【正文】 上，單擊 “ 用戶窗口 ” ，在用戶窗口中 新建窗口“數(shù)據(jù)顯示”窗口后， 單擊 “ 動(dòng)畫組態(tài) ” 進(jìn)入。 南京曉莊學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 24 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫 在實(shí)際工程應(yīng)用中，大多數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)需要對數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存盤、統(tǒng)計(jì)分 析，并根據(jù)實(shí)際情況打印出數(shù)據(jù)報(bào)表，所謂數(shù)據(jù)報(bào)表就是根據(jù)實(shí)際需要以一定格式將統(tǒng)計(jì)分析后的數(shù)據(jù)記錄顯示并打印出來，以便對生產(chǎn)過程中系統(tǒng)監(jiān)控對象的狀態(tài)進(jìn)行綜合記錄和規(guī)律總結(jié)。根據(jù)需要選擇東西方向與南北方向的按鈕，輸入相應(yīng)時(shí)間即可，再下一次的使用時(shí)應(yīng)按下“ CLR”將上次的時(shí)間清零后方可重新輸入。 利用 MCGS 組態(tài)軟件，在“用戶窗口”中新建窗口，進(jìn)行“動(dòng)畫組態(tài)”即可 對南北方向與東西方向的紅綠燈時(shí)間進(jìn)行修改，其組態(tài)界面如圖 23 所示。然后雙擊每一段進(jìn)行“標(biāo)簽動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置”，對每一段進(jìn)行可見度設(shè)置，然后再單擊“ ?”，根據(jù) I/O 分配表對每一段進(jìn)行變量選擇。在“顏色連接”中將“ 0”設(shè)置為紅色，“ 1”設(shè)置為綠色 ，表達(dá)式為相應(yīng)的輸出即可。 在對屬性設(shè)置中，對不同顏色的輸出箭頭就將填充不同的顏色。分別對其屬性和可見度進(jìn)行，確保當(dāng)其中一個(gè)輸 出工作時(shí)，另兩個(gè)不可見。 圖 20 保存元件管理 圖 再重復(fù)上述信號(hào)燈屬性設(shè)置的過程，對左行、右行及直行進(jìn)行屬性設(shè)置。 南京曉莊學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 19 輸出變量選擇 圖 2 左行、右行、直行輸出信號(hào)的屬性設(shè)置 在“插入元件”中沒有相對應(yīng)的左行、右行、直行輸出，故可在監(jiān)控畫面中分別畫出左行、右行、直行，分別選中后，單擊工具箱中“保存元件”，將會(huì)保存 所選 圖形至元件庫中，再相應(yīng)的對其進(jìn)行改名。 設(shè)置相對應(yīng)的通道類型、數(shù)據(jù)類型、通道地址及讀寫類型即可。雙擊選擇好的三維圓球，進(jìn)行動(dòng)畫連接設(shè)置，如圖 18 所示。 圖 17 對象元件庫管理 圖 選擇好四個(gè)方向的信號(hào)燈之后， 調(diào)整好適合大小與位置。 (2) 輸出信號(hào)的屬 性設(shè)置 南京曉莊學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 1 輸出信號(hào)燈的屬性設(shè)置 根據(jù) I/O 分配表，在監(jiān)控畫面中將信號(hào)燈的輸出進(jìn)行定義。 圖 16 輸入 變量選擇設(shè)置 圖 對于“退出”按鈕，在操作屬性設(shè)置時(shí)，過程同“封面”中的“進(jìn)入按鈕”。停止按鈕 —“按下 功能 ”時(shí) “置 1”—變量選擇 —M 寄存器，通道地址為 10，數(shù)據(jù)類型為通道第 01 位。在“變量選擇方式”中選擇“ 根據(jù)采集信息生成”，根據(jù)相 應(yīng)的輸入設(shè)置相對應(yīng)的通道類型、數(shù)據(jù)類型、通道地址及讀寫類型即可。如圖 15(a) (b)所示。在基本屬性中，可在“文本”中輸入對應(yīng) 啟動(dòng)、停止 、退出按鈕的名稱，如圖 14(a)(b)(c)所示。 南京曉莊學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圖 13 十字 路口 主界 面圖 (1) 輸入信號(hào)的屬性設(shè)置 首先定義數(shù)據(jù)變量，根據(jù)控制要求，監(jiān)控畫面中對輸入信號(hào)進(jìn)行定義。按“動(dòng)畫組態(tài)”按 鈕進(jìn)入畫面編輯窗口。 十字 路口 主 界面的建立 窗口的建立同上述“封面”窗口的建立。如圖 12 所示。確定好窗口背景之后，再利用工具箱中的“標(biāo)簽 ”，完成封面設(shè)計(jì)， 系統(tǒng)上位機(jī) 封面如圖 11所示。 (2)裝載位圖 南京曉莊學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 按“動(dòng)畫組態(tài)”按鈕進(jìn)入畫面編輯窗口。 單“擊用戶窗口”、“新建窗口”后，在新建窗口中新建一個(gè)“窗口 0”選中“窗口 0”，點(diǎn)擊“窗口屬性”按鈕，進(jìn)入窗口屬性設(shè)置界面，如圖 10 所示。 此次組態(tài)界面共有 4 幅，分別是：封面窗口、十字路口監(jiān)控界面 、 交通燈定時(shí)參數(shù)修改界面 及數(shù)據(jù)顯示窗口 ， 其中“數(shù)據(jù)顯示”窗口用來顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其他三種界面 可根據(jù)不同的需要進(jìn)行界面切換， 四者結(jié)構(gòu) 框 圖 如圖 8 所示。 組態(tài)軟件提供了可視化監(jiān)控畫面 ，包括動(dòng)畫，實(shí)時(shí)趨勢曲線，歷史趨勢曲線，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表，歷史數(shù)據(jù)報(bào)表，實(shí)時(shí)報(bào)警 窗口 ，歷史報(bào)警 窗口南京曉莊學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 等功能 ， 可方便地監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行。 系統(tǒng) 順序控制 功能 圖 圖 7 為順序控制 功能框 圖 ， 根據(jù)該功能圖可編寫相應(yīng)的 PLC 程序 ， 具體 梯形圖程序 設(shè)計(jì) 見 本文附 錄。當(dāng)個(gè)位一個(gè)掃描周期 移完之后，十位則會(huì)滿足 10s 之后才進(jìn)行移位一次。故當(dāng)個(gè)位顯示“ 0”時(shí)，十位應(yīng)顯示“ 6”， 1s 過后立即變?yōu)椤?5”，即給十位提供一個(gè)單獨(dú)的秒脈沖，用 T101提供。這樣將每個(gè)需 要倒計(jì)時(shí)顯示信號(hào)指示燈亮的時(shí)間的都分別單獨(dú)用以一個(gè)秒脈沖程序和字循環(huán)左移指令就可方便實(shí)現(xiàn)交通燈的倒計(jì)時(shí)顯示功能。當(dāng) 一閉合即南北方向直行紅燈亮，繼電器 閉合驅(qū)動(dòng)字循環(huán)左移功能塊工作，則輸出繼電器 ? 閉合驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示“ 0”字符，同時(shí)由 T101 提供秒脈沖信號(hào) 使 程序工作。在整個(gè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，當(dāng)按下停止按鈕 會(huì)停止所有的工作過程。當(dāng) T48 達(dá)到定時(shí)時(shí)間以后，此時(shí) T44 也達(dá)到定時(shí)時(shí)間， T4 T48 的常開均閉合，使得 置 1， 、 復(fù)位。當(dāng) T47 達(dá)到定時(shí)時(shí)間之后，T47 的常開閉合后， 置 1， 復(fù)位。當(dāng) T46 定時(shí)達(dá)到 3s 之后， T46 的常開閉合， 置 1， 復(fù)位。 置 1之后， 不僅 T46 開始定時(shí)，定時(shí)時(shí)間為 3s，此時(shí) T101 也開始定時(shí)，定時(shí)時(shí)間為 。當(dāng) T45 定時(shí)達(dá)到14s 之后， T45 常開閉合后， 置 1， 復(fù)位。 常開閉合之后，不僅 T44開始定時(shí)，定時(shí)時(shí)間為 50s，此時(shí)輸出繼電器 得電，即南北左行紅燈亮。當(dāng) T43 定時(shí) 10s 之后， T43 常開閉合，、 置 1， 復(fù)位。 置 1 的同時(shí)， 也置 1。 、 的復(fù)位，從而使 、 失電。而且此時(shí) T42 開始定時(shí)，定時(shí)時(shí)間為 30s。 復(fù)位 之后使得輸出繼電器 失電； 復(fù)位之后使得 失電。 置 1 之后， 得電，即東西直行黃燈亮，并且 T41 開始定時(shí)，定時(shí)時(shí)間為 3s。由 T101 與 T102 構(gòu)成 1s 的閃爍秒脈沖，則使得輸出繼電器 產(chǎn)生 3s 的閃爍效果。當(dāng) T39 定時(shí)時(shí)間達(dá)到 14s 之后， T39 的常開閉合，使得 置 1， 復(fù)位，此時(shí) 失電。當(dāng) T37 定時(shí)時(shí)間到了 10s 以后， T37 的常開閉合， 、 均被置 1，而 被復(fù)位，則 失電。 、 、 均置 1， 復(fù)位， 置 1 后， T49 開始定時(shí)，定時(shí)時(shí)間為 30s； 置 1 后，輸出繼電器 得電，即東西方向左行綠燈亮。 南京曉莊學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖 6 系統(tǒng)控制 程序 流程圖 控制過程分析 (1) 信號(hào)指示燈運(yùn)行 由 初始化程序后， 得電。直至按下停止按鈕，所有信號(hào)燈和數(shù)碼管均停止工作 [5]。其中每個(gè) 方向的右行均由每個(gè)方向的直行所決定，當(dāng)直行允許時(shí)，相應(yīng)方向的右行就允許通行。黃燈熄滅之后紅燈開始維持亮 30s，同時(shí)南北方向左轉(zhuǎn)綠燈亮，維持 10s 后，南北左轉(zhuǎn)紅燈亮，維持 50s，同時(shí)南北直行綠燈開始亮 14s 后，綠燈閃爍 3s后黃燈亮 3s。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，首先東西方向左轉(zhuǎn)綠燈亮，維持 10s，并且南北方向紅燈亮，維持亮 30s。最終將產(chǎn)品的功耗控制在 6W 以下。 （ 8）超低的功率損耗 mcgsTpc 采用的 ARM 技術(shù)本身就是低功耗技術(shù)。在軟件方面 mcgsTpc 采用的是 windows ce 系統(tǒng)，無法被常用的 windows 系統(tǒng)的病毒所侵襲。 （ 7）超高的可靠性 能 在硬件方面， mcgsTpc 采用的是 flash 存儲(chǔ)方式。提供管理者更加有效的決策。 （ 6）超大的存貯容量 mcgsTpc 內(nèi)嵌 128M 內(nèi)存芯片，可以存儲(chǔ)上萬條數(shù)據(jù)和報(bào)警信息。對組態(tài)畫面賦予不同的腳本，讓組態(tài)圖像進(jìn)行大小、垂直、水平或南京曉莊學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 按照設(shè)定的軌跡進(jìn)行移動(dòng)。 （ 4）超快的運(yùn)行速度 mcgsTpc 采用主頻為 400MHZ，低功耗 ARM 結(jié)構(gòu) CPU 芯片，比傳統(tǒng)觸摸屏高 2 到 4 倍。 （ 3）超多的通訊接口 mcgsTpc 有多種接口，有 2 個(gè)獨(dú)立串口，最多可具有 5 個(gè)串口，有標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)口，有兩個(gè) USB口，支持 RS485/RS422/RS232 通訊，支持 CAN 總線通訊，支持 MVB 總線通訊。在軟件方面，在觸摸屏上使用了為嵌 式專門設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，而且使用的是最先進(jìn)的編程語言 EVC。 TPC7062KX的技術(shù)指標(biāo)如圖表 2所示。 它 采用了 7英寸高亮度 TFT液晶顯示屏（分辨率 800480），四線電阻式觸摸屏（分辨率 10241024）。 本 次設(shè)計(jì)中，所使用的觸摸屏為 北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司 研發(fā)的TPC7062KX[6]，其 外觀 如圖 5 中的 (a)、 (b) 正、反面 所示。在 本 交通燈控制系統(tǒng)中，選擇觸摸屏 作 為系統(tǒng)的人機(jī)交互設(shè)備，主要完成信息的輸入、顯示等功能。 南京曉莊學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 圖 4 PLC 控制系統(tǒng) 外部 硬件連線圖 觸摸屏的選擇 在自動(dòng)化控制中，需要一種人機(jī)交互設(shè)備實(shí)現(xiàn)人與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和命令的交換。 表 1 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)分配 PLC 外部 硬件連 接 圖 4 為 PLC控制系統(tǒng)的 核心模塊及 擴(kuò) 展模塊的 外部硬件連接。 本課題根據(jù)控制要求，確定下位機(jī) I/O 點(diǎn)數(shù)分配，具體如表 1 所示。 單行單行單 行單行NSEW樹樹樹 樹樹樹樹 樹 圖 3 十字路口交通燈模型圖 南京曉莊學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 3 系統(tǒng) 的 硬件設(shè)計(jì) PLC 的 I/O 分配 為合理有效的控制交通，充分發(fā)揮道路的 交通效益，在設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況，人為設(shè)置各個(gè)方向通行時(shí)間，以達(dá)到暢通和快捷有序的流通目的。 根據(jù)控制要求， 本 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件 組成 框圖如圖 2所示。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件組成 本課題 在實(shí)際調(diào)研和系統(tǒng)需求分析的基礎(chǔ)上， 利用可編程邏輯控制器 和觸摸屏 設(shè)計(jì) 一個(gè) 交通燈南京曉莊學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 控制系統(tǒng) 。 PLC具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、輸入簡易方便、適應(yīng)性強(qiáng)、造價(jià)低等特點(diǎn)，選用 PLC 作為智能交通燈硬件控制部分，能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作 [3]。 方案三：基于可編程邏輯控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng) 而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子控制裝置，應(yīng)該是一個(gè)較理想的控制器選擇。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時(shí)器和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)源，譯碼器輸出兩組信號(hào)燈的控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時(shí)器和譯碼器工作 ， 交通燈 幾 種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換 也是由控制器 來 控制 。但在設(shè)計(jì)時(shí)硬件和軟件均要設(shè)計(jì)，抗干擾性能差，不通用，并且需要有接口電路與之配套，價(jià)格中等，制、造較難。它們通過地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線連接起來。 南京曉莊學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 本 課題設(shè)計(jì) 的主要工作 本 論文工作主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1） 根據(jù)課題設(shè)計(jì)要求查找相關(guān)文獻(xiàn)與資料 （ 2） 在系統(tǒng)需求的分析基礎(chǔ)上，擬定技術(shù)路線，進(jìn)行系統(tǒng)方案論證 （ 3） 開展系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì) （ 4） 系統(tǒng)上位機(jī)的組態(tài)設(shè)計(jì) （ 5） 系統(tǒng)的整機(jī)組裝與調(diào)試 （ 6） 對系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析與總 結(jié) 2 系統(tǒng) 控制方案論證與 總體設(shè)計(jì) 方案論證 長期以來， 交通燈控制 的主要 方式有： 基于 數(shù)字電路控制、 基于 單片機(jī) 系統(tǒng)的 控制、 基于 可編程序控制器 的 控制。能夠支持目前絕大多數(shù)硬件設(shè)備，同時(shí)可以方便地定制各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)；此外，獨(dú)特的組態(tài)環(huán)境調(diào)試功 能與靈活的設(shè)備操作命令相結(jié)合，使硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)間的配合天衣無縫。具有龐大的標(biāo)準(zhǔn)圖形庫、完備的繪圖工具集以及豐富的多媒體支持，能夠快速地開發(fā)出集圖像、聲音、動(dòng)畫等于一體的漂亮、生動(dòng)的工程畫面。包括編寫控制程序（ if…then 腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時(shí)器、配方操作、多媒體輸出等 [1]。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動(dòng)畫連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對象。 用戶窗口 主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如：生成各種動(dòng)畫顯示畫面、報(bào)警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等 。設(shè)備窗口是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在主控窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。 MCGS 組態(tài)軟件 的 組成 MCGS 組態(tài)軟件五大組成部分分別為： 主控窗口 、 設(shè)備窗口 、 用戶窗口 、 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫 、 運(yùn)行策略 。 圖 1 組態(tài)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境關(guān)系圖 MCGS 組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序 支持。兩部分互相南京曉莊學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 獨(dú)立，又緊密相關(guān)。 使用 MCGS，用戶無須具備計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)， 就可以在短時(shí)間內(nèi)輕而易舉地完成一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定， 功能成熟，維護(hù)量小并且具備專業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作 。 基于上述考慮， 本課題 根據(jù)交通 燈 工藝控制要求和特點(diǎn) ， 采用 西門子 PLC 和 MCGS 組態(tài) 軟件及觸摸屏 實(shí)現(xiàn) 對 交通