基于MCGS的交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

崔守娟，周 炎，徐凌雲(yún)

（鎮(zhèn)江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 鎮(zhèn)江 212016）

MCGS全稱(chēng)Monitor and Control Generated System，是北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司研發(fā)的一套基于Windows平臺(tái)的組態(tài)軟件，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)、前端數(shù)據(jù)的處理與控制等任務(wù)。因其具有性能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)便、便于維護(hù)等特點(diǎn)，被應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。使用MCGS 6.8嵌入版組態(tài)軟件，通過(guò)上位機(jī)完成交通信號(hào)燈的運(yùn)行與監(jiān)控，并模擬設(shè)計(jì)紅綠燈系統(tǒng)運(yùn)行。

1 MCGS組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)

MCGS組態(tài)軟件由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶(hù)窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)行策略等5個(gè)部分組成，如圖1所示。

圖1 MCGS組態(tài)軟件的組成Figure 1 MCGS configuration software composition

MCGS具有簡(jiǎn)單的可視化操作界面、良好的并行處理性能、完善的安全機(jī)制、多樣化的報(bào)警功能、廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。其實(shí)時(shí)性、可擴(kuò)充性、可靠性、可維護(hù)性極高，支持多種硬件設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)“設(shè)備無(wú)關(guān)”。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為用戶(hù)分步組態(tài)提供極大方便，利用數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存管理數(shù)據(jù)，使多媒體畫(huà)面豐富、生動(dòng)。設(shè)立對(duì)象元件庫(kù)，組態(tài)工作方便，輕松實(shí)現(xiàn)工控系統(tǒng)的分布式控制和管理等功能，具有可視性好、功能完善、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。

2 MCGS的交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 MCGS用戶(hù)窗口繪制要求

創(chuàng)建新的用戶(hù)窗口后，打開(kāi)工具箱，利用工具箱里的各種模塊對(duì)象進(jìn)行繪制模板。模擬系統(tǒng)監(jiān)控界面由斑馬線、十字路口、4個(gè)方向指示紅綠燈、4輛卡車(chē)，啟動(dòng)、停止和復(fù)位按鈕組成。每個(gè)路口由1個(gè)交通指示紅綠燈控制十字路口的來(lái)往車(chē)輛。用戶(hù)窗口如圖2所示。

圖2 用戶(hù)窗口繪制Figure 2 User window drawing

2.2 對(duì)象屬性設(shè)置

完成模板繪制后，設(shè)置原件模塊各項(xiàng)單元屬性。以模板繪制中的元件小車(chē)為例，進(jìn)行相應(yīng)的移動(dòng)方式、可見(jiàn)度等一系列單元設(shè)置，如圖3所示。

2.3 變量設(shè)計(jì)

進(jìn)入MCGS獨(dú)立仿真時(shí)，系統(tǒng)無(wú)法直接識(shí)別人機(jī)界面中模板中的各個(gè)按鈕、原件和文本框，因此要在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中建立相應(yīng)的變量，需進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口中變量值設(shè)定。紅綠燈系統(tǒng)中虛設(shè)定41個(gè)變量，變量設(shè)定相關(guān)類(lèi)型如圖4所示。

圖3 對(duì)象屬性設(shè)置Figure 3 Setup diagram of object properties

圖4 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)Figure 4 Real-time database

圖5 定時(shí)器設(shè)置Figure 5 Timer set

圖6 定時(shí)循環(huán)執(zhí)行設(shè)置Figure 6 Performance setting of timing cycle

打開(kāi)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，建立與本文對(duì)應(yīng)的變量。不同變量的屬性與類(lèi)別各不相同。本實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)里的車(chē)1～9與4個(gè)紅綠燈的變量（東西左綠燈除外）都為開(kāi)關(guān)型，其余為數(shù)值型。不同變量給予適當(dāng)?shù)臉?biāo)簽，使數(shù)據(jù)庫(kù)里所建立的變量更明確。

2.4 策略組態(tài)

根據(jù)所設(shè)計(jì)的紅綠燈模擬建立相應(yīng)的循環(huán)策略組態(tài)，如圖5所示。建立結(jié)束后，使定時(shí)器按照設(shè)定的時(shí)間循環(huán)運(yùn)行。定時(shí)器是給予一個(gè)循環(huán)所使用的時(shí)間。而按照設(shè)定的時(shí)間循環(huán)運(yùn)行則是根據(jù)定時(shí)循環(huán)的時(shí)間設(shè)置定時(shí)器。定時(shí)器設(shè)置如圖5所示，定時(shí)循環(huán)執(zhí)行設(shè)置如圖6所示。

2.5 腳本程序語(yǔ)言編輯

腳本程序是人機(jī)界面中元件與相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容，根據(jù)所需求方式進(jìn)行設(shè)置并實(shí)現(xiàn)的部分。紅綠燈模擬設(shè)計(jì)的部分腳本如下：

IF啟動(dòng)＝1 THEN

定時(shí)器啟動(dòng)＝1

定時(shí)器復(fù)位＝0

ENDIF

IF定時(shí)器時(shí)間＞0 AND定時(shí)器時(shí)間＜27 THEN

東西紅燈＝1

東西黃燈＝0

東西綠燈＝0

南北紅燈＝0

南北黃燈＝0

南北綠燈＝1

ENDIF

IF定時(shí)器時(shí)間＞0 AND定時(shí)器時(shí)間＜30 THEN

車(chē)1垂直＝車(chē)1垂直+1

車(chē) 1＝1

車(chē)7垂直＝車(chē)7垂直+1

車(chē) 7＝1

車(chē)2垂直＝車(chē)2垂直-1

車(chē) 2＝1

車(chē)8垂直＝車(chē)8垂直-1

車(chē) 8＝1 ENDIF

以上部分腳本程序用于定時(shí)器啟動(dòng)后紅綠燈跳轉(zhuǎn)，小車(chē)由停止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

3 交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)運(yùn)行

設(shè)置完畢后，進(jìn)入工程下載界面查看，點(diǎn)擊開(kāi)始運(yùn)行按鈕，指示燈亮起，小車(chē)開(kāi)始移動(dòng)；點(diǎn)擊停止按鈕后，所有的指示燈和小車(chē)立刻停止在相應(yīng)的運(yùn)行位置。按下復(fù)位按鈕，所有運(yùn)行元件全部回復(fù)初始樣式。

4 結(jié)語(yǔ)

以交通信號(hào)燈為例，介紹基于MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過(guò)MCGS簡(jiǎn)單的可視化操作界面，利用用戶(hù)窗口模板繪制、對(duì)象屬性、變量設(shè)計(jì)、策略組態(tài)、腳本程序等功能完成畫(huà)面形象。操作便捷的MCGS信號(hào)燈系統(tǒng)模擬，可為觀者清晰的演示模擬畫(huà)面。