课程设计报告——PLC加热器温度控制课程设计-精品

重庆科技学院

课程设计报告

院（系）:_电气与信息工程学院专业班级:测控普2007-01

学生姓名:刘恩刚学号: 2007440774 设计地点（单位）__I502________ __ ________ __

设计题目:__基于WinCC和S7-200的温度测控系统__

完成日期：2010年 12 月 10 日

指导教师评语: _______________________________________

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成绩（五级记分制）:______ __________

指导教师（签字）:________ ________

目录

1 设计任务书 (1)

2 温度控制对象概述 (1)

2.1 功能特点与技术参数 (1)

2.2 控制手段 (1)

3 方案设计 (2)

3.1 现场总线概述 (2)

3.2 WinCC+S7-200温度控制系统的硬件组成 (2)

3.3 WinCC+S7-200温度控制系统的软件配置 (3)

3.4 WinCC+S7-200温度控制系统的网络结构 (4)

3.5 温度控制算法 (4)

4 S7-200 PLC控制程序的设计 (5)

4.1 控制程序的组成 (5)

4.2 温度采集程序设计 (5)

4.3 数字滤波程序设计 (5)

4.4 PID控制程序设计 (5)

5 WinCC组态 (7)

5.1 变量组态 (7)

5.2 画面组态 (7)

5.3 变量连接 (8)

6 程序调试 (9)

6.1 PLC程序调试方法与结果 (9)

6.2 WinCC组态调试方法与结果 (9)

7 PID参数的整定 (11)

7.1 整定方法 (11)

7.2 整定结果及分析 (12)

8 技术小结 (13)

参考文献 (14)

附录1：S7-200控制程序清单 (15)

1 设计任务书

设计题目：基于WinCC和S7-200的温度测控系统

教研室主任：指导教师：胡文金、刘显荣

2010 年 11月 26 日

2 温度控制对象概述

2.1 功能特点与技术参数

这次课程设计的任务是基于WinCC和S7-200的温度测控系统，所以本次的控制对象是加热炉的温度，所用的控制器是PLC。即通过加热器里面的温度传感器和变送器把0到100℃的温度信号转变成4到20毫安的直流信号，并通过S7-200PLC的AD采集模块采集直流信号，在经过标度变换和PID运算，把输出量作用于DA模块，经过DA输出去控制加热器的加热量，从而控制加热器的温度。同时，本次设计还用到了上位机控制，通过Profibus总线构成了PLC和上位机通信，可以把设定值、比例系数，微分时间、积分时间等常数传输给PLC，也可以把采集到的温度值等信号传输给上位机。

通过两个星期对加热器控制对象的了解，发现了它具有一定的滞后性，这是加热对象常有的现象。并且，在这次控制对象中，加热器的升温比较快，滞后性相对比较小，因为加热器本身体积不是很大，容积滞后比较小，纯滞后也比较小，所以升温比较快。但是在降温时，由于没有安装特定的降温设备，这使得降温要完全靠它自身的散热来达到降温的目的。这样一来，降温就显得非常慢，控制就变得很不灵敏。因此要达到控制效果好的目的，就必须减小超调量，这样不仅可以使系统调节的品质变好，还可以达到缩短调节时间的目的。

2.2 控制手段

通过以上的分析，系统的总的滞后时间比较大，升温的滞后时间相对降温来说是比较小的。因此，在PID调节中，要使系统的品质变好，除了加入适当的积分以消除静态误差外，还应该加强比例作用使调节更加灵敏，减小调节时间，同时还应该加入适当的微分作用，使系统的超调量减小。

3 方案设计

3.1 现场总线概述

现场总线这一技术是发展十分迅速和活跃的，而Profibus正是各种现场总线中非常有代表性的一种。它是德国20世纪90年代初制定的国家工业现场总线协议标准，德国科学技术部总结了20世纪80年代德国工业自动控制技术的发展经验，认为为了适应20世纪90年代分布式计算机自动控制系统的发展需求，有必要对现有的各家公司自己定义的网络协议加以规范化、公开化，使得不同厂家生产的自动控制设备在网络通信级能够兼容。以利于工业整体标准化水平的提高，于1987年将Profibus列为德国国家项目，由13家公司以及5家研究所经过两年多的时间完成了该现场总线协议标准的制定。Profibus现在已是欧洲首屈一指的开放式现场总线系统，它的应用领域包括加工制造、过程和建筑自动化，如今已成为国际化的开放式现场总线标准，即欧洲EN50179欧洲标准。

在这次温度控制中，我们所使用的现场总线是Profibus-DP，它主要用于传感器和执行器的高速数据传输，以ＤＩＮ１９２４５的第一部分为基础，根据其所需要达到的目标对通信功能加以扩充，ＤＰ的数据传输速率可达１２Ｍｂｉｔ＼ｓ，一般构成单主站系统，主站、从站间采用循环数据传送方式工作。它的设计目的在用于设备一级的高速数据传送。在这一级，中央控制器（如ＰＬＣ）通过高速串行线同分散的现场设备进行通信，同这些分散的设备进行数据交换的多数是层次用户。

3.2 WinCC+S7-200温度控制系统的硬件组成

本系统采用西门子公司推出的S7-200PLC 作为现场控制器，选用CPU226 主机模块；通过现场总线完成现场控制器同中控机之间的通信。现场控制器S7-200 扩展了一块EM235AD\ DA模块，该模块带有4 个模拟输入点，集成有12位/转换器，分辨率达0.003℃。因此，扩展后的S7-200PLC能够同时完成数据采集和数据处理功能，如采集电流信号，进行软件滤波处理等。系统的温度信号的检测采用加热器自带的PT100温度传感器，这种温度传感器具有测量精度较高高、性能稳定可靠的特点。同时这种加热装置还带有硬件数据处理能力，它把变送器也集成在这一个加热装置中了。因此，可以认为这个加热装置出来的信号是和温度成线性关系的工业标准的DDZ-3型电流信号。同时，由于现场控制器S7-200 不能直接同PROFIBUS—DP 现场总线相连，因而为S7-200 外扩了PROFIBUSDP 模块EM277。

要实现对加热器温度的控制，本设计方案是通过上位机把设定值通过现场总

线下传到PLC，在由PLC对测量值的检测，求出偏差，经过PID运算后，得到输出值，在经过DA转换，把输出值传送给加热器，从而控制加热器的温度保持稳定。同时，PLC中的各种PID参数，如积分时间、微分时间、测量值、设定值等还可以通过总线上传给工控机，在利用WinCC的画面组态，实现对温控对象的实时监控。系统的结构图如图3.2 所示。

3.3 WinCC+S7-200温度控制系统的软件配置

在本温度控制系统中，所用的控制器是S7-200PLC，要使WinCC与S7-200系列PLC通过PPI协议进行通信。必须使用的软件是PC-access,因为PPI协议是西门子S7-200系列PLC常用通信协议，但WinCC中没有集成该协议，即WinCC 不能直接监控S7-200系列PLC组成的控制系统。PC-access是西门子公司推出的专为解决上位机监控S7-200系列PLC控制系统的接口软件。因此，WinCC可以通过该软件与S7-200系列PLC很方便的建立通信。

3.3.1软硬件要求：

* PC机，Windows 98操作系统

* S7-200系列PLC。

* PC/PPI电缆。

* 安装PC-access 软件。

* 安装WinCC 4.0软件及以上。

3.3.2连接：

在控制面板中设定PG/PC接口参数。在Access Point of the Application 中选择Computing，Interface参数选择PC/PPI Cable。

在WinCC变量管理器中添加一个新的驱动程序，新的驱动程序选择OPC.CHN，在OPC GROUP中新建一个连接，打开属性，选择 OPC Group Setting，OPC服务器名称为OPCServer.MicroComputing。然后在新添加的连接中新建变量，变量的Item Name与S7-200系列PLC中用于监控的变量名对应。例如：Item Name 为M0.0。

3.3.3优缺点

优点：该方法连接简单、硬件投资少、可以读写S7-200系列PLC中所有存储区域。缺点：通信速度比较慢、需要OPC软件及相应授权、系统扩展不方便。应用场合：用于低速、实时性要求不高、系统投资资金有限的系统。

另外，也可以通过其他公司的OPC软件进行通信，例如用开普的KEPServerEx 作为OPC服务器，用WinCC作为OPC客户端来读写S7-200系列PLC内部数据区。实现与上述第二种方法类似，不同的是必须在OPC服务器中建立标签与S7-200系列PLC中存储地址对应。

在复杂系统中，如果系统中同时有S7-200系列PLC和S7-300系列PLC存在，S7-200系列PLC一般作为S7-300系列PLC的从站挂到Profibus总线上，WinCC 通过S7-300系列PLC对S7-200系列PLC进行监控。

3.4 WinCC+S7-200温度控制系统的网络结构

本系统所用的是Profibus网络结构，PROFIBUS 用于将现场设备（例如，分布式I/O 设备、阀或驱动器）连接到自动化系统（例如，SIMATIC S7、SIMOTION、SINUMERIK 或PC）。根据IEC 61158 和EN 50170 而标准化的PROFIBUS 是一款功能强大、开放、稳定且反应时间较短的现场总线系统。自动化行业中的大多数重要公司都支持此开放式现场总线标准。PROFIBUS 以快速、可靠数据交换功能以及集成诊断功能，为完整系统和过程自动化提供现场总线解决方案PROFIBUS 还可在危险区中使用，并可用于故障安全应用场合和HART 设备。

3.5 温度控制算法

在该系统中，温度控制算法是用的S7-200PLC自带的PID算法。经过这几天的调试，可以肯定，这种算法是比较好的,也比较方便的。只要对PID参数的整定方法熟悉，则这次的PID参数整定是比较容易的。下面就是它的PID算法的核心内容。

4 S7-200 PLC控制程序的设计

4.1 控制程序的组成

在这个温度控制对象当中，控制程序包括中断初始化程序，温度采集程序，滤波程序，PID控制程序等。下面就针对温度采集程序，数字滤波程序，PID控制程序分别加以重点说明。

4.2 温度采集程序设计

本温度控制系统中，所用的控制器是S7-200PLC,它有外扩了AD采集模块。因此，用S7-200PLC来采集加热器的温度是很方便的。加热器一共有两个接口，其中一个接口是用于采集温度用的接口，它的输出范围是4到20毫安，其中，4毫安对应于加热器的0℃，20毫安对应于加热器的100℃。同时，温度与输出电流成线性关系，这样用PLC的AD模块测出输出电流就可以算出对应的温度。要想测出输出电流，其实并不难，用一条PLC的AD采集程序就可以采集到电流值。但要注意一下几点。

①在进行AD采集之前，必须配置PLC的AD输入为电流输入模式。

② AD输入对应的是两个字节，而PID运算需要4个字节，因此采集进来的电流必须进行转换成双字。

③ AD采集配置成的电流输入范围是0到20毫安，但如入温度的0℃对应于4毫安，把电流采集进来之后，必须减去4毫安对应的AD值。

④进行PID运算的数的换位是0到1中的值，因此，要对输入电流对应的AD采集值除以最大AD采集变化值把它化成0到1中的数。

4.3 数字滤波程序设计

在本次温度采集中，除了对温度采集进行硬件滤波，同时还可以对AD采集值进行软件滤波。本次滤波的思想是对电流进行10次采集，然后减去最大值和最小值，取平均值。这种滤波算法即实用，又简单，是应用非常广泛的滤波算法。进行采集10次用的主要指令是FOR循环指令，还有就是指针在PLC中的运用。即把采集到的数用指针来存储，每次采集后指针加一个存储空间大小。这样，循环10次后，就把电流大小采集到一片地址空间了。然后把他们累加，减去最大值，最小值，从而求出平均值。这样就实现了滤波程序的设计。

4.4 PID控制程序设计

在本次温度采集算法中，所用的PID是PLC中自带的PID算法。它已经把PID算法集成起来了，在进行PID算法求取输出值时，只需要调用它的PID运算指令即可。它把PID算法所需的一些参数规定了它们固定的存入以一个首地址开

始的连续存储空间，如积分时间，微分时间，偏差，输出值，输入值等。在进行PID运算时，程序自动会在以首地址为开始的连续空间提取所需要的各个参数。因此，我们需要做的是把首地址给出来，同时要在相应的存储空间中把对应的各个参数值赋值到相应的存储空间。

5 WinCC组态

5.1 变量组态

在这次设计中，用到了PC—access对变量的连接，上面已经说了，要实现WinCC与PLC的变量之间的连，就必须使用这个软件。在这次变量组态中，下面对几个重要的变量重点加以说明。

①设定值变量，这个变量是对温度的大小进行设定，它是0到100中的任意一个数，他的大小决定了温度的稳态值的大小。

②测量值，这个值的大小反映了当前的温度大小，如果PID参数选得恰当，经过一定的PID调节时间后，它的值基本上和设定值相等。在本次设计中，它的值和设定值的最小差值是0.001℃，基本上可以认为两个值近视相等。

③比例系数，这个值是PID调节中非常重要的一个参数，它的大小决定了系统调节的灵敏度。对于关系这PID参数整定的这几个变量，它们的作用将在PID参数整定中详细说明。

④微分时间，这是一个关系这微分作用强弱的一个变量，它越小，微分作用越强。

⑤积分时间，这个变量决定了积分作用的强弱，积分时间在本系统中的作用是非常大的，加热对象往往具有一定的滞后时间加入了积分后会使系统的滞后时间减小。积分时间越大，积分作用越强。

5.2 画面组态

在这个系统中，画面的组态就是要用合适的方式显示这些变量。本次设计用到了文本显示，输入输出的I\O显示，以及用曲线显示的趋势显示。在PID这三个参数的调节中，由于必须进行输入输出显示功能，所以使用的是输入输出的I ＼O域；同理，由于测量值和设定值最好能够以曲线的形式显示出来，这样就可以看到一段时间内它们随时间的变化趋势。这样对PID三个参数的调节是很有帮助的，它们的组态如图5.2所示。

图5.2 画面的组态

5.3 变量连接

在变量的连接中，使用到了PC-access,变量连接不是很难的一件事，但是要先对建立好的变量保存，这样才能正确的连连。图5.3就是变量的连接图。

图5.3 变量的连接图

6 程序调试

6.1 PLC程序调试方法与结果

在这次程序的调试中，由于以前没有用S7-200来进行温度采集，所以在这次调试中还是遇到了一些问题，但最终还是通过网上查资料、向老师请教以及通过和范例程序比较等方法成功的解决了相应的问题。

第一个问题是在编写滤波程序时，要进行连续的AD采集，把它们存储的一片连续的地址空间。思路有了，就是用FOR循环进行连续的AD采集，这是很容易实现的。但是，怎么样才能把它们存储到连续空间呢？有没有想一个C语言类似的指针变量呢？对从来没有接触过S7-200的人来说，真是没有什么办法，只好去问指导老师。结果还是非常满意，果然有PLC的指针变量。这样，滤波算法的问题就解决了。

在看似所有的软件问题都解决的情况下，把程序成功下载到了PLC，但是PLC 不能运行，还提示——出现严重的错误。以为是程序的原因，就用模板程序进行下载，结果还是运行不起。于是产生了这样的想法——这就奇怪了，怎么好好的PLC就不能运行了呢?难道是PLC的硬件坏了吗？后来经过硬件复位，PLC就可以运行，但当我一下载刚编好的程序，PLC又出现刚才的情况。这下可以肯定是我的软件问题。于是又重新仔细检查了软件的各个逻辑看是否正确，经过仔细检查，逻辑没有出错。于是我初步猜想是可能用到了不该用的存储空间或者地址用错了导致PLC不能运行。经过和模板程序进行比较，原来是我的程序一个地方指令用错了。在进行PID运算的各个参数是用的浮点数来进行运算的，但我用的是和浮点数的存储空间大小一样的整数移位指令，同时参与PID运算的数我也是输入的是整数。当看到这个错误后，我的心情顿时好起来。赶紧把程序改正过来，下载到PLC中，结果真的PLC正常运行，AD采集也正常。于是,AD采集PLC的所有程序调试完成。

6.2 WinCC组态调试方法与结果

由于这是第一次使用WinCC进行组态，所以还是难免在这次WinCC的组态调试过程中也遇到了一些问题，但是通过不断查阅资料以及和同学、老师们交流，问题还是成功的解决了。

首先，要实现WinCC的组态，必须使用的软件是Access软件，在使用这个软件进行变量的连接的时候，遇到了变量连接时一直出现‘坏’的结果。后来，向同学打听，结果是由于在连接前要先对它进行保存，只有保存后的文件才能成功的连接变量。

变量连接正确了，接下来就是实际的WinCC的组态了，在使用组态时，要注意的是保持WinCC时，不能用中文保存，否则会出现错误。在这次设计中，比例系数，积分时间，微分时间等都是要进行输入输出的变量，所以在组态的时候，就应该把它们配置成输入输出的格式，不能使用静态文本格式。这是比较简单的，但是，在设定值和测量值等有着动态变化的变量，无论用输入输出格式或者静态文本格式都不太合适，最好是用坐标曲线等方式进行动态显示，这样才能看到整个变化的趋势。但是，对于从来没有用过WinCC进行组态的学生来说，着又是一个难事，到底这个功能怎么样才能在WinCC中实现这一功能呢？经过向老师质询，在趋势显示中找到了这个功能。它可以把像测量值随设定值动态变化的趋势动态的显示在一起，能够清楚地观察到它们随时间的变化规律。但要注意的是，在显示过程中，必须把它们设定成为公共X轴和公共Y轴，这样它们就是以相同的时间域显示。便于比较它们的大小。还有一点值得注意的是由于温度调节比较缓慢，要使整个调节过程的曲线都能显示在一个画面中，必须改变时间轴中的时间域。在调试过程中，本同学的时间是设定的5分钟，也就是说，在扰动来如果开始计时，在5分钟内达到稳定状态都可以以一个画面显示出它的动态变化趋势，如果大于5分钟，则前面的画面将逐渐看不见，被后面的画面取代，但一般5分钟是足够的，在本次调试过程中，还没有遇到调节时间大于5分钟的调节过程。一般在小于两分钟就可以使系统达到平衡。

7 PID参数的整定

7.1 整定方法

在这次的温度控制PID参数整定当中，所用的方法是经验法。就是给它一个扰动，看测量值随设定值的变化规律，然后更具PID调节的经验不断改变PID 三个参数，最终找到合适的PID参数。

在这次PID参数的整定过程中，还参考了《计算机测控应用技术》这本书上的PID中的各个参数对系统的影响这些理论知识。主要的有以下几个方面。

7.1.1 采样周期T对系统的性能影响

当系统的采样周期等于控制周期时，选择采样周期就是选择控制周期，如果二者不等，则是指控制周期的选择，数字PID的控制器要求采样周期足够小于系统的时间常数，采样周期越小，数字PID的效果越接近连续PID的控制效果。更具采样定理，一般采样频率大于信号变化频率的两倍。这样采集出来的信号就可以恢复原来的模拟信号。从控制系统的性能来看，要求T取得小一些；从计算机的工作量来看，T则应该取得大一些。从计算机处理精度来看，过小的采样周期也不适合，它会导致积分项系数过小而导致积分作用不明显。因此，在设计这个温度系统时，采样周期定为0.5秒。

7.1.2 比例系数Kc对系统性能的影响

在系统的动态过程中，比例系数越大，系统的动作越灵敏，速度越快。但比例系数增大，振荡次数增多，调节时间加长。Kc太大，将使系统不稳定。Kc太小，又会使系统动作不灵敏。当系统达到稳态时，加大Kc可以减小稳态误差，提高控制精度，但不能完全消除稳态误差。本次系统Kc在50.0到80.0效果都比较好。

7.1.3 积分时间Ti对系统的影响

在系统的动态过程中，积分控制通常使系统稳定地下降。Ti太小将使系统趋于不稳定。Ti太小，振荡次数增多；Ti太大，对系统的性能影响小，作用不明显。合适的Ti时，系统的动态过程比较理想，当系统到达稳太后，合适的Ti 可以完全消除稳态误差，提高控制精度。但Ti太大，积分作用太弱，也不能消除稳态误差。在本次系统中，Ti在0.1到0.2效果都比较好。

7．1.4 微分时间对系统性能的影响

微分控制可以改善系统的动态性能，如减小超调量，缩短调节时间。但当Td偏大或者偏小时，超调量会加大，调节时间也会加长，只有合适的Td，才能得到满意的调节过程，在本次系统中，Td在1.0到1.5效果都比较好。

7.2 整定结果及分析

在本次温度控制中，得到的最小超调量是0.9℃，最小的静态误差是0.001℃。在范例程序当中，得到的最小超调量是3℃左右，静态误差也有0.5℃，经过几天的PID参数调节，还是得到了较为满意的结果。同时，本同学发现，同意的程序和同样的PID算法和参数，作用到不同的加热器对象上，得到的效果有较大差别，可以看出不同的加热器的各种性能参数都有差别。所以，在以后的工程实践中，应当注意这一点。

8 技术小结

本次课程设计研究了电炉的温度控制，系统采用西门子的S7-200PLC为控制器，运用了PID算法对炉内温度进行控制，还采用了上位机控制，可以通Profibus 网络把上位机的命令发送给PLC，也可以接收PLC传来的被测参数，通过WINCC 组态，可以动态的检测加热炉的温度随设定值的动态变化画面。

该系统采用S7-200PLC对电炉温度进行控制，虽说之前没有学过该类PLC，但S7-200PLC的软硬件学习还是很方便的，通过实际操作很容易掌握。对于该类PLC配套的WINCC人机界面设计也是非常方便的，可以通过人机界面方便的监控加热器温度的动态变化。

本设计的系统虽说成功的实现了电炉内部的恒温控制，但在系统的设计中也存在一些问题，如：PID参数的整定，利用PLC内部功能模块对PID参数进行整定的时，并不是每次都会得到理想的参数，并且参数的自整定需要比较长的时间；系统的硬件部分过于复杂，该系统在PLC的输入和输出端都需要加变送器，使得整个系统硬件过于繁杂。这些问题都是需要进一步研究改进的。

参考文献

［1］刘文江，施仁.自动化仪表与过程控制[M].北京：电子工业出版社，2009. ［2］陈志新，宗学至.电器与PLC控制技术[M].北京：北京大学出版社，2009. ［3］刘国海.集散控制与现场总线技术[M].北京：机械工业出版社，2008. ［4］胡文金.计算机测控应用技术[M].重庆：重庆大学出版社，2003.

附录1：S7-200控制程序清单

温度控制器的设计

目录 第一章课程设计要求及电路说明 (3) 1.1课程设计要求与技术指标 (3) 1.2课程设计电路说明 (4) 第二章课程设计及结果分析 (6) 2.1课程设计思想 (6) 2.2课程设计问题及解决办法 (6) 2.3调试结果分析 (7) 第三章课程设计方案特点及体会 (8) 3.1 课程设计方案特点 (8) 3.2 课程设计心得体会 (9) 参考文献 (9) 附录 (9)

第一章课程设计要求及电路说明 1.1课程设计要求与技术指标 温度控制器的设计 设计要求与技术指标： 1、设计要求 （1）设计一个温度控制器电路； （2）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图； （3）撰写设计报告。 2、技术指标 温度测量范围0—99℃，精度误差为0.1℃；LED数码管直读显示；温度报警指示灯。

1.2课程设计电路说明 1.2.1系统单元电路组成 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 1.2.2设计电路说明 主控制器：CPU是整个控制部分的核心,由STC89C52芯片连同附加电路构成的单片机最小系统作为数据处理及控制模块. 显示电路：显示电路采用4个共阳LED数码管，用于显示温度计的数值。报警电路：报警电路由蜂鸣器和三极管组成，当测量温度超过设计的温度时，该电路就会发出报警。 温度传感器：主要由DS18B20芯片组成，用于温度的采集。 时钟振荡：时钟振荡电路由晶振和电容组成，为STC89C52芯片提供稳定的时钟频率。

第二章课程设计及结果分析 2.1课程设计 2.1.1设计方案论证与比较 显示电路方案 方案一：采用数码管动态显示 使用一个七段LED数码管，采用动态显示的方法来显示各项指标，此方法价格成本低，而且自己也比较熟悉，实验室也常备有此元件。 方案二：采用LCD液晶显示 采用1602 LCD液晶显示，此方案显示内容相对丰富，且布线较为简单。 综合上述原因，采用方案一，使用数码管作为显示电路。 测温电路方案 方案一：采用模拟温度传感器测温 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。 方案二：采用数字温度传感器 经过查询相关的资料，发现在单片机电路设计中，大多数都是使用传感器，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 综合考虑，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。 2.1.2设计总体方案 根据上述方案比较，结合题目要可以将系统分为主控模块，显示模块，温度采集模块和报警模块，其框图如下：

PLC控制花样喷泉课程设计报告

- 学院：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 课程名称：花式喷泉的PLC控制设计 指导教师：刘芳梅 学生学号：华进049 段石磊096 付成028

1喷泉介绍 常见的几种花样喷泉 随着时代的发展，科技水平的提高，城市的喷泉设备已经十分先进，各种音乐喷泉、程控喷泉、激光喷泉已经层出不穷，变化多端。规模可大可小，射程可高可低，喷出的水，大者如珠，细者如雾，变化万千，引人入胜。喷泉，使静水变为动水，使水也有了灵魂，又辅之以各种灯光效果，使水体具有丰富多彩的形态，可以缓冲、软化城市中“凝固的建筑物”和硬质的地面，以增加城市环境的生机，有益与身心健康并能满足视觉艺术的需要。大型城市广场中的人工动态喷泉，也多来自自然的种种水态，如瀑布、水帘、溢流、溪流、壁泉等，随着科学技术的发展进步，各种喷泉真是花样翻新、层出不穷，几乎达到了人们随心所欲创造各种晶莹剔透、绚丽多姿动态水景的程度。喷泉在当今时代，已经形成了一道独特的人文景观。下面是一些我们日常生活中常见的喷泉： 音乐喷泉是音乐和喷泉的结合，音乐是喷泉的主题，喷泉是音乐内涵的表达，如图1-1 图1-1音乐喷泉 程控喷泉是按照预先编辑的程序定时变换喷水造型，如图1-2。 图1-2程控喷泉 跑动喷泉是按照时序控制喷水，构成各种跑动、跳动、波动等形态，变化多端，如图1-3 图1-3跑动喷泉

可是用单片机通过可控硅作为功率开头元件实现花样喷泉时存在下面的缺点： 1、需要较多的保护电路；2、程序的增减不灵活；3、抗干扰能力差； 4、功率因数低。 而采用PLC能有效的解决这些问题，同时PLC具有较强的自诊断功能，能迅速方便检查出故障，缩短检修时间，确保控制系统的可靠性，稳定性。 花样喷泉的动作状态 1.按下启动按钮，喷泉开始工作；按下停止按钮，喷泉停止工作； 2.喷泉的工作方式由花样选择开关和单步/连续开关决定； 3.当单步/连续开关在单步位置时，喷泉只能按照花样选择开关设定的方式，运行一个循环； 4.花样选择开关用于选择喷泉的喷水花样，考虑以下4种喷水花样： 花样选择开关在位置1时，按下启动按钮后，4号喷头喷水，延时2s后，3号喷头喷水，在延时2s后，2号喷头喷水，又延时2s后，1号喷头喷水。18s后，如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。 花样选择开关在位置2时，按下启动按钮后，1号喷头喷水，延时2s后，2号喷头喷水，在延时2s后，3号喷头喷水，又延时2s后，4号喷头喷水。30s后，如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。 花样选择开关在位置3时，按下启动按钮后，1号、3号喷头喷水，延时3s后，2号、4号喷头喷水，同时1号、3号喷头停止喷水。如此交替运行15s后，4组喷头全部喷水，30s后，如果为单步工作方式，则停下来；如果连续工作方式，则继续循环下去。 花样选择开关在位置4时，按下启动按钮后，按照1->2->3->4的顺序，依次间隔2s喷水，然后一起喷水。30s后，按照 1->2->3->4的顺序，依次间隔2s停止喷水。在经1s延时，按照4->3->2->1的顺序，依次间隔2s 喷水，然后一起喷水，30s后停止。如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。 2 PLC的研究现状 PLC的应用领域 目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类: 1、开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 2、模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都

计算机控制课程设计电阻炉温度控制系统

计算机控制课程设计 报告 设计题目：电阻炉温度控制系统设计 年级专业：09级测控技术与仪器 化工、机械、食品等领域。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量。因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本设计就是利用单片机来控制高温加热炉的温度，传统的以普通双向晶闸管（SCR）控制的高温电加热炉采用移相触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功率，达到自动控制电加热炉温度的目的。这种移相方式输出一种非正弦波，实践表明这种控制方式产

生相当大的中频干扰，并通过电网传输，给电力系统造成“公害”。采用固态继电器控温电路，通过单片机控制固态继电器，其波形为完整的正弦波，是一种稳定、可靠、较先进的控制方法。为了降低成本和保证较高的控温精度，采用普通的ADC0809芯片和具有零点迁移、冷端补偿功能的温度变送器桥路，使实际测温范围缩小。 1.1电阻炉组成及其加热方式 电阻炉是工业炉的一种，是利用电流通过电热体元件将电能转化为热能来加热或者熔化元件或物料的热加工设备。电阻炉由炉体、电气控制系统和辅助系统组成，炉体由炉壳、加热器、炉衬（包括隔热屏）等部件组成。由于炉子的种类不同，因而所使用的燃料和加

热方法也不同;由于工艺不同，所要求的温度高低不同，因而所采用的测温元件和测温方法也不同;产品工艺不同，对控温精度要求不同，因而控制系统的组成也不相同。电气控制系统包括主机与外围电路、仪表显示等。辅助系统通常指传动系统、真空系统、冷却系统等，因炉种的不同而各异。电阻炉的类型根据其热量产生的方式不同，可分为间接加热式和直接加热式两大类。间接加热式电阻炉，就是在炉子内部有专用的电阻材料制作的加热元件， （4）电阻炉温度按预定的规律变化，超调量应尽可能小，且具有良好的稳定性; （5）具有温度、曲线自动显示和打印功能，显示精度为±1℃; （6）具有报警、参数设定、温度曲线修改设置等功能。

热交换器温度控制系统课程设计报告书

热交换器温度控制系统 一．控制系统组成 由换热器出口温度控制系统流程图1可以看出系统包括换热器、热水炉、控制冷流体的多级离心泵，变频器、涡轮流量传感器、温度传感器等设备。 图1换热器出口温度控制系统流程图 控制过程特点：换热器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象（出口温度）组成闭合回路。被调参数（换热器出口温度）经检验元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号c，测量值c与给定值r的差值e送入调节器，调节器对偏差信号e进行运算处理后输出控制作用u。 二、设计控制系统选取方案 根据控制系统的复杂程度，可以将其分为简单控制系统和复杂控制系统。其中在换热器上常用的复杂控制系统又包括串级控制系统和前馈控制系统。对于控制系统的选取，应当根据具体的控制对象、控制要求，经济指标等诸多因素，选用合适的控制系统。以下是通过对换热器过程控制系统的分析，确定合适的控制系统。

换热器的温度控制系统工艺流程图如图2所示，冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程，通过热传导，从而使热流体的出口温度降低。热流体加热炉加热到某温度，通过循环泵流经换热器的管程，出口温度稳定在设定值附近。冷流体通过多级离心泵流经换热器的壳程，与热流体交换热后流回蓄电池，循环使用。在换热器的冷热流体进口处均设置一个调节阀，可以调节冷热流体的大小。在冷流体出口设置一个电功调节阀，可以根据输入信号自动调节冷流体流量的大小。多级离心泵的转速由便频器来控制。 换热器过程控制系统执行器的选择考虑到电动调节阀控制具有传递滞后大，反应迟缓等缺点，根具离心泵模型得到通过控制离心泵转速调节流量具有反应灵敏，滞后小等特点，而离心泵转速是通过变频器调节的，因此，本系统中采用变频器作为执行器。 图2换热器的温度控制系统工艺流程图 引起换热器出口温度变化的扰动因素有很多，简要概括起来主要有： （1）热流体的流量和温度的扰动，热流体的流量主要受到换热器入口阀门的开度和循环泵压头的影响。热流体的温度主要受到加热炉加热温度和管路散热的影响。 （2 ）冷流体的流量和温度的扰动。冷流体的流量主要受到离心泵的压头、转速

简易水温控制器设计报告

简易水温控制器设计报告 目录 一．设计要求 (2) 二．设计作用、目的 (2) 三.设计的具体实现 (3) 1.系统概述 (3) 2.单元电路设计、仿真与分析 (4) 四.心得体会及建议 (21) 五.附录 (23) 六.参考文献 (25)

简易水温控制器设计报告 一．设计要求 设计一个简易的水温控制器，在市电的情况下，能够检测容器内水的温度，以检测到的温度信号控制加热器的开关，将水温控制在一定的范围之内。 （1）.当温度小于t1时，两个电阻丝同时通电加热，将容器内的水加热； （2）.当水温大于t2，但小于t1时，仅一根电阻丝通电加热； （3）.当水温大于t2时，两根电阻丝都不通电； （4）.用显示电路显示出开关通断情况； （5）.电源：220V/50HZ的工频交流电供电； （6）.根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程； （7）.利用Multisim软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单。 二．设计作用、目的 模拟电路课程设计是电子技术基础课程的实践性教学环节，通过课程设计，要求达到以下目的。 （1）.通过水温控制器的设计，使我们能够巩固和加深对模拟电子电路基本知识的理解，了解日常电子产品的设计与应用； （2）.培养学生根据课题需要选学参考书籍，查阅手册，图表和文献资料的自学能力。通过独立思考，深入研究有关问题，学会自己分析并解决问题的方法。 （3）.通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元

器件初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 （4）.了解与课题有关的电子电路及元器件的工程技术规范，能按设计任务书的要求，完成设计任务，编写设计说明书，正确地反映设计与实验的成果，正确地绘制电路图等。 三.设计的具体实现 1.系统概述 水温控制器电路的总体框图如图所示。它由水温检测电路、比较电路、电阻丝开关电路，显示电路和电源电路5部分组成。 图1 简易水温控制电路的总体框图 水温检测电路的功能是利用温度传感器的特性检测水温的变化，在这里利用可变电阻代替热敏电阻，同时将温度信号转化为电信号。比较电路的功能是利用比较器的原理实现水温范围的确定，同时利用滞回比较器的迟滞特性来避免跳闸现象。电阻丝开关电路的功能是完成控制电路和对水温的加热。显示电路的功能是利用发光二极管将电阻丝通电与否显示出来。电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电源。

电气控制与PLC课程设计总结报告

电气控制与PLC课程设计总结报告 题目：①设计具有指定功能的全自动洗衣机 ②设计传送带故障停止控制 学生姓名： 系别：电气信息工程系 专业年级： 2008级电气工程及其自动化专业1班 指导教师： 2011年7月 2 日

①设计具有指定功能的全自动洗衣机 一、设计任务与要求 1、设计一台具有指定功能的全自动洗衣机； 2、控制要求 全自动洗衣机有三档水位选择：上、中、下。按下启动按钮，选择水位，进水阀打开，开始进水。水位高度达到该档水位后，该档位传感器被触发使进水阀关闭，停止进水。开始自动进入洗衣程序。 洗衣程序为：（洗衣）电动机正转洗涤6s，暂停，暂停2s后，反转洗涤6s，暂停，暂停2s后，完成一次循环。按此规律循环5次。接着打开排水电磁阀，开始排水。排水一定时间后，开始进入脱水程序（脱水过程中排水电磁阀始终打开）。脱水完毕后，排水电磁阀关闭，接着进水电磁阀打开，档位自动记忆为第一次洗衣时所选择的档位。重复上述洗衣，排水，脱水流程，至结束。 二、方案设计与论证 按下启动按钮后，选择水位，洗衣机开始进水。当到达限定水位（如高水位或中水位），PLC关闭进水阀停止进水，并开始正转，正转洗涤6s后暂停，暂停2s后开始洗涤反转，反洗6s后再暂停2s；如此循环五次。循环满5次后，则开始排水。当水排空时（排水时间结束），开始脱水。脱水10秒后再循环一次。 脱水10s后即完成一次从进水到脱水的大循环过程。2次大循环后程序结束，停机。在PLC工作过程中的任何阶段，按下停止按钮，洗衣机将停止当前所执行的任何程序指令，并恢复至开始状态。此外，还可以加装手动排水按钮，实现功能扩展。 三、电路设计与参数计算 1、I/O分配表

单片机课程设计(温度控制器)

基于单片机的温度控制器设计 内容摘要：该温度报警系统以AT89C51单片机为核心控制芯片，实现温度检测报警功能的方案。该系统能实时采集周围的温度信息，程序内部设定有报警上下限，根据应用环境不同可设定不同的报警上下限。该系统实现了对温度的自动监测和自动调温功能。 关键词：AT89C51ADC0808 温度检测报警自动调温 Abstract：The temperature alarm system AT89C51 control chip, realize temperature detection alarm function scheme. The system can collect real-time temperature information around that internal procedures set alarm equipped, according to different application environment can be set different alarm upper. The system realizes the automatic monitoring of temperature. The instrument can achieve the automatic thermostat function. Keywords：AT89C51 ADC0808Temperature detectingalarmautomatic thermostat 引言：本课题是基于单片机的温度控制器设计，经过对对相关书籍资料的查阅确定应用单片机为主控模块通过外围设备来实现对温度的控制。实现高低温报警、指示和低温自加热功能（加热功能未在仿真中体现）。 1．设计方案及原理 1.1设计任务 基于单片机设计温度检测报警，可以实时采集周围的温度信息进行显示，并且可以根据应用环境不同设定不同的报警上下限。 1.2设计要求 (1)实时温度检测。 (2)具有温度报警功能。 (3)可以设报警置温度上下限。 (4)低于下限时启动加热装置。 1.3总体设计方案及论证

数字温度计课程设计报告

课程设计报告书 课程名称：电工电子课程设计 题目：数字温度计 学院：信息工程学院 系：电气工程及其自动化 专业班级：电力系统及其自动化113 学号：6100311096 学生姓名：李超红 起讫日期：6月19日——7月2日 指导教师：郑朝丹职称：讲师 学院审核（签名）： 审核日期：

内容摘要： 目前，单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用，它除了可以测量电信以外，还可以用于温度、湿度等非电信号的测量，能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。 单片机是一种特殊的计算机,它是在一块半导体的芯片上集成了CPU,存储器，RAM，ROM，及输入与输出接口电路，这种芯片称为:单片机。由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便的优点，使它迅速的得到了推广应用，目前已成为测量控制系统中的优选机种和新电子产品中的关键部件。单片机已不仅仅局限于小系统的概念，现已广泛应用于家用电器，机电产品，办公自动化用品，机器人，儿童玩具，航天器等领域。 本次课程设计，就是用单片机实现温度控制，传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差，测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于51单片机的数字温度计的设计。 本文介绍了一个基于STC89C52单片机和数字温度传感器DS18B20的测温 系统，并用LED数码管显示温度值，易于读数。系统电路简单、操作简便，能 任意设定报警温度并可查询最近的10个温度值，系统具有可靠性高、成本低、功耗小等优点。 关键词：单片机数字温度传感器数字温度计

单片机智能温控器课程设计

单片机课程设计 说明书 专业：机械设计制造及其自动化 设计题目：智能温控器 设计者： 指导老师： 设计时间：

一、课题名称：一个基于51单片机的智能温控器课程 设计 二、主要技术指标及工作内容和要求：本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子 器件设计，一个电源开关，两个控制温度设定按键（增大/减小），四位数码管分别显示设 定温度和实际温度，量程为0~99度，打开电源开关后设定温度初始化为26度。 1，按键输入采用中断方式，两个按键分别接INT0和INT1。 2，采用铂电阻（Pt100)温度传感器进行温度测量，模数转换采用ADC0809。 3，单片机根据设定温度S和实测温度P控制继电器R的动作，死区设为2度：当P<=S-1时，控制R接通电加热回路; 当P>S+1时，控制R断开电加热回路； 当S-1

温度测量控制系统的设计与制作实验报告(汇编)

北京电子科技学院 课程设计报告 ( 2010 – 2011年度第一学期) 名称：模拟电子技术课程设计 题目：温度测量控制系统的设计与制作 学号： 学生姓名： 指导教师： 成绩： 日期：2010年11月17日

目录 一、电子技术课程设计的目的与要求 (3) 二、课程设计名称及设计要求 (3) 三、总体设计思想 (3) 四、系统框图及简要说明 (4) 五、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等） (4) 六、总体电路 (5) 七、仿真结果 (8) 八、实测结果分析 (9) 九、心得体会 (9) 附录I：元器件清单 (11) 附录II：multisim仿真图 (11) 附录III：参考文献 (11)

一、电子技术课程设计的目的与要求 （一）电子技术课程设计的目的 课程设计作为模拟电子技术课程的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课程内容，基本掌握电子系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。 按照本专业培养方案要求，在学完专业基础课模拟电子技术课程后，应进行课程设计，其目的是使学生更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计小型电子系统的方法，独立完成系统设计及调试，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路分析和设计能力。通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。 （二）电子技术课程设计的要求 1．教学基本要求 要求学生独立完成选题设计，掌握数字系统设计方法；完成系统的组装及调试工作；在课程设计中要注重培养工程质量意识，按要求写出课程设计报告。 教师应事先准备好课程设计任务书、指导学生查阅有关资料，安排适当的时间进行答疑，帮助学生解决课程设计过程中的问题。 2．能力培养要求 （1）通过查阅手册和有关文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力。 （2）通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 （3）掌握常用仪器设备的使用方法，学会简单的实验调试，提高动手能力。 （4）综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务。 （5）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。 二、课程设计名称及设计要求 （一）课程设计名称 设计题目：温度测量控制系统的设计与制作 （二）课程设计要求 1、设计任务 要求设计制作一个可以测量温度的测量控制系统，测量温度范围：室温0～50℃，测量精度±1℃。 2、技术指标及要求： （1）当温度在室温0℃～50℃之间变化时，系统输出端1相应在0～5V之间变化。 （2）当输出端1电压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。 输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变。 三、总体设计思想 使用温度传感器完成系统设计中将实现温度信号转化为电压信号这一要求，该器件具有良好的线性和互换性,测量精度高,并具有消除电源波动的特性。因此，我们可以利用它的这些特性，实现从温度到电流的转化；但是，又考虑到温度传感器应用在电路中后，相当于电流源的作用，产生的是电流信号，所以，应用一个接地电阻使电流信号在传输过程中转化为电压信号。接下来应该是对产生电压信号的传输与调整，这里要用到电压跟随器、加减运算电路，这些电路的实现都离不开集成运放对信号进行运算以及电位器对电压调节，所以选用了集成运放LM324和电位器；最后为实现技术指标（当输出端1电压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变。）中的要求，选用了555定时器LM555CM。 通过以上分析，电路的总体设计思想就明确了，即我们使用温度传感器AD590将温度转化成电压信号，然后通过一系列的集成运放电路，使表示温度的电压放大，从而线性地落在0～5V这个区间里。最后通过一个555设计的电路实现当输出电压在2与3V这两点上实现输出高低电平的变化。

温度控制器课程设计要点

郑州科技学院 《模拟电子技术》课程设计 题目温度控制器 学生姓名 专业班级 学号 院（系）信息工程学院 指导教师 完成时间 2015年12月31日

郑州科技学院 模拟电子技术课程设计任务书 专业 14级通信工程班级 2班学号姓名 一、设计题目温度控制器 二、设计任务与要求 1、当温度低于设定温度时，两个加热丝同时通电加热，指示灯发光； 2、当水温高于设定温度时，两根加热丝都不通电，指示灯熄灭； 3、根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，并写出详细的设计过程； 4、利用Multisim软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单； 5、安装调试并按规定格式写出课程设计报告书. 三、参考文献 [1]吴友宇.模拟电子技术基础[M]. 清华大学出版社,2009.52~55. [2]孙梅生.电子技术基础课程设计[M]. 高等教育出版社,2005.25~28. [3]徐国华.电子技能实训教程[M]. 北京航空航天大学出版社,2006.13 ~15. [4]陈杰,黄鸿.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社,2008.22~25. [5]翟玉文等.电子设计与实践[M].北京:北京中国电力出版社,2005.11~13. [6]万嘉若,林康运.电子线路基础[M]. 高等教育出版社,2006.27 ~29. 四、设计时间 2015 年12月21 日至2015 年12 月31 日 指导教师签名： 年月日

本设计是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、使用寿命长、具有一定的实用性等优点的温度控制电路。本文设计了一种温度控制器电路，该系统采用模拟技术进行温度的采集与控制。主要由电源模块，温度采集模块，继电器模块组成。 现代社会科学技术的发展可以说是突飞猛进，很多传统的东西都被成本更低、功能更多、使用更方便的电子产品所替代，本课程设计是一个以温度传感器采用LM35的环境温度简易测控系统，用于替代传统的低精度、不易读数的温度计。但系统预留了足够的扩展空间，并提供了简单的扩展方式供参考，实际使用中可根据需要改成多路转换，既可以增加湿度等测控对象，也能减少外界因素对系统的干扰。 首先温度传感器把温度信号转换为电流信号，通过放大器变成电压信号，然后送入两个反向输入的运算放大器组成的比较器电路，让电位器来改变温度范围的取值，最后信号送入比较器电路，通过比较来判断控制电路是否需要工作。此方案是采用传统的模拟控制方法，选用模拟电路，用电位器设定给定值，反馈的温度值与给定的温度值比较后，决定是否加热。 关键词：温度传感器比较器继电器

PLC课程设计论文报告

摘要 城市规模不断扩大，城市的交通问题也变的日益突出，如堵车问题，城市交通问题也越来越引起人们的关注，人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。为了解决交叉口混合交通流中的相互影响或彼此的相互影响，我们可以合理的设置交叉路口的红绿灯系统，帮助疏导交通流，从而有效的减少交通阻塞等问题，并为行人的安全提供强有力地保障。 现在，城市的红绿灯基本上都是程序控制，在实际使用中采用可编程序控制器（PLC）控制占很大比例，其主要原因是因为PLC具有简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列的优点。本设计介绍了应用PLC实现十字路口交通信号灯的自动控制。通过对交通信号灯的控制要求分析，对PLC控制系统进行了软、硬件设计，并通过仿真实验证明该系统的实用性，利用PLC对十字路口交通灯进行模拟控制，从而能够对真正的十字路口交通灯控制系统有更深入的了解。 关键词：可编程序控制器、十字路口、交通灯控制

1 概述 1.1引言 当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。 信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。

武汉理工大学模电课设温度控制系统设计

课程设计任务书 学生姓名：张亚男专业班级：通信1104班 指导教师：李政颖 工作单位：信息工程学院 题目: 温度控制系统的设计 初始条件：TEC半导体制冷器、UA741 运算放大器、LM339N电压比较器、稳压管、LM35温度传感器、继电器 要求完成的主要任务: 一、设计任务：利用温度传感器件、集成运算放大器和Tec(Thermoelectric Cooler， 即半导体致冷器)等设计一个温度控制器。 二、设计要求：（1）控制密闭容器内空气温度 （2）控制容器容积>5cm*5cm*5cm （3）测温和控温范围0℃~室温 （4）控温精度±1℃ 三、发挥部分：测温和控温范围：0℃~（室温+10℃） 时间安排：19周准备课设所需资料，弄清各元件的原理并设计电路。 20周在仿真软件multisim上画出电路图并进行仿真。 21周周五前进行电路的焊接与调试，周五答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日

温度控制系统的设计 1.温度控制系统原理电路的设计 (3) 1.1 温度控制系统工作原理总述 (3) 1.2 方案设计 (3) 2.单元电路设计 (4) 2.1 温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (4) 2.2 电压信号的处理单元——运算放大器 (5) 2.3 电压值表征温度单元——万用表 (7) 2.4 电压控制单元——迟滞比较器 (8) 2.5 驱动单元——继电器 (10) 2.6 TEC装置 (11) 2.7 整体电路图 (12) 3.电路仿真 (12) 3.1 multisim仿真 (12) 3.2 仿真分析 (14) 4.实物焊接 (15) 5.总结及体会 (16) 6.元件清单 (18) 7.参考文献 (19)

单片机课程设计报告——温度报警器

单片机原理与应用 课程设计报告 { 课程设计名称：温度报警器设计 专业班级： 13计转本 | 学生姓名：张朝柱肖娜 学号： 140 113 指导教师：高玉芹 设计时间： 2016-11—2017-12 成绩： 信电工程学院

摘要 2009年6月14日随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。 本文主要介绍了一个基于AT89C52单片机的测温系统，详细描述了利用液晶显示器件传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，特别是数字温度传感DS18B20的数据采集过程。对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C52结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键词：单片机AT89C51；DS18B20温度传感器；液晶显示LCD1602。

目录 1绪论 (1) 温度报警器简介 (1) 温度报警器的背景与研究意义 (1) 温度报警器的现状及发展趋势 (1) 2 系统整体方案设计 (2) 设计目标 (2) 系统的基本方案 (2) 系统方案选择 (2) 各模块方案选择 (3) 主要元器件介绍 (3) STC89C52的简介 (3) DS18B20的简介 (4) 3 系统的硬件设计与实现 (5) 系统硬件概述 (5) 主要单元电路的设计 (5) 键盘扫描模块电路的设计 (5) 单片机控制模块电路的设计 (5) 报警模块电路的设计 (6) LCD1602显示模块电路的设计 (7) 4 系统的软件设计与实现 (8) KEIL软件介绍 (8) 系统程序设计流程图 (8) 主程序软件设计 (8) 按键软件设计 (9) 密码设置软件设计 (9) 开锁软件设计 (10) 5 系统仿真设计 (12) Proteus 软件介绍 (12) Proteus 仿真图 (12) 硬件调试 (13) 调试结果 (13) 6 结论 (14)

温度控制器实验报告

单片机课程设计实验报告 ——温度控制器 班级：学号： 电气0806 姓名： 08291174 老师： 李长城 合作者： 姜久春 李志鹏

一、实验要求和目的 本课程设计的课题是温度控制器。 ●用电压输入的变化来模拟温度的变化，对输入的模拟电压通过 ADC0832转换成数字量输出。输入的电压为0.00V——5.00V， 在三位数码显示管中显示范围为00.0——99.9。其中0V对应00.0，5V对应99.9 ●单片机的控制目标是风机和加热器。分别由两个继电器工作来 模拟。系统加了一个滞环。适合温度为60度。 ◆当显示为00.0-50.0时，继电器A闭合，灯A亮，模拟加热 器工作。 ◆当显示为为50.0-55.0时，保持继电器AB的动作。 ◆当显示为55.0-65.0时，继电器A断开，灯A熄灭，模拟加 热器停止工作。 ◆当显示为65.0-70.0时，保持继电器AB的动作 ◆当显示为70.0-99.9时，继电器B闭合，灯B亮，模拟风机的 工作。 二、实验电路涉及原件及电路图 由于硬件系统电路已经给定，只需要了解它的功能，使用proteus 画出原理图就可以了。 实验设计的电路硬件有： 1、AT89S52 本温度控制器采用AT89C52单片机作为CPU,12MHZ晶振

AT89C52的引脚结构图： AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash 存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 此外，AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置

PLC课程设计报告

PLC课程设计报告 绪论 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流/ 过压/ 过载保护等功能。变频器的主电路大体上可分为两类: 电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容; 电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。变频器主要优点在于其调速的平滑性，在现代工业中的应用日益增多，变频器可以通过将固定频率的交流电通过整流和逆变变为频率可变的交流电压，进而改变电机的运行状态。 随着现代电力电子技术及计算机控制技术的迅速发展，电气传动技术得到了空前的发展。交流调速取代直流调速，计算机数字控制取代模拟控制已成为发展趋势。交流电机变频调速是当今节约电能，改善生产工艺流程，提高产品质量，以及改善运行环境的一种主要手段。变频调速以其高效率，高功率因数，以及优异的调速和启制动性能等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。 1 一. 设计要求: 我们实际中应电机调速的方面非常之多，将实际生产中得到广泛应用的变频器与所学的电机拖动课程相结合, 得以了解交流电动机的变频调速性能, 可使学生将所学过知识通 实验过程中的调试, 与发现解决问题等这一完整的实过理论与实际联系起来，从动手接线, 验过程，培养学生正确的设计思想，使学生充分发挥主观能动性，去独立解决实际问题，以达到提升学生的综合能力、动手能力、文献资料查阅能力的作用，从

而培养和提高学生的独立工作能力及解决实际问题的能力。本实验加深对三相异步电动机的认识, 并熟悉变频器接线与工作原理。 要求：有一台三相异步电动机，用PLC控制变频器实现多段速度的控制，通过变 频器参数设置和外端子接线来控制变频器的运行输出时间来达到电动机多段速度运行控制的目的。 步骤： 1. 给出主电路与控制电路的连接图; 2. 设备、工具和材料的准备; 3. 安装接线及运行调试; 4. 注意事项; 5. 相关功能参数的设定及操作。 二. 设计任务和目的： 了解“三相异步电动机变频调速系统设计与调试”的工作原理; 培养解决实际工程技术问题的能力; 培养综合应用所学知识的能力、独立工作能力和团结协作能力; 掌握根据工艺要求设计较复杂的、现代化的电气控制系统的方法，并会调试与操作。熟悉变频器的基本使用控制要求; 掌握变频器的多段速度控制的连接与有关参数的设置;掌握面板操作和外部端子的多段速度控制运行技能。熟悉欧姆龙PLC 的基本使用要求和编程方法，并能结合PLC和变频器实现电机的自动多速段运行控制. 三. 控制要求： 按照下图所示要求，用PLC来控制电机的多段速运行，开始启动后，电机先加速1.2s, 然后保持5s, 再加速1.2s, 保持5s, 之后开始减速1.2s. 再保持5s, 减速到电机停止.能实现 2

温湿度控制器(上下限继电器)设计报告

温湿度控制器设计报告 本设计研究单片机数字温湿度控制器，通过全数字型温湿度传感器测量宽范围的温湿度数据，用来满足恒温湿车间控制、大棚温湿度控制等工农业生产领域需要，要求温湿度测量响应时间快、长期稳定性好，抗干扰能力强，具有较高的应用价值。 一、性能特点 ●配用全数字型温湿度传感器DHT11，温度测量范围0℃--100℃，湿度测 量范围0%RH—90%RH，可以满足一般需要。若要求更宽测量范围，只需 更换温湿度传感器型号，硬件电路及软件程序全兼容。 ●温湿度测量响应时间快、长期稳定性好。 ●采用先进的专用微处理器芯片STC89C52，可靠性高，抗干扰能力强。 ●配用EEPROM芯片A T24C04，使存储的温度上下限和湿度上下限可以 掉电永久保存。 ●可以通过四个按键方便地实现温湿度上下限的调整。 ●当温度或湿度超限后，报警信号点亮相应报警灯。 ●配用三极管和继电器，可以通过驱动继电器打开或切断风机、加热器等 外部设备。 二、功能说明 1、实时测量当前温度值和湿度值，在液晶屏动态显示。 2、可以显示当前允许温度范围，在液晶屏显示，如“20-45”表示允许温度范围为20摄氏度至45摄氏度。 3、可以显示当前允许湿度范围，在液晶屏显示，如“15-60”表示允许湿度范围为15%至60%。 4、当温度低于温度下限时，低温报警灯亮，控制继电器动作。 5、当温度高于温度上限时，高温报警灯亮，控制继电器动作。

6、当湿度低于湿度下限时，低湿报警灯亮，控制继电器动作。 7、当湿度高于湿度上限时，高湿报警灯亮，控制继电器动作。 8、可以通过键盘调整温度上下限和湿度上下限，具体方法是连续按设置键直至温度下限、温度上限、湿度下限、湿度上限相应的位置闪烁，再通过Up键和Down键调整数值，调整完毕继续按设置键进入正常状态。 9、可以保存设置参数至EEPROM中，具体方法是按保存键，此时当前设置参数存盘，重新上电显示新的设置值。如果不按保存键，所调整的设置参数只在此次运行有效，关电后恢复原先设定值。 三、硬件设计 1、设计框图 本研究设计的温湿度控制器框图如图1所示。 图1 温湿度控制器方框图 图中STC89C52单片机每2秒钟从DHT11温湿度传感器中读入温度和湿度，在液晶屏上即时显示。 液晶屏上同时可以显示温湿度上下限值，该上下限设置值保存外外部EEPROM存储器中，掉电不失，并且可以通过四只按键上调或下调。 当温度或湿度值超过上下限值时，报警信号点亮相应报警灯。同时该报警信号通过三极管驱动继电器，以控制外部风机或加热器。

plc课程设计结题报告

长江大学工程技术学院柔性加工系统综合实训 （2016-2017学年第1学期） 学院机械工程学院 专业班级机械61303班 学生姓名*** 序号** 指导教师肖雪/讲师，***/讲师

完成时间2016年**月**日

目录 1实训目的与任务 ..................................... - 0 - 2 实训要求........................................... - 0 - 3 实训内容........................................... - 0 - 交通灯的时间控制................................. - 0 -不同尺寸的部分分检............................... - 4 -钻孔............................................. - 15 -部件供给........................................ - 18 -输送带控制....................................... - 21 -自动门操作....................................... - 27 -舞台装置......................................... - 30 -部件分配......................................... - 37 -4 实验室实训内容.................................... - 45 - 实训要求......................................... - 45 -系统结构组成..................................... - 46 -