基于三菱PLC和MCGS的智能交通燈設(shè)計(jì)

王坤

摘 要：以MCGS組態(tài)軟件為上位機(jī)，三菱Fx-1n型號(hào)PLC為下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)十字路口智能交通燈的設(shè)計(jì)。通過(guò)MCGS監(jiān)控軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈狀態(tài)的監(jiān)控，亦可以通過(guò)MCGS控制交通燈的狀態(tài)，二者進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信，有緊急情況時(shí)，可通過(guò)緊急按鈕中斷當(dāng)前狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)東西方向綠燈30s或者南北方向綠燈30s，完成PC機(jī)與PLC的實(shí)時(shí)交互，能夠模擬真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)，為實(shí)際系統(tǒng)調(diào)試提供方便。

關(guān)鍵詞：PLC；MCGS；交通燈

中圖分類(lèi)號(hào)：TP331 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

現(xiàn)在的交通燈系統(tǒng)，是按照系統(tǒng)定制好的時(shí)間來(lái)執(zhí)行的，而對(duì)于中大型城市在早晚高峰經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)交通擁堵，若要解決這種狀況，可以通過(guò)模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法相結(jié)合，在固定的早晚高峰時(shí)段控制交叉路口的信號(hào)燈，這將成為今后研究的重點(diǎn)。

設(shè)計(jì)了一個(gè)交通燈系統(tǒng)，主要包括PC和PLC以及信號(hào)燈模塊的硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，PLC編程和MCGS編程的軟件設(shè)計(jì)。不僅能完成PC與PLC的實(shí)時(shí)交互，也可在緊急狀況下及時(shí)調(diào)整各方向信號(hào)燈指示時(shí)間，形成一個(gè)高性能的系統(tǒng)。

系統(tǒng)采用三菱Fx-1n型號(hào)PLC控制器及GX Developer編程軟件，控制十字路口兩個(gè)方向的四組東、南、西、北交通燈。上位機(jī)采用MCGS昆侖通態(tài)監(jiān)控軟件及MCGS觸摸屏編程軟件。

2. PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)

三菱PLC，F(xiàn)x1n系列是功能很強(qiáng)大的微PLC，24點(diǎn)輸入，16點(diǎn)繼電器輸出，可擴(kuò)展到多達(dá)128點(diǎn)I/O口，并且能增加特殊功能模塊或擴(kuò)展板，內(nèi)置24V直流電源，快速斷開(kāi)端子塊，可持續(xù)掃描，具有時(shí)鐘功能和小時(shí)表功能，輸入濾波器調(diào)節(jié)功能，通信和數(shù)據(jù)連接功能選項(xiàng)使得Fx1n在體積、通信和特殊功能模塊等重要方面非常完美。

2.1 交通燈時(shí)序

十字路口綠燈時(shí)間為20s，綠燈閃爍時(shí)間為3s，黃燈時(shí)間為2s，紅燈時(shí)間為25s。緊急情況1可以控制東西方向綠燈10s，緊急情況2可以控制南北方向綠燈10s。

2.2 I/O口分配

PLC的輸入包括啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、緊急按鈕1和緊急按鈕2，分別對(duì)應(yīng)輸入口X2、X3、X0和X1。輸出口Y0-Y5分別對(duì)應(yīng)東西方向紅燈、黃燈、綠燈，南北方向紅燈、黃燈、綠燈。PLC系統(tǒng)接線(xiàn)圖，如圖1所示。

3.觸摸屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)

采用昆侖通態(tài) TPC7062TX型號(hào)觸摸屏，是一套以先進(jìn)的Cortex-A8CPU為核心（主頻600MHz）的高性能嵌入式一體化觸摸屏。該產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用了7英寸高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率800×480），四線(xiàn)電阻式觸摸屏（分辨率4096×4096）。同時(shí)還預(yù)裝了MCGS嵌入式組態(tài)軟件（運(yùn)行版），具備強(qiáng)大的圖像顯示和數(shù)據(jù)處理功能。

編程軟件是MCGS組態(tài)軟件，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控軟件系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與檢測(cè)、前端數(shù)據(jù)的處理與控制，功能晚上、操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)，與其他硬件設(shè)備結(jié)合，用戶(hù)只需通過(guò)簡(jiǎn)單的模塊化組態(tài)就可構(gòu)成自己的系統(tǒng)，可以靈活采集只能儀表、無(wú)人值守的現(xiàn)場(chǎng)采集站、人機(jī)界面等專(zhuān)用設(shè)備。

結(jié)合系統(tǒng)的分析要求，按照MCGS軟件設(shè)計(jì)流程，建立項(xiàng)目、設(shè)計(jì)人機(jī)界面、定義數(shù)據(jù)對(duì)象，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、動(dòng)畫(huà)連接以及設(shè)備連接。在界面上畫(huà)出十字路口及東西、南北信號(hào)燈，主要是建立PLC與MCGS變量的連接，設(shè)置中間變量M223與MCGS緊急按鈕X0相連，中間變量M222與啟動(dòng)按鈕相連，這樣在觸摸屏上可以控制交通燈的啟動(dòng)和處理緊急情況。觸摸屏界面如圖2所示。

4.系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

啟動(dòng)本系統(tǒng)有兩種方式，一種是通過(guò)硬件電路啟動(dòng)，由硬件開(kāi)關(guān)啟動(dòng)和關(guān)閉系統(tǒng)，另一種是通過(guò)觸摸屏上的啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)和關(guān)閉系統(tǒng)，兩種方式不能交叉使用，啟動(dòng)系統(tǒng)后，南北方向綠燈亮20s，閃爍3s，黃燈亮2s，同時(shí)東西方向紅燈亮25s，接著東西方向綠燈亮20s，閃爍3s，黃燈亮2s，同時(shí)南北方向紅燈亮25s，如此循環(huán)往復(fù)，當(dāng)遇到緊急情況時(shí)候，可以通過(guò)監(jiān)控中心的觸摸屏上的緊急按鈕，來(lái)控制東西方向或者南北方向綠燈亮10s。

結(jié)語(yǔ)

從實(shí)際運(yùn)行情況分析，PLC通過(guò)計(jì)算機(jī)編程控制交通燈系統(tǒng)，通過(guò)觸摸屏可以遠(yuǎn)程控制PLC動(dòng)作，完成緊急情況，實(shí)現(xiàn)交通燈的控制與管理。通過(guò)觀察現(xiàn)象改系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地采集數(shù)據(jù)，下達(dá)命令，能直接觀察交通動(dòng)態(tài)，為控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化提供保障，為模糊控制提供基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]吳忠魚(yú).基于組態(tài)技術(shù)的供水泵站監(jiān)控管理系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)[D].浙江：浙江工業(yè)大學(xué)，2011.