1、基于LOGO实现路灯控制系统的设计毕业论文设计40论文41(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)专科毕业设计（论文）基于LOGO！的路灯控制系统的设计学 院（部）： 电气与信息工程学院 专 业： 机电一体化技术 学 生 姓 名： 班 级： 学号 指导教师姓名： 职称 最终评定成绩 摘 要随着城市规模的不断扩大，现有的路灯管理的方式方法已远远不能满足城市路灯发展与管理的需要，必须依靠现代化的高科技管理手段。路灯管理工作需要一个以信息技术为核心的、自动化的管理手段来替代普通的路灯监控系统。使整个城市照明监测，决策和管理工作建立在信息技术平台之上。本论文介绍一种以西门子LOGO!为控制器
2、，并使用与LOGO!配套的LOGO!soft comfort V6.0进行软件设计的自动路灯控制系统。路灯可实现定时自动开启，根据天气变化自动控制功能，手动开关功能以及安全急停功能。本设计借助了LOGO!soft comfort V6.0软件进行控制程序的编写及其仿真，其中在程序中大量采用与门模块、或门模块等相应逻辑功能模块来实现上述控制功能。本设计是基于LOGO!为控制核心的照明自动控制系统的设计，不但控制结构新颖、紧凑、操作方便，而且提高了控制系统的稳定性，延长了其维护周期和使用寿命，提高了产品可靠性，大大节约电能以及人力资源，符合当前的控制系统发展的主流，被广泛应用于照明控制的各个领域。
3、 关键词：控制系统，路灯，LOGO!ABSTRACTWith the continuous expansion of the urban scale, the ways and means of the existing street lights far from being able to meet the needs of the development and management of urban street, must rely on modern information technology as the core, automated management tools to
4、replace the ordinary street light monitoring system. Lighting monitoring, decision-making and management of the entire city built on the IT platform.This paper introduces a kind of Siemens LOGO! For controller, and use and LOGO! Supporting LOGO! Soft comfort v6.6 of automatic software design lamps c
5、ontrol system. Street lamp can achieve timing automatic open, according to the weather changes the automatic control function, manual switch function and safety abrupt stop function. This design with the LOGO! Soft v6.6 comfort of control program software written and simulation, which are used in gr
6、eat quantities in the program with door module, or door module corresponding logic function module to implement the control function. This design is based on the LOGO! As the core to control the lighting of the automatic control system design, not only control novel structure, compact, easy to opera
7、te, and improve the stability of the control system, extend its maintenance cycle and service life, improve the product reliability, greatly saving energy and resources, accord with current control system the mainstream of development, which widely used in lighting control in various fields. Keyword
8、s: control system, road lamps, LOGO! 第1章 绪论 11.1 选题背景 11.1.1 路灯控制系统的发展现状 11.1.2 控制器在路灯控制系统中的发展状况 21.2 研究方案、技术措施以及应用前景 6第2 章 LOGO！可编程逻辑控制模块 82.1 概述 82.2 LOGO!硬件 82.3 LOGO!系统IO配置 112.4 软件编程 112.4.1 编程界面 112.4.2 LOGO!编程基础 132.4.3 常量和连接器-Co 162.5 编程方法 182.5.1 功能块图法（FBD） 152.5.2 梯形图法（LAD） 19第3章 设计方案与要求.2
9、03.1 设计方案.203.2 设计要求.21第4章 系统硬件的设计 234.1 主电路设计 234.2 控制电路的设计 234.3 控制面板设计 24第5章 系统的软件设计 265.1 流程图的设计 265.2 程序模块的设计 265.2.1 人行道灯I工作模块 275.2.2 公路灯II工作模块 275.2.3 辅助灯III工作模块 285.3 软件仿真结果 285.3.1 自动控制功能仿真 305.3.2 手动控制仿真 305.3.3 急停仿真 305.3.4 程序验证 31结 论 32参考文献 33致 谢 34附录 LAD梯形图 35第1章 绪论1.1 选题背景 随着经济的发展，在道路
10、和街道设置路灯照明已常态化，然而传统的有人看守控制系统，在节省投资成本、节省人力、提高控制的可靠性方面业已不适合现阶段多变的节假日、不规律性的季节性更迭的要求。如何充分利用高科技手段解决上述矛盾也就成为当前照明控制领域一个新的和紧要的课题。城市道路照明自动化控制和智能化管理作为城市现代化的标志。本设计就是基于LOGO!路灯控制系统的设计。为了更加的节省电力资源与人力资源，更加突显以人为本的设计准则，我们在传统的路灯控制方式上做了以下人性化的技术改革：（1）在阴雨天或着大雾保天气等可见度低的天气状况下，自动控制系统自动开启机动车道的灯组，以免发生交通意外；（2）晚上到所设定的时间（20:00-0
11、0：00）时，如果检测到天气还比较明亮，保持路灯关闭状态，如果检测到光线比较暗，就打开路灯；由于周末、节假日的人流、车流比较集中，考虑到安全因素，将辅助灯组打开；（3）在所设定的时间范围之外（00：00-次日凌晨6：00），如果天还没有变亮，自动控制系统将公路路灯打开，保证夜间的出行安全。为了使设计越来越人性化，更有效节约电力资源，合理分配人力资源及其他资源，自动控制系统在全世界范围内得到推广，而LOGO!就是在这种发展趋势下应运而生的产品。LOGO!于1996年问世，自LOGO!问世以来，其生产公司不断增加和提高LOGO!的内外功能，使LOGO!的操作越来越简单，功能越来越强大，不断满足客户
12、新的需求，所占的市场份额越来越重！1.1.1 路灯控制系统的发展现状 随着科学技术的不断进步，路灯控制系统发生了很大的变化。目前，市场上普遍采用的路灯控制方式主要有：（1）人工干预控制；（2）时钟控制；（3）DDS独立控制技术；（4）智能控制技术。其中人工干预控制和时钟控制是比较传统的控制方式，这种控制方式已经不能满足人们日益发展的需求，而智能控制技术是当前自动控制技术发展的主流，它能更好的节约各种资源，更能满足人们的各种设计要求，为了保持优势，各个公司在新产品、新技术的研究开发工作上投入了大量的精力和资金，不断完善技术。以上4种控制方式有各自不同的优缺点，如表1.1所示。表1.1 主要技术经
13、济指标表控制方式优点缺点人工干预控制具有一定的应变能力管理难度大、安全系数低、工作量大，不能检测整个线路路灯的工作状况时钟控制一般状况可免除人工干预，工作量低，成本较低应变能力较差，在任何情况下都将死板的按照预定时间工作DDS独立控制技术高程度自动化，高应变能力，提供多样的工作模式，并可检测路灯故障造价昂贵，施工难度大智能控制高度自动化，高度应变能力造价相对便宜，施工简易1.1.2 控制器在路灯控制系统中的发展状况 在自动路灯控制中大致有以下几种控制器：基于单片机控制的、纯逻辑芯片为核心控制的、继电器控制、可编程控制器和可编程序逻辑控制器。如表1.2所示，对这几种控制器优缺点进行比较如下。表1
14、.2 主要技术经济指标表控制器优缺点基于单片机控制的优点：能实现较为复杂的逻辑控制，应用范围广泛。缺点：抗干扰能力差，编程复杂，繁冗。纯逻辑芯片为核心控制的优点：能应用于大功率的控制开关。缺点：控制方式复杂，容易出现错误。继电器控制优点：设计简单，直观。缺点：线路复杂，成本高，维修工作量大。可编程控制器（PC）优点：可靠性高、抗干扰能力强、通用性强、便于维护。缺点：编程和操作都比较复杂，系统的开发成本高，不经济划算。可编程序逻辑控制器（PLC）优点：可靠性高，抗干扰能力强，使用寿命长，维修方便，便宜。缺点：内存小.编程复杂，控制有限。继电器控制是一种传统的电气控制方法，它主要运用于具有较小至中
15、等控制要求的电气设备之中。图1.1所示为继电器。在继电器控制中由于是采用继电器元件控制设备运转，各种功能的实现均依靠辅助触点完成，故障点多，一旦某一个继电器损坏，甚至一个继电器的某一个触点接触不良，都会影响整个系统的运行。图1.1 继电器PLC是继继电器之后出现的一种新型的控制器，于1969年在美国问世。它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算数运算功能，用来对各种生产过程进行控制。在PLC中，控制时首先会询问控制器输入端的信号状态0或者1，接着由程序对这些状态进行处理，通过输出端将处理结果发送给执行器。图1.2为西门子PLC。图1.2 PLC与继电器相比，P
16、LC具有以下优点：可靠性高、抗干扰能力强、通用性强、灵活性好、功能齐全等。但是PLC编程比较复杂，要求操作人员掌握丰富的综合知识。此外，PLC具有强大数学运算功能。逻辑模块是在PLC的基础上发展而来的一种微小型PLC，它的出现填补了继电器和PLC之间的技术空白。逻辑模块采用整体式结构，内部集成了丰富的逻辑功能模块、操作与显示单元、电源、IO接口、扩展接口等，具有功能多、通用性好、体积小、使用方便等特点。经过十多年的发展逻辑模块现在已经发展成为了模块化的标准组件产品，涵盖了传统继电器的大部分功能，在某种程度上，用户可以将逻辑模块理解成为“智能的继电器”。由于逻辑模块本身具有多种定时器、计数器功能
17、块，它可以省去系统设备的控制柜中的多种低压电器元件。同时，由于逻辑模块的继电器输出点具有较大的电流承载能力（最大可高达10A），它还可直接连接各种执行元件，如小电机、照明设备等。与传统继电器方案相比逻辑模块的解决方案具有减少连接配线、缩短设备配线时间、节省控制柜空间、便于维护等优点。基于这些特点，逻辑模块在家庭和安装工程中得以广泛使用，例如用于自动铃、楼梯照明、室外照明、遮阳蓬、百叶窗等控制；也可在开关柜和机电设备中使用，如门控制系统、空调系统或水泵恒压供水控制系统。逻辑模块还用于暖房或温室等专用控制系统以及各种小型机械设备、电气装置等一系列应用。在软件方面，逻辑模块使用功能模块图（FBD）进
18、行编程，使用简单，特别便于操作人员掌握，与PLC相比大大地节省开发周期和开发成本。逻辑模块在同等控制要求上是最经济划算的、可靠性高、抗干扰能力强、使用寿命长、维修检测也方便，所以选择可编程序逻辑控制器作为控制核心是最好的选择。目前，在市场上占有量最多的两家公司分别是三菱公司和西门子公司，而本次设计所使用的控制器是西门子公司的LOGO!，如图1.3所示。 图 1.3 LOGO！逻辑模块LOGO!编程软件不仅提供了功能块的编程方式，还提供了梯形图的编程模式，两种模式之间可随意切换，无须担心，LOGO!轻松软件会自动实现两种不同编程语言的转化，从而方便了熟悉PLC编程方式的技术人员对LOGO!的使用
19、。LOGO!支持EIB、LON和AS-i三种通讯方式，可方便地将其连入到各种网络之中，构成楼宇控制系统中的IO子站和机械控制系统中的IO子站。 高质量的LOGO!几乎取得了世界上所有主要的质量认证，如CE、UL、CSA、FM等。LOGO!投入市场近十年来，被广泛地应用于各种行业。在全世界的各个角落都可以找到LOGO!的身影。在中国，LOGO!也同样为广大工业领域和民用领域的用户所接受，在楼梯照明、门控系统、包括控制系统、水泵控制系统以及特殊车辆控制系统等众多行业中大显身手！此外LOGO！还有很多优点，如低成本：一个LOGO！可替代一组繁琐的继电器，它能替代一组传统的继电器而且价格相对的低廉。L
20、OGO！内部集成有编辑器，操作员输入和显示功能，用户不必为此支付额外的费用！可使用更小的配电柜，更少的附件，可减少库存费用，因此节省成本可高达50。同时节省时间：LOGO！减少接线费用，应用LOGO！可节省通常用于从组态到维护所需时间的80，要做的仅仅是按几个按钮以编程逻辑模块，此外您还可在PC机上快速地编写和测试用户程序，然后通过程序模块或PC电缆将用户程序装载到LOGO！上。同时，您还可以在PC上模拟LOGO！在实际工作时的状态如果您以后要更改程序，不必重新接线，所需的只是按一下按钮或插入一个程序模块而已。节省空间：应用LOGO！使控制柜变得更小可节省控制控制柜70的空间，所以您从开始就可
21、设计更小的控制柜。应用LOGO！只需要DIN导轨上4个模件的空间就能替代很多定时器、继电器、时钟和接触器所实现的功能，LOGO！不会降低系统的灵活性，相反，因为有29个内部集成的功能块， LOGO！还能实现许多复杂的功能，不需要额外增加附件。LOGO!是可编程序控制器（PLC）的新一代超小型控制器，亦称可编程通用逻辑控制模块，与以往的PLC相比具有以下优点：1.编程操作简单。不管哪家公司的不带面板，如要显示或修改内部参数就必须增加额外的显示面板，甚至还要对面板进行编程和组态，而LOGO!不需要增加任何辅助设备，可直接在自带面板上设置、更改和显示参数。2.具有通信功能。带AS-I总线功能的LPL
22、C，都必须使用编程工具（如编程器或计算机加编程软件），而LOGO!编程可在本机上直接操作。3.编程语言简单。对PLC编程，必须学习编程语言（梯形图和语句表），还要了解PLC的内部地址分配，而LOGO!编程是将需要实现的功能所对应的功能块连接起来，就像用时间继电器、中间继电器通过导线连接一样简单和方便。4.输出电流大。PLC输出端所能承受电流一般为2A （继电器输出，阻性负载），而L0GO!输出端可以承受电流达10A （继电器输出，阻性负载）。5.自带显示面板、参数设置方便。PLC自身OGO!可作为远程IO （输入输出）使用。6.价格低廉。与同点数的小型PLC相比，LOGO!具有更低的价格和更高
23、的性价比。7.面向大众、方便用户。LOGO!不需要专门编程训练，只要懂得一些电知识就行；工厂的电工十分容易掌握它的使用。LOGO!主要控制功能有：开关量输入和输出；友好操作界面和显示面板；由6种基本功能块和11种特殊功能块来实现各种控制任务。1.2 研究方案、技术措施以及应用前景 1.研究方案运用现代数字电子控制技术，利用LOGO!通用逻辑控制模块及其计算机辅助设计软件，主要采用LOGO!230RC扩展型通用逻辑控制模块、锁存继电器等来设计出稳定实用、节能性高、操作简单方便的自动扶梯控制系统，进而满足工业生产需求。本设计还将按照：规划设计LOGO!选型硬件设计程序设计软件仿真程序验证的流程进行
24、。首先按照客户的要求制定设计规划，在完成设计规划后，根据控制对象的实际情况和控制要求选择合适的LOGO!型号作为控制器，按照所选用型号的LOGO!设计相应的硬件电路。硬件电路的设计主要由主电路设计和控制电路设计组成。其中控制电路设计包括LOGO!的接线和IO端口的功能分配。硬件设计完成后，将开始软件设计。采用LOGO!的配套编程软件在PC机上开发控制系统程序，并进行仿真调试。如果仿真出错，将根据错误的类型重新进行软件编程或硬件设计，直至仿真成功。最后把仿真好的程序下载到LOGO!主机上进行运行验证，直至控制系统能够正常运行，完成用户使用文档，最终交付用户使用。2.控制逻辑设计本设计主要采用了以
25、下的措施：(1) 设计工艺流程及控制线路路灯要求根据根据季节、节假日及不同的天气情况进行的“时控”，可实现路灯全夜灯和半夜灯自动定时控制，还可以根据季节和天气变化进行光控，这样不仅节约电能，而且也保护了路灯，延长了它们的使用寿命。(2) 控制逻辑设计LOGO!的各项功能是通过其内部的各种模块的组合来实现的，这些模块包括基本功能模块和特殊功能模块，基本功能模块包括与门、非门、或门等，来实现简单的基本连接操作（选择功能并将它拖至列表中，通过连线来连接所选择的功能，利用对话框设置功能的各项参数）。特殊功能模块包括交流接触器、热继电器、扩展模块、断路器等组成。(3) 突发事故急停设计当系统发出紧急停止
26、信号，即有突发事故时，设备能瞬间全部停止运行，等待处理。用于保护可能发生的电机缺相运行，缺相启动，过载、过流、堵转、过欠压等故障，并能进行信号显示。3.应用前景本设计通过LOGO!实现对自动路灯的控制，不仅体现了现代工业生产中高效的原则，而且同时还能通过控制全夜灯、半夜灯等手段，降低能耗，提高设备使用寿命，获得良好的经济效益和社会效益，应用前景广阔。第2 章 LOGO！可编程逻辑控制模块2.1 概述LOGO! 是西门子公司研制的通用逻辑模。LOGO!的出现填补了继电器与PLC之间的技术空白。它不同于PLC，它有许多优于它们的地方。LOGO!集成了：1.控制器；2.操作面板和带背景灯的显示面板；
27、3.电源；4.扩展模块接口；5.存储器卡、电池卡、存储器电池集成卡、LOGO! PC 或者 USB PC 电缆的接口；6.可选文本显示器(TD)模块的接口；7.预先配置的标准功能，例如：接通断开延时、脉冲继电器和软键；8.定时器；9.数字量和模拟量标志；10.输入和输出，依据设备类型。LOGO!内部集成了8个基本功能模块和26个特殊功能模块。包含了12个定时功能、3个继电器触发功能、5个模拟量功能以及计数器、信息文本和移位寄存器等多种功能。如果客户使用LOGO!编程软件，只需在计算机上，通过简单的拖曳和连线功能即可完成 控制程序的编写。它的离线模拟功能可以检测程序执行结果或模拟现场控制。LOG
28、O!编程功能软件不仅提供了功能块的编程方式，还提供了梯形图的编程模式，两种模块之间可以随意切换，无须担心，LOGO!轻松软件会自动实现两种不同编程语言的转化，从而方便了熟悉PLC编程方式的技术人员对LOGO!的使用。高质量的LOGO!几乎得到了世界上所有质量的认证，如CE、UL、CSA、FM等。LOGO!广泛应用于各种领域：LOGO!可在家庭和安装工程中使用，例如用于楼梯照明、室外照明、遮阳蓬、百叶窗、商店橱窗照明等，也可在开关柜和机电设备中使用，例如：门控制统、空调系统、或雨水泵等。LOGO!也可以作为专用控制系统应用在暖房或温室中，用于控制操作信号，如果连接了通讯模块（例如：AS-i 模块
29、），还可分散式本地控制机器和流程。此外，还提供不带操作面板和显示单元的特殊型号，它们适用于小型机械设备、电气装备。2.2 LOGO!硬件1. LOGO!本机模块目前提供的LOGO!本机模块有两大类：基本型和经济型。基本型的带面板显示，经济型的不带面板显示。如图3.1所示，LOGO!本机模块的两种外形。LOGO!本机型号模块如表3.1所示。图3.1 LOGO！本机模块的两种外形表3.1 LOGO！本机模块型号类型名称供电电压输入输出属性带显示器LOGO! 1224 RC1224 V DC8 个数字量4 个继电器(10 A)LOGO! 2424 V DC8 个数字量 4 个固态晶体管24V 0.3
30、A没有时钟LOGO！24RC24 V AC24 V DC8 个数字量4 个继电器(10A)LOGO!230RC115.240 VACDC8 个数字量4 个继电器(10A)不带显示器LOGO! 1224RCo1224 V DC8 个数字量4 个继电器(10A)没有显示单元没有键盘LOGO! 24o24 V DC8 个数字量4 个固态晶体管24 V 0.3A没有显示单元没有键盘没有时钟LOGO! 1224RCo24 V AC 24V DC8 个数字量4 个继电器(10A)没有显示单元没有键盘LOGO! 1224RCo115.240 VACDC8 个数字量4 个继电器(10A)没有显示单元没有键盘注：1 下列输入可以交替使用： 4 个模拟量输入 （0 . 10V）和4 个快速数字量输入。2 230 V AC 型： 分为两组，每组包含 4 个输入。同一组内的每个输入必须连接到相同的相位。 相位不同的组之间可以互连。 3这些数字量输入可以运行拉电流或者潜电流输入。2.LOGO!扩展模块LOGO!扩展模块分为三种：数字量模块、模拟量模块、通讯模块。可以连接到LOGO!的扩展模块如表3.2所示。表3.2 LOGO！扩展模块类型名称电源输入输出数字量模块LOGO!DM8LOGO!DM81224R1224 V DC4 个数字量4 个继电器 (5A)LOGO! DM 8 2424 V DC
