基于欧姆龙PLC自动报警系统的硬件设计.docx

基于欧姆龙PLC自动报警系统的硬件设计.docx

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基于欧姆龙基于欧姆龙PLC自动报警系统的硬件设计自动报警系统的硬件设计本科毕业设计基于欧姆龙PLC的港口铁路报警系统硬件设计姓名学院信息与电气工程学院专业电气工程及其自动化年级学号指导教师毕业设计开题报告姓名性别男学院信息与电气工程学院年级2010级学号题目基于欧姆龙PLC的港口铁路报警系统硬件设计课题来源教师推荐课题类别应用研究选题意义：

安全问题一直是制约铁路发展的重要因素之一，尤其是在对列车运行速度要求日益提高的今天，提高安全系数更是显得尤为重要。

在铁路港口中有较多的铁路，用于运输货物和车头转向，这些铁路遍布港口，不可避免的会与港口的道路平面交叉。

港口附近有许多建筑，会影响视线，造成道路上的行人看不到运行中的火车，特别是在火车倒车时，火车司机也看不到道上的行人，再有火车速度一般比较快，这样就容易发生事故。

在火车即将到达路口时，为了提醒行人，必须在路口安装报警设备。

参考文献：

1王永华现代电气控制及PLC应用技术M.北京：

航空航天大学出版社.2007.6.2高万林电气控制技术及欧姆龙PLCM.北京：

中国电力出版社.2010.4.3郭少峰PLC在铁道道口报警器的应用J.电力技术.2010（127）.研究主要内容和预期结果：

本设计是采用微型PLC控制技术，由无源磁力传感器、欧姆龙微型PLC和报警设备三部分组成的自动报警系统。

可用于监测火车运行方向，火车所在位置，进行闪烁灯光、发出语音报警。

火车轮通过传感器时，传感器会产生一个脉冲，通过电缆传给滤波板，经过三极管放大传给PLC，PLC通过循环扫描采集到信号，运算判断后发出报警指令，传给箭头灯和报警喇叭，同时计数器启动记忆脉冲个数，火车通过报警区后，通过另一侧传感器时，传感器发出脉冲传给PLC，PLC通过比较进报警区和出报警区时的脉冲个数，一致时发出关闭报警指令，不一致时延续报警。

拟采取的研究方法和技术路线：

脉冲的采集利用磁力传感器，火车轮通过依附在轨道上的传感器时，传感器会产生一个磁力变化，通过磁生电原理产生一个5-8V的电压脉冲。

脉冲通过电缆传给滤波板，在滤波板上经过电容滤波后的脉冲流经8050三极管，正极接B负极接E，同时接入24V外电源，外电源正极串联2000欧电阻接C同时接输出正极，负极接E同时接输出负。

这样脉冲来时（上升沿）三级管导通放大，输入为接近0V，脉冲走时（下降沿）三极管截止，输入电压为24V。

这样就产生了一个脉冲的反信号，PLC采集信号上升沿有效，通过内部程序控制，实现报警。

火车驶出报警去时脉冲采集同上。

指导教师意见：

该设计论文是根烟台斯凯光电科技有限公司实际的工程项目选题，具有很强的实践性和实际的使用价值。

系统采用工控的标准进行设计，并加入相应的人性化设计使系统运行稳定可靠，该系统完成后在港口具有广阔的使用前景。

该论文构思较为严密，论题较为新颖，具有较强的应用价值，开题报告在很多细枝末节上还未能做到详尽，有很多东西需要在实践中不断地充实。

同意开题。

签名：

年月日院（系）毕业论文（设计）领导小组意见：

（签章）年月日毕业设计结题报告姓名曹光生性别男学院信息与电气工程学院年级2010级学号20103615612题目基于欧姆龙PLC的港口铁路报警系统硬件设计课题来源教师推荐课题类别应用研究本课题完成情况介绍:

通过研究烟台港对安全系数的要求，最终实现了安全稳定的效果。

本系统是基于欧姆龙PLC的自动报警控制系统。

通过研究PLC的原理及应用，满足了从信号采集，数据分析到做出应答等一系列自动控制，同时还具有极高的稳定性。

主要的研究问题可以分成两个方面：

一、在满足设计要求的基础上，如何准确判断火车运行方向的问题，本设计通过在铁路两头装两个传感器（C1，C2和C3，C4）来解决；二、如何稳定可靠，本系统通过软硬件设计具有一定的防电击，自恢复功能，即使系统出现错误报警的情况下，经过一段时间以后也能够恢复到初始状态。

指导教师评语：

该生论文研究的是PLC自动报警控制系统。

从论文的完成情况来看，该生很好的完成了对PLC软件及硬件的设计，而且对PLC有了比较深入的理解。

能熟练应用Step7编程软件。

圆满上完成了设计目标。

选题符合电气自动化专业培养目标要求，也体现出较强的时代特色性与实践应用性，全文结构合理，整体组织逻辑感强，思路比较清晰，内容详实，语言比较通顺，层次分明，观点表达准确，论据充分，参考的文献资料与论题和论文内容结合紧密，能综合运用所学的电气方面的知识，并能结合实际工程经验，将工控的思想带到了实际的论文当中。

经审阅，该论文是一篇优秀的学士学位论文，同意结题。

签名：

年月日院（系）毕业论文（设计）领导小组意见：

（公章）年月日指导教师评定成绩毕业设计成绩评定表学院：

信息与电气工程学院学号：

20103615612姓名曹光生总成绩：

题目基于欧姆龙PLC的港口铁路报警系统硬件设计评阅人评语评定成绩：

签名：

年月日答辩小组评语答辩成绩：

组长签名：

年月日注：

总成绩=指导教师评定成绩（50%）+评阅人评定成绩（20%）+答辩成绩（30%），将总成绩由百分制转换为五级制，填入本表相应位置。

目录1引言12系统组成和采用技术及开发工具介绍22.1PLC介绍22.2输入电路32.2.1开关电源32.2.2无源聚磁传感器32.2.3滤波板42.3继电器输出52.4报警设备62.4.1报警喇叭62.4.2箭头灯62.5电缆的选型73系统总体分析与具体设计73.1总体方案73.2传感器分布及逻辑控制策略83.3线路设计原理103.4控制箱的接线114报警流程125结束语13参考文献14致谢14基于欧姆龙PLC的港口铁路报警系统硬件设计曹光生（信息与电气工程学院，电气工程及其自动化专业，2010级3班，20103615612）摘要：

本文提出了基于欧姆龙PLC的铁路报警系统，基本上解决了港口铁路道口因路旁障碍物多、区间距离短、弯道急、临时作业多而产生的安全问题。

本文具体介绍了高性能无源聚磁传感器采集火车到来信号的过程，专业滤波板的滤波放大原理以及防雷击处理，欧姆龙CP1EPLC，经过程序运行做出方向判断，通过高性能继电器把小信号转化成220V交流电应答给专业的道口喇叭和箭头灯，从而达到报警的目的。

该系统有一定的可靠性和稳定系，投入烟台港务局使用有一年之久，距今运行效果良好。

关键词：

铁路报警；滤波板；欧姆龙PLC；稳定SystemHardwareDesignofThePortRailwayAlarmBasedonOMRONPLCCaoGuangsheng（MajorofElectricalEngineeringandAutomation,SchoolofInformationandElectricalEngineering）Abstract:

InordertosolvetheSafehiddentroublebyalotofroadsidebarriers,shortintervaldistance,thesharpcurverailcurve,lotsoftemporaryworkwhichinportrailwaycrossing.Thispaperdescribesthehardwareschematicprocessspecifichigh-performancepolyethylenepassivemagneticsensorsignalacquisitiontrainarrivalandprofessionalfilterplatefilteramplificationprincipleandlightningprocessing,andelectricalschematicOmronCP1EPLCafteritsjudgmentbyhighperformancerelayalarmresponse,andselectionbasedonpartofthedevice.Thesystemhascertainreliabilityandstability,itstillrunningeffectisgoodsinceayearagoafterputintouseinyantaiport.Keywords:

cautioninrailway;filterband;omronPLC;stabilization1引言引言随着经济的发展，人们对货物的流动数量和速度不断增加，而铁路作为主要的运输渠道，也随之不断地发展。

港口铁路数量越来越多，期间不可避免地与港口道路交叉，同时港口铁路一般存在区间段短、弯道急、路旁建筑物多、瞭望条件差等问题，而港口工人临时作业又频繁，这样的情况使铁路道口存在严重的安全隐患。

因此，在铁路道口安装一种既稳定又灵活的自动报警系统已经显得尤为重要。

PLC是一种以微型处理器为主体的工业控制装置，具有较强的稳定性，且安装接线方便，被广大用户所接受。

本设计是采用欧姆龙CP1EPLC设计的一种自动报警系统，运行稳定，具有很广阔的市场前景。

2系统组成和采用技术及开发工具介绍系统组成和采用技术及开发工具介绍自动报警系统是由无源聚磁传感器，专业滤波板，欧姆龙CP1E型PLC，道口报警喇叭，专业警示箭头灯，高性能继电器，欧姆龙24V开关电源，漏电保护断路器，相应型号电缆等元件组成。

图1系统硬件配置图2.1PLC介绍介绍欧姆龙CP1E_E20DR_A型PLC控制器是欧姆龙公司推出的一款性价比超高的小型工业控制装置，它有12输入口，8路输出口，直流24V电压信号输入输出，由交流220V电源供电，采用标准导轨安装，使用方便，且价钱便宜，稳定性高，非常适合本系统。

图2PLC2.2输入电路输入电路2.2.1开关电源开关电源开关电源就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），通过控制电路，使电子开关一直处在不停地“接通”和“关断”的过程当中，输入电压通过电子开关器件来进行脉冲调制，从而实现电压由直流到交流或由交流到直流的变换，以及其可调性和稳压性。

本系统选用欧姆龙S8JC-Z050224C型号开关电源，此型号输入电压为200-240VAC，满足我国通用220VAC标准，可直接接入家用电，使用方便；输出电压为直流24V，电流直流2.1A，完全满足PLC做输入信号的使用；额定功率是50W，耗能小，完全满足本系统使用。

图3开关电源2.2.2无源聚磁传感器无源聚磁传感器无源聚磁传感器是基于电磁感应原理来实现信号发送的。

当被测物体经过传感器感应平面时，会使其内部磁场和磁通量发生变化，从而使传感器内部线圈产生一种周期性变化的感应电动势，该电压信号经过传感器内部整形调理会脉冲信号的形式输出，从而达到发送信号的目的。

本系统选用武汉安环设备有限公司经营的JC-3型号无源聚磁传感器，此型号是专业为铁路而研发，安装方便，性能稳定。

火车轮通过依附在轨道上的传感器时，传感器会产生一个磁力变化，产生一个5-8V的电压脉冲，通过铜芯为0.5平方毫米的电缆，传给控制器。

图4传感器2.2.3滤波板滤波板有源和无源是滤波器的两种主要分类。

它能让有用的信号近乎完全的通过，让无用信号尽大可能的过滤掉。

一般的滤波器有两个端口，期中一端是输入信号口，而另一端则是输出信号口，根据这个特点我们可以让滤波器只