x5 s2s3 s4 y4y5 y2r2 com2 y6y7 y10

6、y11 g3r3g4r4 y12 y13 g5r5 y15 g6 y14 r6 com3com4 4 组态王程序设计组态王程序设计 4.1 创建新工程创建新工程 选择菜单“文件/新建工程”或单击“新建”按钮，弹出“新建工程向导之一”对话 框，如下图所示： 单击“下一步”继续，弹出“新建工程向导之二”对话框，如下图所示： 在方框内输入新建工程的存放路径，也可以单击“浏览”按钮，从下拉列表中选择一 个工程路径。 新建工程的路径是向导二中指定的路径，该路径下会以工程名为目录建立一个文件夹， 完成以上操作就建立一个组态王工程的工程信息了。 4.24.2 定义设备与变量定义设备与变量 组态王把那些需要与

7、之交换数据的设备或程序都作为外部设备。外部设备还包括下位 机（plc、仪表、模块等） ，它们一般通过串行口和上位机交换数据。只有在定义了外部设 备之后，组态王才能通过 i/o 变量和它们交换数据。 4.2.14.2.1 外部设备的定义外部设备的定义 在工程浏览器的目录显示区，鼠标点击大纲项设备下的设备，在目录内容显示区出现 “新建”图标，如下图所示： 鼠标左键双击“新建”图标，弹出“设备配置向导”列表对话框；如下图所示： 从树形设备列表区中选择 plc 节点。然后算则要配置半克拉设备的生产厂家、设备名 称 选择结束单击“下一步”按钮，则弹出“设备配置向导逻辑名称”对话框，给配 置设备指定一个逻

8、辑名称（考试中不需要设置） 。继续单击“下一步”按钮，弹出“设备配 置向导选择窗口号”如下图所示 查看本机上设备管理器，选择正确的串口，点击“下一步” 。弹出“设备配置向导 设备地址设置指南”采用默认值，再次点击“下一步” ，弹出“通信参数”对话框，此处采 用默认值，单击“完成”按钮，则弹出“设备安装向导信息总结”对话框，检查各项 设置是否正确，确认无误后，单击“完成” 。 设备定义完成后，在设定的 com 口项下看到新建的 i/o 设备。 4.2.2 数据变量类型说明和定义数据变量类型说明和定义 在组态王中，变量的集合形象地称为“数据词典” ，数据词典记录了所有用户可使用的 数据变量的详细信

9、息。而“数据词典”位于组态王工程浏览器中的“数据库”项的下拉列 表中。 根据实验要求添加变量，添加变量 x0、x1、y0、y0、y1、y2、y4、y4、y5、y6。 由于需要做延时和报警，所以添加了“数秒”和“次数”的变量。 4.3 制作图形画面制作图形画面 进入组态王开发系统后，就可以为每个工程建立数目不限的画面，在每个画面上生成 互相关联的静态或动态的图形对象。这些画面都是由组态王提供的类型丰富的图形对象组 成的。 4.3.1 建立新画面建立新画面 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“仙剑画面对话框” ，如下图所示： 在画面名称中输

10、入新建画面的名称，其他属性默认，单击确定后如下图： 4.3.2 绘制工程画面绘制工程画面 在新建画面中绘制交通灯的简易模拟图，如下： 4.3.3 变量的关联变量的关联 将画面中的图形与对应的变量关联，双击所要关联的图形，选择填充属性，在关联表 达式中选择所需要关联的变量。 依次将所有需要关联的图形全部关联起来。 4.4 命令语言编程命令语言编程 命令语言都是靠事件触发的执行的，如定时、数据的变化、键盘键的按下、鼠标的点 击等。在本次设计中用到了事件命令语言。 4.41 事件命令语言事件命令语言 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

11、。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” ，弹出时间按命令语言编辑器，在编辑器中输入事件命令语言。 当南北向绿灯亮 5s，东西向红灯亮 5s： 东西向红灯亮 5s，南北向黄灯亮 3s： 东西向绿灯亮 5s，南北向红灯亮 5s： 东西向黄灯亮 3s，南北向红灯向： 4.4 报警的配置和使用报警的配置和使用 报警配置的基本步骤： 定义报警组； 设置变量的报警定义属性； 建立报警和事件窗口； 建立新画面； 绘制报警和事件窗口； 报警窗口的操作； 报警和事件的输出； 4.4.1 建立报警窗口建立报警窗口 1.定义报警组 在工程浏览器窗口的左侧“工程目录显示区”中选择“数据库

12、”中的“报警组”选项， 在右侧的“目录内容显示区”中双击“进入报警组”图标，弹出“报警组定义”对话框。 单击“修改”按钮，将名称为“rootnode”报警组名改为“ccc” 。单击“确认”按钮关闭 对话框，结束对报警的设置。 1.设置变量的报警属性 在数据词典中选择“次数”变量，双击此变量，在弹出的“定义变量”对话框中单击 “报警定义”选项卡，设置如下图所示： 2.书写报警命令语言 在事件命令中的要求位置加入正确的时间语言以用来记录报警变量的变化。 3.设置与定义报警表格 填写报警窗口属性，并设置“列属性”和“操作属性”等窗口配置属性。 4.5 曲线的应用曲线的应用 4.5.1 实时趋势曲线实

13、时趋势曲线 实时趋势曲线将每个时刻的次数变化量与数值反映在了曲线中，可以让我们直观的看 出变化量的变化情况，实时趋势曲线的属性设定如下： 4.5.2 历史趋势曲线历史趋势曲线 历史趋势曲线通过对变量的变化记录，能够通过操作查看数据变量的历史变化。历史 趋势曲线的属性设置如下图： 5 结果与分析结果与分析 5.1 报警报警 当南北方向的绿灯亮第四次的时候报警表哥跳出报警状态，报警指示灯亮起；当次数 处于大于 4 次的状态时报警始终存在，指导次数为 10 后清零恢复报警，显示为小于 4 次， 状态显示正常。 5.2 实时趋势曲线实时趋势曲线 当南北方向的绿灯每次点亮时次数都会进行加一操作，图像上显

14、示的是次数，此时的 次数值经过一定的处理之后的结果。 5.3 历史趋势曲线历史趋势曲线 历史趋势曲线是对关联变量数据的记录与整理，它可以实现过往任何时候此变量的数 据变化，让工程师对这个变量的变化规律一目了然。并且对出错时间和原因进行很好的确 认，历史趋势曲线也可以近似的显示当前的变量情况。 6 总结总结 利用 plc 作为下位机控制器，利用 kingview6.5 强大的图形处理功能作为上位机管理 工具，通过两者之间的数据通信，设计了一套交通灯模拟仿真系统，经过实际运行结果运 行正常，效果良好，用户界面友好。 参考文献参考文献 1 刘军良. 组态软件在交通管理中的应用 工业控制计算机; 2007(1):4 2 韩晓新 邢绍邦 刘海燕. 从基础