基于组态王技术的交通灯模拟
前言：城市的快速发展，机动车拥有量的增长，给交通带来了许多问题，如交通拥堵、交通事故频发、环境污染加剧和燃油损耗上升，其中最为关键的是交叉口的车流量己处于饱和状态。分析其原因主要是由于现有交叉口的几何条件所限，以及缺少完善的的交通管理设备。组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王操作简单易学且编程简单, 参数输入与修改灵活, 具有多次或重复仿真运行的控制能力, 随着中国国力不断的增强，人民生活水平的不断提高，现在在中国十字路口都带有交通灯的存在。组态王计术能很好的解决交叉口的汽车拥挤情况。
一、课题设计原理
1.1课题设计题目
右图为交通灯演示的模板，其中G1为南北绿灯，
R1为南北红灯，Y1为南北黄灯，G2为东西绿灯，R2为东
西红灯，Y2为东西黄灯。G4为人行道的东西绿灯1，R4
为人行道的东西红灯1。G3为人行道的南北绿灯1，R3为
人行道的南北红灯1。G6为人行道的东西绿灯2，R6为人
行道的东西红灯2。G5为人行道的南北绿灯2，R5为人行
道的南北红灯2。启动是X0，停止是X1。
1.2设计要求
1、根据题目要求正确连线
2、实现PLC 与组态王之间的正常通信
3、在组态王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
4、对水平方向绿灯的打开次数进行计数，计数到10
次后将次数清零。绘制报警画面，大于3次进行报警。
5、实现水平方向绿灯的打开次数的实时曲线显示
6、实现水平方向绿灯的打开次数的历史曲线显示
1.3交通灯电气接口图
R1G2Y2G3R3G4R4G5R5
二、组态王设计步骤和过程
2.1创建新工程
第1步：点击桌面组态王6.5出现下图：
第2步：点击新建后出现下面这个新建工程向导一：
点击下一步出现下面的图新建工程向导二
在方框内可以输入新建工程的存放路径，也可以单击“游览”按钮，从下拉列表中选择一个工程路径。这里选择的是：“交通灯”。点击“下一步”继续，弹出“新建工程向导之三”图：
在工程名称的方框内输入工程名称，这里输入的是“交通灯19”。在工程描述中输入新建工程的描述，这里的描述为“交通灯”。再点击“完成”完成工程的新建。系统会弹出对话框，询问用户是否将新建工程当做当前工程，单机“是”
按钮，则新建工程部是工程管理器的当前工程。
2.2定义设备与变量
组态王把那些需要的与之交换数据的设备或程序都作为外部设备。外部设备包括下位机，他们一般通过串行口和上位机交换数据；其他WIDOWS 应用程序，它们之间一般通过DDE 交换数据；外部设备还包括网络上的其他计算机。
只有在自定义了外部设备之后，组态王才能通过i/0变量和它们交换数据。为方便定义外部设备，组态王设计了‘设备配置向导’引导用户一步步完成设备连接。
2.2.1 外部设备定义
组态王支持的设备包括；智能模块，板卡，智能仪表，变频器等。在工程目录显示区，用鼠标左键单击大纲项蛇鞭下的成员板卡，则在目录内容显示区出现“新建”图标，如下图所示：
用左键双击“新建”图标后，弹出下图：
从树形设备列表中选择PLC 节点。然后选择要配置板卡设备的生产厂家，设备名称。“PLC\三菱\FX2\编程口”点击“下一步”按钮，则弹出如下“设备向导——逻辑名称”对话框。
我们给要配置的板卡设备指定一个逻辑名称。继续点击“下一步”按钮，弹出如下“设备配置向导——选择串口号”对话框，如下图所示：
选择串口时候，若不知道接口是多少，则可以右键单机“我的电脑”，选择“属性”，选择“硬件\设备管理器”，在点击“端口”可以看到所接的是“端口com4”。 选择连接串口为COM4，点击“下一步”按钮弹出“设备配置向导——设备地址设置 ”对话框如下图所示：
此处填写设备地址为0，点击“下一步”，弹出“通信参数”对话框如下所示：
此处采用默认值，点击“下一步”，则弹出如下“设备安装向导—信息总结”对话框，如下图所示：
检查各个项目设置是否正确，确认无误后，单机“完成”。设备定义完成后你可以在COM4项目下看到新建的设备“FX2N ”。双击COM4出现如下所示图像修改数据位，选择数据位7，修改完点击“确定”。，：
第3步：检测通讯设备如下图：
2.2.2数据变量的定义和检查
在“数据词典”中可以设置我们需要的变量，可以设置如下的变量列表
2.3制作图形画面
2.3.1建立新画面
为建立一个新的画面请执行以下操作：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，弹出新建画面对话框，如下图所示，在画面名称对话框中输入新建画面名字如“交通灯”。
其他属性默认，单击确认出现下图：
其中，画面的大小可以通过拉动右下角的点来改变。
单击“工具”菜单，在下拉菜单中选择“圆角矩形”“直线”和使用图库管理器选择指示灯等进行绘画图片如下图所示：
2.4 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执行的命令语言。如某个变量等于定值，某个表达式描述的条件成立。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。。。。”，弹出事件命令语言的编辑器。 事件命令语言右三种类型：
发生时：事件条件初始成立时执行一次。
存在时：事件存在时定时执行，在“每。。。毫秒”编辑框中执行周期，则当事件条件成立存在期间，周期性执行命令语言。
消失时：事件条件由成立变为不成立时执行一次。
第一步：启动的时候东西红灯R2和南北绿灯G1亮着、东西路灯1 G4、东西绿灯2 G6、南北红灯1 R3、南北红灯2 R5亮着，其他灯不亮，现在时间t1=0。
第2步：t=0，东西红灯R2和南北绿灯G1亮着，东西路灯1 G4、东西绿灯2 G6、南北红灯1 R3、南北红灯2 R5亮着，其他灯不亮。
第3步：5s 后，变成东西红灯R2和南北黄灯Y1亮着；人形通道东西绿灯1 G4、
东西绿灯2 G6、南北红灯1 R3、南北红灯2 R5亮着，其他灯不亮。
第4步：8s 后，南北红灯R1和东西绿灯G2亮着，人形通道东西红灯1 R4、东西红灯2 R6、南北绿灯1 G3和南北绿灯2 G5亮着，其他灯步亮。并在这里设计一个计数器，10次之后清零，高于3次报警。
第5步：12s 后，东西黄灯Y2、南北红灯R1亮着。人形通道东西红灯1 R4、东西红灯2 R6、南北绿灯1 G3和南北绿灯2 G5亮着，其他灯不亮。
第6步：15s 的时候，t1时间清零，循环运行。
第7步：t2=1的时候，t1的时间1s ，1s 的上升。
第8步：停止的时候，所有的灯全不亮，t1=20s。
2.5报警的配置和使用
报警配置的基本步骤包括：
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7) 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；
2.5.1 建立报警窗口
1. 定义报警组
2.设置变量的报警属性
1）在数据词典中选择“计数”变量，双击此变量，在弹出“定义变量”对话框中单击“报警定义”选项卡，如下图所示。
设置如下：报警组名：计数19，高：3。
2）设置完毕后点击“确认”按钮，系统进入运行状态时，当“计数”的次数高于3次时系统产生报警，报警信息将显示在“计数19”报警组中。
3. 建立报警窗口
2.6曲线
2.6.1实时趋势曲线
2.6.2历史趋势曲线
1. 与历史趋势曲线有关的必备配置制定
在数据词典中选择“计数”，选择“记录和安全区”，把不记录改成数据变化记录。
2. 创建历史趋势曲线
三、实验过程中遇到的问题
问题：在交通灯模拟板上运行乱码
解决方法：把电脑上plc 程序清零
四、实验运行结果
交通灯开始启动的时候是东西红灯，南北绿灯；5s 后变成东西红灯，南北黄灯，在3秒后变成东西绿灯，南北红灯，在4s 后变成东西黄灯，南北红灯，最后3s 后，开始清零循环，又变成东西红灯，南北绿灯。人形通道上的灯是启动的时候东西绿灯1,2亮着，南北红灯1,2亮着。8秒后变成东西红灯1,2亮着，南北绿灯1,2亮着，然后再过7秒清零，开始循环亮着运行。
五、交通灯流程图
六、心得体会
在本次组态王实训设计中，我成功的完成了课程设计课题——组态软件交通灯控制系统设计控制。
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。
在设计中，由于本人知识的局限性，设计一些简单的作用，没有来的及扩展难的方面。
最后感谢和我一起努力奋斗并帮助我的同组同学们，因为你们，我的学习和生活过得精彩而充实，再一次感谢在刑老师这2周的辛勤教授组态软件的知识，使我能够顺利完成该课程设计。
七、参考文献
【1】唐伟杰《基于组态王和PLC 交通灯仿真控制系统》2010年06期
【2】龚仲华，韩晓新《从基础到实践——PLC 与组态王》 2011年8月
【3】曹辉> 2012年08月