PLC結(jié)合MCGS組態(tài)軟件在交通信號燈控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

許衛(wèi)洪

(無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系,江蘇無錫 214153)

當(dāng)前組態(tài)控制技術(shù)在工業(yè)自動化領(lǐng)域逐漸興起,成為一種新型的軟件開發(fā)技術(shù)[1]。MCGS具有操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn),已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動化、航空航天等領(lǐng)域,經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實(shí)際運(yùn)行,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠[2]。本文利用計(jì)算機(jī)作為上位機(jī),利用北京昆侖通態(tài)的MCGS6.2作為程序開發(fā)平臺,下位機(jī)采用三菱FX-2N系列可編程控制器,組成一個十字路口交通信號燈控制和監(jiān)控系統(tǒng)。

1 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)控制要求

十字路口交通信號燈的出現(xiàn),使交通得以有效管制,對于疏導(dǎo)交通流量,提高道路通行能力,減少交通事故有明顯效果。本文的控制要求如下:系統(tǒng)工作受開關(guān)控制,起動開關(guān) ON則系統(tǒng)工作;起動開關(guān) OFF則系統(tǒng)停止工作。系統(tǒng)有東西和南北方向的紅、黃、綠燈以及左轉(zhuǎn)指示燈,共8個控制對象?？刂埔?guī)律如下:首先東西向和南北向紅燈均亮,同時南北左轉(zhuǎn)指示燈亮5s然后閃爍5 s,10 s后南北左轉(zhuǎn)指示燈和南北紅燈滅,南北綠燈開始亮30s后閃爍5 s,南北綠燈閃爍5 s之后滅,南北黃燈亮,5 s后南北黃燈滅紅燈亮,東西左轉(zhuǎn)指示燈亮,東西左轉(zhuǎn)指示燈亮5 s再閃爍5 s后滅,與此同時東西向紅燈滅綠燈亮,東西綠燈亮20 s后閃爍5 s再滅,然后東西黃燈亮5 s后滅,接著東西紅燈亮,如此周而復(fù)始地進(jìn)行工作。

1.2 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用三菱FX-2N 64M T系列的PLC,該P(yáng)LC是晶體管輸出,不能驅(qū)動交流信號,而交通燈是交流220V控制的,因此只能用PLC來控制中間繼電器,用中間繼電器再控制交通燈。具體的電路如圖1、圖2所示。

圖1 PLC各輸入輸出端口的接線圖

1.3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

PLC的程序設(shè)計(jì)語言有很多種,目前常用的有:梯形圖語言、助記符語言、功能圖語言、順序功能圖語言、高級編程語言等。其中梯形圖語言形象直觀,容易掌握,是PLC中用得比較多的一種編程語言。本文按照系統(tǒng)的控制要求,使用三菱的梯形圖編程軟件編寫系統(tǒng)的控制程序。程序的流程如圖3所示。

圖2 各信號燈的接線圖

圖3 程序流程圖

2 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

上位機(jī)主要是采集下位機(jī)PLC的輸出數(shù)據(jù),并實(shí)時顯示十字路口交通信號燈的狀態(tài),同時也可以控制交通燈。本系統(tǒng)采用北京昆侖公司的MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖4 MCGS組態(tài)界面

啟動組態(tài)軟件進(jìn)入組態(tài)環(huán)境,在“文件”選擇“新建工程”,建立自己的工程。在MCGS組態(tài)平臺上,單擊“用戶窗口”,在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕,則產(chǎn)生新“窗口0”,選中“窗口0”,單擊“窗口屬性”,將窗口名稱改為交通燈控制系統(tǒng)。單擊“動畫組態(tài)”,進(jìn)入動畫制作窗口[3]。利用窗口中工具箱提供的工具,完成交通信號燈控制系統(tǒng)的界面,如圖4所示。

根據(jù)系統(tǒng)要求,建立實(shí)時數(shù)據(jù)庫。實(shí)時數(shù)據(jù)庫是工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心,數(shù)據(jù)庫中的基本單元就是數(shù)據(jù)變量,建立實(shí)時數(shù)據(jù)庫的過程也是定義數(shù)據(jù)變量的過程。建立的部分實(shí)時數(shù)據(jù)庫見表1。實(shí)現(xiàn)圖形動畫設(shè)計(jì)的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)性連接,并設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性,當(dāng)變量的值改變時,在畫面上以圖形對象的動畫效果表現(xiàn)出來,或者由軟件使用者通過圖形對象改變數(shù)據(jù)變量的值[5]。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中,圖形對象的外觀和狀態(tài)特征,由數(shù)據(jù)對象的實(shí)時采集值驅(qū)動,從而實(shí)現(xiàn)圖形的動畫效果。系統(tǒng)組態(tài)完成后,在確認(rèn)沒有錯誤的情況下即可進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境。

表1 實(shí)時數(shù)據(jù)庫變量表

利用PLC與計(jì)算機(jī)專用的RS232電纜,將PLC通過編程口與上位計(jì)算機(jī)串口(COM0)連接,進(jìn)行串行通訊。設(shè)備窗口是連接和驅(qū)動外部設(shè)備工作環(huán)境的重要窗口。點(diǎn)擊MCGS組態(tài)軟件主菜單中的“工具”項(xiàng)的“設(shè)備構(gòu)件管理”,在設(shè)備管理窗口中選擇“通用串口父設(shè)備”以及“PLC設(shè)備”文件夾下的“三菱”并將其移入選定設(shè)備中。將“串口通信父設(shè)備”參數(shù)設(shè)置如下:通信波特率為9600,數(shù)據(jù)位位數(shù)為7,停止位位數(shù)為1,數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式為偶校驗(yàn),串口通信號為COM0,最小采樣周期為200 ms。三菱FX系列編程口參數(shù)設(shè)置如下:基本屬性中定義最小采樣周期為200 ms,內(nèi)部屬性設(shè)置X0為只讀寫通道,Y0～Y 7為讀寫通道(讀取交通燈信號),M 80為讀寫通道,并將這些通道與實(shí)時數(shù)據(jù)庫定義的變量連接起來,這樣就完成了設(shè)備的連接。

當(dāng)上下位機(jī)連接成功后,PLC對交通燈進(jìn)行控制,通過串口采集數(shù)據(jù)改變上位機(jī)畫面中模擬信號燈的顏色,以實(shí)現(xiàn)對路口的監(jiān)測。反之,通過改變上位機(jī)參數(shù),把相應(yīng)的值寫入到PLC的中間繼電器中,實(shí)現(xiàn)對路口交通燈的控制。

3 結(jié) 語

本文根據(jù)交通燈控制系統(tǒng)的控制要求,利用組態(tài)技術(shù)及PLC構(gòu)成了簡單可靠的交通燈控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)的軟件實(shí)現(xiàn)了下述功能:可在計(jì)算機(jī)上對系統(tǒng)進(jìn)行啟動或停止控制;系統(tǒng)控制過程進(jìn)行動畫顯示,在計(jì)算機(jī)屏幕上可直觀地觀察到各路口信號燈的變化,系統(tǒng)可按設(shè)定的控制規(guī)律自動運(yùn)行,系統(tǒng)工作正?？煽俊Ｏ到y(tǒng)控制方案還具有較強(qiáng)的通用性,可在PLC技術(shù)應(yīng)用中推廣。

1 劉洋,屈虹,汪祥兵,趙然.基于MCGS組態(tài)技術(shù)的PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用[J].武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2009(6)

2 北京昆侖.MCGS培訓(xùn)教程.北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司.

3 何強(qiáng),石惠.基于監(jiān)控組態(tài)技術(shù)的PLC控制應(yīng)用[J].安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2009(3)

4 姜海,田春艷.MCGS組態(tài)軟件在PLC工作狀態(tài)監(jiān)控中的應(yīng)用[J].電氣技術(shù)與自動化,2008(2)

5 包建華,丁啟勝,張興奎.工控組態(tài)軟件MCGS及其應(yīng)用[J].工礦自動化,2007(3)