第一篇：基于PLC的水泥灌浆机自动控制系统设计与实现论文
摘 要：本文主要介绍基于欧姆龙CP1H PLC及世纪星组态软件设计水泥灌浆机控制系统。本控制系统实现了生产线系统的上水，上水泥，上添加剂，混炼器搅拌，泥浆出料，停止出料以及自动和手动两种配料等功能。利用世纪星组态软件实现了实时监控系统设计，完成了上位机与PLC的连接以及世纪星主画面的制作。
关键词：水泥灌浆机 可编程控制器 CP1H 世纪星水泥灌浆机自动控制系统的组成及工作过程
1.1 系统组成根据水泥灌浆机自动控制系统的工艺要求，水泥灌浆机控制系统的组成包括上水，上水泥，上添加剂、混炼器里搅拌、储存罐储存，泥浆出料等，具体工艺工艺流程图如图1所示。
图1 水泥灌浆机工艺流程图
其中当启动水泥灌浆机后，水泥灌浆机把水泥、水、添加剂等按照一定的配比自动进料，然后搅拌，灌浆，搅拌好的水泥浆储存在搅拌器中，搅拌器的双层叶片不停的搅拌，主要为了防止在灌浆过程中水泥浆凝固，当水泥浆到达一定的存储数量时泥浆泵把搅拌器中的水泥浆压出灌浆机。
1.2 水泥灌浆机工作过程
根据水泥灌浆机自动控制系统的设计目的和设计要求，水泥灌浆机自动控制系统具体的工作过程如下：
1.2.1 水泥灌浆机的启动
当水泥灌浆机处于起始位置，按下启动按钮，则水泥灌浆机启动，水泥灌浆机进入工作状态。
1.2.2 上水，上水泥，上添加剂
启动后，水泥灌浆机分别上水，上水泥，上添加剂。当水、水泥和添加剂达到所需重量时，进入混炼器搅拌。
1.2.3 混炼器搅拌并储存
当水、水泥和添加剂进入混炼器搅拌时，搅拌一定时间，使其充分搅拌后，泥浆进入储存器里储存，然后等待出料信号出料。
1.2.4 泥浆出料
当储存器里水泥储满后，系统有报警信号提示储存器已满。当给出料信号后，水泥灌浆机里的泥浆出料。系统的硬件选型
本系统采用OMRON公司的CP1H-XA40DR-A型PLC作为水泥灌浆机自动控制系统的控制器。日本OMRON公司CP1H系列可编程序控制器的体积小、可靠性高，功能强而价格较低，应用较为广泛。PLC外部接线图如图2所示。
图2 PLC外部线图系统功能图及I/O分配
3.1 功能图
根据系统的具体流程可知，水泥灌浆机控制系统的工作方式分为手动和自动两种，其自动功能表图如图3所示。
图3 水泥灌浆机控制系统功能图
水泥灌浆机自动控制系统中分为手动控制和自动控制，手动控制时，按下启动后，水泥灌浆机上水，上水泥和上添加剂，然后进入混炼器搅拌，定时一定时间后，使其充分搅拌，进入搅拌器存储，当给出料信号后，泥浆出料，当按下停止键后，泥浆停止出料。自动控制时，按下启动键后，水泥灌浆机同自动时一样上水，上水泥和上添加剂，然后进入混炼器搅拌，定时一定时间进入搅拌器存储，当给出料信号时泥浆出料，当达到储存器容量下线时，返回，开始新的上料过程。
3.2 I/O分配
输入：本控制系统有十二个输入点，启动按钮一个，停止按钮一个，开关有两个，分别为手动开关和自动开关。信号开关有五个，分别为手控电机信号，水称重信号，水泥称重信号，添加剂称重信号及出料信号。停止出料开关一个，储存器容量下限行程开关一个，储满传感器一个。
输出：本控制系统有七个输出点，这七个输出点分别为启动指示灯，上水，上水泥，上添加剂，搅拌存储，泥浆出料及储满报警指示灯。组态监控设计
本系统在设计组态监控时使用的世纪星组态开发软件，本系统的组态监控画面设计如图4所示。
图4 组态界面图
第一步是先开始运行并进行选择手动/自动控制。按照要求，水泥灌浆机启动后首先上水，然后再上水泥，最后再上添加剂。当上料结束后，水、水泥和添加剂进入混炼器搅拌。当水、水泥和添加剂在混炼器里搅拌一定时间后，进入储存罐里储存。当储存罐里的泥浆储满时，水泥灌浆机储满报警。当给个出料信号后，泥浆出料。系统的运行与调试
首先，在电脑上安装上OMRON CX-ONE软件;然后在CX-Program软件中编写控制程序，并在电脑上进行初步仿真调试，测试程序无编写错误后，再到实验室进行实物仿真按外部接线图连好实物，并将PLC程序下载到PLC中。然后将PLC和世纪星组态软件进行链接。
按照系统的工作顺序对系统进行控制，观察PLC控制的各个输出端口是否按照编程好的顺序进行工作，对系统进行合理的适当的调整。
参考文献：
[1]邓三鹏,周述齐,孙爽,等.基于PLC的水泥灌浆机自动控制系统[J].可编程控制器与工厂自动化,2006(1).[2]宋伯生.PLC编程理论算法及技巧[M].北京:机械工业出版社,2000.
第二篇：燃气锅炉自动控制系统实现与应用论文
锅炉是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。下面是小编为你带来的 燃气锅炉自动控制系统实现与应用论文，欢迎阅读。
摘 要：武汉钢铁集团鄂钢公司富裕煤气发电项目新建两台150t/h燃气锅炉控制系统采用浙大中控DCS控制软件实现了设备维护及生产操作人员的远距离访问和监视。本文介绍了燃气锅炉燃烧控制系统、汽包水位控制系统、锅炉送风自动控制系统及锅炉炉膛安全监控系统等的主要特点和控制流程。实践证明，该系统达到了锅炉燃烧工况良好、节能降耗的工艺要求，且运行稳定可靠。
关键词：锅炉自动控制；燃烧双交叉控制；FSSS控制系统概述
锅炉是一种产生蒸汽的热交换设备。它通过煤、油或气等燃料的燃烧过程释放出热能，并通过传热设备把热量传递给水，将水转变为过热蒸汽，过热蒸汽直接供给工业、生活等生产中所需要的热能。武汉钢铁集团鄂钢公司富裕煤气发电项目新建2台150t/h燃气锅炉，锅炉燃烧产生的过热蒸汽部分送至汽轮机用于发电，部分送至外网满足其它用户生产、生活需要。
锅炉控制系统分为燃烧系统、汽水系统、烟风系统及减温减压系统，控制系统主要完成设备操作、设备状态及生产参数的监控功能，汽包水位自动控制调节功能，炉膛负压控制调节功能，锅炉送风风量控制调节功能及热风烧嘴和煤气烧嘴控制调节功能，锅炉上位系统实现了画面显示、设备操作、报警、历史趋势记录及报表打印等功能。系统介绍
2.1 燃烧系统
锅炉燃烧介质由高炉煤气及焦炉煤气组成，分三层，每层四路进入锅炉本体混合一定量的热风参与燃烧过程。每个烧嘴处设计有火焰监视器，共12个，用于监视炉膛火焰的持续性及大小，在上层及下层各烧嘴处设计有点火器共8个，每条高炉煤气、焦炉煤气及热风管道上均设计有气动调节阀，通过调节调节阀阀门开度来控制炉膛温度，并在锅炉本体设计有热电偶用于监测炉温。
2.2 汽水系统
锅炉汽水系统流程如下：除氧器→高压给水泵→省煤器预热→锅炉汽包→生成不饱和蒸汽→I级过热器→I级过热器集箱→喷水减温器→II级过热器→II级过热器集箱→生成饱和的过热蒸汽→用户。
2.3 烟风系统
空气由送风机送至空气预热器进行预热成为热风，热风送至烧嘴与煤气混合燃烧，生成高温烟气，烟气由引风机牵引经过过热器、省煤器、预热器至烟囱排放，并将锅炉燃烧产生的不饱和蒸汽加热成高温高压饱和蒸汽。系统配置
锅炉控制系统分为上位和下位两类系统组成，下位控制系统实现了L0级（现场控制设备级）与L1级（基础自动化系统级）间的网络连接，并预留L2级（过程控制计算机系统级），上位控制系统实现现场显示、储存、报警、打印等功能。控制功能
4.1 燃烧控制系统
锅炉燃烧自动调节的基本任务，是使燃料燃烧产生的热量，适应蒸汽负荷的要求，且要保证燃烧经济和锅炉运行安全，为此合理的风煤比才能维持汽包内或出口蒸汽压力在需要的范围内。
4.1.1 对空气和燃料的控制
锅炉用水经省煤器预热后，注入锅炉内，在进水管道内，进行流量、温度、压力测量，送至调节器。在这一调节器中，通过减法器计算出温度差，将前面所测得的流量乘以温差，即可求得进水管道中所注入的水所需的热量。而出口测的热水温度信号送给温度调节电路，温度调节电路将它在与人工设定值水平SP之间进行控制计算，将输出信号作为结果输出，将前面原料加热所需要的热量加到该输出信号中，作为燃料流量的设定值，与燃料流量这一小闭环所检测出此时燃料的流量值，做一差值计算，从而调节燃料控制阀的大小，进而进行热量控制。
4.1.2 燃烧双交叉控制
双交叉燃烧控制是以维持合适的空气、燃烧比值为手段，达到燃烧时始终维持低过剩空气系数，从而保证了较高的燃烧效率，同时也减少了排烟对环境的污染。
双交叉燃烧控制实际上是以炉温调节为主回路，以燃烧流量和空气流量调节并列为副回路的串级调节系统，加上高、低信号选择器组成的带有逻辑功能的比值调节系统。它的主要作用是当炉子负荷变化，以维持炉温在给定值上，而且使燃烧工况始终处于低过剩空气系数的经济合理状况。
4.2 汽包水位控制
锅炉汽包水位控制常用的有位式调节和连续调节两种方式。位式调节是根据汽包水位高、低两个位置进行控制的，适用于蒸汽量小于4t/h的燃气锅炉。本锅炉采用三冲量水位自动调节系统。汽包水位三冲量给水调节系统由汽包水位测量变送器、蒸汽流量测量装置及变送器、给水流量测量装置及变送器、调节器、执行器等组成。汽包水位信号是主信号，任何扰动引起的水位变化，都会使调节器输信号发生变化，改变给水流量，使水位恢复到给定值；蒸汽流量信号是前馈信号，其作用是防止由于“虚假水位”而使调节器产生错误的动作，改善蒸汽流量扰动时的调节质量；蒸汽流量和给水流量两个信号配合，可消除系统的静态偏差。当给水流量变化时，测量孔板前后的差压变化很快并及时反应给水流量的变化，所以给水流量信号作为介质反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰，使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。
4.3 炉膛负压调节
炉膛负压自动控制是通过调节引风机入口风门开度，保持炉膛负压在-20～-10pa的微负压状态，保证锅炉安全燃烧。引风机停止后，其风门执行机构需自动关闭。
4.4 锅炉送风自动控制
送风自动控制的目的是：使锅炉所投入的燃料在炉膛中燃烧时，自动投入合适的风量，以保证锅炉的经济燃烧。通过煤气压力调节送风压力，进而达到最高的锅炉热效率，烟气含氧量作为总风量的修正值，通过调节送风机变频器频率来调节送风压力。
4.5 锅炉过热蒸汽温度自动调节
过热蒸汽温度自动调节的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许范围之内，并保护过热器使其管壁温度不超过允许的工作温度。锅炉过热蒸汽温度调节采用自制冷凝水喷水减温装置，通过调节减温水调节阀门开度来控制集汽集箱和减温器出口蒸汽温度，保证集汽集箱中蒸汽温度在430～450℃范围内。
第三篇：PLC一体化教学实验平台设计与实现
题目：
2013 PLC组态一体化教学实验平台
设计与实现
单位部室：阳煤职教中心实践教学部 专 业：机电一体化与自动控制 作 者：陈志鹏 指导教师：
年10月23日
PLC组态一体化教学实验平台设计与实现
摘要： 随着阳煤集团高产高效矿井的建设，矿井机电设备向着高电压、大功率、控制系统高科技方向发展，PLC在煤矿应用上越来越广泛，它的简化接线、性能可靠、事故率低、编程容易、控制多样等特点，为越来越多的工程师所喜欢，有着广阔的发展前景。同时PLC是一门实践性非常强的课程，实验环节至关重要。针对如何在低成本条件下进行PLC一体化教学，同时保证教学效果，提出了PLC电气控制系统设计与组态监控设计相结合的PLC一体化教学课程。实践表明，监控组态技术的应用可以大大提高学生的编程技巧和动手能力，丰富学生的工程实践经验，达到一体化教学的目的。
关键词：PLC ；一体化教学 ；教学实验平台 ；组态控制技术 PLC简介及它在煤矿生产方面的应用
PLC称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC。PLC自1969年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国、日本、德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。PLC主要特点有：
① 可靠性高，抗干扰能力强。② 配套齐全,功能完善,适用性强。③ 易学易用,深受工程技术人员欢迎。④ 系统的设计、建造工作量小,维护方便。⑤ 体积小,重量轻,能耗低，通用性强。
随着煤矿机械化程度的不断提升,PLC在实际生产中得到了广泛
PLC一体机 的应用。例如：主井箕斗提升就是利用了PLC控制系统实现了定量装载。地面主提升绞车均采用了双PLC加可控硅模块控制系统。煤矿井下采煤机、综掘机、主要扇风机、主排水泵等大型控制设备的核心元件均采用PLC,井下各种低压磁力启动器核心元件也逐步为PLC所代替。地面厂的数控机床等也已经采用了PLC控制,随着现代化管理水平的不断提高,PLC和组态软件的有效结合在煤矿生产领域中得到了越来越广泛的应用。
２ 组态控制技术简介及应用
组态控制技术属于计算机控制技术，利用组态控制技术构成的计算机测控系统的原理框图所示可以看出它们是由传感器、下位机、上位机等几部分组成。虽然从结构上看与一般计算机测控系统
组态控制技术框图
基本相似，但是采用组态技术的计算机控制系统从硬件设计到软件开发都具有组态性，系统的可靠性和开发速度都得到了大幅度提高。通常认为，组态技术是计算机控制技术综合发展的结果，是技术成熟化的标志。在组态概念出现之前，要用计算机实现某一控制任务，都是通过编写程序（如使用 C等）来实现的。编写程序不但工作量大、周期长、而且可靠性差。组态控制技术的出现，解决了这个问题，对于过去需要几个月的工作，通过组态几天就可以完成。
目前，国内外许多自动化设备生产厂家，如德国西门子公司、日本三菱、台湾研华、中国时利和等，生产了众多供选择的工业标准机 箱、工业级元件、总线结构过程通道板卡、工控机接口模块等，为推广硬件组态奠定了基础。在软件设计上由于采用成熟的组态软件进 行系统设计，软件开发周期大大缩短了。组态软件是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其予设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各硬件厂家的计算机和I/O设备，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软硬件的全部接口，进行系统集成。需要指出，组态软件不仅是组态控制技术中的重要组成部分，而且由于具有远程监控、数据采集、数据分析、过程控制等强大功能，在自动化系统中占据主力军的位置，逐渐成为工业自动化系统中的灵魂。实例介绍PLC一体化教学实验平台的设计与实现 下面用西门子公司的Step7 Pro(内部包含有模拟器PLCSIM)和WINCC组态软件来仿真PLC基础实验--机械手实验。
3.1软件准备与硬件连接
首先需要一台装好了Step7 Pro和 WINCC的计算机，然后准备一台型号为S7-200（300,400）的西门子PLC。S7-200的编程口通过一条通信电缆(PC/PPI)与计算机的USB通信口连接,这样就可以在计算机上进行编程和监控了。
编程下载
仿真模拟
3.2 控制要求及I/O分配
机械手最开始处于左上端(左限位行程开关处于动作状态)。运行过程为:下将YV2--夹紧YV5--上升YV1--右移YV4--下将YV2--放松YV5上升YV1向左返回初始位置。自动控制:按下自动控制的起动按钮,机械手运行上述控制过程。按下停止时,机械手必须运行完当前周期停在初始位置。
I/O分配
梯形图
打开Step7 Pro根据控制要求进行程序的梯形图的编制，程序通过编译后下载到PLC中。下载完成后，关闭Step7 Pro，打开WINCC进行组态设计。
3.3 WINCC组态设计
利用WINCC组态软件建立监控系统,在工作台实时数据库中建立 对应的变量,都为开关型。然后设置好组态软件与PLC的串口通信方式。至此,已经将组态软件中的变量与外部PLC设备的端子进行连接,当PLC的输入、输出继电器状态发生变化时,将直接反映到组态软件的变量。最后建立监控画面模拟机械手实际工作情况。WINCC组态软件内部提供基本绘图工具,同时提供了丰富的元件库,用于画较复杂但常用的元件图形,如电机、阀门等。利用这些元件进行组态，可建立监控画面。对于各个元件对应设置相应的动画连接。监控画面中指示灯分别用颜色的变化指示机械手的工作状态,即当放下物体时,下移指示灯为绿色,否则显示红色,其它灯工作情况相似。接下来将元件的动作与变量的变化进行动画连接,即可利用监控画面控制机械手的动作情况。当没有实际装置时,通过监控画面可以让学生有实际操作的感受,从而增加工程实践的经验。
组态软件最突出的特点就是实时多任务。其用户是自动化工程设计人员，目的就是让用户迅速开发出适合自己需要的可靠的应用系统。典型应用实例如图。
I/O分配流程图
梯形图
传统PLC实训课与组态一体化教学
传统PLC实训课的被控对象多为工业设备，一般都有体积大、质量大、价格高等特点，很难在实验室配备。为了尽可能模拟被控对象，使缺乏实际知识的学生增加感性认识，许多学校在PLC实验室安装了模拟盘，如十字路口交通灯模拟盘、洗衣机模拟盘等，实验相应内容时，将PLC输入端／输出端连接到模拟盘对应的发光二极管上。这种模拟盘方法，一则限制了实验内容，二则不形象，不直观，三则连线很多，耽误时间。实践证明，教学效果并不理想。但是，即使这种模拟盘，在阳煤职教中心实践部微机控制实验室中也只有两套。从一体化教学角度上讲，这种配置远远不能满足为学生开设实验课的需要。另外，随着申办示范校工作的深入展开，PLC实验室也有扩充和更新的必要。如果仍然采用模拟盘方式，不仅占地大、花钱多，而且随着PLC实验内容的不断更新，模拟盘方式也会很快落后，最后被淘汰。
既然的PLC被控对象多为工业设备和机械，那么就给PLC实训课带来一个问题：采用真实被控对象既不现实，也不安全；没有被控对象模型，既不便学生理解实验内容，也很难激发学生的学习兴趣。将可编程控制器技术与组态软件有机结合，能为PLC的实训课教学提供一条新的途径。利用组态软件全真模拟PLC的被控对象，学生不需要实物而仅通过微机的显示器就可检验所编程序的正确与否和执行结果，这给师生双方都提供了很大方便。结束语
从教学意义上来说，用计算机组态全真模拟被控对象，不但可以
克服采用真实被控对象的缺点，而且可以用有限的设备、低廉的成本、多样化的程序，来丰富学生的实验课内容，大大增强PLC实验课的教学效果，形成理论、仿真、实践三位一体的教学模式，达到一体化教学的目的。
参考文献: [1] 林小峰.可编程控制器原理及应用[M].北京:高等教育出版社,1994.[2] 田瑞庭.可编程控制器应用技术[M].北京:机械工业出版社,1994.[3] 张万忠.可编程控制器应用技术[M].北京:化学工业出版社,2001.[4] 梁冠英,等.PLC在矿井提升信号系统中的应用[J].煤炭技术,2008.[5] 袁秀英 组态控制技术［1］ 北京：电子工业出版社。
[6] 严盈富 监控组态软件与PLC入门［1］北京：人民邮电出版社。
[7] 周美兰，周封，王岳宇 电气控制与组态设计［1］北京：科学出版社。
第四篇：PLC实验教学系统的设计与实现
PLC实验教学系统的设计与实现
摘要：为了满足PLC实验教学的需要，本文提出保留核心硬件、把被控系统虚拟化的方案，设计出一套适合实验教学、安全易用、功能齐全的PLC实验装置。该实验装置具备传统实验系统的直观性、系统性，具备虚拟实验系统的低成本、开放性。实验系统主要包括：电源、主电路、PLC的输入/输出线路、被控对象模块和虚拟运行平台等。
关键词：PLC 实验教学 单片机 虚拟系统
中图分类号：TM571.61 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）02-0000-00
引言
现有的PLC实验系统的构建模式可以分为三类：传统实验系统；模拟实验系统；虚拟实验系统。
其中传统实验系统的的优点是能建立系统的整体概念，直观，易于理解，缺点是价格昂贵，实验内容有限，被控对象易损坏导致维护困难、成本高，学生操作时易发生危险等；虚拟实验系统的优点是成本低，易于维护，操作安全，直观，实验内容多样等，缺点是没有了PLC实物，使整个实验内容都是“虚假”了。
如何构建一个功能完善的实验系统，既能直观的动态显示被控系统的工作情况，又能突破空间限制、解决经费不足的问题，是本文研究的主要内容。系统设计目标
解决高校实验教学经费不足的问题；解决PCL课程实验中被控制对象建立难的问题；在实验室环境下帮助学生建立起实际的PLC控制系统概念；建立一个开放的、友好的PLC课程实践学习环境；延长实验设备的使用寿命，减轻教师进行设备维护的劳动强度。系统构成和特点
PLC实验教学系统保留PLC及其外围线路，建立真实的PLC控制系统的概念；同时通过虚拟仿真技术建立被控对象仿真模型，模拟实际被控系统的工作运行状况，满足多个实验内容的需求，使系统运行过程和结果直观、调试方便。
2.1 PLC实验教学系统的构成
PLC实验教学系统的构成如图1所示，PLC和I/O设备建立真实的PLC控制线路，然后用被控对象模块完成模拟被控系统的功能，最后将模块模拟的运行数据以动画形式呈现在虚拟运行平台。
2.2 PLC实验教学系统具有以下特点
（1）PLC电气硬件电路的设计要满足实物设备、被控对象和其他形式连接的需要。建立真实的PLC外围线路，既可以用其连接真实的被控设备并控制设备状态，也可以将PLC程序的执行结果传递给被控对象，通过虚拟运行系统显示状态。
（2）被控对象的设计要保证足够的开放性、通用性和真实性。1）开放性：被控对象可以通过更改模块系统程序，来实现跨系统、跨平台的连接和实验；2）通用性：被控对象虽然是单一不变的，但是可以在不增加投入、不改变硬件的前提下完成多个实验内容，减少维护成本，增加系统的利用率；3）真实性：系统通过被控对象来代替被控设备，虽然要通过被控系统软件平台来显示运行情况，但是整个实验系统有真实的PLC以及外围线路作为前提，所有的执行结果和反馈信号都从对象的运行得到，而不是读取的PLC的运行数据。系统设计
3.1 PLC线路
PLC实验教学系统中的PLC设备将采用西门子公司的S7-200 CPU 226CN型号的主模块，选择数字量输入/输出混合模块EM223作为数字量I/O扩展模块（可根据实际控制需要进行取舍），选择模拟量输入模块EM231和模拟量输出模块EM232作为模拟量I/O扩展模块。
以PLC的外围线路为例如图2所示。即PLC的 I/O电路主要是说明PLC的输入/输出端口与I/O设备的连接关系。输入设备连接到PLC的输入端口，给PLC的运行提供动作指令和参数反馈，可手动给定也可自动反馈；输出设备连接PLC的输出端口，接收PLC程序的运行结果并执行，控制用电设备的运行状态。
3.2 被控对象模块
被控对象模块通过单片机电路的运行来模拟被控系统。其功能是模拟被控设备的运行，按照PLC系统的执行结果进行动作并反馈被控设备的状态和参数给PLC；同时，嵌入式被控对象模块给虚拟被控系统运行平台提供运行数据。被控对象模块的硬件结构包括：电源电路、控制单元电路、输入采集电路和输出驱动电路以及通信电路。如图3所示为被控对象模块的控制单元电路板。
3.3 虚拟运行平台
虚拟运行平台是建立在被控对象模块基础上的一个图形界面虚拟显示系统，其工作过程是读取被控对象模块的数据，然后通过虚拟的系统界面动态表示系统运行的过程。
虚拟运行平台的被控系统界面虽然是虚拟的，即用图形界面表示实际的被控设备，但它不是完全通过仿真软件虚拟的，也不是通过读取PLC数据实现的上位机监控，而是建立在真实的硬件和真实的运行数据基础上的，是真实控制结果的图形画面显示。这样可以降低实验成本，使用方便，通用性好，同时又具备系统、直观和真实的效果。图4为智能交通灯的虚拟运行平台界面。结语
该PLC实验教学系统在保证良好经济性的前提下，能够系统的、直观的、真实的实现PLC控制系统的硬件连接、程序设计、调试和运行演示。系统从硬件结构上遵循了真实PLC控制系统的结构流程，便与学生建立与工业现场相匹配的系统概念，并能够直观的看到调试和控制的结果，从而提高教学效果，满足社会生产对PLC技术人才的需求。
第五篇：公交查询系统设计与实现论文
公交查询系统设计与实现论文
1引言
随着城市经济的发展、规模的扩大以及人口的增长，城市交通问题日益突出。降低出行时间将使所有的公交利用者产生效益，快速的交通、更好的信息及更好的市场可以提高公交的形象，能够增加公交乘坐者。城市公共交通运输以其覆盖面广、经济、快捷的特点，成为绝大多数出行者的首选方式，也是各地城市政府大力发展的一种交通方式。本地市民特别是外来旅游、出差、就医等急需了解本地道路情况的人可以利用本系统方便快捷的查询出所有符合他们要求的公交路线，对他们的出行和生活提供帮助。我国城市公交乘客信息系统的发展处于一个落后的水平,广大乘客可以获得信息的方式很少,公交信息的完整性和准确性得不到保证，而且还没有专门的机构负责信息的发布和管理。出于这个目的,在老师的指导下,我设计了这个城市公交线路查询系统。在对公交乘客出行心理特征进行分析的基础上,考虑乘客选择公交线路决策的因素,进行程序关键部分的框架设计。
现阶段，人们的出入方式主要还是来源于城市公交，特别是对于那些到外地出差、打工，进行商业有关或其他事情需要在外地进行短暂停留的人而言，公交对他们是必不可少的，但是对于那个不属于自己所熟悉的城市，坐公交也是一个很大的难题，因此，开发一个公交查询系统就显得非常的重要。本系统的核心是对选择好的车次进行路线的查询，或者输入所要查询的车站名，点击“查询”按钮，查询所有含有该站的车次及相应的停靠站。此处既可以“精确查询”也可以是“模糊查询”，“模糊查询”主要方便那些对站名不是很清楚，但知道其中的一部分的乘客，系统可以帮助他们快速的查出。
1.1论文的研究内容
公交查询系统是一个取代过去由人工查询的查询系统。本论文论述了一个基于浏览器/服务器（B/Srowser/Server）模式的公交查询系统的研究和实现的过程.论文从开发平台和工具谈起，对ASP.NET服务器所提供的组件及其属性和方法做了一般介绍，更重要的是阐述了ASP.NET的数据库访问组件ADO.NET的使用方法。最后，详细介绍了如何创建“公交查询系统”的全部过程。系统的开发工具与环境
2.1ASP.NET简介
ASP.NET是一种建立在通用语言上的程序构架，能被用于一台
Web务器来建立强大的应用程序。ASP.NET提供许多比现在的开发模式强大的的优势。AS.PNET建立在.NET Framework的编程类之上，它提供了一个web应用程序模型，并且包含使生成web应用程序变得简单的控件集和结构。ASP.NET包含封装公共用户界面元素（如文本框和下拉菜单）的控件集。但这些控件在务器上运行，并以HTML的形式将它们的用户界面推送到浏览器。在服务器上，这些控件公开一个面向对象的编程模型，为web开发人员提供了面向对象的编程的丰富性。ASP.NET还提供结构服务（如会话状态管理和进程回收），进一步减少了开发人员必须编写的代码量并提高了应用程序的可靠性。另外，ASP.NET 使用这些同样的概念使开发人员能够以服务的形式交付软件。使用ML webservices功能ASP.NET开发人员可以编写自己的业务逻辑并使ASP.NETT结构通过SOAP交付该服务。Visual Studio.NET是一套完整的开发工具，用于生成应用程序、XML Web services、桌面应用程序和移动应用程序。Visual Basic.NET、Visual C++.NET、Visual C#.NET和VisualJ#.NET全都使用相同的集成开发环境(IDE)，该环境允许它们共享工具并有助于创建混合语言解决方案。另外，这些语言利用了.NET Framework的功能，此框架提供对简化应用程序和XML Web services 开发的关键技术的访问。
2.1.1ASP.NET技术的优点
ASP.NET是一种将各种Web元素组合在一起的服务器技术，是一个统一的Web开发平台，它提供了生成一个完整的Web应用程序所必须要的各种服务。与以前的开发模型相比较，它提供了以下数个重要的优点：
(1）增强的性能。ASP.NET是在服务器上运行的编译好的公共语言运行库代码。与被解释的前辈不同，.NET可利用早期绑定、实时编译、本机优化和盒外缓存服务。这相当于在编写代码之前便显著提高了性能。(2）世界级的工具支持。ASP.NET框架补充了Visual Studio集成开发环境中的大量工具箱和设计器。WYSIWYG编辑、拖放服务器控件和自动部署只是这个强大的工具所提供功能中的少数几种
（3）威力和灵活性。由于ASP.NET基于公共语言运行库，因此应用程序开发人员可以利用整个平台的威力和灵活性。.NET框架类库、消息处理和数据访问解决方案都可从 Web 无缝访问。ASP.NETT也与语言无关，所以可以选择最适合应用程序的语言（如C#），或是跨多种语言分割应用程序。另外，公共语言运行库的交互性保证在迁移到ASP.NET时保留基于COM的开发中的现有投资。（4）简易性。ASP.NET使执行常见任务变得容易，从简单的窗体提交和客户端身份验证到部署的站点配置。
（5）可管理性。ASP.NET采用基于文本的分层配置系统，简化了将设置应用于服务器环境和Web应用程序。由于配置信息是以纯文本形式存储的，因此可以在没有本地管理工具帮助的情况下应用新设置。此“零本地管理”哲学也扩展到了ASP.NET框架应用程序的部署。只需将必要的文件复制到服务器，即可将ASP.NET框架应用程序部署到服务器。不需要重新启动服务器，即使是在部署或替换运行的编译代码时。
（6）可缩放性和可用性。ASP.NET在设计时考虑了可缩放性，增加了专门用于在聚集环境和多处理器环境中提高性能的功能。另外，进程受到ASP.NET 运行库的密切监视和管理，以便当进程行为不正常（泄漏、死锁）时，可就地创建新进程，以帮助保持应用程序始终可用于处理请求。2.1.2.NET Framework概述 NET Framework是用于生成、部署和运行XML Web services 和应用程序的多语言环境。它由以下几个主要部分组成：
公共语言运行库
运行库实际上在组件的运行时和开发时操作中都起到很大的作用，尽管名 称中没有体现这个意思。在组件运行时，运行库除了负责满足此组件在其他组件上可能具有的依赖项外，还负责管理内存分配、启动和停止线程和进程，以及强制执行安全策略。在开发时，运行库的作用稍有变化；由于做了大量的自动处理工作（如内存管理），运行库使开发人员的操作非常简单，尤其是与今天的COM相比。特别是反射等功能显著减少了开发人员为将业务逻辑转 变为可重用组件而必须编写的代码量。
统一编程类
该框架为开发人员提供了统一的、面向对象的、分层的和可扩展的类库集(API)。目前，C++开发人员使用Microsoft基础类，而Java开发人员使用Windows 基础类。框架统一了这些完全不同的模型并且为Visual Basic和JScript程序员同样提供了对类库的访问。通过创建跨所有编程语言的公共 API 集，公共语言运行库使得跨语言继承、错误处理和调试成为可能。从JScript到C++的所有编程语言具有对框架的相似访问，开发人员可以自由选 择它们要使用的语言。2.2 ADO.NET概述
ADO.NET并不是ADO的升级版本，它是全新的面向对象模型。比ADO更适应于分布式及Internet等大型应用程序环境，为了多人同时存取更具扩展性，ADO.NET的数据存取采用的是离线存取模式，可说是专门为.NET台设计的数据存取结构。它具有简单地访问关系数据、可扩展性、支持多层应用程序、统一XML和关系数据访问的特点。ADO.NET的主要目标是提供对关系数据的简单访问功能。坦白的说，易于使用的类描述关系数据库中的表、列和行。另外，ADO.NET引入了DataSet类，它代表来自封装在一个单元中的关联表中的一组数据，维持他们之间完整的关系。这是在ADO.NET中的新概念，可以显著的扩展数据访问接口的功能。ADO.NET可以扩展——它为插件.NET 数据提供者（也称为可管理提供者）提供了框架，这些提供者被构建，以便从任何数据源读取和写入数据。ADO.NET提供了两种内置的.NET数据提供者，一种用于OLE DB数据源，另一种用于Microsoft SQL Server。可以通过OLE DB访问数据格式（比如Microsoft Access）、第三方数据库和非关系数据另外，Microsoft最近预演了用于ADO.NET的ODBC.NET数据提供者，它允许.NET 访问更多的旧的数据格式和第三方数据库。ADO.NET用于多层应用程序。这是当今商业和电子商务应用程序最常见的体系结构。在多层体系结构中，应用逻辑的不同部5分1运a行s在p多x个服务器或进程中，每一部分就称为一层。ADO.NET使用开放的Internet标准XML格式在层之间通信，允许数通过Internet防火来传递，并允许以非Microsoft技术来实现一层或多层。那么在Visual Studio.NET中ADO.NET访问数据库分为二种。一种是SQL Server 数据库，另一种是其任何类型的数据库。本系统的后台数据库为SQL Server2005,因此是通过SQLConnection、SqlCommandSqlDataAdapter、DataSet等几个主要的数据访问对象来访问数据的.需求分析
3.1系统需求分析
随着我国经济的高速发展，人们生活水平的提高，越来越多的人开始热衷于到外地旅游。那么对于这些外来旅游者，首先搞清这个城市的公交路线显的很重要！我的家乡沈阳，作为一个旅游城市，每年都要吸引大量的游客，为了满足这些游客熟悉公交路线的需求，特以公交查询系统为设计课题。本软件不仅能给游客带来方便，也能给广大市民提供方便。我认为这样的系统应该具有很好的实用性！开发本系统的目标就是立足广大乘客的实际，着眼于公交业的未来发展，规范公交管理，提高服务质量，方便乘客查询，并为此设计该系统。人们生活水平的提高，越来越多人喜欢旅游，但是第一次来一个陌生的城市，肯定对公交路线不熟悉，所以必定需要一个能查看具体公交线路的公交系统。有些只知道一个站的某几个字或一个车次的某几个数字，所以本系统将给出站点的模糊查询，方便用户的查询，有些只知道车次
或某个站点，本系统也给出了公交线路查询、公交站点查询、公交换乘查询，进一步方便大家的出行，但也有用户什么都查不到，想留言问问人，所以再搞个留言板很有必要，方便大家交流以及解答各种疑难问题！本系统采用结构化设计的方法来实现系统总体功能，提高系统的各项指标，即将整个系统合的划分成各个功能模块，正确地处理模块之间和模块内部的联系以及和数据库的联系，定义各模块的内部结构，通过对模块的设计和模块之间关系的系统来实现整个系统的功能前台主要有3个模块，线路查询、站点查询、公交换乘模块和后台管理模块
功能名称：线路查询
功能概述：可以获得要查询公交所通过的各个站点。
功能名称：站点查询
功能概述：通过输入的指定站点查询经过该站点的公交。
功能名称：公交换乘查询
功能概述：分为公交直达、公交一次换乘，主要体现那些不可直达需要转车的路线的所有换法。(如果用户输入的起始点和终点，有一条及一条以上的公交线可以直达的，则为公交直达；如果输入的起始点和终点，没有一条公交线可以直接到的，系统将会给出一次换乘的方案，则为公交一次换乘)功能名称：后台管理
功能概述：用于管理员登陆，添加、修改、删除公交线路，修改信息资料、安全密码，回复留言板等功能。
本系统提供了的车次查询功能、路5线1查A询S功P能X。乘客可以方便的进行查询，以防乘错车次。当然有些功能的智能化不是很强，系统有待进一步来完善。
3.2 数据库需求分析
数据库在一个信息管理系统中占有非常重要的地位，数据库结构设计的好坏将直接对应用系统的效率以及实现的效果产生影响。合理的数据库结构设计可以提高数据存储的效率，保证数据的完整和一致。
数据库技术是由传统的文件系统发展而来的，从层次模型、网状模型发展到关系模型。数据库技术是数据管理的最新技术，是计算机科学的一个重要分支，它能指导我们正确地设计数据库系统，它的出现极大地促进了计算机应用的发展。采用数据库技术的原理和方法可以有效地设计实用的数据库系统。一个完整的数据库系统包括数据库管理系统（DBMS），数据库管理员（DBA）、数据库（DB）、应用程序和相应的硬件设施。
目前许多数据库管理系统都基于关系模型，关系模型的主要特点是用表格结构表达实体，用键表示实体与实体之间的联系。与层次模型和网状模型相比，关系模型比较简单，容易为初学者接受。关系模型是由若干个关系模式组成的集合，关系模式相当于记录类型，它的实例称为关系。每个关系是一张表格。表格简单，用户易懂，用户只需用简单的查询语句就可以对数据库进行数据操作，并不涉及到存储结构，访问技术等细节。关系模型是数学化的模型，要用到集合论，离散数学等知识。SQL语言是关系数据库的代表性语言，已经得到广泛应用。
在设计数据库时，应注意数据的安全性，保证数据的安全，防止非法用户访问数据库，以免泄露重要信息，同时也能51防A止s非法用户的蓄意破坏，有许多保护数据的方法，如采用用户标识，口令密码或访问控制等方法。一个成功的数据库应用系统应具有用户标识，每一个合法用户具有一个用户名和相应的口令，进入数据库应用系统前必须输入正确的口令，否则无法进入系统，这就保证了只有合法的用户才能操作数据库系统。为了保证数据的合法语义，必须对数据库的数据进行完整性约束，即防止用户输入不合语义的数据。
在设计应用软件时，应严格按照软件工程学的方法进行设计，传统的方法采用瀑布模型，从问题定义、可行性分析、需求分析、概念设计、总体设计、系统实现、编码和软件测试、运行和维护等软件生命周期内，每一阶段均在前一阶段的基础上进行设计，并在每一阶段有相应的文档资料。设计数据库系统时应该首先充分了解用户各个方面的需求，包括现有的以及将来可能增加的
需求。数据库设计一般包括如下几个步骤：数据库需要分析，数据库概念结构设计，数据库逻辑结构设计。
4系统概要设计
4.1概述
本阶段设计的基本目标是解决系统如何实现问题，也叫做概要设计，本阶段主要任务是划分
出系统的物理元素及设计软件的结构，完成软件定义时期的任务之后就应该对系统进行总体设
计，即根据系统分析产生的分析结果来确定这个系统由哪些系统和模块组成，这些系统和模块又如何有机的结合在一起，每个模块的功能如何实现。系统设计的目标是使系统实现拥有所要求的功能，同时，力争达到高效率、高可靠性、可修改性，并且容易掌握和使用。模块化的依据是：
把复杂问题分解成许多容易解决的小问题。原来的问题也就变得容易解决。模块化设计是把大型软件按照一定的原则划分成一个较小的相对功能独立又相关联的模块。每个模块完成一个特定的子功能。把这些模块结合起来组成一个整体。完成指定的功能，满足问题的要求。采用模块化原理的优点在于可以使软件结构清晰，容易测试和调试。从而提高软件的可靠性，可修改性。有助于软件开发的组织管理。一个大型软件可分别编写不同的模块。4.2功能模块划分 查询系统模块
该模块实现公交查询功能。可实现按线路查询、站点查询和起点—终点查询三种查询方式。录入系统模块该模块实现数据的新增、修改、删除功能。
4.3.1 数据库概念结构设计
在系统设计的开始，我首先考虑的是如何用数据模型来数据库的结构与语义，以对现实世界进行抽象。目前广泛使用的数据模型可分为两种类型，一种是独立于计算机系统的“概念数据模型”，如“实体联系模型”；另一种是直接面向数据库逻辑结构的“结构数据模型”。在本系统中我采用“实体联系模型”（ER模型）来描述数据库的结构与语义，以对现实世界进行第一次抽象。ER模型直接从现实世界抽象出实体类型及实体间联系然后用ER图来表示数据模型。它有两个明显的优点：接近于人的思维，容易理解；与计算机无关，用户容易接受。但它只是数据库设计的第一步。E-R图是直观表示概念模型的工具，它有三个基本成分：
（1）矩形框，表示实体类型（考虑问题的对象）。（2）菱形框，表示联系类型（实体间的联系）。（3）椭圆形框，表示实体的属性。实体和属性的定义如下：
管理员表（登陆ID，登录姓名，登录密码）站名表（站名编号，站名）
车辆线路编号表（车次，车线类型）
线路表（线路编号，车次，站名，次序）
车辆表（车辆编号，车次，车辆类型，服务类型，票价，IC 卡类型，运行区间）
冬季发车时间表（车次，编号，首班时间，末班时间）
夏季发车时间表（车次，编号，首班时间，末班时间）
4.3.2数据库逻辑结构设计
本系统创建的SQL数据库名称为城市公交查询系统。并将数据文件和日志文件保存在公交查询系统APP_DATA文件夹中。①管理员表(LoginTable)
管理员表存放登陆系统所需要的用户名和密码，登录后台时需要访问此表。
②站名表
站名表存放站名等数据，修改站名需要访问此表。
③车辆线路编号表
车辆线路编号表存放线路编号等数据，修改车辆线路编号将要访问此表。
④线路表
线路表存放公交车线路的数据，修改车辆线路需要访问此表。
5详细设计与实现
5.1.连接数据库的包含文件
在动态网站中，调用数据库中的数据是十分频繁的，为了避免编写重复的代码。编写一个数据库连接文件是非常重要的。DB.cs
文件中包含了本系统中的数据库的连接代码。本系统的数库 的连接代码如下：
public static SqlConnection createConnection(){
SqlConnection
con=new SqlConnection(“server=.;database=城市公交查询系统;uid=sa;pwd=;”);return con;}
5.1.1新增车次线路
此模块为管理员操作，如当地出现新的公交线路，或原有公交车线路有新的站点加入，管理员可以登录此表，及时添加线路和站点的信息，以保证车次线路的及时更新，方便用户查询。添加车次的界面如图所示。
在输入相关车次信息后便进入站名添加过程如图
5.1.2新增车次线路
此模块为管理员操作，如当地出现新的公交线路，或原有公交车线路有所变动是，管理员可以登录此模块，及时添加相关的线路图，以保证车次线路图的及时更新，方便用户查询。添加的界面如图
5.1.3删除车次以及无效站点
此模块同样为管理员操作，如当地哪个公交线路已经被废除，或原有公交车线路有哪个站点被删除，管理员可以登录此表，及时删除线路和站点的信息，以保证车次线路的及时更新，方便用户查询。删除的界面如图
5.1.4删除线路图
该模块在管理员系统中实现，如当地哪个公交线路已经改变，管理员可以登录此模块，及时删除线路图信息，以保证车次线路图的及时更新，方便用户查询。删除的界面如图
6测试与维护
6.1 创建和测试应用程序
为了确保本系统能够正常运行，需要在发布之后做一次较全面的测试。现将具体操作及过程
举例说明如下：
创建和测试应用程序应是交替进行的，既要注意开发的效率也要注意它的稳定性。每编写一个模块，就要对这个模块进行测试，看它能否根据特定的要求工作。及早发现问题，及早解决，否则到最后再来测试的话，难度会大大增加。6.2测试项目
在MIS开发过程中采用了多种措施保证软件质量，但是实际开发过程中还是不可避免地会产生差错，系统中通常可能隐藏着错误和缺陷，不经周密测试的系统投入运行，将会造成难以想象的后果，因此系统测试是MIS开发过程中为保证软件质量必须进行的工作。大量统计资料表明，系统测试的工作量往往占MIS 开发总工作量的40%以上。因此，我们必须重视测试工作。由于程序中隐藏的缺陷只在特定的环境下才有可靠显露，系统缺陷通常是由于对某些特定情况考虑不周造成的。因此测试不是为了表明程序正确；成功的测试也不是没有发现错误的测试。
有意义的软件测试应该是从“破坏”软件系统的角度出发，精心设计最有可以暴露程序系统缺陷的测试方案。因此软件测试的目标应该是以尽可能少的代价和时间找出软件系统中潜在的错误和缺陷。
总结
在公交数字化的时代，公交系统的设计者应当以乘客需求为首位，调整服务策略，满足社会的需要和乘客的需要，充分发挥公交系统交通中心的作用。本系统基本达到了预定的设计目标，但是在系统的实际化应用中仍需要改进和提高公交查询系统的服务职能。系统的不足与改进方案：
在数据库设计方面，还有待改进，数据库设计也可采用别的形式，比如：可以用一个字段作为站点字段，另一个字段作为经过该站点的车次字段，只要找到经过某个站点最多的车次，就可以设计该字段的类型以及长度。其次，系统的实际应用化欠缺，可以通过使用根据起点站、终点站来确定那条路线，给出多种乘车方案的方法改进。线路的更新应该可以通过调整数据库次序的方法来更新。同时，界面的设计不够美观版面的设计以及查询结果的显示不够人化，视觉效果不佳。应当参照一些比较美观的网站设计进行色彩的调整，同时亦可以加入更多的FLASH效果使得页面更具动态性。
致谢
时光飞逝，一转眼我的大学生活就要结束了。这两年我学到了很多很多的知识，是我人生的一个转折。我之所以能取得这些成绩，除了有自己的努力外，在我的学习，生活中还得到了很多人的关心和帮助。在此我要对他们表示衷心的感谢。
首先，我要感谢我的毕业指导老师。在连续数月的毕业设计中，她不遗余力地指导和帮助我。在她孜孜不倦的教诲下，我顺利地完成了毕业设计。老师对工作认真负责的态度，对学生无私的关怀，使我受益良多。我衷心地感谢她。在这里我还要感谢所有指导过我的老师们，没有你们的培养我无法完成两年的大学学业还有，我能有今天，是与我父母的辛勤培养分不开的，他们为我付出了一切。我将在以后的学习、工作中再接再厉，尽我最大的努力做到最好来报答父母的养育之恩。
参考文献
[1]曹祖圣.吴明哲.Visual C#.NET 程序设计经典.北京:科学版社,2004.P.50-53.[2]宣小平.ASP.NET数据库系统开发实例导航.上海:人民邮电出版社,2003.P.121-130.[3]金银秋.数据库原理与设计.北京:科学出版社,2003.P.201-230.[4]张海藩.软件工程.北京:人民邮电出版社2002.P.75-80.[5]朱晔.ASP.NET 第一步——基于C#和ASP.NET2.0.北京:清华大学出版社,.2007-7-1.P.301-310.[6]谭振林.道不远人——深入解析ASP.NET 2.0 控件开发.北京:子工业出版社。2007-9-1.P.125-140.[7]哈特 ASP.NET 2.0经典教程——C#篇孟宪瑞，易磊.北京:人民邮电出版社.2007-2-1.P.20-40.[8]朱印宏，熊利荣.Dreamweaver 8完美网页设计——ASP动态网页设计篇.北京 中国电力出版社.2006-10-1.P.63-72.[9]郝刚ASP.NET 2.0开发指南.北京:人民邮电出版社.2006-5-1.P.53-55.
点击咨询 