基于PLC交通灯控制系统组态模型设计与实现

毕 业 设 计 题目：基于PLC的交通灯控制系统组态模型设计与实现 姓 名： 所在院系： 电气工程系 所学专业： 电气自动化 班 级： 陆德1101 学 号： 0401110121 指导教师： 基于PLC的交通灯控制系统组态模型设计与实现 1 摘 要 第一章 绪 论 3 1.1 PLC及MCGS介绍 3 1.1.1 PLC简单概述 3 1.1.2 MCGS系统介绍 5 1.2 十字路口交通灯控制任务 6 1.3 研究目的和意义 7 1.4 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 比较 8 1.4.1 采用数字逻辑电路设计 8 1.4.2 PLC设计 9 第二章 交通信号控制系统实况 10 2.1十字路口交通灯控制实际情况描述 10 2.1.1十字路口交通灯控制实验面板图： 10 2.1.2 控制任务要求 11 2.2 结合十字路口交通灯的路况画出模拟图 11 2.3 十字路口交通灯模拟控制时序图 12 12 2.4交通灯控制流程图 第三章 可编程控制器程序设计 14 3.1可编程控制器I/O端口分配 14 3.2 PLC的外部接线图 15 3.2.1输入/输出接线列表 15 3.2.2 PLC外部接线原理图 16 16 3.3程序梯形图及指令语句表 17 3.3.1梯形图程序 19 3.3.2梯形图所对应的语句表 第四章 十字路口交通灯的组态控制过程 22 4.1工程的建立和变量定义 22 4.1.1 工程的建立 22 4.1.2 变量的定义 22 4.1.3 设备与变量连接 24 4.2画面建立 25 25 4.2.1工程画面建立 25 4.2.2动画组态图制作 28 4.2.3调试系统组态制作 29 4.3 动画连接 29 4.3.1交通灯的动画连接 4.3.2调试系统的动画连接 30 4.4 脚本编辑 31 4.5 组态运行 34 第五章 实验结果 34 34 5.1 实验结果实物图 第六章 总 结 PAGEREF _Toc285999321 \h 38 39 参考文献 致谢 40 摘 要 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。社会的发展，人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLC 的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC把东西方向或南北方向的车辆按数量规模进行分档，相应给定的东西方向与南北方向的绿灯时长也按一定的规律分档. 这样就可以实现按车流量规模给定绿灯时长，达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提高了交通控制系统的效率. PLC结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。 PLC还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。在实时检测和自动控制的PLC应用系统中，PLC往往是作为一个核心部件来使用。 关键字：PLC、交通灯、控制系统、组态设计 Abstract Today, traffic lights installed on the crossing at all, to ease the traffic of vehicles has become the most common and most effective means. Social development, people's consumption levels continue to increase, private vehicles is increasing. Of people, cars and more roads have less traffic status is obvious. Therefore, the adoption of effective methods to control traffic lights is imperative. PLC intelligent control principle is the core of the control system using PLC north-south direction to east-west direction or scale of the vehicle by the number of sub-file, the appropriate thing given the green light north-south direction and length of time is also sub-file according to certain rules. This scale can be achieved given the green light at traffic duration, to achieve maximum release a car to reduce the stagnation of vehicles crossing to ease traffic congestion, to achieve optimal control, thus improving the efficiency of traffic control system. PLC structure is simple, easy programming, high reliability, has been widely used for industrial process and location of the automatic control. The use of the PLC has the characteristics of environmental adaptability, while its internal timer resources are very rich, the current widespread use of the "progressive" signal for precise control, particularly control of multi-fork can be easily achieved. Therefore, the PLC is now increasingly used in traffic lights system. PLC also has a communications networking capabilities, the same signal on the road to form a unified LAN management, and can shorten the waiting time for vehicle traffic, to achieve scientific management. In real-time detection and application of automatic control systems PLC, PLC is often used as a core component. Keywords: PLC, traffic lights, control systems, configuration design 第一章 绪 论 1.1 PLC及MCGS介绍 1.1.1 PLC简单概述 （一）什么是PLC 可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。 （二）PLC的结构及各部分 PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源、编程器扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PLC的硬件系统结构如下图所示： （三）PLC的工作原理 PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。 PLC的扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。 PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。 PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，执行的结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。 输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。 1.1.2 MCGS系统介绍 （一）什么是MCGS MCGS (Monitor and Control Generated System，通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在工业控制领域有着广泛的应用。 MCGS组态软件功能强大，操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。同时使用MCGS组态软件能够避开复杂的计算机软、硬件问题，集中精力去解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。 （二）MCGS的构成 MCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分。 用户的所有组态配置过程都在组态环境中进行，它相当于一套完整的工具软件，帮助用户设计和构造自己的应用系统。用户组态生成的结果是一个数据库文件，称为组态结果数据库。 运行环境是一个独立的运行系统，它按照组态结果数据库中用户指定的方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。运行环境本身没有任何意义，必须与组态结果数据库一起作为一个整体，才能构成用户应用系统。一旦组态工作完成，运行环境和组态结果数据库就可以离开组态环境而独立运行在监控计算机上。 支持软件不仅编制PLC程序需要，监控PLC运行，特别是监视PLC所控制的系统的工作状况也需要。所以，多数支持编程的软件，也具有监视PLC工作的功能。 此外，也有专用于监控PLC工作的软件，它多与PLC的监视终端连用。 1.2 十字路口交通灯控制任务 信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。 南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。 东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮，周而复始。 1.3 研究目的和意义 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。 传统的十字路口交通控制灯，通常的做法是：事先经过车辆流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而，实际上车辆流量的变化往往是不确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、较适用的方案，仍然会发生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状，更为现实的需要是能有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。 目前，大部分城市中十字路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制方法。由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的，采用固定时间的控制方法，经常造成道路有效利用时间的浪费，出现空等现象，影响了道路的畅通。为此，采用不依赖数学模型的模糊控制方法设计交通灯控制器，能较好地解决这个问题。可编程控制器交通灯控制系统集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。另外随着众多高科技技术在日常生活的普遍应用，城市空中各种电磁干扰日益严重，为保证交通控制的可靠、稳定，选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC是必要的。 1.4 方案比较 1.4.1 采用数字逻辑电路设计 工作原理:选用十六进制计数器74161和3线-8线译码器74LS138。经过译码后，输出十字路口南北、东西二个方向的控制信号。其中黄灯信号必须满足间歇闪耀；在夜间时黄灯一直闪耀，而绿、红灯灭。基本组成:主要由控制器部分和数字显示部分,秒脉冲发生器等组成。显示控制部分实际上是一个定时控制电路。当绿灯亮时，使减法计数器开始工作（用对方的红灯信号控制），每来一个秒脉冲，使计数器减1，直到计数器为“0”停止。译码显示可用74LS47 驱动BCD码七段译码器，计数器采用可预制加、减计数器，如74LS168、74LS190、74LS193等 数字电路的特点:数字电路的信号是不连续变化的数字信号，所以在数字电路中工作的器件多数工作在开关状态，即工作在饱和区和截止区，而放大区只是过渡状态。数字电路的主要研究对象是电路的输入和输出之间的逻辑关系，因而在数字电路中就不能采用模拟电路的分析方法，例如，微变等效电路法等就不适用了。这里的主要分析工具是逻辑代数，表达电路的功能主要用真值表，逻辑表达式及波形图等。其在任何时刻的输出，仅取决于电路此刻的输入状态，而与电路过去的状态无关，它们不具有记忆功能。 或者在任何时候的输出，不仅取决于电路此刻的输入状态，而且与电路过去的状态有关，它们具有记忆功能。 1.4.2 PLC设计 采用计算机和FX2N-48M2系列PLC，在计算机上编译调试好交通灯控制程序，启动PLC写入程序，经过运行后，输出十字路口南北、东西二个方向的控制信号。其中黄灯信号必须满足间歇闪耀；在夜间时黄灯一直闪耀，而绿、红灯灭。 可编程控制器交通灯控制系统的特点：编程简单，维修方便；联机自动就地工作；上机控制的单周期运行方式；由上位机通过串口向下位机送入设定配方参数实现自动控制；自动启动、自动停机控制方式。近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高，使得实际应用成为可能。 本系统采用PLC是基于以下四个原因： ①PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在30万小时以上； ②编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现； ③抗干扰能力强，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制的靠稳定，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC； ④安装简单维修方便，PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需要将现场的各种设备与PLC相应的I/O端连接，系统便可投入运行。 第二章 交通信号控制系统实况 2.1十字路口交通灯控制实际情况描述 2.1.1十字路口交通灯控制实验面板图： 实验面板图中，甲模拟东西向车辆行驶状况；乙模拟南北向车辆行驶状况。东西南北四组红绿黄三色发光二极管模拟十字路口的交通灯 2.1.2 控制任务要求 信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。 南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。 东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮，周而复始。 2.2 结合十字路口交通灯的路况画出模拟图 2.3 十字路口交通灯模拟控制时序图 交通指挥信号灯控制系统工作时，对指挥灯的控制要求按一定时序进行，如图6-18所示。 2.4交通灯控制流程图 根据交通灯的实际控制情况，可得出其流程图如下： 第三章 可编程控制器程序设计 3.1可编程控制器I/O端口分配 根据对交通指挥信号灯系统控制要求分析，系统采用自动控制方式，输入有系统开启与停止按钮信号；输出有东西方向、南北方向各两组指示信号。甲模拟东西向车辆行驶状况；乙模拟南北向车辆行驶状况由此可知，该系统所需的输入点数为1，输出点数为8，全部是开关量，则可将I//O分配用下表表示。 输入元件 输入地址 输出元件 输出地址 开启/停止按钮SB 0.00 南北绿灯Y0 10.00 南北黄灯Y1 10.01 南北红灯Y2 10.02 东西绿灯Y3 10.03 东西黄灯Y4 10.04 东西红灯Y5 10.05 甲Y6 10.06 乙Y7 10.07 交通指挥灯的I/O分配表 3.2 PLC的外部接线图 3.2.1输入/输出接线列表 输入 接线 SD X0 根据上述I/O表可知，I/O所需点数只有9点，故选用FX2N-48MR微型PLC即可。 则PLC外部输入输出的信号接线如图所示。 输出 接线 南北G 南北Y 南北R 东西G 东西Y 东西R 甲 乙 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y7 Y6 3.2.2 PLC外部接线原理图 PLC外部接线原理图 3.3程序梯形图及指令语句表 3.3.1梯形图程序 根据对交通信号灯的控制要求及PLC控制系统的I/O分配的定义，可对PLC进行控制程序的设计，其梯形图如图所示。 下面对所设计的梯形图作几点说明： 当启动开关SD合上时，X000触点接通，Y002得电，南北红灯亮；同时Y002的动合触点闭合，Y003线圈得电，东西绿灯亮。1秒后，T12的动合触点闭合，Y007线圈得电，模拟东西向行驶车的灯亮。维持到20秒，T6的动合触点接通，与该触点串联的T22动合触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使东西绿灯闪烁。又过3秒，T7的动断触点断开，Y003线圈失电，东西绿灯灭；此时T7的动合触点闭合、T10的动断触点断开，Y004线圈得电，东西黄灯亮，Y007线圈失电，模拟东西向行驶车的灯灭。再过2秒后，T5的动断触点断开，Y004线圈失电，东西黄灯灭；此时起动累计时间达25秒，T0的动断触点断开，Y002线圈失电，南北红灯灭，T0的动合触点闭合，Y005线圈得电，东西红灯亮，Y005的动合触点闭合，Y000线圈得电，南北绿灯亮。1秒后，T13的动合触点闭合，Y006线圈得电，模拟南北向行驶车的灯亮。又经过25秒，即起动累计时间为50秒时，T1动合触点闭合，与该触点串联的T22的触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使南北绿灯闪烁；闪烁3秒，T2动断触点断开，Y000线圈失电，南北绿灯灭；此时T2的动合触点闭合、T11的动断触点断开，Y001线圈得电，南北黄灯亮，Y006线圈失电，模拟南北向行驶车的灯灭。维持2秒后，T3动断触点断开，Y001线圈失电，南北黄灯灭。这时起动累计时间达5秒钟，T4的动断触点断开，T0复位，Y003线圈失电，即维持了30秒的东西红灯灭。 上述是一个工作过程，然后再周而复始地进行。 3.3.2梯形图所对应的语句表 步序 指令 器件号 说明 步序 指令 器件号 说明 0 LD X000 启动 22 LD T1 1 ANI T4 23 OUT T11 南北向车27秒 2 OUT T0 南北红灯25秒 24 K270 3 K250 25 OUT T2 南北绿灯闪烁 4 LD T0 26 K30 5 OUT T4 东西红灯30秒 27 LD T2 6 K300 28 OUT T3 南北黄灯2秒 7 LD X000 29 K20 8 ANI T0 30 LDI T0 9 OUT T6 东西绿灯20秒 31 AND X000 10 K200 32 OUT Y002 南北红灯工作 11 LD T6 33 LD T0 12 OUT T10 东西向车22秒 34 OUT Y005 东西红灯工作 13 K220 35 LD Y002 14 OUT T7 东西绿灯闪烁 36 ANI T6 15 K30 37 LD T6 16 LD T7 38 ANI T7 17 OUT T5 东西黄灯2秒 39 AND T22 18 K20 40 ORB 19 LD T0 41 OUT Y003 东西绿灯工作 20 OUT T1 南北绿灯25秒 42 LD Y002 21 K250 43 ANI T6 步序 指令 器件号 说明 步序 指令 器件号 说明 44 LD T6 64 LD T1 45 ANI T7 65 ANI T2 46 ORB 66 ORB 47 OUT T12 延时1秒 67 OUT T13 延时1秒 48 K10 68 K10 49 LD T12 69 LD T13 50 ANI T10 70 ANI T11 51 OUT Y007 东西向车行驶 71 OUT Y006 南北向车行驶 52 LD T7 72 LD T2 53 ANI T5 73 ANI T3 54 OUT Y004 东西黄灯工作 74 OUT Y001 南北黄灯工作 55 LD Y005 75 LD X000 56 ANI T1 76 ANI T23 57 LD T1 77 OUT T22 产生1秒脉冲 58 ANI T2 78 K5 59 AND T22 79 LD T22 60 ORB 80 OUT T23 61 OUT Y000 南北绿灯工作 81 K5 62 LD Y005 82 END 程序结束 63 ANI T1 第四章 十字路口交通灯的组态控制过程 4.1工程的建立和变量定义 4.1.1 工程的建立 (1) 单击文件菜单中“新建工程”选项，自动生成新建工程，将默认的工程名改为：“交通灯.MCG”。 (2) 点击”保存”按钮,将文件保存,工程创建完成。 4.1.2 变量的定义 首先对系统的各个变量进行定义。各变量定义如下： 变量名 变量类型 初始值 注释 Y0 开关量 0 解放南北路绿灯信号 Y1 开关量 0 解放南北路黄灯信号 Y2 开关量 0 解放南北路红灯信号 Y3 开关量 0 团结东西路绿灯信号 Y4 开关量 0 团结东西路黄灯信号 Y5 开关量 0 团结东西路红灯信号 Y6 开关量 0 外部输入南北通车信号 Y7 开关量 0 外部输入东西通车信号 MOVEX1 数值型 0 东西向1号车位置信号 MOVEX2 数值型 0 东西向2号车位置信号 MOVEX3 数值型 0 东西向3号车位置信号 MOVEX4 数值型 0 东西向4号车位置信号 MOVEY1 数值型 0 南北向1号车位置信号 MOVEY2 数值型 0 南北向2号车位置信号 MOVEY3 数值型 0 南北向3号车位置信号 MOVEY4 数值型 0 南北向4号车位置信号 4.1.3 设备与变量连接 (1)在工作台“设备窗口”中双击“设备窗口”图标进入。 (2)点击工具条中的“工具箱”图示，打开“设备工具箱”。 (3)单击“设备工具箱”中的“设备管理”按钮，弹出设备管理窗口。 (4)在可选设备列表中，双击“串口通讯父设备”。 (5)双击“串口通讯父设备”，在下方出现串口通讯父设备图标。 (6)双击串口通讯父设备图标，将“串口通讯父设备”添加到右侧选定设备列表中。 (7)单击确认并保存。 (8)在工作台“设备窗口”中双击“设备窗口”图标进入。设备被添加到设备组态窗口中。 (9)用同样的方法将可选设备列表中的“PLC设备”下的“三菱Fx-232”加到“设备0-[串口通讯父设备]”目录下。 (10)双击“设备0-[串口通讯父设备]”，进入串口通讯父设备属性设置窗口。设置内部属性完成之后单击确认，完成内部属性设置。 (11)双击“设备1-[三菱Fx-232]”，进入三菱Fx-232设备属性设置窗口。设置内部属性完成之后单击确认，完成内部属性设置。 4.2画面建立 4.2.1工程画面建立 (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01；窗口标题改为：控制窗口；窗口位置选中“最大化显示”、“固定边”，窗口背景色选为浅蓝色，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：调试系统；窗口标题改为：调试系统。窗口位置选中“顶部工具条”，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。 4.2.2动画组态图制作 (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，拉出一个272*167的矩形。再绘制出同样大小的矩形3个 分别置于画面的左上方,右上方,左下方,右下方。将鼠标置于矩形上单击鼠标右键，选择“转换成位图”选项，再次单击鼠标右键，选择“载入位图”，选择从网上下载的图片将其载入矩形框中。载入后如下图： 四个角上的图片用来模拟街道四周的建筑物。 (3)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，拉出一个987*163的矩形。和一个186*641的矩形。调整两个矩形的位置使两个矩形在图像的中间位置相交。点击其中水平方向较长的矩形进入属性设置窗口，将“填充颜色”选为灰色，“边线颜色”选择“无边线颜色”。点击“工具箱”中的“直线”，在主画面64*321位置绘制一条长200单位的直线，点击直线的“属性”，选择“边线线型”选择从下向上的第3个线型，再在“属性”中选择“边线颜色”，选择黄色。将画好的黄色粗线复制1份，置于距原有线的上部5个单位的位置处。在位置637*319处绘制同样属性的两条黄色粗线，过程同上。在垂直方向较长的矩形上同样绘制4条黄色粗线，过程同上。点击“工具箱”，选择“标签”，调整好合适位置在标签栏中输入“解放南路”，将“字体”选为黑体，“字号”选为“小二”，颜色选“红色”。再绘制3个标签，分别在标签中用同样字体输入“解放北路”，“团结东路”，“团结西路”。并将标签调整到合适位置。绘制后效果如图： (4)选择“工具箱”，点击“插入元件”，在“对象元件库”中选择“指示灯7”，共插入4个指示灯，分别置于四个街角处。在“工具箱”中点击“标签”，将“标签”调整好大小，设置“标签”属性，在属性中点击“填充颜色”，选择“填充效果”在“颜色”中选择“双色”，颜色选择“白色”，颜色2选择“蓝色”，“底纹效果”选择“横向”。在标签中输入“团结东灯”。用同样的方法将“团结西灯”，“解放南灯”，“解放北灯”输入标签中，并调整属性。 (5)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，拉出一个83*58矩形。共绘制同样大小的矩形8个。将矩形转换成“位图”，将下载的汽车图片载入位图。 (6)选择“工具箱”内的“矩形”按钮，绘制一983*607的矩形，点击矩形的“属性”，选择“填充颜色”，将填充颜色选为“浅蓝”。点击“编辑条”，选择“置于最后”。 最后制作完成效果如下： 4.2.3调试系统组态制作 （1）在“工具箱”中点击“标签”，将“标签”调整好大小，设置“标签”属性，在属性中点击“填充颜色”，选择“填充效果”在“颜色”中选择“双色”，颜色选择“白色”，颜色2选择“橙色”，“底纹效果”选择“横向”。在标签中输入“团结东西黄灯”。用同样的方法将“团结东西红灯”，“团结东西绿灯”，“解放南北黄灯”，“解放北红灯”，“解放南北绿灯”“南北行车”，“东西行车”输入标签中，并调整属性。 （2）选择“工具箱”，点击“插入元件”，在“对象元件库”中选择“指示灯2”，共插入8个指示灯。 （3）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，拉出一个矩形，点击矩形的“属性”，选择“填充颜色”，选择“填充效果”在“颜色”中选择“双色”，颜色选择“白色”，颜色2选择“蓝色”，“底纹效果”选择“横向”。点击“编辑条”，选择“置于最后”。 （4）点击“工具箱”，选择“标签”，调整好合适位置在标签栏中输入“调试系统”，将“字体”选为黑体，“字号”选为“小四”，颜色选“红色”。 绘制好的效果如下： 4.3 动画连接 4.3.1交通灯的动画连接 （1）交通指示灯的动画连接 (1)双击启动指示灯，弹出“单元属性设置”窗口。 (2)单击“动画连接”选项卡，进入该页。 (3)单击“组合图符”，出现“？”、“>”按钮。 (4)单击“>”按钮，弹出“动画组态属性设置”窗口。单击“属性设置”选项卡，进入该页，选中“填充颜色”选项卡。 在“填充颜色”表达式中输入“y0”，在“填充颜色连接”项中点击“分段点”将值改为0.5，在“对应颜色”中选择灰色，再点击“增加”，将“分段点”将值改为1.5，在“对应颜色”中选择绿色。单击“确定”按钮。 (5) 依次对其他指示灯进行同样设置。 （2）小车的动画连接 （1）双击启动指示灯，弹出“单元属性设置”窗口。 （2）单击“动画连接”选项卡，进入该页。 （3）单击“属性设置”选项卡，进入该页，选中“垂直移动”栏，进入“垂直移动”栏，在表达式中输入“MOVEX1”，在“最大移动偏移量”栏中输入“1500”，在“表达式的值”中输入“1500”。点击“确定”，一保存属性。 （4）用同样的步骤对“MOVXE2”~“MOVEY4”进行设定。 4.3.2调试系统的动画连接 (1)双击启动指示灯，弹出“单元属性设置”窗口。 (2)单击“动画连接”选项卡，进入该页。 (3)单击“组合图符”，出现“？”、“>”按钮。 (4)单击“>”按钮，弹出“动画组态属性设置”窗口。单击“属性设置”选项卡，进入该页，选中“填充颜色”选项卡。 在“填充颜色”表达式中输入“y0”，在“填充颜色连接”项中点击“分段点”将值改为0.5，在“对应颜色”中选择灰色，再点击“增加”，将“分段点”将值改为1.5，在“对应颜色”中选择绿色。 在“表达式”栏中输入“Y0” (6)单击“按钮动作”选项卡进入该页进入按钮动作页，将按钮对应功能设为：数据对象值操作；取反；Y01。 (7) 单击“确认”按钮，退出“单元属性设置”窗口，结束启动指示灯的动画连接。 (8)按照以上步骤依次对其他指示灯进行设置。 4.4 脚本编辑 (1) 打开“交通灯01”窗口，进入 “用户窗口属性设置”，选择“循环脚本”，打开脚本程序编辑器，输入以下内容： '行车信号(Y07 Y06)为ON时行(信号由PLC提供) if y07=1 then movex3=movex3+10 if y07=1 then movex4=movex4+10 if y07=1 then movex1=movex1+10 if y07=1 then movex2=movex2+10 if y06=1 then movey4=movey4+6 IF y06=1 then movey3=movey3+6 if y06=1 then movey1=movey1+6 if y06=1 then movey2=movey2+6 '车到路口时减速行 if y07=1 and (movex3>160 and movex3<260) then movex3=movex3+7 if y07=1 and (movex4>161 and movex4<261) then movex4=movex4+7 if y07=1 and (movex1>-370 and movex1<-270) then movex1=movex1+7 if y07=1 and (movex2>-430 and movex2<-330) then movex2=movex2+7 if y06=1 and (movey4>73 and movey4<173) then movey4=movey4+4 if y06=1 and (movey3>42 and movey3<142) then movey3=movey3+4 if y06=1 and (movey1>-210 and movey1<-110) then movey1=movey1+4 if y06=1 and (movey2>-256 and movey2<-156) then movey2=movey2+4 '车在停车区外,继续行 if (movex3<10 or movex3>=20) then movex3=movex3+10 if (movex4<1 or movex4>=11) then movex4=movex4+10 if (movey4<12 or movey4>=25) then movey4=movey4+6 if (movey3<8 or movey3>=12) then movey3=movey3+6 if (movex1<-381 or movex1>=-370) then movex1=movex1+10 if (movex2<-430 or movex2>=-416) then movex2=movex2+10 if (movey1<-229 or movey1>=-210) then movey1=movey1+6 if (movey2<-264 or movey2>=-256) then movey2=movey2+6 '黄灯亮,车在停车白线后,减速 if y4=1 and movex3<10 then movex3=movex3+4 if y4=1 and movex4<1 then movex4=movex4+4 if y1=1 and movey4<12 then movey4=movey4+3 if y1=1 and movey3<8 then movey3=movey3+3 if y4=1 and movex1<-381 then movex1=movex1+4 if y4=1 and movex2<-430 then movex2=movex2+4 if y1=1 and movey1<-226 then movey1=movey1+3 if y1=1 and movey2<-262 then movey2=movey2+3 '车子循环出现 if movex3>=735 then movex3=-250 if movex4>=750 then movex4=-200 if movex1>=828 then movex1=-818 if movex2>=309 then movex2=-780 if movey4>=555 then movey4=-143 if movey3>=470 then movey3=-280 if movey1>=262 then movey1=-490 (2) 将脚本的“循环时间”设定为50ms，完成操作后点击“确定”。 4.5 组态运行 完成以上4个步骤后，点击“保存”，然后按“f5”键运行组态，效果如下： 第五章 实验结果 5.1 实验结果实物图 按照元件安装图安装元件；参考原理图，按照接线图完成接线； 然后，对程序系统与监控系统进行联合测试。 操作过程简要说明： 1.原理图，和PLC外部接线图连线; 2.将SWOPC-FXGP打开，写入梯形图; 3.选择菜单中的PLC，选择“写出”，程序步的范围为0-200； 4. 打开FX2N-48MR的开关; 5.打开开关SB，同时打开MCGS组态软件，一边看信号灯，一边对程序进行调试。 程序调试及结果如下（信号灯的控制是动态过程，但由于条件的限制我们只能截取图片，加以证明）: 1.信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。 2.南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。如下图一： 图一 3.到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。（图二） 图二 4.到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。（如图三） 图三 5.东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮，周而复始。(如图四) 图四 第六章 总 结 在这次PLC课程设计中我主要负责组态软件的制作和调试工作。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。在调试系统的制作中，我需要的元件在元件库里没有，在上网搜索了资料后，知道元件可以自己通过系统提供的工具自己制作。于是我通过工具箱，自己画出了所需元件的形状，然后自己设定看颜色，再通过属性设置了元件的动作值，填充颜色和动作表达式。通过运行达到了预计的要求。 组态软件的运行调试，实际上就是数据库的设定，只要设定好输入、输出的变量和运行的条件，（运行条件的编辑和VBasic语言很相似）就可以实现预定的动作。 通过这次PLC课程设计，我掌握了通过PLC实现现场信息采集、控制。掌握了系统设计、梯形图设计、组态设计和现场调试一整套PLC设计过程。本次课程设计设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。 参考文献 [1] 可编程控制器教程 王兆义 机械工业出版社 [2] 《电气控制与PLC》案例教程，胡汉文 张鑫主编 [3] 可编程控制器原理与应用 赵燕 周新建 北京大学出版社 [4] MCGS培训教程 致 谢 本文是在焦欣欣老师的悉心指导下完成的。焦老师知识丰富，给学生在毕业设计期间的学习与实验给予了极大的帮助和细心的指导。从毕业设计的准备到结束，焦老师给予了我极大的支持、鼓励和帮助。焦老师对我们一贯都是那么和蔼可亲，平易近人，这一点真的很难能可贵，也是我们需要学习的地方。我的毕业设计能够圆满完成，这与焦老师治学严谨，对我们严格要求是分不开的。从设计的开始到结束，焦老师都严格要求和认真检查，让我们受益非浅。在设计过程中，焦老师对我提出的问题不厌其烦，并在百忙之中抽出时间给我解答，设计中出现的问题，焦老师都及时给予我们明确的方向，鼓励我自己进行独立思考并给予启发性的建议，从而使我在这次的毕业设计中得到了锻炼，提高了我自主学习和动手的能力，使我对所学的专业理论知识有了进一步的了解和提高，为今后走向工作岗位奠定了良好的基础。老师严谨的治学态度，科学的研究方法，勤勉的工作作风和事事力求完美的工作态度是学生工作、学习和为人的榜样。在此向焦老师表示最诚挚的感谢！ 这次毕业设计我真正体会到理论联系实际，学以致用的重要性。在此，我致以衷心的感谢！同时还要感谢大学期间教我知识和学问的所有老师，这是我以后人生道路上一笔宝贵的财富。今后，我将一如既往的努力，以回报你们的关心和支持！ 真心的感谢我的父母，他们无微不至的关怀和全力支持使我顺利完成学业，他们的谆谆教诲，给了我不断超越自己的勇气。 指导教师评语及成绩评定 论文成绩： 指导教师（签字）： 年 月 日 答辩小组评语及成绩评定 答辩成绩： 毕业设计成绩： 答辩小组负责人（签字）： 年 月 日 答辩委员会审定意见： 答辩委员会主任（签字）： 年 月 日 � EMBED \* MERGEFORMAT ��� 北 南 东 西 交通指挥灯示意图 绿 黄 红 绿 黄 红 红 黄 绿 绿 红 黄 启动/ 停止 南北红灯 东西绿灯 东西黄灯 东西红灯 南北绿灯 南北黄灯 交通信号灯时序状态示意图 南北G COM0 X0 乙灯 甲灯 东西R 东西Y 东西G 南北R Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 COM2@ COM1 南北Y SB _1234567890.unknown