交通灯控制系统的组态王仿真模拟
电气及自动化课程设计告
题 目： 交通灯控制系统的组态王仿真模拟
课 程： 工控组态软件技术
学生姓名：
学生学号：
年 级： 2014级 专 业： 自动化 班 级： （1）班 指导教师：
机械与电气工程学院制
2017年5月
交通灯控制系统的组态王仿真模拟
机械与电气工程学院 自动化专业
1课程设计的任务与要求
1.1 课程设计的任务
(1)设计制作一个可供拥挤十字路口使用的交通灯，其中包括红、绿、黄三种颜色状态。
(2)利用组态王6.55对交通灯控制系统进行仿真模拟。
1.2 课程设计的要求
(1)利用组态王6.55制作交通灯控制系统使的红、绿、黄三色灯按照一定规律亮灭。
(2)在组态王6.55中绘制能够正确反映题目要求的画面，定义相关变量，进行相应的动画链接，且实物与画面能够互相监控。
(3)实现南北方向绿灯的打开次数的实时曲线显示。
(4)实现东西方向绿灯的打开次数的历史曲线显示。
(5)当开关打开时，南北红灯亮30，同时东西绿灯亮27s ，东西黄灯亮3s ；然后东西红灯亮30s, 同时南北绿灯亮27s ，南北黄灯亮3s ，循环往复，闪亮顺序参照实际交通灯。
2 交通灯控制系统的模拟设计方案制定
2.1 交通灯控制系统设计的原理
如图1是十字路口交通信号灯示意图本系统的控制对象有六个，分别为东西方向红灯两个，南北方向红灯两个，东西方向黄灯两个，南北方向黄灯两个，东西方向绿灯两个，南北方向绿灯两个。
在组态王模拟控制中系统分为自动控制和手动控制。自动控制：自动控主要应用于正常情况下使用，南北红灯亮维持30秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持27秒。到27秒时，东西绿灯熄灭，在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮3s ，南北红灯熄灭，绿灯亮，东西黄灯熄灭，红灯亮维持30秒，南北绿灯亮维持27秒，在南北绿灯熄灭后同时南北黄灯亮。这时南北红灯又亮，同时南北黄灯熄灭，东西绿灯又同时亮，如此周而复始。手动控制：主要应用于交通堵塞
分为南北交通灯绿灯亮和东西交通灯红灯亮、东西交通灯绿灯亮和南北交通灯红灯亮、南北黄灯单独辆亮、东西黄灯单独辆亮；特殊情况下可以进行单独控制。在控制的过程中不会出现互相干扰的情况。
图1十字路口交通灯示意图
2.2 交通灯控制系统设计的技术方案
东西、南北两干道交于一个十字路口，各个路口有一个交通灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。设东西道与南北道车流量相同，指示灯燃亮时间如下表。
表1指示灯燃亮时间设置
启动交通灯系统，流程图如下所示，东西绿灯亮，这里设置为绿灯27秒，同时这里只用绿灯来说明周期流程。东西绿灯亮27秒后，东西黄灯亮3秒，然后南北绿灯亮27秒后，南北黄灯亮3秒。这是一个周期红绿灯情况，一直循环，直到按下停止按钮，系统停止工作。
图2交通灯控制流程图
3 交通灯控制系统设计方案实施
3.1 新建工程
(1)点击“开始|程序|组态王6.55”，启动工程管理器窗口，如图3所示。
图3工程管理器
（2）在工程管理器中选择菜单“文件/新建工程”，或者点击工具栏的“新建”按钮，出现“新建工程向导之一欢迎使用本向导”对话框。如图4
所示。
图4新建向导之一
（3）单击“下一步”，弹出“新建工程向导之二选择工程所在路径”对话框，选择所要新建的工程存储的路径。如图5所示。
图5新建工程向导之二
(4)选择存储路径后, 单击“下一步”按钮，弹出“新建工程向导之三工程名称和描述”对话框，在对话框中输入工程名称：“交通灯控制系统的组态王仿真模拟”, 单击“完成”。弹出对话框，选择“是”按钮，将新建工程设为组态王当前工程。如图6所示。
图6新建工程向导之二
3.2 交通灯画面设计
在工程浏览器的目录显示区中选择“文件|画面”，在内容显示区中双击“新建”图标，则会弹出“新画面”对话框，然后输入画面名称--交通灯控制系统画面，单击“确定”按钮，则进入画面开发系统。打开图库插入相应图素，保存画面，如图7所示。
图7交通灯控制系统画面
3.3 构造交通灯数据库与建立动画连接
(1)在工程浏览器的目录显示区中选择“数据库|数据词典”，在内容显示区中双击“新建”图标，则会弹出“定义变量”对话框。对变量名、变量类型等进
行设置，然后单击“确定”按钮，完成变量定义。如图8所示。
图8定义变量
(2)在画面开发环境中双击红灯图形对象，弹出红灯属性对话框，单击变量名右侧的“？”，会弹出选择变量名对话框，选中建立的变量——“南北红灯”，单击“确定”按钮，回到红灯属性设置对话框，单击“确定”按钮，完成动画连接。如图9所示。
图9动画连接
3.4 编写命令语言
在工程浏览器的目录显示区中选择“文件|命令语言|应用程序命令语言”，在内容显示区中双击“请双击这儿进入对话框„”，则会弹出“应用程序命令语言”对话框。在其中切换到“运行时”属性页，在命令语言编辑框内输入相应的命令语言程序，并将程序扫描周期设为100毫秒，单击“确
定”按钮。
命令语言如下:
if(\\本站点\开关==1&&\\本站点\南北定时30s==30&&\\本站点\南北定时27s==27&&\\本站点\南北定时3s==3&&\\本站点\东西定时30s==30&&\\本站点\东西定时27s==27&&\\本站点\东西定时3s==3)
{\\本站点\南北红灯=1;\\本站点\南北绿灯=0;\\本站点\南北黄灯=0;\\本站点\东西红灯=0;\\本站点\东西绿灯=1;\\本站点\东西黄灯=0;}
if(\\本站点\南北红灯==1&&\\本站点\南北绿灯==0&&\\本站点\南北黄灯==0) \\本站点\南北定时30s=\\本站点\南北定时30s-1;
if(\\本站点\南北定时30s==0)
{\\本站点\南北红灯=0;\\本站点\南北绿灯=1;\\本站点\南北黄灯=0;\\本站点\南北定时30s=30;}
if(\\本站点\南北绿灯==1&&\\本站点\南北红灯==0&&\\本站点\南北黄灯==0) \\本站点\南北定时27s=\\本站点\南北定时27s-1;
if(\\本站点\南北定时27s==0)
{\\本站点\南北红灯=0;\\本站点\南北绿灯=0;\\本站点\南北黄灯=1;\\本站点\南北定时27s=27;}
if(\\本站点\南北黄灯==1&&\\本站点\南北绿灯==0&&\\本站点\南北红灯==0) \\本站点\南北定时3s=\\本站点\南北定时3s-1;
if(\\本站点\南北定时3s==0)
{\\本站点\南北红灯=0;\\本站点\南北绿灯=0;\\本站点\南北黄灯=0;\\本站点\南北定时3s=3;}
if(\\本站点\东西红灯==0&&\\本站点\东西绿灯==1&&\\本站点\东西黄灯==0) \\本站点\东西定时27s=\\本站点\东西定时27s-1;
if(\\本站点\东西定时27s==0)
{\\本站点\东西红灯=0;\\本站点\东西黄灯=1;\\本站点\东西绿灯=0;\\本站点\东西定时27s=27;}
if(\\本站点\东西红灯==0&&\\本站点\东西绿灯==0&&\\本站点\东西黄灯==1) \\本站点\东西定时3s=\\本站点\东西定时3s-1;
if(\\本站点\东西定时3s==0)
{\\本站点\东西红灯=1;\\本站点\东西黄灯=0;\\本站点\东西绿灯=0;\\本站点\东西定时3s=3;}
if(\\本站点\东西红灯==1&&\\本站点\东西绿灯==0&&\\本站点\东西黄灯==0) \\本站点\东西定时30s=\\本站点\东西定时30s-1;
if(\\本站点\东西定时30s==0)
{\本站点\东西红灯=0;\\本站点\东西黄灯=0;\\本站点\东西绿灯=0;\\本站点\东西定时30s=30;}
if(\\本站点\开关==0)
{\\本站点\南北定时30s=30;\\本站点\南北定时27s=27;\\本站点\南北定时3s=3;\\本站点\东西定时30s=30;\\本站点\东西定时27s=27;\\本站点\东西定时3s=3;\\本站点\南北红灯=0;\\本站点\南北绿灯=0;\\本站点\南北黄灯=0;\\本站点\东西红灯=0;\\本站点\东西绿灯=0;\\本站点\东西黄灯=0;}
3.5 进行运行系统的配置与保存
在工程浏览器的目录显示区中选择“系统设置”，在内容显示区中双击“设置运行系统”，则会弹出运行系统设置对话框，进行设置。如图10所示。
图10运行系统配置
3.6实时趋势曲线与历史趋势曲线
(1)创建南北绿灯打开次数实时趋势曲线
在组态王画面开发系统中，选择菜单“工具|实时趋势曲线”项或单击工具箱的“实时趋势曲线”按钮，此时鼠标在画面在变为“+”字形，将鼠标光标放
于一个起始位置，此位置就是实时趋势曲线矩形区域的左上角。再用鼠标牵拉出一个矩形，实时趋势曲线将在此矩形中绘出。然后进行相应配置即可。如图11所示。
图11绘制实时趋势曲线
(2)创建东西绿灯打开次数历史趋势曲线
首先在组态王开发系统中新建组态画面，然后在工具箱中点击“插入通用控件”或选择菜单“编辑”下的“插入通用控件”命令，弹出“插入控件”对话框，在列表中选择“历史趋势曲线”，单击“确定”按钮，对话框自动消失，鼠标箭头变为“+”字形，在画面上选择控件的左上角，按下鼠标左键并拖动，即可建立。然后进行相应配置。如图12所示。
图12绘制历史趋势曲线
4 交通灯控制系统设计的仿真实现
4.1 仿真软件介绍
组态”的概念是伴随着集散型控制系（Distributed Control System ，简称DCS ）的出现才开被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。
组态的概念最早来自英文Configuration ，含义是使用软件工 具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先设置，自动执行特定任务，满足使用者的要求。监控组态软件是面向监控与数据采集的软件平台工具，具有丰富的设置项目，使用方法灵活，功能强大。组态软件最早出现时，主要解决人机图形界面问题。随着软件技术的发展，实时控制、通信联网、系统安全管理、开放的数据接口、I/O设备管理等已经成为它的主要内容。
“组态王6.55”软件包由工程管理器、工程浏览器、画面开发系统和运行系统四部分组成。工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，在工程浏览器中可以查看、配置工程的各个组成部分，画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统和工程运行系统来完成的。
4.2 交通灯控制系统设计仿真实现
(1)当开关启动时，南北红灯亮30秒，同时东西亮27秒、东西黄灯亮3秒。如图13所示。
图13南北红灯东西绿灯
(2)当南北绿灯亮时，即亮27秒，然后南北黄灯亮3秒，同时东西红灯亮
30秒。如图14所示。
图14南北绿灯东西红灯
(3)当开关关闭时，所有设置复原，当开关再次打开时，重复以上步骤，以此循环。如图15所示。
图15开关关闭
(4)南北方向绿灯的打开次数的实时趋势曲线，如图16所示。
图16南北绿灯打开次数实时趋势曲线
(5)东西方向绿灯的打开次数的历史趋势曲线，如图17所示。
图17东西绿灯打开次数历史趋势曲线
5 总结及体会
刚开始的时候我什么也不会，无从下手不知道从什么地方开始做起，然后开始通过对课题认知、资料的查找，材料的整理，在同组同学的协力合作下，在老师的指导下，我认真学习、仔细分析，遇到问题及时商量查找资料，当查找资料后还有不明白的地方及时请教老师和咨询同组同学。最后通过近两周的学习研究终于完成了该设计。期间遇到问题经过不断思索、反复实验测试，建立想法又推翻想法如此反复，最终取得试验的成功，结果表明实验良好。
在组态王模拟控制十字路口交通灯的过程中不仅对组态王6.55的使用更加熟练同时也更多的了解组态王的应用广泛，通过进行时间上的控制对交通灯实现红、黄、绿灯交替闪亮，又通过手动控制进行单独的方向或双方向的控制。不过组态王实验并不能进行交通灯独立控制而是依靠于组态王。
在这次课程设计中遇到了很多问题，也获得了很多意想不到的知识。在每次突破一个问题后都有种久违的满足感，甚至对每发现一个问题都有种莫名的兴奋。虽然这次的设计整整花了我两个星期的时间，每天从早到晚，头脑中就只有这个设计，忙于修改方案，调试程序，但是通过这次的锻炼，我学到了很多的东西，不仅锻炼了自己的思考能力、绘图能力和程序仿真能力，还锻炼了综合应用知识的能力，同时，我也是在这次设计中看到了自己的不足，我还有许多未知的知识要学，知道了今后需要更加努力，使自我能够不断完善。通过本次组态课程测试我得到了很多收获。首先，了解组态王的基本知识和在控制领域的作用和地位。在精神方面锻炼了思想、磨练了意志。面对存在的困难首先分析问题根据目的要求确定可实现的部分，定出那不准的方面找同学和老师讨论研究，再完善、再修改、再发现问题、再解决培养了自己的耐心、恒心及遇事不乱的精神。
总之，我明白了理论和实践之间存在的距离只有靠不断的思考不断的动手才能将所学的知识真正运用到实践上来。。我个人认为组态王是个即灵活又细腻的工作，它要求耐心和细心去不断完善，同时还需要有良好的逻辑思维能力。通过这次组态课程测试，我分析问题和解决问题的能力有所提高，也巩固了所学的知识，加深了对理论知识的理解，更重要的是锻炼自己的独立性，为我今后的工作和学习打下坚实的基础。
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