基于MCGS组态软件的交通灯控制系统设计

第27卷第6期Vol.27NO．6重庆工商大学学报（自然科学版）J Chongqing Technol Business Univ.（Nat Sci Ed ）2010年12月Dec.2010文章编号：1672－058X （2010）06－0609－04基于MCGS 组态软件的交通灯控制系统设计孙移（江阴职业技术学院机电系，江苏江阴214405）收稿日期：2010－04－05；修回日期：2010－07－14．作者简介：孙移（1976－），男，汉族，江苏江阴人，硕士，讲师，从事机电控制研究．摘要：以十字路口交通灯控制系统为例，详细介绍了交通灯的正常运行和急车强通运行情况，通过西门子公司的S7－200系列PLC 实现控制，给出相应的硬件接线和梯形图，并使用SEG 译码指令使七段数码管动态显示时间；利用组态软件MCGS 制作控制系统动态监控画面，在MCGS 和PLC 串行通信的基础上，通过计算机控制PLC 实现对十字路口交通灯实时控制，具有直观、方便的特点，在PLC 教学中收到了较好的效果。

关键词：可编程控制器；交通灯；梯形图；组态软件中图分类号：TN74文献标志码：AMCGS （Monitor and Control Generated System ，即监视与控制通用系统）是国内比较优秀的工控组态软件，该软件基于windows 系统平台，能够采集现场设备的数据，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等各种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在自动化领域有着广泛的使用［1］。

在此以交通灯控制系统为例，通过装有MCGS 组态软件的计算机作为上位机监控，由西门子S7－200PLC 作为下位机控制交通灯信号系统。

图1交通灯正常工作时序1控制系统要求十字路口交通灯控制系统采用“红灯—黄灯—绿灯”固定的转换间隔自动切换，同时考虑到不同时刻车辆流通的特殊情况和消防车、警车及救护车的特殊通行，增加智能急车强通控制。

1．1正常时序控制当启动开关断开时，所有的信号灯全部熄灭。

当启动开关接通时，信号灯先按照南北红灯亮9s ，同时东西绿灯亮4s ，4s 后东西绿灯闪烁3s ，3s 后东西绿灯熄灭东西黄灯亮2s ；随后东西方向与南北方向互相切换，东西红灯亮9s ，同时南北绿灯亮4s ，4s 后南北绿灯闪烁3s ，3s 后南北绿灯熄灭南北黄灯亮2s ，依次循环，工作时序如图1所示［2］。

1．2急车强通时序控制当有急车来时，急车强通开关接通，中断原来的交通灯状态，使急车通行的方向绿灯亮，直至急车通过为止。

急车一过，将急车强通开关断开，交通信号灯立刻转为急车通行方向上的绿灯闪烁3s ，随后按照正常时序控制。

如果南北和东西两个方向先后有急车驶来，急车强通信号先响应先来的一方，随后再响应另一方。

2控制系统硬件设计该系统采用西门子S7－200PLC ，为了能达到较好的教学效果，采用红、绿、黄三种发光二极管模拟交通信号灯，七段数码显示器显示工作时间，根据系统的输入输出点数采用CPU226AC /DC 型PLC ，共有24输入点，16个输出点，系统I /O 地址定义如表1所示。

表1交通灯控制系统I /O 分配表输入设备输入点输出设备输出点输出设备输出点启动开关I0．0东西红灯Q0．0数码管a 脚Q1．0东西急车强通开关I0．1东西黄灯Q0．1数码管b 脚Q1．1东西绿灯Q0．2数码管c 脚Q1．2南北急车强通开关I0．2南北红灯Q0．3数码管d 脚Q1．3南北黄灯Q0．4数码管e 脚Q1．4南北绿灯Q0．5数码管f 脚Q1．5数码管g 脚Q1．6由于东西和南北方向的信号灯显示时间一致，故采用信号灯并联，以节约PLC 输出点数。

考虑到发光二极管和七段数码管的耐压情况，采用在PLC 的输出端串联2k Ω电阻限流，七段数码显示器使用SM4205共阴型数码显示器，相应的硬件接线图形如图2所示［3］。

图2PLC 硬件接线图3PLC 梯形图设计常见的交通灯控制程序采用多个定时器设计，程序繁琐复杂［4-5］。

在此采用一个定时器，通过数据比较指令，把信号灯闪亮的时间顺序依次分段，并采用特殊存储器SM0．5实现东西绿灯和南北绿灯的闪烁。

用SEG 指令把时间译码送到七段数码管显示。

用4个位存储器实现互锁和强通信号结束标志。

程序简单，思路清晰，易于理解。

梯形图程序如图3所示。

016重庆工商大学学报（自然科学版）第27卷图3交通灯PLC梯形图图4MCGS 组态界面4监控系统设计4．1组态界面设计打开MCGS 组态软件，在组态环境的“用户窗口”中组态动画，根据工具箱提供的绘画工具，设计十字交通灯监控系统画面如图4所示。

4．2PLC 与MCGS 软件通讯设置上位机PC 通过MCGS 组态软件采集下位机PLC 的信号，实时显示十字路口东西南北的信号灯信息，同时通过对PLC 的位存储器操作也可以对路口交通灯进行控制。

在MCGS 组态环境的“设备窗口”中选择“通用串口父设备”及“西门子S7－200PPI ”，在“串口通讯父设备”根据西门子PPI 通讯协议设置参数为：通讯波特率9600，数据位位数为8，停止位位数为1，数据校验方式为偶校验，串口通讯号为com1，最小采样周期为10ms ，如图5所示。

图5MCGS串口父设备设置图6MCGS 通道数据连接设置116第6期孙移：基于MCGS 组态软件的交通灯控制系统设计216重庆工商大学学报（自然科学版）第27卷4．3PLC存储器参数设置根据组态界面的相关构件在PLC中设置相应参数，I0．0－I0．2为输入开关设置为只读PLC数据，Q0．0－Q0．6为信号灯输出设置为只读PLC数据，M2．1、M2．2为东西和南北的急车强通监控开关设置为读写PLC数据，VB100为信号灯时间变化周期设置为只读PLC数据，并将这些通道数据与实时数据库定义的变量连接起来，如图6所示。

当上位机和下位机连接成功后，给PLC输入开关信号，组态软件通过串口采集的数据就能在组态画面上模拟信号灯的颜色变化，实现十字路口交通情况的检测。

5结束语MCGS组态软件以实时数据库为核心，通过对下位机相应的存储器进行数据采集，数据处理，并在动画界面上实现数据的可视化，动画效果直观，提高了学生的兴趣，有利于解决PLC教学过程中理论联系实际的问题，使学生的编程练习目的性强，效果易检验，具有一定的教学意义。

参考文献：［1］吴作明．工控组态软件与PLC应用技术［M］．北京：北京航空航天大学出版社，2006［2］阮友德．电气控制与PLC实训教材［M］．北京：人民邮电出版社，2006［3］廖常初．PLC编程及应用第3版［M］．北京：机械工业出版社，2009［4］李生明，杨红．利用PLC实现十字路口交通灯的控制［J］．长江工程职业技术学院学报，2007（3）：51-52［5］杨轶霞．PLC在交通信号灯急车控制系统中的应用设计［J］．兰州工业高等专科学校学报，2009（16）：19-22［6］黄川，何宝民，刘栋．数据链自动测试系统综合效能评估［J］．四川兵工学报，2010（9）：105-108Design of the Traffic Lights Controlling System Basedon MCGS Configuration SoftwareSUN Yi（Department of Mechanical and Electrical Engineering，Jiangyin Polytechnic College，Jiangsu Jiangyin214405，China）Abstract：Taking an example of traffic lights at crossroads，the traffic lights running situation under the normally running and emergency transport was introduced in detail，this traffic lights signal system was controlled by Siemens corporation S7-200PLC series．The wiring of hardware and PLC ladder diagram were discussed．7-Segment LED showed time by SEG order．The control system of dynamic monitoring screen was made by MCGS configuration software．The system realized the realtime monitoring by using computer-controlled PLC based on series communication by MCGS and PLC．This system had many merits such as easy to comprehend，directviewing and convenience，thus，acquired better effect in PLC teaching．Key words：Programmable Logic Control；traffic lights；ladder diagram；configuration software责任编辑：代晓红。