毕业设计简介

1 / 18 毕业设计简介 配料皮带秤 PLC自动控制系统设计简介 专业：自动化学号： 秦智杰姓名：秦智杰 指导教师： *职称： 副教授 摘 要 本文主要运用 PLC 技术，通过传感器与 PLC 之间的配合设计实现了一种十字路口交通灯智能控制系统。其中PLC采用西门子的 S7-200，传感器选用光电开关。系统实现的主要功能是根据车流量的变化自动调节红绿灯的时长。实现的具体方法是：首先在十字路口的东西南北四个方向的出口处和 150 米处各预设一个光电开关 ,通过加减计数器来统计出东西向和南北 向的车辆数，然后比较两个方向的车辆数，当两者只差小于 5辆时看作正常情况处理，相应的当差距大于 5 时调用异常情况处理程序来调节红绿灯时长，最后达到智能控制的目的。 关键字： PLC；传感器；十字路口；智能交通 Abstract This design which main use PLC technology designed a kind of traffic intelligent control system through the coordination between the sensors and PLC. Among them, PLC was chose the Siemens PLC S7-200 and sensor was chose photoelectric switches. The main 2 / 18 function of the system is based on the change of the traffic flow to adjust to automatically the time of traffic lights. The specific method is realized this: Firstly, embed photoelectric switch at the four directions of crossroads, the specific space are the exit of the road and the point which is far away 150-metres from the exit. Through add-subtract counter the system can count the number of vehicles of east-west and north-south, and then compared the number of vehicles of the two directions, When the difference is less than five, the system work as normal, on the contrary, When the difference is more than five, the system calls automatically the abnormal program to adjust the time of traffic lights, And finally achieve the purpose of intelligent control. Key words: PLC; Sensors; Crossroads; Intelligent Transportation 一、前言 汽车交通是现代社会的重要标志之一。汽车的发展同时也是一把双刃剑，它为人们的生活提供便利的同时也产生了一系列环境和社会问题。随着城市化进展的加快和汽车普及率的提高，城市交通拥挤日益加剧，交通事故频频发生，3 / 18 交通环境逐渐恶化。众所周知，解决交通问题的直接办法是提高路网的通行能力，但无论是哪个国家的大城市，可供修建道路的空间有限，建设资金筹措困难。鉴于这样的情况，智能交通的发展势在必行。这种智能交通控制系统能够根据车流量的变化自动调节红绿灯的时间长度、实现交通控制系统的最优控制，最终能够最大限 度地减少十字路口的车辆滞流现象，有效的缓解交通拥挤，从而大大的提高了交通控制系统的效率。并且可以预见随着我国人民生活水平的不断提高，城市化的推进与私家车数量的猛增，道路交通拥挤的问题日益突出，智能交通控制系统将具有广大的应用前景 . 二、方案设计 在十字路口交通灯的智能控制系统设计过程中主要考虑三种方案：单片机实现、继电器实现以及 PLC 实现。对这三种方案在性价比、可靠性、适应性以及编程方法等方面进行比较后发现 PLC实现方案具有功能强、性能价格比高、硬件配套齐全、用户使用方便、可靠性高、编程方法简 单等优于其它两个方案的优点，所以本设计最后采用可编程序控制器 PLC 控制系统。 系统的结构图如下所示： 图 1. 十字路口控制结构图 其中交通灯的工作过程包括正常情况以及出现车辆堵塞时的处理过程。正常工作过程：首先南北向红灯亮，并4 / 18 维持 30s。在南北向红灯亮的同时，东西向绿灯亮 25s。闪亮 3s 后，左转黄灯亮 2s；东西向绿灯亮 25s，闪亮 3s，黄灯亮 2s，然后红灯亮 30s。之后信号灯按以上方式周而复始地工作。控制过程时序如下图所示： 30s 南北红灯 30s 30s 东西绿灯 25s 25s 3s 25s 3s 东西黄灯 2s 30s 30s 东西红灯 30s 30s 南北绿灯 5 / 18 25s 3s 南北黄灯 2s 图 2. 交通灯正常情况时序图 而智能控制过程主要由计数和比较的方法来实现，交通灯系统中 智能控制部分会在交通灯程序执行前测量车辆拥挤程度，然后通过程序判断是否改变红绿灯时长。当东西与南北车辆正常时执行正常工作的程序。东西车道拥挤时，智能交通灯会增加东西车道绿灯的时间，减少南北车道绿灯时间。南北车道拥挤时，智能交通灯会增加南北车道绿灯的时间，减少东西车道绿灯时间。并将拥挤程度分为两种，车辆拥挤程度越高，增加绿灯时间越长。但交通灯的整体周期不变。 三、硬件设计 PLC的选择 由于在本次交通灯设计中输入信号是 8 个传感器，输出信号为东西及南北向的六个交通灯，即共有 8 个输入，六个 输出，所以考虑到留有冗余及经济性的问题最后选用的是来自 SIMATIC 的 S7-200 系列 PLC，并选择 CPU224 可编程控制器。 传感器选择 由于当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最6 / 18 可靠的检测装置，所以在本次设计中选用对射式光电开关来检测车辆的经过。具体型号为金属外壳自含式直流光电传感器 QM42。 显示灯选择 在本十字路口交通灯智能控制系统设计中，由 PLC和光电开关联合工作实现当前路口的交通情况的探测及相应的时间调整工作。然后由显示灯实现最后的功能，即指示出 每个路口的车辆应该遵守的时间安排。最后共选用红、黄、绿三种不同颜色的灯各两个。具体的型号选用为： XB2BVM4LC 按钮开关选型 按钮开关在整个设计实现中起的是控制系统开始及结束工作的作用，所以共需要两个按钮开关，且为了区分不同功能的按钮将两个选为不同颜色。具体型号为： 开始控制选用 ZB2BA3C； 结束控制选用 ZB2BA4C； 主电路设计 经过上面的 PLC 选型、传感器选型、按钮选型、指示灯选型等各种器件选型，设计的基本准备工已 经完成，而接下来最 重要的工作就是各个器件的连接。 PLC的控制 I/O 连接图如下： 东西绿东西黄东西红南北绿南北黄南北红启 动开关 光电开关 1 光电开关 2 光电开关 3 光电开关 4 光电7 / 18 开关 5光电开关 6 光电开关 7光电开关 8 停止开关 图 3. 系统 I/O 接线图 四、软件设计 根据前面的分析，以及在确定了系统的控制方案和选定了硬件元器件之后，根据所选方案以及元器件画出流程图。在程序设计时采用西门子公司为 S7-200 系列 PLC 开发的 STEP7-Micro/软件进行 PLC的程序编写。然后在通过程序编译的情况下将其下载到 PLC中，最终实现系统的 PLC控制。 五、结论 本系统针对的是十字路口交通灯的智能控制，具体设计控制对象有东西向红、黄、绿灯各一个，南北向红、黄、绿灯各一个。通过传感器与 PLC的配合基本实现了对十字路口交通灯的智能控制。在设计的完成方面任务基本完成，通过 PLC在一定程度上可以控制缓解车辆拥挤情况。但是不太完美的是这种拥挤缓解只是阶段性的，不能做到很精确的控制，在我查阅相关资料时我看到了一些使用模糊控制来实现智能控制功能的方法，可由于自己对模糊 控制不是很熟悉，所以最后并没有选用这个方法。而且在设计设计的过程中也没有考虑到人行道，以及警车、急救车等紧急情况的出现，并且为了完成智能控制的功能十字路口只考虑了东西南北方向的直行道，而没有考虑左右转。所以，相对于一个真正8 / 18 的十字路口来说，本次设计并不能具有使用性。 现在觉得虽然我的这个设计任务可能相对部分同学来说算是比较简单的题目，但通过老师的指导和一些资料的查阅自己也学到了很多。 参考文献 1 廖常初 . PLC 编程及应用 M.机械工业出版社 2 高正中 . S7-200CN PLC 编程技术及工程应用M.电子工业出版社 3 何衍庆 . 可编程控制器原理及应用技巧 M.化学工业出版社 4 皮壮行 . 可编程控制器的系统设计与应用实例 M.机械工业出版社 5 吴桂秀 . 传感器应用制作入门 M.浙江科技技术出版社 好氧颗粒活性污泥的快速驯化与培养 生命科学与技术学院 生工 090 班 XXX 学号 指导教师： 1. 课题来源及项目名称 自主研发项目 2. 课题立题意义与目的 近年来，随着工业化的推进，水污染和水体富营养化问题日益严重。而传统的活性污泥污水处理方法存在着工艺路线复杂、占地面积大、剩余污泥产量大等缺陷。好氧颗粒污泥结构紧凑，因而沉降性能优异，无需沉淀池以及混合液和污泥的回流，这简化了废水的处理工艺流程，大大节省9 / 18 了基建费用和运行费用。此外，其微生物相丰富，在降解有机碳的同时可以脱氮除磷，还能承受较高的 COD负荷和有毒物质的的冲击负荷。这样，作为一种可持续发展的污水处理技术，好氧颗粒污泥废水生物处理方法具备了占地面积小、操作简单、出水水 质优良等优点。好氧颗粒污泥技术作为一种新型的废水生物处理形式，在城市污水和工业废水处理中具有非常广阔的应用前景。 3. 本课题的主要研究内容 好氧颗粒污泥的驯化与培养 好氧颗粒污泥的储存及活性恢复 好氧颗粒污泥的耐负荷波动性研究 4. 本课题的研究过程 本课题是在前人探究得到的好氧颗粒污泥培养条件的基础上，设计与搭建特定的反应器来驯化培养颗粒，同时分析颗粒污泥浓度以及沉降性能的变化，考察颗粒对于 COD、氨氮等废水污染指标的去除效果， 试图在短期内驯化培养得到好氧颗粒污泥。 此外，还针对颗粒污泥的储存方法和活性恢复以及培养得到颗粒的耐负荷波动性进行了探索。分别考察储存一段时间之后以及在人为负荷波动下颗粒污泥的 污泥特性以及去除污染物能力的情况。 5. 实验结论 10 / 18 本论文以 COD 为 1500mg/L 的模拟废水为底物，在SBAR反应器中，以普通絮状活性污泥为接种污泥，循环周期为 4h，在较强水力剪切力的作用下，通过不断缩短污泥沉降时间，成功培养得到了好氧颗粒污泥。该颗粒表面光滑、轮廓清晰、沉降性能良好 ，呈浅黄色。其粒径主要分布在，颗粒强度为 %，湿密度为 /cm3，沉降速度为 /h，以上数据均远远优于传统活性污泥。对于模拟废水的 COD和氨氮都表现出了优异的去除能力，去除率均可达到 90%以上，出水可以达到国家一级排放标准。 分别在冰箱内保存和在室温下储存一个月后，颗粒的物理性质均有一定程度的下降，但保存后颗粒的性质还保持在较好的水平。这说明，冰箱内和室温下的保存条件对颗粒物理性质的影响不大，且仅就物理性质而言，冰箱内保存的效果比室温保存的效果好；而在恢复阶段，仅进行了第六个批次，除氨氮外，其他污染物的去除就都可以接近甚至达到稳定期的情况；对比两种储存方法，除了颗粒对 COD和 TP的处理效果二者比较更接近，其他数据都表明在冰箱内的储存效果优于室温下。但室温保存能耗较低。两种方法各有利弊。 LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 毕业设计简介 设计题目 包家河隧道综合设计 11 / 18 姓 名：牛铭杰 学 号： 10300822 专 业：土木工程 班 级： 10 级土木工程八班 指导教师：乔雄 院 长：韩建平 日 期： 2016 年 6 月 10日 包家河隧道综合设计 土木工程专业 10300822 牛铭杰指导教师 乔雄 摘 要 本设计题目为包家河公路隧道综合设计，重点设计内容为隧道内轮廓的确定，隧道通风的设 计，照明设计，初期支护，二次衬砌的设计。 该高速公路隧道为分离式双洞单向行驶两车道隧道，左线全长 1495m，围岩的基本情况为：级围岩长 650m，级围岩长 845m, 隧道建筑限界高度 5m，建筑限界净宽 m。 隧道洞门设计成端墙式洞门；隧道采用新奥法施工，隧道衬砌采用复合式衬砌；级围岩使用长台阶分部开挖法，采用钻爆法开挖；隧道的辅助施工方法有超前小导管注浆和超前锚杆；隧道通风方式主要为自然通风，兼有机械通风。外文文献资料主要讲述钻爆法施工工艺。 隧道经过多次计算和验算后 ，洞门、衬砌、照明和通风等均满足要求，可以正常施工。 关键词：公路隧道；通风；照明；复合式衬砌；新奥法 Abstract 12 / 18 The topic for the package design house river road tunnel comprehensive design, focusing on content design contours to determine the tunnel, tunnel ventilation design, lighting design, initial support, secondary lining design. Basic facts about the motorway tunnel is separated double-hole two-lane one-way traffic tunnel, left line length of 1495m, rock is: grade rock length 650m, grade rock length 845m, tunnel construction clearance height of 5m, construction Bound clear width m. Tunnel portal designed to end Wall Portal; tunnel using NATM tunnel lining composite lining; grade rock excavation using long division step method, using drill and blast excavation method; Auxiliary tunnel construction methods There are advanced small pipe grouting and advanced anchor; Tunnel Ventilation mainly natural ventilation, both mechanical ventilation. Foreign literature focuses on the construction technology drilling and blasting method. After several calculations and checking the tunnel, the portal, lining, lighting and ventilation 13 / 18 etc. to meet the requirements can be normal construction. Keywords: highway tunnel; ventilation; composite lining; NATM 一、设计依据 1.工程概况 包家河公路隧道位于富钳县石家河村南约 200m，为曲线形长隧道，轴线总体走向约 265。综合各种因素考虑，隧道左线的起止桩号为 : ZK116+595 ZK118+090；隧道右线的起止桩号为： YK116+632 YK118+105。左线最大埋深 142米，右线最大埋深约 144 米。隧道纵坡整体为一单坡，坡度为 % 2.地质条件 该隧道洞口穿越区为黄土塬峁工程区的黄土塬工程地质亚区，山体近南北走向，地势总体北低南高，隧道与山体近为直交，垂直隧道轴向两侧低，中部高而平缓。左线地面标高介于 998 1146m，相对高差约 149m，右线地面标高介于 982 1146m，高差约 154m，隧道进口地形较陡，坡角约 25，出口段地形相对较缓，坡角约 20。 隧道各级围岩主要物理力学指标如表 1所列： 二、设计参数 包家河公路隧道为单向双车道，设计时速为120km/h，根据的有关规定：隧道建筑限界高度： H=；检修道高度： m；车道宽度： 2 m；左侧向宽：；右侧向宽度：；14 / 18 检修道左侧： J= m；检修道右侧： J= m；路面坡度： i=%；隧道建筑限界净宽： m 三、隧道总体设计 1.洞门设计 本隧道进口端和出口端洞口围岩基本相同，为级围岩，地质状况一般，拟采用端墙式洞门。 2.初期支护验算 用收敛 约束法为隧道初期支护进行验算，以校核支护结构是否能提供足够的支护阻力，以及是否能发生相应的弹塑性变形而不发生破坏。收敛 约束法根据岩体力学的原理，考虑开挖后岩体应力的变化和变形情况，然后提出在约束情况下岩体可能发生的变形和产生的应力。其理论假设是：隧道结构体系是由支护结构和周围岩体构成的共同承载结构，柔性支护将于围岩共同变形、破坏。应用的主要理论是岩体与支护结 构的弹塑性理论。初期支护参数如表 2所列： 表 2 初期支护参数表 通过计算表明初期支护有足够的强度能满足隧道稳定；支护有足够柔性可以允许围岩有一定变形即可以充分发挥围岩的自承能力，因此初期支护表中的设计参数是合理的。 3.二次衬砌验算 基本参数 内轮廓线半径 r1?外轮廓线半径 R1?， 40cm厚模筑 C25混凝土衬砌 拱顶截面厚，墙底截面厚。 内力计算 15 / 18 按照曲墙式隧道洞身衬砌计算，各截面内力如图 1所示。 - - - M N 图 1 衬砌结构内力图 经过验算二次衬砌设计参数均满足设计要求。 4.通风计算 基本条件 道路等级：山岭高速公路 交通方式：单向双车道 设计行车速度： 120 km/h 隧道高度： 隧道坡度及坡长： i1=%L=1495m 隧道断面： Ar= 当量直径： Dr= 设计气温： 设计高峰时交通量： 1600辆 /h 风机选择 在确定新风 量时，应对计算行车速度以下的各工况车速 20km/h 为一档分别计算，并考虑交通阻滞状态，取其较大者作为设计需风量。 16 / 18 最终通过计算比较按交通阻滞状态下的工况车速即10 km/h 时确定设计新风量，可得本隧道需要四台 900 型射流风机。 5.照明设计 照明设计分入口段、过渡段、