工业控制网络课设

辽宁工业大学工业控制网络课程设计（论文）题目：基于Ethernet/IP远程交通灯控制院（系）：电气工程学院专业班级：自动化123班学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：2015.12.21-2015.12.31本科生课程设计（论文）I课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：自动化注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目原料油加热炉温度控制系统课程设计（论文）任务课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能设计原料油加热炉温度控制系统加热炉是生产中常用的设备之一。工艺要求被加热物料的出口温度保持在60±0.5℃。影响炉出口温度的因素：被加热物料的流量和初温；燃烧压力的波动、流量的变化、燃料热值的变化；烟囱的抽力变化等。设计任务及要求1、确定控制方案并绘制工艺节点图、方框图；2、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数；3、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式；4、仿真分析/实验测试分析；5、按规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。技术参数测量范围：-40～100℃控制温度：60±0.5℃最大偏差：2℃进度计划1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。（2天，分散完成）2、确定系统的控制方案，绘制工艺节点图、方框图。（1天，实验室完成）3、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号。（2天，分散完成）4、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式。（实验室1天）5、MATLAB仿真分析或实验测试分析、答辩。（3天，实验室完成）6、撰写、打印设计说明书（1天，分散完成）指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日本科生课程设计（论文）II摘要Ethernet/IP是工业以太网协议的缩写，它是一种开放的工业网络标准。以太网具有传输速度高、低耗、易于安装和兼容性好等方面的优势，应用支持技术成熟以及能够实现远程控制。目前它已经在工业企业综合自动化系统中的信息层与控制层得到了广泛应用。本设计基于Ethernet/IP，利用罗克韦尔公司的ControlLogix5000系列的可编程控制器来实现交通信号灯的自动控制。采用RockwellAutomation的ControlLogix控制器和软件，对十字路口交通灯控制进行设计实现。设计方法基于网络设计，可对交通灯进行远程监控，能够适应任何环境下的控制、监测。通过分析对交通信号灯的控制要求对PLC控制系统进行了软件、硬件设计，对启动/停止按钮进行控制，用定时器设定交通灯亮灭的时间间隔，循环实现控制要求，从而达到对十字路口交通灯的远程监控目的。交通灯控制系统主要由以太网模块（ENB），电源模块（1794-P513），适配器模块（1794-AENT），输入模块（1794-IB16），输出模块（1794-OW8），交通灯显示模块组成。关键词：Ethernet/IP；定时器；远程监控；交通灯本科生课程设计（论文）III目录绪论.......................................................1课程设计的方案.............................................31.1概述....................................................................................................................31.2系统方案论证....................................................................................................3硬件设计...................................................51.3硬件介绍与选型................................................................................................53.2器件的选型........................................................................................................63.3控制器模块的设计............................................................................................73.4以太网模块的选择............................................................................................83.5输入输出模块的选择........................................................................................83.5电源模块的选择................................................................................................93.6I/O模块的分配...................................................................................................9软件设计..................................................111.4系统流程图设计..............................................................................................111.5系统梯形图设计..............................................................................................12系统测试与分析............................................151.6MATLAB软件介绍.........................................................................................151.7MATLAB中无扰动时仿真模型的搭建与分析.............................................161.8MATLAB中有扰动时仿真模型的搭建与分析.............................................19课程设计总结..............................................21参考文献..................................................22本科生课程设计（论文）1绪论交通灯控制系统的发展有着悠久的历史，伴随着人类工业文明的发展，汽车以及其他各种交通工具呈现出一片欣欣向荣的景象。各种交通工具的大量使用使得人们的出行更加方便，但随之而来的是交通的压力越来越大，各个路口对于对于交通指挥系统的需求大量增加。交通问题是我国社会经济发展的一个大问题，我国的人口压力、现代化建设、等都将使这个问题日益突出。交通是否便捷是衡量一个城市生活水平与投资环境的重要指标。目前，我国许多大城市都在考虑建设地铁或轻轨以缓解交通压力。但是，建设地铁或轻轨都需要大量的资金与时间，这对大多数中小城市都不现实。而且随着我国人民生活水平的不断提高，城市化的推进和私家车数量的猛增，道路交通拥挤的问题越来越严重。所以，改善与提高现有的交通系统的效率已成为当务之急，而提高交通控制系统的效率更是重中之重。现在，我国城市十字路口的交通灯控制系统基本上都采用定时控制方式。这样必然产生如下弊端：当某条道路的车流量很大却要等待红灯，而此时我们另一条空道或车流量相对较少的道路却依然按原定时间亮着绿灯，这种现象是未对道路的实际情况进行实时监控造成的，这样，交通控制系统效率低，容易造成交通拥挤，而且浪费人力、物力。因此，我们有必要在原有的交通控制系统上加以改进，提高效率，尽可能又快又好的解决交通拥挤的问题。根据交通灯控制系统的工作原理，做出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案交通灯的使用大大缓解了交通压力，使得城市的拥堵显现得到了一定程度的缓解，使人们的出行现状得到了改善。但是随着当今经济的飞速发展，汽车的拥有量不断上升，传统的交通灯系统已经越来越不能满足交通压力的需求。所以为了保障城市交通有序、安全、快速运行。另一方面,可编程序控制器(PLC)作为一种以微电脑技术为核心的自动控制装置,已被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源等各种行业。近几年来，随着互联网技术的普及与推广，以太网也得到了飞速的发展，特别是以太网通信速率的提高、以太网交换技术的发展，给解决以太网的非确定性问题带来了新的契机。首先，以太网的通信速率一再提高，从10Mpbs到100Mpbs、1000Mpbs甚至10Gpbs，在相同通信质量的条件下，通信速率的提高意味着网络负荷的减轻和碰撞的减少，也就意味着确定性的提高；其次，以太网交换机为连接在其端口上的每个网络节点提供了独立的带宽，连接在同一个交换机上的不同设备不存在资源争夺，这就相当于每个设备独占一个网段；再次，全双工通信技本科生课程设计（论文）2术为每一个设备与交换机端口之间提供了发送与接收的专用通道，大大降低了（半双工交换式以太网）或完全避免（全双工交换式以太网）了不同以太网设备之间的冲突。因此，以太网成为“确定性”网络，为它应用于工业自动化控制消除了主要障碍。工业以太网协议有多种，如HSE、PROFINET、Ethernet/IP、MODBUS/TCP等，他们在本质上仍基于以太网技术。对应ISO/OSI通信参考模型，工业以太网协议在物理层和数据链路层采用了IEEE802.3标准。Ethernet/IP通信模型是以太网、TCP/IP及CIP的集成，其中应用层使用CIP是Ethernet/IP和其他工业以太网的主要区别。由于在应用层使用CIP，Ethernet/IP也具备了CIP网络所共有的一些特点。（1）可以传输多种不同数据，包括I/O数据、配置和故障诊断、程序上下载等。（2）面向连接，通信之间必须建立连接。（3）用不同的方式传输不同类型的报文。（4）基于生产者/消费者模型，提供对多播通信的支持。（5）支持多种I/O数据触发方式：轮询、选通、周期或状态改变。（6）用对象模型来描述应用层的协议，方便开发者编程实现。（7）为各种类型的Ethernet/IP设备提供描述，以保证互操作性和互换性。其中，用不同的方式传输不同类型的报文，具体到Ethernet/IP，用TCP来发送显示报文，用UDP来发送隐式报文。另外，Ethernet/IP规范规定仅可选择10Mpbs或100Mpbs以太网。为了能够在工业现场恶劣的环境中工作，Ethernet/IP设备选用的物理部件要能够经得起考验。根据具体场合的不同，它们可能要忍受高温或低温、高湿度、强震动、强电磁干扰等恶劣条件。本科生课程设计（论文）3课程设计的方案1.1概述本设计要求，信号灯接收一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始正常工作，南北红灯亮的同时，东西绿灯亮。当按下停止按钮时，所有信号灯熄灭。通过以太网模块控制，由适配器模块连接输入输出