监控组态课程设计报告.docx

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监控组态课程设计报告

电控学院

交通灯监控系统设计

院（系）：

电气与控制工程学院

专业班级：

测控技术与仪器1001班

姓名：

学号：

指导教师：

前言

本次工程项目应用软件设计，基于力控组态软件，在以往理论知识的基础上进行仿真模拟实验，进一步加强对课堂理论知识的认识和理解，学会使用力控Forcecontrol6.1组态软件，同时根据设计要求编写控制程序和组态人机交互界面，按照设计要求进行调试，实现设计要求。

本次设计，是模拟一个十字路口交通灯控制系统，要求能实现直走，左转两个状态，系统的红、黄、绿灯应符合一定的逻辑顺序亮灭，从而实现整个十字路口的交通顺畅。

一、力控PCAuto组态软件

1.软件的认识

力控PCAuto组态软件是对现场生产数据进行采集和过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和间接的工程实践方法，用户只要将其预设置的各种软件模块进行简单的组态，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能。

2.软件的使用

在组态软件中填写一些事先设计的表格，在利用图形功能把被控对象（红绿灯、转向提示等）形象的表示出来，通过内部数据连接把被控对象的属性与I/O设备的实时数据进行逻辑连接。

当有组态软件生成的应用系统运行中，与被控对象相连的I/O设备数据会发生相应的变化直接带动被控对象的属性变化。

二、系统功能概述

基于力控组态软件的交通灯监控系统的设计主要是利用软件的功能，通过对各个路口红绿灯的时序控制，来实现交通控制。

具体的控制原则为：

在一个特定的周期内，设定一定的时间段，让某一条路的绿灯亮，例如南北路，此时东西路为红灯，同时南北路口的转向灯均为绿灯，一定时间后，南北左转的指示灯变黄，南北直走为黄灯，东西路全为红灯；下个时间段东西路直走为绿灯，同时东西路口的转向灯均为绿灯，一定时间后，东西左转的指示灯变黄，东西直走为黄灯，南北路全为红灯；这是一个周期内各个路口的红绿灯情况。

除此之外，画面中的控制开关按钮，可以用来启动整个程序以及复位功能。

三、系统设计

1.流程图

启动交通灯系统，流程图如下所示，南北绿灯亮，这里设置为绿灯55秒，同时只用绿灯来说明周期流程，红灯和黄灯在后面会进行详细说明。

南北直走绿灯和南北左转绿灯均亮55秒，南北黄灯及南北左转黄灯亮5秒；然后东西的直走绿灯和东西左转绿灯亮55秒，东西直走黄灯及东西左转黄灯亮5秒，这是一个周期的红绿灯情况，一直循环，直到按下停止按钮，系统停止工作。

交通灯控制流程图

2.软件设计

⑴软件组态

基于力控PCAuto组态软件的设计与实现主要包括以下几个步骤：

画面创建、动画连接、I/O口设备设置、创建实时数据库、数据连接。

1画面创建

根据本系统的特点，设计了交通灯监控系统主界面。

主界面如下图所示，主要包括系统开关，十字路口模型，车辆模型，各个路口直走和转向红绿灯。

②动画连接

动画连接是指画面中图形对象与变量或表达式的对应关系。

建立关联后，在监控系统进行是，根据变量或表达式的数据变化，图像对象会发生颜色变化、大小改变、文本刷新等，这样就将现场真实的数据投影到计算机的监控画面中，从而达到远程监控的目的。

此系统中分别对开关精灵、红绿灯、转向指示进行了相关的动画连接，从而可以动态的实现系统的控制，具体的实现方法如下图所示：

③I/O设备设置

I/O设备设置是指对包括应用程序的“软件设备”和现场数据采集交换的硬件设备在内的广义上I/O设备驱动程序进行配置，使其与组态软件能够建立通信，构成一个完整的系统。

在被监控系统中，对开关“run”。

以及各个红绿灯的代码进行定义，地址分配，通讯方式选定。

在监控系统中建立的仿真PLC实现，实现方法如下图：

配置I/O设备的过程在图形开发环境Draw的导航器中进行，按照设备安装对话框的提示就可以完成对I/O设备的配置工作。

I/O设备配置完成后，在导航器中会列出I/O设备的设备名称，同时生成的设备名称即可用于数据连接过程，在系统运行过程中，力控通过内部管理程序自动启动相应的I/O驱动程序，I/O驱动程序负责与I/O设备进行实时数据交换。

3.创建实时数据库

实时数据库（DB）是整个监控系统的核心，它负责整个系统的实时数据处理和历史数据的存储、统计数据处理、报警信息处理、数据服务请求处理，完成与过程数据采集的双向数据通信。

在本系统中，经过创建点参数、定义I/O设备、数据连接等几个步骤便可以完成数据库的创建。

系统中采用的I/O设备的数据采集与回送是实时数据库的一个最基本的功能，因为实时数据库系统应用所面向的监控对象最终还是要落实到具体的硬件设备。

本控制系统的实时数据库建立过程如下图所示：

⑵系统功能实现的脚本程序

进入窗口程序：

周期执行程序：

3相关功能实现以及实验结果显示

实验结果如下：

四、心得体会

利用力控PCAuto组态软件所设计的交通灯监控系统，可以较好的还原简单的十字路口交通灯的运行情况，但这也只是理想化的简单监控设计，对于现场的实时数据采集、车流量控制以及每天路口车流高峰期的考虑不够全面。

通过这次设计，我对力控组态软件有了进一步的理解，同时也学会了如何将理论与实际结合起来，通过模拟监控一些现实中的系统，对力控组态软件的功能有了更深的理解，同时也了解到，生活中有些看起来很简单的设备，其实现功能以及要求仍然具有一定的难度，这次设计不仅锻炼了我的动手能力，也巩固了我的理论知识，我相信在以后的课程设计中，我会做的更好。

附录：

系统周期运行程序：

IFrun.pv==1THEN

time.pv=time.pv+3;

IFtime.pv>=0&&time.pv<=55THEN

a.pv=1;b.pv=0;c.pv=0;d.pv=0;e.pv=0;f.pv=1;

aa.pv=1;bb.pv=0;cc.pv=0;dd.pv=0;ee.pv=0;ff.pv=1;

ENDIF

IFtime.pv>=55&&time.pv<=60THEN

a.pv=1;b.pv=1;c.pv=0;d.pv=0;e.pv=0;f.pv=1;

aa.pv=1;bb.pv=1;cc.pv=0;dd.pv=0;ee.pv=0;ff.pv=1;

ENDIF

IFtime.pv>=60&&time.pv<=115THEN

a.pv=0;b.pv=0;c.pv=1;d.pv=1;e.pv=0;f.pv=0;

aa.pv=0;bb.pv=0;cc.pv=1;dd.pv=1;ee.pv=0;ff.pv=0;

ENDIF

IFtime.pv>=115&&time.pv<=120THEN

a.pv=0;b.pv=0;c.pv=1;d.pv=1;e.pv=1;f.pv=0;

aa.pv=0;bb.pv=0;cc.pv=1;dd.pv=1;ee.pv=1;ff.pv=0;

ENDIF

IFtime.pv/120==int（time.pv/120）THEN

time.pv=0;

ENDIF

ELSE

a.pv=0;b.pv=0;c.pv=0;d.pv=0;e.pv=0;f.pv=0;time.pv=0;

aa.pv=0;bb.pv=0;cc.pv=0;dd.pv=0;ee.pv=0;ff.pv=0;

ENDIF

作业：

1.力控支持多种方式的网络通信，主要包括哪几种？

答：

力控支持的网络通信方式主要包括DDE，OPC,ODBC。

2.什么是网络数据库连接？

答：

网络数据库：

（1）在网络上运行的数据库

（2）网络上包含其他用户地址的数据库（3）信息管理中，数据记录可以以多种方式相互关联的一种数据库。

网络数据库是跨越电脑在网络上创建、运行的数据库。

网络数据库中的数据之间的关系不是一一对应的，可能存在着一对多的关系，这种关系也不是只有一种路径的涵盖关系，而可能会有多种路径或从属的关系。

网络数据库连接即将网络数据库作为服务器或客户端提供或接收数据。

3.若要自启动力控的WebServe和网络服务器程序，应该如何设置？

答：

设置：

双击系统配置导航器中的“系统配置/初始启动程序”，在力控程序启动设置中查看Web服务器HttpSvr和NetServer是否已经选中。

如果没有选择，手动选择这个程序。

选择后启动力控程序是将会自动启动力控的Web服务器程序。

4.解释“系统冗余”和“双机热备”，力控软件冗余系统如何配置？

答：

“系统冗余”：

在一些对系统可靠性要求很高的应用中，需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上，从而保证了系统不间断工作。

“双机热备”：

特指基于高可用系统中的两台服务器的热备（或高可用），因两机高可用在国内使用较多，故得名双机热备。