毕业论文：铁路护栏自动控制系统设计

年代初期，体积小功能强和价格便宜的微处理器被用于，使得的功能大大增强。

在机械系统方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块远程模块和各种特殊功能模块。

在软件方面，采用极易为电气人员掌握的梯形图编程语言，除了保持原有的逻辑运算等功能以外，还增加了算术运算数据处理和传送通讯自诊断等功能。

进入年代中后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得所采用的微处理器的档次普遍提高。

而且，为了进步提高的处理速度，各制造厂商还研制开发了专用逻辑处理芯片，大大提高了软机械系统功能。

的特点可靠性高。

的高可靠性得益于软机械系统上系列的抗干扰措施和它特殊的周期循环扫描工作方式。

具有丰富的接口模块。

针对不同的工业现场信号，有相应的模块与工业现场的器件或设备直接连接。

另外为了提高操作性能，它还有多种人机对话的接口模块为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块。

采用模块化结构。

为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型以外，绝大多数均采用模块化结构。

的各个部件，包括电源等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。

编程简单易学。

的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被般工程技术人员所理解和掌握。

安装简单，维修方便。

不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。

各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。

由于采用模块化结构，因此旦模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。

第三章传感器超声波传感器超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。

超声波是种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高波长短绕射现象小，特别是方向性好能够成为射线而定向传播等特点。

超声波对液体固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。

超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。

因此超声波检测广泛应用在工业国防生物医学等方面。

以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。

完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。

超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。

小功率超声探头多作探测作用。

它有许多不同的结构，可分直探头纵波斜探头横波表面波探头表面波兰姆波探头兰姆波双探头个探头反射个探头接收等。

超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的块压电晶片。

构成晶片的材料可以有许多种。

晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，使用前必须预先了解它的性能。

在高度发展的现代工业中，现代测试技术向数字化信息化方向发展已成必然发展趋势，而测试系统的最前端是传感器，它是整个测试系统的灵魂，被世界各国列为尖端技术，特别是近几年快速发展的技术和计算机技术，为传感器的发展提供了良好与可靠的科学技术基础。

使传感器的发展日新月益，且数字化多功能与智能化是现代传感器发展的重要特征。

振动传感器振动传感器在测试技术中是关键部件之，它主要的作用是将机械量接收下来，并转换为与之成比例的电量。

由于它也是种机电转换装置。

所以我们有时也称它为换能器拾振器等。

振动传感器并不是直接将原始要测的机械量转变为电量，而是将原始要测的机械量做为振动传感器的输入量，然后由机械接收部分加以接收，形成另个适合于变换的机械量，最后由机电变换部分再将变换为电量。

因此个传感器的工作性能是由机械接收部分和机电变换部分的工作性能来决定的。

相对式机械接收原理由于机械运动是物质运动的最简单的形式，因此人们最先想到的是用机械方法测量振动，从而制造出了机械式测振仪如盖格尔测振仪等。

传感器的机械接收原理就是建立在此基础上的。

相对式测振仪的工作接收原理是在测量时，把仪器固定在不动的支架上，使触杆与被测物体的振动方向致，并借弹簧的弹性力与被测物体表面相接触，当物体振动时，触杆就跟随它起运动，并推动记录笔杆在移动的纸带上描绘出振动物体的位移随时间的变化曲线，根据这个记录曲线可以计算出位移的大小及频率等参数。

由此可知，相对式机械接收部分所测得的结果是被测物体相对于参考体的相对振动，只有当参考体绝对不动时，才能测得被测物体的绝对振动接触器通电，电机正转，此时护栏杆上升，到达顶点时护栏杆顶撞行程开关其动断触点断开，使接触器线圈断电，于是电动机断电，护栏杆不再上升此时应有将电动机转轴抱住，以免护栏杆再掉下。

此时再误按，接触器线圈也不会通电，从而保证护栏杆不会超过所在的极限位置。

当按下反转按钮时，反转接触器通电，电动机反转，护栏杆下降，到达下端终点时，护栏杆顶撞行程开关，电动机停转，护栏杆再不下降。

护栏电机正反转接线图图护栏电机的控制电路电机的控制的类型目前生产的厂家较多，但能配套生产大中小微型的不算多。

在中国市场占有较大份额的有德国的西门子公司美国的公司现已被美国的公司收购，美国公司与日本合资的公司法国的施耐德公司原美国公司已被其收购以及日本的欧姆龙公司三菱公司松下公司东芝公司富士公司光洋公司日立公司等等。

德国西门子公司主流产品为系列机，有小型中型及机大型。

性能比大有提高。

此外，还推出微型机。

日本公司主流产品为可双机热备及微型机。

日本三菱公司主流产品为系列机系列机及微型机。

此外，在三菱公司系列高档机中，除了有常规的顺序控制外，还推出运动控制过程控制及计算机，分别可进行运动控制过程控制及信息处理。

美国公司主要为系列机。

如及微型机。

此外，还有软，过程控制，安全性。

有机机。

最近，还推出控制与信息处理能力有很大提升的可编程自动化控制器，即，。

法国施耐德公司有大超大型机中型机中小型机可用于较大的工作温度范围及有腐蚀气氛的场合中型机小型机微型机。

在本次设计中，我将采用西门子。

因为我们学习了西门子，相对于日本三菱﹑欧姆龙等可编程控制器而言，我比较熟悉西门子，所以我选择西门子进行本次设计。

西门子简介模块西门子系列可编程控制器分为三个系列，分别为的大，中，小型可编程控制器系统。

有四种不同的基本型号，可供种选择使用，其输入输出点数分配如下表所示型号输入点输出点可带扩展模块个扩展模块，路数字量点或路模拟量点个扩展模块，路数字量点或路模拟量点个扩展模块，路数字量点或路模拟量点个扩展模块，路数字量点或路模拟量点表系列中扩展模块系列主要有六种扩展模块，它本身没有，只能与模块相连使用，用于扩展点数，系列扩展模块型号及输入，输出点数的分配如下表所示类型型号输入点输出点数字量扩展模块无无模拟量扩展模块无无表系列扩展单元型号及输入数点数∕点分配输入输出到达警铃响离开警铃停护栏升护栏降公路绿灯公路黄灯公路红灯铁路绿灯铁路黄灯铁路红灯硬件电路接线图启动机车到达机车通过警铃响警铃停护栏升护栏降公路绿灯公路黄灯公路红灯铁路绿灯铁路黄灯铁路红灯硬件接线图第五章编程及仿真梯形图指令表工作时序图工作过程当机车到达时，传感器接收到讯号，开关闭合，断开，警铃响，护栏下降，公路段绿灯闪烁，铁路段红灯闪烁，后熄灭，公路段和铁路段黄灯亮，后公路段红灯亮，铁路段黄灯亮，护栏由于限位开关停止运行，公路段停止运行，机车通过。

当即车通过后，传感器接收讯号断开，开关断开，闭合，警铃停响，护栏上升，公路段红灯闪烁，铁路段绿灯闪烁，后熄灭，公路段和铁路段黄灯亮，后公路段绿灯亮，铁路段红灯亮，护栏由于限位开关停止运行公路段运行。

仿真结果机车到达时机车通过时机车离开时机车离开后注意在进行仿真时，要注意的选型。

不同类型的支持的指令略有不同，些不支持的仿真指令可能支持。

不同类型可扩展的模块数量是不同的，每处空白只能添加种模块。

必须在停止运行时，加载程序。

设计总结在设计的过程中，我对这门课的理论知识有了更深的理解，可以更熟练的利用这些知识。

课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程随着科学技术发展的日新日异，通过课程设计，巩固加深和拓宽了学习的理解，使自己的分析设计能力得到了进步的提高。

虽然我们的课程设计在规定时间内完成了任务，但是由于知识和经验的欠缺，所以在整个设计的过程中也遇到很多的困难，以至于有段时间做了无用功。

通过这次的课程设计，使我懂得了学习的重要性，更重要的是知道了如何把平时学到的零散的知识结合起来并加以运用，并充分的意识到了团队合作以及集思广益的重要性。

而通过这次的课程设计也使我意识到了自己所学知识的欠缺，并且认识到将所学知识能够结合起来运用的难度及其重要性。

这次的课程设计也起到了个很好的查漏补缺的作用，弥补了些以前学习所遗漏的知识点。

参考文献张晓锋主编电气控制与可编程控制技术及应用北京国防工业出版社，李伟主编机床电器与西安西安电子科技大学出版社，陆剑主编实验实训指导书河南工业职业技术学院，邓星钟机电传动控制第三版武汉华中科技大学出版社贺哲荣，石帅军流行实用程序及设计三菱系列西安西安电子科技大学出版社黄惟公，曾盛绰机械工程测试技术与信号分析周明德微机计算机系统原理及应用黄惟公，曾盛绰机械工程测试技术与信号分析王永华现代电气控制及应用技术北京北京航空航天大学出版社周美兰，周封，王岳宇编著电气控制与组态设计北京科学出版社，程子华原理与编程实例分析北京国防工业出版社，李道霖电气控制与原理及应用北京电子工业出版社曾宪国在三相异步电动机中的应用中国知网孙平可编程控制器原理及应用北京高等教育出版社董爱华可编程控制器原理及应用北京中国电力出版社，张凤珊电气控制及可编程控制第二版北京中国轻工业出版社学号电气控制与可编程控制技术及应用课程设计级本科题目铁路与公路的护栏控制系部院物理与机电工程学院专业电气工程及其自动化姓名强威威指导教师张晓峰职称教授完成日期年月日设计任务书学生姓名强威威学号专业方向电气工程及其自动化班级题目名称铁路与公路交叉口护栏控制﹑设计内容在铁路﹑公路的交叉口管理中，护栏的启动﹑回撤以及铁路﹑公路的报警和灯示通常由道口的值班人员操作控制。

采用控制系统，铁路调度员可以在调度室内直接启动控制系统来管理交叉口处的交通。

这样提高了控制效率，又减少了人力物力，同时加强了交通的安全。

二﹑设计要求设计硬件系统的结构图﹑接线图正确合理的进行编程元件的地址分配画出输入输出接线图及相关图设计梯形图控制程序进行系统的调试，并写出注意事项三﹑设计进度第周星期上午布置设计任务星期下午查资料星期二至星期五查找分析资料，并进行硬件的设计第二周星期至星期二进行输入输出接线图，梯形图，控制面板的设计星期三至星期四修改﹑并完善设计星期五上交设计，答辩指导老师签字目录前言第章铁路防护第二章的简介的应用的特点第三章传感器超声波传感器振动传感器第四章硬件设计设计原理护栏电机控制的设计的类型西门子简介