基于组态王和PLC的交通灯仿真控制系统

摘要:以交通灯控制为例,基于组态王和三菱编程软件构建出仿真控制系统,在无PLC硬件情况下,利用OPC Sever作为PLC仿真器与组态王软件数据通信的桥梁,实现模拟控制,系统界面友好,效果良好。

关键词:PLC;组态王;交通灯;仿真控制

一、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设计的人机界面达成的。

本文基于组态软件之一的组态王和三菱PLC编程软件,以交通灯控制系统为例,构建起系统仿真控制模型,并进行调试运行。

二、控制系统任务

随着城市化进程的加快,人们的生活水平日益提高,汽车数量也是与日俱增,这对城市的交通设施来说是一大考验,作为城市交通疏导的一大工具交通信号灯,显得尤为重要。采用PLC作为系统的控制器,是因为PLC有着可靠性高、抗干扰能力强、简单易学、维护方便等优点。

系统设计要求为:南北红灯亮并保持25秒,同时东西绿灯亮,保持20秒,20秒钟到了之后,东西绿灯闪亮3次(每周期1秒)后熄灭;继而东西黄灯亮并保持2秒,到2秒后,东西黄灯灭,东西红灯亮并保持30秒,同时南北红灯灭,南北绿灯亮25秒,25秒到了之后,南北绿灯闪亮3次(每周期1秒)后熄灭;继而南北黄灯亮并保持2秒,到2秒后,南北黄灯灭,南北红灯亮,同时东西红灯灭,东西绿灯亮,到此完成一个循环。该系统未涉及左转、右转灯设置。

三、系统设计

根据控制系统要求,建立I/O分配表如表1所示,组态王中数据库中变量必须与I/O一一对应起来,这样才能对这些I/O进行监控。

然后在组态王(KingView)6.51中,设计出交通灯控制系统的图形界面,如表1所示。

在三菱PLC编程软件GX Developer中编写好控制系统梯形图程序,在组态王数据词典中建立起与系统I/O一致的变量,这些变量的数据类型为I/O离散,其他的不需要与程序进行数据交换的变量,比如东西向汽车、南北向汽车等,这些变量类型为I/O实数。

进行组态王动画连接,将界面中各部分与数据词典中对应的变量连接起来。红、黄、绿灯由动画连接中填充属性变化得到,当条件成立时,填充对应的颜色。其中东西、南北向时间显示在PLC程序中由D10寄存器来控制,在组态王中要获得时间显示动画,则使用动画连接中的模拟值输出,将时间显示对应到变量中的D10寄存器即可。

接下来设计汽车、行人移动动画。分别将南北向汽车、南北向行人、东西向汽车、东西向行人变量的初始值和最大值进行设置。本系统中,统一设置初始值等于0和最大值等于1000,数值反应出来的是其移动的距离。在命令语言中编写如下程序:

if(\\本站点\东西时间显示>2&&\\本站点\东西红灯= =0&&\\本站点\东西汽车<700)

{\\本站点\东西汽车=\\本站点\东西汽车+50;}

else

{\\本站点\东西汽车=0;}

if(\\本站点\南北时间显示>2&&\\本站点\南北红灯= =0&&\\本站点\南北汽车<600)

{\\本站点\南北汽车=\\本站点\南北汽车+50;}

else

{\\本站点\南北汽车=0;}

if(\\本站点\东西时间显示>2&&\\本站点\东西红灯= =0&&\\本站点\行人东西相移动<700)

{\\本站点\行人东西相移动=\\本站点\行人东西相移动+10;}

else

{\\本站点\行人东西相移动=0;}

if(\\本站点\南北时间显示>2&&\\本站点\南北红灯= =0&&\\本站点\行人南北相移动<600)

{\\本站点\行人南北相移动=\\本站点\行人南北相移动+10;}

else

{\\本站点\行人南北相移动=0;}

通过命令语言来实现汽车、行人移动的动画,每执行一次该命令语言,汽车移动50,而行人移动10,数值的大小反映出来的是移动快慢的动画效果。

四、调试运行

由于是在无PLC硬件的条件下,进行模拟控制,但是三菱PLC仿真器并不能与组态王直接进行通讯,所以采用三菱OPC Server软件,作为仿真器和组态王之间数据交换的媒介。在OPC Server中建立好与I/O一致的数据名称。

系统设计好后,便进行调试运行,运行三菱PLC仿真器GX Simulator,将编写好的梯形图程序逻辑测试启动,开启OPC Server,然后运行组态王运行系统,系统运行良好,与控制要求相符,运行效果如图2所示。

五、结论

本文是在无PLC硬件条件下,基于组态王和三菱编程软件开发出的交通灯仿真控制系统,并且进行了仿真模拟控制实验,实验取得了较好的效果,为下一步进行实际硬件电路的设计作了铺垫。本文采用的这种方法可以让工程人员进行离线调试,同时还为开发PLC仿真实验平台提供了新的思路。

参考文献:

[1]姜新桥.可编程控制器应用基础[M].华中科技大学出版社,2009.

[2]KingView.组态王6.51使用手册[M].北京亚控科技发展有限公司,2005.