第一篇：基于PLC的水泥灌漿機自動控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)論文

摘 要：本文主要介紹基于歐姆龍CP1H PLC及世紀星組態(tài)軟件設(shè)計水泥灌漿機控制系統(tǒng)。本控制系統(tǒng)實現(xiàn)了生產(chǎn)線系統(tǒng)的上水，上水泥，上添加劑，混煉器攪拌，泥漿出料，停止出料以及自動和手動兩種配料等功能。利用世紀星組態(tài)軟件實現(xiàn)了實時監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，完成了上位機與PLC的連接以及世紀星主畫面的制作。

關(guān)鍵詞：水泥灌漿機 可編程控制器 CP1H 世紀星水泥灌漿機自動控制系統(tǒng)的組成及工作過程

1.1 系統(tǒng)組成根據(jù)水泥灌漿機自動控制系統(tǒng)的工藝要求，水泥灌漿機控制系統(tǒng)的組成包括上水，上水泥，上添加劑、混煉器里攪拌、儲存罐儲存，泥漿出料等，具體工藝工藝流程圖如圖1所示。

圖1 水泥灌漿機工藝流程圖

其中當啟動水泥灌漿機后，水泥灌漿機把水泥、水、添加劑等按照一定的配比自動進料，然后攪拌，灌漿，攪拌好的水泥漿儲存在攪拌器中，攪拌器的雙層葉片不停的攪拌，主要為了防止在灌漿過程中水泥漿凝固，當水泥漿到達一定的存儲數(shù)量時泥漿泵把攪拌器中的水泥漿壓出灌漿機。

1.2 水泥灌漿機工作過程

根據(jù)水泥灌漿機自動控制系統(tǒng)的設(shè)計目的和設(shè)計要求，水泥灌漿機自動控制系統(tǒng)具體的工作過程如下：

1.2.1 水泥灌漿機的啟動

當水泥灌漿機處于起始位置，按下啟動按鈕，則水泥灌漿機啟動，水泥灌漿機進入工作狀態(tài)。

1.2.2 上水，上水泥，上添加劑

啟動后，水泥灌漿機分別上水，上水泥，上添加劑。當水、水泥和添加劑達到所需重量時，進入混煉器攪拌。

1.2.3 混煉器攪拌并儲存

當水、水泥和添加劑進入混煉器攪拌時，攪拌一定時間，使其充分攪拌后，泥漿進入儲存器里儲存，然后等待出料信號出料。

1.2.4 泥漿出料

當儲存器里水泥儲滿后，系統(tǒng)有報警信號提示儲存器已滿。當給出料信號后，水泥灌漿機里的泥漿出料。系統(tǒng)的硬件選型

本系統(tǒng)采用OMRON公司的CP1H-XA40DR-A型PLC作為水泥灌漿機自動控制系統(tǒng)的控制器。日本OMRON公司CP1H系列可編程序控制器的體積小、可靠性高，功能強而價格較低，應(yīng)用較為廣泛。PLC外部接線圖如圖2所示。

圖2 PLC外部線圖系統(tǒng)功能圖及I/O分配

3.1 功能圖

根據(jù)系統(tǒng)的具體流程可知，水泥灌漿機控制系統(tǒng)的工作方式分為手動和自動兩種，其自動功能表圖如圖3所示。

圖3 水泥灌漿機控制系統(tǒng)功能圖

水泥灌漿機自動控制系統(tǒng)中分為手動控制和自動控制，手動控制時，按下啟動后，水泥灌漿機上水，上水泥和上添加劑，然后進入混煉器攪拌，定時一定時間后，使其充分攪拌，進入攪拌器存儲，當給出料信號后，泥漿出料，當按下停止鍵后，泥漿停止出料。自動控制時，按下啟動鍵后，水泥灌漿機同自動時一樣上水，上水泥和上添加劑，然后進入混煉器攪拌，定時一定時間進入攪拌器存儲，當給出料信號時泥漿出料，當達到儲存器容量下線時，返回，開始新的上料過程。

3.2 I/O分配

輸入：本控制系統(tǒng)有十二個輸入點，啟動按鈕一個，停止按鈕一個，開關(guān)有兩個，分別為手動開關(guān)和自動開關(guān)。信號開關(guān)有五個，分別為手控電機信號，水稱重信號，水泥稱重信號，添加劑稱重信號及出料信號。停止出料開關(guān)一個，儲存器容量下限行程開關(guān)一個，儲滿傳感器一個。

輸出：本控制系統(tǒng)有七個輸出點，這七個輸出點分別為啟動指示燈，上水，上水泥，上添加劑，攪拌存儲，泥漿出料及儲滿報警指示燈。組態(tài)監(jiān)控設(shè)計

本系統(tǒng)在設(shè)計組態(tài)監(jiān)控時使用的世紀星組態(tài)開發(fā)軟件，本系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控畫面設(shè)計如圖4所示。

圖4 組態(tài)界面圖

第一步是先開始運行并進行選擇手動/自動控制。按照要求，水泥灌漿機啟動后首先上水，然后再上水泥，最后再上添加劑。當上料結(jié)束后，水、水泥和添加劑進入混煉器攪拌。當水、水泥和添加劑在混煉器里攪拌一定時間后，進入儲存罐里儲存。當儲存罐里的泥漿儲滿時，水泥灌漿機儲滿報警。當給個出料信號后，泥漿出料。系統(tǒng)的運行與調(diào)試

首先，在電腦上安裝上OMRON CX-ONE軟件;然后在CX-Program軟件中編寫控制程序，并在電腦上進行初步仿真調(diào)試，測試程序無編寫錯誤后，再到實驗室進行實物仿真按外部接線圖連好實物，并將PLC程序下載到PLC中。然后將PLC和世紀星組態(tài)軟件進行鏈接。

按照系統(tǒng)的工作順序?qū)ο到y(tǒng)進行控制，觀察PLC控制的各個輸出端口是否按照編程好的順序進行工作，對系統(tǒng)進行合理的適當?shù)恼{(diào)整。

參考文獻：

[1]鄧三鵬,周述齊,孫爽,等.基于PLC的水泥灌漿機自動控制系統(tǒng)[J].可編程控制器與工廠自動化,2006(1).[2]宋伯生.PLC編程理論算法及技巧[M].北京:機械工業(yè)出版社,2000.

第二篇：燃氣鍋爐自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)與應(yīng)用論文

鍋爐是利用燃料或其他能源的熱能把水加熱成為熱水或蒸汽的機械設(shè)備。下面是小編為你帶來的 燃氣鍋爐自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)與應(yīng)用論文，歡迎閱讀。

摘 要：武漢鋼鐵集團鄂鋼公司富裕煤氣發(fā)電項目新建兩臺150t/h燃氣鍋爐控制系統(tǒng)采用浙大中控DCS控制軟件實現(xiàn)了設(shè)備維護及生產(chǎn)操作人員的遠距離訪問和監(jiān)視。本文介紹了燃氣鍋爐燃燒控制系統(tǒng)、汽包水位控制系統(tǒng)、鍋爐送風自動控制系統(tǒng)及鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)等的主要特點和控制流程。實踐證明，該系統(tǒng)達到了鍋爐燃燒工況良好、節(jié)能降耗的工藝要求，且運行穩(wěn)定可靠。

關(guān)鍵詞：鍋爐自動控制；燃燒雙交叉控制；FSSS控制系統(tǒng)概述

鍋爐是一種產(chǎn)生蒸汽的熱交換設(shè)備。它通過煤、油或氣等燃料的燃燒過程釋放出熱能，并通過傳熱設(shè)備把熱量傳遞給水，將水轉(zhuǎn)變?yōu)檫^熱蒸汽，過熱蒸汽直接供給工業(yè)、生活等生產(chǎn)中所需要的熱能。武漢鋼鐵集團鄂鋼公司富裕煤氣發(fā)電項目新建2臺150t/h燃氣鍋爐，鍋爐燃燒產(chǎn)生的過熱蒸汽部分送至汽輪機用于發(fā)電，部分送至外網(wǎng)滿足其它用戶生產(chǎn)、生活需要。

鍋爐控制系統(tǒng)分為燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、煙風系統(tǒng)及減溫減壓系統(tǒng)，控制系統(tǒng)主要完成設(shè)備操作、設(shè)備狀態(tài)及生產(chǎn)參數(shù)的監(jiān)控功能，汽包水位自動控制調(diào)節(jié)功能，爐膛負壓控制調(diào)節(jié)功能，鍋爐送風風量控制調(diào)節(jié)功能及熱風燒嘴和煤氣燒嘴控制調(diào)節(jié)功能，鍋爐上位系統(tǒng)實現(xiàn)了畫面顯示、設(shè)備操作、報警、歷史趨勢記錄及報表打印等功能。系統(tǒng)介紹

2.1 燃燒系統(tǒng)

鍋爐燃燒介質(zhì)由高爐煤氣及焦爐煤氣組成，分三層，每層四路進入鍋爐本體混合一定量的熱風參與燃燒過程。每個燒嘴處設(shè)計有火焰監(jiān)視器，共12個，用于監(jiān)視爐膛火焰的持續(xù)性及大小，在上層及下層各燒嘴處設(shè)計有點火器共8個，每條高爐煤氣、焦爐煤氣及熱風管道上均設(shè)計有氣動調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥閥門開度來控制爐膛溫度，并在鍋爐本體設(shè)計有熱電偶用于監(jiān)測爐溫。

2.2 汽水系統(tǒng)

鍋爐汽水系統(tǒng)流程如下：除氧器→高壓給水泵→省煤器預(yù)熱→鍋爐汽包→生成不飽和蒸汽→I級過熱器→I級過熱器集箱→噴水減溫器→II級過熱器→II級過熱器集箱→生成飽和的過熱蒸汽→用戶。

2.3 煙風系統(tǒng)

空氣由送風機送至空氣預(yù)熱器進行預(yù)熱成為熱風，熱風送至燒嘴與煤氣混合燃燒，生成高溫煙氣，煙氣由引風機牽引經(jīng)過過熱器、省煤器、預(yù)熱器至煙囪排放，并將鍋爐燃燒產(chǎn)生的不飽和蒸汽加熱成高溫高壓飽和蒸汽。系統(tǒng)配置

鍋爐控制系統(tǒng)分為上位和下位兩類系統(tǒng)組成，下位控制系統(tǒng)實現(xiàn)了L0級（現(xiàn)場控制設(shè)備級）與L1級（基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)級）間的網(wǎng)絡(luò)連接，并預(yù)留L2級（過程控制計算機系統(tǒng)級），上位控制系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)場顯示、儲存、報警、打印等功能?？刂乒δ?/p>

4.1 燃燒控制系統(tǒng)

鍋爐燃燒自動調(diào)節(jié)的基本任務(wù)，是使燃料燃燒產(chǎn)生的熱量，適應(yīng)蒸汽負荷的要求，且要保證燃燒經(jīng)濟和鍋爐運行安全，為此合理的風煤比才能維持汽包內(nèi)或出口蒸汽壓力在需要的范圍內(nèi)。

4.1.1 對空氣和燃料的控制

鍋爐用水經(jīng)省煤器預(yù)熱后，注入鍋爐內(nèi)，在進水管道內(nèi)，進行流量、溫度、壓力測量，送至調(diào)節(jié)器。在這一調(diào)節(jié)器中，通過減法器計算出溫度差，將前面所測得的流量乘以溫差，即可求得進水管道中所注入的水所需的熱量。而出口測的熱水溫度信號送給溫度調(diào)節(jié)電路，溫度調(diào)節(jié)電路將它在與人工設(shè)定值水平SP之間進行控制計算，將輸出信號作為結(jié)果輸出，將前面原料加熱所需要的熱量加到該輸出信號中，作為燃料流量的設(shè)定值，與燃料流量這一小閉環(huán)所檢測出此時燃料的流量值，做一差值計算，從而調(diào)節(jié)燃料控制閥的大小，進而進行熱量控制。

4.1.2 燃燒雙交叉控制

雙交叉燃燒控制是以維持合適的空氣、燃燒比值為手段，達到燃燒時始終維持低過?？諝庀禂?shù)，從而保證了較高的燃燒效率，同時也減少了排煙對環(huán)境的污染。

雙交叉燃燒控制實際上是以爐溫調(diào)節(jié)為主回路，以燃燒流量和空氣流量調(diào)節(jié)并列為副回路的串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，加上高、低信號選擇器組成的帶有邏輯功能的比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它的主要作用是當爐子負荷變化，以維持爐溫在給定值上，而且使燃燒工況始終處于低過?？諝庀禂?shù)的經(jīng)濟合理狀況。

4.2 汽包水位控制

鍋爐汽包水位控制常用的有位式調(diào)節(jié)和連續(xù)調(diào)節(jié)兩種方式。位式調(diào)節(jié)是根據(jù)汽包水位高、低兩個位置進行控制的，適用于蒸汽量小于4t/h的燃氣鍋爐。本鍋爐采用三沖量水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。汽包水位三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)由汽包水位測量變送器、蒸汽流量測量裝置及變送器、給水流量測量裝置及變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器等組成。汽包水位信號是主信號，任何擾動引起的水位變化，都會使調(diào)節(jié)器輸信號發(fā)生變化，改變給水流量，使水位恢復(fù)到給定值；蒸汽流量信號是前饋信號，其作用是防止由于“虛假水位”而使調(diào)節(jié)器產(chǎn)生錯誤的動作，改善蒸汽流量擾動時的調(diào)節(jié)質(zhì)量；蒸汽流量和給水流量兩個信號配合，可消除系統(tǒng)的靜態(tài)偏差。當給水流量變化時，測量孔板前后的差壓變化很快并及時反應(yīng)給水流量的變化，所以給水流量信號作為介質(zhì)反饋信號，使調(diào)節(jié)器在水位還未變化時就可根據(jù)前饋信號消除內(nèi)擾，使調(diào)節(jié)過程穩(wěn)定，起到穩(wěn)定給水流量的作用。

4.3 爐膛負壓調(diào)節(jié)

爐膛負壓自動控制是通過調(diào)節(jié)引風機入口風門開度，保持爐膛負壓在-20～-10pa的微負壓狀態(tài)，保證鍋爐安全燃燒。引風機停止后，其風門執(zhí)行機構(gòu)需自動關(guān)閉。

4.4 鍋爐送風自動控制

送風自動控制的目的是：使鍋爐所投入的燃料在爐膛中燃燒時，自動投入合適的風量，以保證鍋爐的經(jīng)濟燃燒。通過煤氣壓力調(diào)節(jié)送風壓力，進而達到最高的鍋爐熱效率，煙氣含氧量作為總風量的修正值，通過調(diào)節(jié)送風機變頻器頻率來調(diào)節(jié)送風壓力。

4.5 鍋爐過熱蒸汽溫度自動調(diào)節(jié)

過熱蒸汽溫度自動調(diào)節(jié)的任務(wù)是維持過熱器出口蒸汽溫度在允許范圍之內(nèi)，并保護過熱器使其管壁溫度不超過允許的工作溫度。鍋爐過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)采用自制冷凝水噴水減溫裝置，通過調(diào)節(jié)減溫水調(diào)節(jié)閥門開度來控制集汽集箱和減溫器出口蒸汽溫度，保證集汽集箱中蒸汽溫度在430～450℃范圍內(nèi)。

第三篇：PLC一體化教學實驗平臺設(shè)計與實現(xiàn)

題目：

2013 PLC組態(tài)一體化教學實驗平臺

設(shè)計與實現(xiàn)

單位部室：陽煤職教中心實踐教學部 專 業(yè)：機電一體化與自動控制 作 者：陳志鵬 指導教師：

年10月23日

PLC組態(tài)一體化教學實驗平臺設(shè)計與實現(xiàn)

摘要： 隨著陽煤集團高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)，礦井機電設(shè)備向著高電壓、大功率、控制系統(tǒng)高科技方向發(fā)展，PLC在煤礦應(yīng)用上越來越廣泛，它的簡化接線、性能可靠、事故率低、編程容易、控制多樣等特點，為越來越多的工程師所喜歡，有著廣闊的發(fā)展前景。同時PLC是一門實踐性非常強的課程，實驗環(huán)節(jié)至關(guān)重要。針對如何在低成本條件下進行PLC一體化教學，同時保證教學效果，提出了PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計與組態(tài)監(jiān)控設(shè)計相結(jié)合的PLC一體化教學課程。實踐表明，監(jiān)控組態(tài)技術(shù)的應(yīng)用可以大大提高學生的編程技巧和動手能力，豐富學生的工程實踐經(jīng)驗，達到一體化教學的目的。

關(guān)鍵詞：PLC ；一體化教學 ；教學實驗平臺 ；組態(tài)控制技術(shù) PLC簡介及它在煤礦生產(chǎn)方面的應(yīng)用

PLC稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計算機技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱PLC。PLC自1969年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國、日本、德國的可編程序控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強大。PLC主要特點有：

① 可靠性高，抗干擾能力強。② 配套齊全,功能完善,適用性強。③ 易學易用,深受工程技術(shù)人員歡迎。④ 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小,維護方便。⑤ 體積小,重量輕,能耗低，通用性強。

隨著煤礦機械化程度的不斷提升,PLC在實際生產(chǎn)中得到了廣泛

PLC一體機 的應(yīng)用。例如：主井箕斗提升就是利用了PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)了定量裝載。地面主提升絞車均采用了雙PLC加可控硅模塊控制系統(tǒng)。煤礦井下采煤機、綜掘機、主要扇風機、主排水泵等大型控制設(shè)備的核心元件均采用PLC,井下各種低壓磁力啟動器核心元件也逐步為PLC所代替。地面廠的數(shù)控機床等也已經(jīng)采用了PLC控制,隨著現(xiàn)代化管理水平的不斷提高,PLC和組態(tài)軟件的有效結(jié)合在煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

２ 組態(tài)控制技術(shù)簡介及應(yīng)用

組態(tài)控制技術(shù)屬于計算機控制技術(shù)，利用組態(tài)控制技術(shù)構(gòu)成的計算機測控系統(tǒng)的原理框圖所示可以看出它們是由傳感器、下位機、上位機等幾部分組成。雖然從結(jié)構(gòu)上看與一般計算機測控系統(tǒng)

組態(tài)控制技術(shù)框圖

基本相似，但是采用組態(tài)技術(shù)的計算機控制系統(tǒng)從硬件設(shè)計到軟件開發(fā)都具有組態(tài)性，系統(tǒng)的可靠性和開發(fā)速度都得到了大幅度提高。通常認為，組態(tài)技術(shù)是計算機控制技術(shù)綜合發(fā)展的結(jié)果，是技術(shù)成熟化的標志。在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要用計算機實現(xiàn)某一控制任務(wù)，都是通過編寫程序（如使用 C等）來實現(xiàn)的。編寫程序不但工作量大、周期長、而且可靠性差。組態(tài)控制技術(shù)的出現(xiàn)，解決了這個問題，對于過去需要幾個月的工作，通過組態(tài)幾天就可以完成。

目前，國內(nèi)外許多自動化設(shè)備生產(chǎn)廠家，如德國西門子公司、日本三菱、臺灣研華、中國時利和等，生產(chǎn)了眾多供選擇的工業(yè)標準機 箱、工業(yè)級元件、總線結(jié)構(gòu)過程通道板卡、工控機接口模塊等，為推廣硬件組態(tài)奠定了基礎(chǔ)。在軟件設(shè)計上由于采用成熟的組態(tài)軟件進 行系統(tǒng)設(shè)計，軟件開發(fā)周期大大縮短了。組態(tài)軟件是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，其予設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各硬件廠家的計算機和I/O設(shè)備，與高可靠的工控計算機和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟硬件的全部接口，進行系統(tǒng)集成。需要指出，組態(tài)軟件不僅是組態(tài)控制技術(shù)中的重要組成部分，而且由于具有遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、過程控制等強大功能，在自動化系統(tǒng)中占據(jù)主力軍的位置，逐漸成為工業(yè)自動化系統(tǒng)中的靈魂。實例介紹PLC一體化教學實驗平臺的設(shè)計與實現(xiàn) 下面用西門子公司的Step7 Pro(內(nèi)部包含有模擬器PLCSIM)和WINCC組態(tài)軟件來仿真PLC基礎(chǔ)實驗--機械手實驗。

3.1軟件準備與硬件連接

首先需要一臺裝好了Step7 Pro和 WINCC的計算機，然后準備一臺型號為S7-200（300,400）的西門子PLC。S7-200的編程口通過一條通信電纜(PC/PPI)與計算機的USB通信口連接,這樣就可以在計算機上進行編程和監(jiān)控了。

編程下載

仿真模擬

3.2 控制要求及I/O分配

機械手最開始處于左上端(左限位行程開關(guān)處于動作狀態(tài))。運行過程為:下將YV2--夾緊YV5--上升YV1--右移YV4--下將YV2--放松YV5上升YV1向左返回初始位置。自動控制:按下自動控制的起動按鈕,機械手運行上述控制過程。按下停止時,機械手必須運行完當前周期停在初始位置。

I/O分配

梯形圖

打開Step7 Pro根據(jù)控制要求進行程序的梯形圖的編制，程序通過編譯后下載到PLC中。下載完成后，關(guān)閉Step7 Pro，打開WINCC進行組態(tài)設(shè)計。

3.3 WINCC組態(tài)設(shè)計

利用WINCC組態(tài)軟件建立監(jiān)控系統(tǒng),在工作臺實時數(shù)據(jù)庫中建立 對應(yīng)的變量,都為開關(guān)型。然后設(shè)置好組態(tài)軟件與PLC的串口通信方式。至此,已經(jīng)將組態(tài)軟件中的變量與外部PLC設(shè)備的端子進行連接,當PLC的輸入、輸出繼電器狀態(tài)發(fā)生變化時,將直接反映到組態(tài)軟件的變量。最后建立監(jiān)控畫面模擬機械手實際工作情況。WINCC組態(tài)軟件內(nèi)部提供基本繪圖工具,同時提供了豐富的元件庫,用于畫較復(fù)雜但常用的元件圖形,如電機、閥門等。利用這些元件進行組態(tài)，可建立監(jiān)控畫面。對于各個元件對應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的動畫連接。監(jiān)控畫面中指示燈分別用顏色的變化指示機械手的工作狀態(tài),即當放下物體時,下移指示燈為綠色,否則顯示紅色,其它燈工作情況相似。接下來將元件的動作與變量的變化進行動畫連接,即可利用監(jiān)控畫面控制機械手的動作情況。當沒有實際裝置時,通過監(jiān)控畫面可以讓學生有實際操作的感受,從而增加工程實踐的經(jīng)驗。

組態(tài)軟件最突出的特點就是實時多任務(wù)。其用戶是自動化工程設(shè)計人員，目的就是讓用戶迅速開發(fā)出適合自己需要的可靠的應(yīng)用系統(tǒng)。典型應(yīng)用實例如圖。

I/O分配流程圖

梯形圖

傳統(tǒng)PLC實訓課與組態(tài)一體化教學

傳統(tǒng)PLC實訓課的被控對象多為工業(yè)設(shè)備，一般都有體積大、質(zhì)量大、價格高等特點，很難在實驗室配備。為了盡可能模擬被控對象，使缺乏實際知識的學生增加感性認識，許多學校在PLC實驗室安裝了模擬盤，如十字路口交通燈模擬盤、洗衣機模擬盤等，實驗相應(yīng)內(nèi)容時，將PLC輸入端／輸出端連接到模擬盤對應(yīng)的發(fā)光二極管上。這種模擬盤方法，一則限制了實驗內(nèi)容，二則不形象，不直觀，三則連線很多，耽誤時間。實踐證明，教學效果并不理想。但是，即使這種模擬盤，在陽煤職教中心實踐部微機控制實驗室中也只有兩套。從一體化教學角度上講，這種配置遠遠不能滿足為學生開設(shè)實驗課的需要。另外，隨著申辦示范校工作的深入展開，PLC實驗室也有擴充和更新的必要。如果仍然采用模擬盤方式，不僅占地大、花錢多，而且隨著PLC實驗內(nèi)容的不斷更新，模擬盤方式也會很快落后，最后被淘汰。

既然的PLC被控對象多為工業(yè)設(shè)備和機械，那么就給PLC實訓課帶來一個問題：采用真實被控對象既不現(xiàn)實，也不安全；沒有被控對象模型，既不便學生理解實驗內(nèi)容，也很難激發(fā)學生的學習興趣。將可編程控制器技術(shù)與組態(tài)軟件有機結(jié)合，能為PLC的實訓課教學提供一條新的途徑。利用組態(tài)軟件全真模擬PLC的被控對象，學生不需要實物而僅通過微機的顯示器就可檢驗所編程序的正確與否和執(zhí)行結(jié)果，這給師生雙方都提供了很大方便。結(jié)束語

從教學意義上來說，用計算機組態(tài)全真模擬被控對象，不但可以

克服采用真實被控對象的缺點，而且可以用有限的設(shè)備、低廉的成本、多樣化的程序，來豐富學生的實驗課內(nèi)容，大大增強PLC實驗課的教學效果，形成理論、仿真、實踐三位一體的教學模式，達到一體化教學的目的。

參考文獻: [1] 林小峰.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,1994.[2] 田瑞庭.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,1994.[3] 張萬忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2001.[4] 梁冠英,等.PLC在礦井提升信號系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù),2008.[5] 袁秀英 組態(tài)控制技術(shù)［1］ 北京：電子工業(yè)出版社。

[6] 嚴盈富 監(jiān)控組態(tài)軟件與PLC入門［1］北京：人民郵電出版社。

[7] 周美蘭，周封，王岳宇 電氣控制與組態(tài)設(shè)計［1］北京：科學出版社。

第四篇：PLC實驗教學系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

PLC實驗教學系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：為了滿足PLC實驗教學的需要，本文提出保留核心硬件、把被控系統(tǒng)虛擬化的方案，設(shè)計出一套適合實驗教學、安全易用、功能齊全的PLC實驗裝置。該實驗裝置具備傳統(tǒng)實驗系統(tǒng)的直觀性、系統(tǒng)性，具備虛擬實驗系統(tǒng)的低成本、開放性。實驗系統(tǒng)主要包括：電源、主電路、PLC的輸入/輸出線路、被控對象模塊和虛擬運行平臺等。

關(guān)鍵詞：PLC 實驗教學 單片機 虛擬系統(tǒng)

中圖分類號：TM571.61 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）02-0000-00

引言

現(xiàn)有的PLC實驗系統(tǒng)的構(gòu)建模式可以分為三類：傳統(tǒng)實驗系統(tǒng)；模擬實驗系統(tǒng)；虛擬實驗系統(tǒng)。

其中傳統(tǒng)實驗系統(tǒng)的的優(yōu)點是能建立系統(tǒng)的整體概念，直觀，易于理解，缺點是價格昂貴，實驗內(nèi)容有限，被控對象易損壞導致維護困難、成本高，學生操作時易發(fā)生危險等；虛擬實驗系統(tǒng)的優(yōu)點是成本低，易于維護，操作安全，直觀，實驗內(nèi)容多樣等，缺點是沒有了PLC實物，使整個實驗內(nèi)容都是“虛假”了。

如何構(gòu)建一個功能完善的實驗系統(tǒng)，既能直觀的動態(tài)顯示被控系統(tǒng)的工作情況，又能突破空間限制、解決經(jīng)費不足的問題，是本文研究的主要內(nèi)容。系統(tǒng)設(shè)計目標

解決高校實驗教學經(jīng)費不足的問題；解決PCL課程實驗中被控制對象建立難的問題；在實驗室環(huán)境下幫助學生建立起實際的PLC控制系統(tǒng)概念；建立一個開放的、友好的PLC課程實踐學習環(huán)境；延長實驗設(shè)備的使用壽命，減輕教師進行設(shè)備維護的勞動強度。系統(tǒng)構(gòu)成和特點

PLC實驗教學系統(tǒng)保留PLC及其外圍線路，建立真實的PLC控制系統(tǒng)的概念；同時通過虛擬仿真技術(shù)建立被控對象仿真模型，模擬實際被控系統(tǒng)的工作運行狀況，滿足多個實驗內(nèi)容的需求，使系統(tǒng)運行過程和結(jié)果直觀、調(diào)試方便。

2.1 PLC實驗教學系統(tǒng)的構(gòu)成

PLC實驗教學系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示，PLC和I/O設(shè)備建立真實的PLC控制線路，然后用被控對象模塊完成模擬被控系統(tǒng)的功能，最后將模塊模擬的運行數(shù)據(jù)以動畫形式呈現(xiàn)在虛擬運行平臺。

2.2 PLC實驗教學系統(tǒng)具有以下特點

（1）PLC電氣硬件電路的設(shè)計要滿足實物設(shè)備、被控對象和其他形式連接的需要。建立真實的PLC外圍線路，既可以用其連接真實的被控設(shè)備并控制設(shè)備狀態(tài)，也可以將PLC程序的執(zhí)行結(jié)果傳遞給被控對象，通過虛擬運行系統(tǒng)顯示狀態(tài)。

（2）被控對象的設(shè)計要保證足夠的開放性、通用性和真實性。1）開放性：被控對象可以通過更改模塊系統(tǒng)程序，來實現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨平臺的連接和實驗；2）通用性：被控對象雖然是單一不變的，但是可以在不增加投入、不改變硬件的前提下完成多個實驗內(nèi)容，減少維護成本，增加系統(tǒng)的利用率；3）真實性：系統(tǒng)通過被控對象來代替被控設(shè)備，雖然要通過被控系統(tǒng)軟件平臺來顯示運行情況，但是整個實驗系統(tǒng)有真實的PLC以及外圍線路作為前提，所有的執(zhí)行結(jié)果和反饋信號都從對象的運行得到，而不是讀取的PLC的運行數(shù)據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計

3.1 PLC線路

PLC實驗教學系統(tǒng)中的PLC設(shè)備將采用西門子公司的S7-200 CPU 226CN型號的主模塊，選擇數(shù)字量輸入/輸出混合模塊EM223作為數(shù)字量I/O擴展模塊（可根據(jù)實際控制需要進行取舍），選擇模擬量輸入模塊EM231和模擬量輸出模塊EM232作為模擬量I/O擴展模塊。

以PLC的外圍線路為例如圖2所示。即PLC的 I/O電路主要是說明PLC的輸入/輸出端口與I/O設(shè)備的連接關(guān)系。輸入設(shè)備連接到PLC的輸入端口，給PLC的運行提供動作指令和參數(shù)反饋，可手動給定也可自動反饋；輸出設(shè)備連接PLC的輸出端口，接收PLC程序的運行結(jié)果并執(zhí)行，控制用電設(shè)備的運行狀態(tài)。

3.2 被控對象模塊

被控對象模塊通過單片機電路的運行來模擬被控系統(tǒng)。其功能是模擬被控設(shè)備的運行，按照PLC系統(tǒng)的執(zhí)行結(jié)果進行動作并反饋被控設(shè)備的狀態(tài)和參數(shù)給PLC；同時，嵌入式被控對象模塊給虛擬被控系統(tǒng)運行平臺提供運行數(shù)據(jù)。被控對象模塊的硬件結(jié)構(gòu)包括：電源電路、控制單元電路、輸入采集電路和輸出驅(qū)動電路以及通信電路。如圖3所示為被控對象模塊的控制單元電路板。

3.3 虛擬運行平臺

虛擬運行平臺是建立在被控對象模塊基礎(chǔ)上的一個圖形界面虛擬顯示系統(tǒng)，其工作過程是讀取被控對象模塊的數(shù)據(jù)，然后通過虛擬的系統(tǒng)界面動態(tài)表示系統(tǒng)運行的過程。

虛擬運行平臺的被控系統(tǒng)界面雖然是虛擬的，即用圖形界面表示實際的被控設(shè)備，但它不是完全通過仿真軟件虛擬的，也不是通過讀取PLC數(shù)據(jù)實現(xiàn)的上位機監(jiān)控，而是建立在真實的硬件和真實的運行數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的，是真實控制結(jié)果的圖形畫面顯示。這樣可以降低實驗成本，使用方便，通用性好，同時又具備系統(tǒng)、直觀和真實的效果。圖4為智能交通燈的虛擬運行平臺界面。結(jié)語

該PLC實驗教學系統(tǒng)在保證良好經(jīng)濟性的前提下，能夠系統(tǒng)的、直觀的、真實的實現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)的硬件連接、程序設(shè)計、調(diào)試和運行演示。系統(tǒng)從硬件結(jié)構(gòu)上遵循了真實PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)流程，便與學生建立與工業(yè)現(xiàn)場相匹配的系統(tǒng)概念，并能夠直觀的看到調(diào)試和控制的結(jié)果，從而提高教學效果，滿足社會生產(chǎn)對PLC技術(shù)人才的需求。

第五篇：公交查詢系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)論文

公交查詢系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)論文

1引言

隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展、規(guī)模的擴大以及人口的增長，城市交通問題日益突出。降低出行時間將使所有的公交利用者產(chǎn)生效益，快速的交通、更好的信息及更好的市場可以提高公交的形象，能夠增加公交乘坐者。城市公共交通運輸以其覆蓋面廣、經(jīng)濟、快捷的特點，成為絕大多數(shù)出行者的首選方式，也是各地城市政府大力發(fā)展的一種交通方式。本地市民特別是外來旅游、出差、就醫(yī)等急需了解本地道路情況的人可以利用本系統(tǒng)方便快捷的查詢出所有符合他們要求的公交路線，對他們的出行和生活提供幫助。我國城市公交乘客信息系統(tǒng)的發(fā)展處于一個落后的水平,廣大乘客可以獲得信息的方式很少,公交信息的完整性和準確性得不到保證，而且還沒有專門的機構(gòu)負責信息的發(fā)布和管理。出于這個目的,在老師的指導下,我設(shè)計了這個城市公交線路查詢系統(tǒng)。在對公交乘客出行心理特征進行分析的基礎(chǔ)上,考慮乘客選擇公交線路決策的因素,進行程序關(guān)鍵部分的框架設(shè)計。

現(xiàn)階段，人們的出入方式主要還是來源于城市公交，特別是對于那些到外地出差、打工，進行商業(yè)有關(guān)或其他事情需要在外地進行短暫停留的人而言，公交對他們是必不可少的，但是對于那個不屬于自己所熟悉的城市，坐公交也是一個很大的難題，因此，開發(fā)一個公交查詢系統(tǒng)就顯得非常的重要。本系統(tǒng)的核心是對選擇好的車次進行路線的查詢，或者輸入所要查詢的車站名，點擊“查詢”按鈕，查詢所有含有該站的車次及相應(yīng)的?？空?。此處既可以“精確查詢”也可以是“模糊查詢”，“模糊查詢”主要方便那些對站名不是很清楚，但知道其中的一部分的乘客，系統(tǒng)可以幫助他們快速的查出。

1.1論文的研究內(nèi)容

公交查詢系統(tǒng)是一個取代過去由人工查詢的查詢系統(tǒng)。本論文論述了一個基于瀏覽器/服務(wù)器（B/Srowser/Server）模式的公交查詢系統(tǒng)的研究和實現(xiàn)的過程.論文從開發(fā)平臺和工具談起，對ASP.NET服務(wù)器所提供的組件及其屬性和方法做了一般介紹，更重要的是闡述了ASP.NET的數(shù)據(jù)庫訪問組件ADO.NET的使用方法。最后，詳細介紹了如何創(chuàng)建“公交查詢系統(tǒng)”的全部過程。系統(tǒng)的開發(fā)工具與環(huán)境

2.1ASP.NET簡介

ASP.NET是一種建立在通用語言上的程序構(gòu)架，能被用于一臺

Web務(wù)器來建立強大的應(yīng)用程序。ASP.NET提供許多比現(xiàn)在的開發(fā)模式強大的的優(yōu)勢。AS.PNET建立在.NET Framework的編程類之上，它提供了一個web應(yīng)用程序模型，并且包含使生成web應(yīng)用程序變得簡單的控件集和結(jié)構(gòu)。ASP.NET包含封裝公共用戶界面元素（如文本框和下拉菜單）的控件集。但這些控件在務(wù)器上運行，并以HTML的形式將它們的用戶界面推送到瀏覽器。在服務(wù)器上，這些控件公開一個面向?qū)ο蟮木幊棠Ｐ?，為web開發(fā)人員提供了面向?qū)ο蟮木幊痰呢S富性。ASP.NET還提供結(jié)構(gòu)服務(wù)（如會話狀態(tài)管理和進程回收），進一步減少了開發(fā)人員必須編寫的代碼量并提高了應(yīng)用程序的可靠性。另外，ASP.NET 使用這些同樣的概念使開發(fā)人員能夠以服務(wù)的形式交付軟件。使用ML webservices功能ASP.NET開發(fā)人員可以編寫自己的業(yè)務(wù)邏輯并使ASP.NETT結(jié)構(gòu)通過SOAP交付該服務(wù)。Visual Studio.NET是一套完整的開發(fā)工具，用于生成應(yīng)用程序、XML Web services、桌面應(yīng)用程序和移動應(yīng)用程序。Visual Basic.NET、Visual C++.NET、Visual C#.NET和VisualJ#.NET全都使用相同的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，該環(huán)境允許它們共享工具并有助于創(chuàng)建混合語言解決方案。另外，這些語言利用了.NET Framework的功能，此框架提供對簡化應(yīng)用程序和XML Web services 開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)的訪問。

2.1.1ASP.NET技術(shù)的優(yōu)點

ASP.NET是一種將各種Web元素組合在一起的服務(wù)器技術(shù)，是一個統(tǒng)一的Web開發(fā)平臺，它提供了生成一個完整的Web應(yīng)用程序所必須要的各種服務(wù)。與以前的開發(fā)模型相比較，它提供了以下數(shù)個重要的優(yōu)點：

(1）增強的性能。ASP.NET是在服務(wù)器上運行的編譯好的公共語言運行庫代碼。與被解釋的前輩不同，.NET可利用早期綁定、實時編譯、本機優(yōu)化和盒外緩存服務(wù)。這相當于在編寫代碼之前便顯著提高了性能。(2）世界級的工具支持。ASP.NET框架補充了Visual Studio集成開發(fā)環(huán)境中的大量工具箱和設(shè)計器。WYSIWYG編輯、拖放服務(wù)器控件和自動部署只是這個強大的工具所提供功能中的少數(shù)幾種

（3）威力和靈活性。由于ASP.NET基于公共語言運行庫，因此應(yīng)用程序開發(fā)人員可以利用整個平臺的威力和靈活性。.NET框架類庫、消息處理和數(shù)據(jù)訪問解決方案都可從 Web 無縫訪問。ASP.NETT也與語言無關(guān)，所以可以選擇最適合應(yīng)用程序的語言（如C#），或是跨多種語言分割應(yīng)用程序。另外，公共語言運行庫的交互性保證在遷移到ASP.NET時保留基于COM的開發(fā)中的現(xiàn)有投資。（4）簡易性。ASP.NET使執(zhí)行常見任務(wù)變得容易，從簡單的窗體提交和客戶端身份驗證到部署的站點配置。

（5）可管理性。ASP.NET采用基于文本的分層配置系統(tǒng)，簡化了將設(shè)置應(yīng)用于服務(wù)器環(huán)境和Web應(yīng)用程序。由于配置信息是以純文本形式存儲的，因此可以在沒有本地管理工具幫助的情況下應(yīng)用新設(shè)置。此“零本地管理”哲學也擴展到了ASP.NET框架應(yīng)用程序的部署。只需將必要的文件復(fù)制到服務(wù)器，即可將ASP.NET框架應(yīng)用程序部署到服務(wù)器。不需要重新啟動服務(wù)器，即使是在部署或替換運行的編譯代碼時。

（6）可縮放性和可用性。ASP.NET在設(shè)計時考慮了可縮放性，增加了專門用于在聚集環(huán)境和多處理器環(huán)境中提高性能的功能。另外，進程受到ASP.NET 運行庫的密切監(jiān)視和管理，以便當進程行為不正常（泄漏、死鎖）時，可就地創(chuàng)建新進程，以幫助保持應(yīng)用程序始終可用于處理請求。2.1.2.NET Framework概述 NET Framework是用于生成、部署和運行XML Web services 和應(yīng)用程序的多語言環(huán)境。它由以下幾個主要部分組成：

公共語言運行庫

運行庫實際上在組件的運行時和開發(fā)時操作中都起到很大的作用，盡管名 稱中沒有體現(xiàn)這個意思。在組件運行時，運行庫除了負責滿足此組件在其他組件上可能具有的依賴項外，還負責管理內(nèi)存分配、啟動和停止線程和進程，以及強制執(zhí)行安全策略。在開發(fā)時，運行庫的作用稍有變化；由于做了大量的自動處理工作（如內(nèi)存管理），運行庫使開發(fā)人員的操作非常簡單，尤其是與今天的COM相比。特別是反射等功能顯著減少了開發(fā)人員為將業(yè)務(wù)邏輯轉(zhuǎn) 變?yōu)榭芍赜媒M件而必須編寫的代碼量。

統(tǒng)一編程類

該框架為開發(fā)人員提供了統(tǒng)一的、面向?qū)ο蟮?、分層的和可擴展的類庫集(API)。目前，C++開發(fā)人員使用Microsoft基礎(chǔ)類，而Java開發(fā)人員使用Windows 基礎(chǔ)類?？蚣芙y(tǒng)一了這些完全不同的模型并且為Visual Basic和JScript程序員同樣提供了對類庫的訪問。通過創(chuàng)建跨所有編程語言的公共 API 集，公共語言運行庫使得跨語言繼承、錯誤處理和調(diào)試成為可能。從JScript到C++的所有編程語言具有對框架的相似訪問，開發(fā)人員可以自由選 擇它們要使用的語言。2.2 ADO.NET概述

ADO.NET并不是ADO的升級版本，它是全新的面向?qū)ο竽Ｐ?。比ADO更適應(yīng)于分布式及Internet等大型應(yīng)用程序環(huán)境，為了多人同時存取更具擴展性，ADO.NET的數(shù)據(jù)存取采用的是離線存取模式，可說是專門為.NET臺設(shè)計的數(shù)據(jù)存取結(jié)構(gòu)。它具有簡單地訪問關(guān)系數(shù)據(jù)、可擴展性、支持多層應(yīng)用程序、統(tǒng)一XML和關(guān)系數(shù)據(jù)訪問的特點。ADO.NET的主要目標是提供對關(guān)系數(shù)據(jù)的簡單訪問功能。坦白的說，易于使用的類描述關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的表、列和行。另外，ADO.NET引入了DataSet類，它代表來自封裝在一個單元中的關(guān)聯(lián)表中的一組數(shù)據(jù)，維持他們之間完整的關(guān)系。這是在ADO.NET中的新概念，可以顯著的擴展數(shù)據(jù)訪問接口的功能。ADO.NET可以擴展——它為插件.NET 數(shù)據(jù)提供者（也稱為可管理提供者）提供了框架，這些提供者被構(gòu)建，以便從任何數(shù)據(jù)源讀取和寫入數(shù)據(jù)。ADO.NET提供了兩種內(nèi)置的.NET數(shù)據(jù)提供者，一種用于OLE DB數(shù)據(jù)源，另一種用于Microsoft SQL Server?？梢酝ㄟ^OLE DB訪問數(shù)據(jù)格式（比如Microsoft Access）、第三方數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系數(shù)據(jù)另外，Microsoft最近預(yù)演了用于ADO.NET的ODBC.NET數(shù)據(jù)提供者，它允許.NET 訪問更多的舊的數(shù)據(jù)格式和第三方數(shù)據(jù)庫。ADO.NET用于多層應(yīng)用程序。這是當今商業(yè)和電子商務(wù)應(yīng)用程序最常見的體系結(jié)構(gòu)。在多層體系結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用邏輯的不同部5分1運a行s在p多x個服務(wù)器或進程中，每一部分就稱為一層。ADO.NET使用開放的Internet標準XML格式在層之間通信，允許數(shù)通過Internet防火來傳遞，并允許以非Microsoft技術(shù)來實現(xiàn)一層或多層。那么在Visual Studio.NET中ADO.NET訪問數(shù)據(jù)庫分為二種。一種是SQL Server 數(shù)據(jù)庫，另一種是其任何類型的數(shù)據(jù)庫。本系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫為SQL Server2005,因此是通過SQLConnection、SqlCommandSqlDataAdapter、DataSet等幾個主要的數(shù)據(jù)訪問對象來訪問數(shù)據(jù)的.需求分析

3.1系統(tǒng)需求分析

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們生活水平的提高，越來越多的人開始熱衷于到外地旅游。那么對于這些外來旅游者，首先搞清這個城市的公交路線顯的很重要！我的家鄉(xiāng)沈陽，作為一個旅游城市，每年都要吸引大量的游客，為了滿足這些游客熟悉公交路線的需求，特以公交查詢系統(tǒng)為設(shè)計課題。本軟件不僅能給游客帶來方便，也能給廣大市民提供方便。我認為這樣的系統(tǒng)應(yīng)該具有很好的實用性！開發(fā)本系統(tǒng)的目標就是立足廣大乘客的實際，著眼于公交業(yè)的未來發(fā)展，規(guī)范公交管理，提高服務(wù)質(zhì)量，方便乘客查詢，并為此設(shè)計該系統(tǒng)。人們生活水平的提高，越來越多人喜歡旅游，但是第一次來一個陌生的城市，肯定對公交路線不熟悉，所以必定需要一個能查看具體公交線路的公交系統(tǒng)。有些只知道一個站的某幾個字或一個車次的某幾個數(shù)字，所以本系統(tǒng)將給出站點的模糊查詢，方便用戶的查詢，有些只知道車次

或某個站點，本系統(tǒng)也給出了公交線路查詢、公交站點查詢、公交換乘查詢，進一步方便大家的出行，但也有用戶什么都查不到，想留言問問人，所以再搞個留言板很有必要，方便大家交流以及解答各種疑難問題！本系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計的方法來實現(xiàn)系統(tǒng)總體功能，提高系統(tǒng)的各項指標，即將整個系統(tǒng)合的劃分成各個功能模塊，正確地處理模塊之間和模塊內(nèi)部的聯(lián)系以及和數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系，定義各模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過對模塊的設(shè)計和模塊之間關(guān)系的系統(tǒng)來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能前臺主要有3個模塊，線路查詢、站點查詢、公交換乘模塊和后臺管理模塊

功能名稱：線路查詢

功能概述：可以獲得要查詢公交所通過的各個站點。

功能名稱：站點查詢

功能概述：通過輸入的指定站點查詢經(jīng)過該站點的公交。

功能名稱：公交換乘查詢

功能概述：分為公交直達、公交一次換乘，主要體現(xiàn)那些不可直達需要轉(zhuǎn)車的路線的所有換法。(如果用戶輸入的起始點和終點，有一條及一條以上的公交線可以直達的，則為公交直達；如果輸入的起始點和終點，沒有一條公交線可以直接到的，系統(tǒng)將會給出一次換乘的方案，則為公交一次換乘)功能名稱：后臺管理

功能概述：用于管理員登陸，添加、修改、刪除公交線路，修改信息資料、安全密碼，回復(fù)留言板等功能。

本系統(tǒng)提供了的車次查詢功能、路5線1查A詢S功P能X。乘客可以方便的進行查詢，以防乘錯車次。當然有些功能的智能化不是很強，系統(tǒng)有待進一步來完善。

3.2 數(shù)據(jù)庫需求分析

數(shù)據(jù)庫在一個信息管理系統(tǒng)中占有非常重要的地位，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞將直接對應(yīng)用系統(tǒng)的效率以及實現(xiàn)的效果產(chǎn)生影響。合理的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計可以提高數(shù)據(jù)存儲的效率，保證數(shù)據(jù)的完整和一致。

數(shù)據(jù)庫技術(shù)是由傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)發(fā)展而來的，從層次模型、網(wǎng)狀模型發(fā)展到關(guān)系模型。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)，是計算機科學的一個重要分支，它能指導我們正確地設(shè)計數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它的出現(xiàn)極大地促進了計算機應(yīng)用的發(fā)展。采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)的原理和方法可以有效地設(shè)計實用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。一個完整的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS），數(shù)據(jù)庫管理員（DBA）、數(shù)據(jù)庫（DB）、應(yīng)用程序和相應(yīng)的硬件設(shè)施。

目前許多數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都基于關(guān)系模型，關(guān)系模型的主要特點是用表格結(jié)構(gòu)表達實體，用鍵表示實體與實體之間的聯(lián)系。與層次模型和網(wǎng)狀模型相比，關(guān)系模型比較簡單，容易為初學者接受。關(guān)系模型是由若干個關(guān)系模式組成的集合，關(guān)系模式相當于記錄類型，它的實例稱為關(guān)系。每個關(guān)系是一張表格。表格簡單，用戶易懂，用戶只需用簡單的查詢語句就可以對數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)操作，并不涉及到存儲結(jié)構(gòu)，訪問技術(shù)等細節(jié)。關(guān)系模型是數(shù)學化的模型，要用到集合論，離散數(shù)學等知識。SQL語言是關(guān)系數(shù)據(jù)庫的代表性語言，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時，應(yīng)注意數(shù)據(jù)的安全性，保證數(shù)據(jù)的安全，防止非法用戶訪問數(shù)據(jù)庫，以免泄露重要信息，同時也能51防A止s非法用戶的蓄意破壞，有許多保護數(shù)據(jù)的方法，如采用用戶標識，口令密碼或訪問控制等方法。一個成功的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)具有用戶標識，每一個合法用戶具有一個用戶名和相應(yīng)的口令，進入數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)前必須輸入正確的口令，否則無法進入系統(tǒng)，這就保證了只有合法的用戶才能操作數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。為了保證數(shù)據(jù)的合法語義，必須對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行完整性約束，即防止用戶輸入不合語義的數(shù)據(jù)。

在設(shè)計應(yīng)用軟件時，應(yīng)嚴格按照軟件工程學的方法進行設(shè)計，傳統(tǒng)的方法采用瀑布模型，從問題定義、可行性分析、需求分析、概念設(shè)計、總體設(shè)計、系統(tǒng)實現(xiàn)、編碼和軟件測試、運行和維護等軟件生命周期內(nèi)，每一階段均在前一階段的基礎(chǔ)上進行設(shè)計，并在每一階段有相應(yīng)的文檔資料。設(shè)計數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時應(yīng)該首先充分了解用戶各個方面的需求，包括現(xiàn)有的以及將來可能增加的

需求。數(shù)據(jù)庫設(shè)計一般包括如下幾個步驟：數(shù)據(jù)庫需要分析，數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計，數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計。

4系統(tǒng)概要設(shè)計

4.1概述

本階段設(shè)計的基本目標是解決系統(tǒng)如何實現(xiàn)問題，也叫做概要設(shè)計，本階段主要任務(wù)是劃分

出系統(tǒng)的物理元素及設(shè)計軟件的結(jié)構(gòu)，完成軟件定義時期的任務(wù)之后就應(yīng)該對系統(tǒng)進行總體設(shè)

計，即根據(jù)系統(tǒng)分析產(chǎn)生的分析結(jié)果來確定這個系統(tǒng)由哪些系統(tǒng)和模塊組成，這些系統(tǒng)和模塊又如何有機的結(jié)合在一起，每個模塊的功能如何實現(xiàn)。系統(tǒng)設(shè)計的目標是使系統(tǒng)實現(xiàn)擁有所要求的功能，同時，力爭達到高效率、高可靠性、可修改性，并且容易掌握和使用。模塊化的依據(jù)是：

把復(fù)雜問題分解成許多容易解決的小問題。原來的問題也就變得容易解決。模塊化設(shè)計是把大型軟件按照一定的原則劃分成一個較小的相對功能獨立又相關(guān)聯(lián)的模塊。每個模塊完成一個特定的子功能。把這些模塊結(jié)合起來組成一個整體。完成指定的功能，滿足問題的要求。采用模塊化原理的優(yōu)點在于可以使軟件結(jié)構(gòu)清晰，容易測試和調(diào)試。從而提高軟件的可靠性，可修改性。有助于軟件開發(fā)的組織管理。一個大型軟件可分別編寫不同的模塊。4.2功能模塊劃分 查詢系統(tǒng)模塊

該模塊實現(xiàn)公交查詢功能?？蓪崿F(xiàn)按線路查詢、站點查詢和起點—終點查詢?nèi)N查詢方式。錄入系統(tǒng)模塊該模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的新增、修改、刪除功能。

4.3.1 數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計

在系統(tǒng)設(shè)計的開始，我首先考慮的是如何用數(shù)據(jù)模型來數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)與語義，以對現(xiàn)實世界進行抽象。目前廣泛使用的數(shù)據(jù)模型可分為兩種類型，一種是獨立于計算機系統(tǒng)的“概念數(shù)據(jù)模型”，如“實體聯(lián)系模型”；另一種是直接面向數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)的“結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型”。在本系統(tǒng)中我采用“實體聯(lián)系模型”（ER模型）來描述數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)與語義，以對現(xiàn)實世界進行第一次抽象。ER模型直接從現(xiàn)實世界抽象出實體類型及實體間聯(lián)系然后用ER圖來表示數(shù)據(jù)模型。它有兩個明顯的優(yōu)點：接近于人的思維，容易理解；與計算機無關(guān)，用戶容易接受。但它只是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的第一步。E-R圖是直觀表示概念模型的工具，它有三個基本成分：

（1）矩形框，表示實體類型（考慮問題的對象）。（2）菱形框，表示聯(lián)系類型（實體間的聯(lián)系）。（3）橢圓形框，表示實體的屬性。實體和屬性的定義如下：

管理員表（登陸ID，登錄姓名，登錄密碼）站名表（站名編號，站名）

車輛線路編號表（車次，車線類型）

線路表（線路編號，車次，站名，次序）

車輛表（車輛編號，車次，車輛類型，服務(wù)類型，票價，IC 卡類型，運行區(qū)間）

冬季發(fā)車時間表（車次，編號，首班時間，末班時間）

夏季發(fā)車時間表（車次，編號，首班時間，末班時間）

4.3.2數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計

本系統(tǒng)創(chuàng)建的SQL數(shù)據(jù)庫名稱為城市公交查詢系統(tǒng)。并將數(shù)據(jù)文件和日志文件保存在公交查詢系統(tǒng)APP_DATA文件夾中。①管理員表(LoginTable)

管理員表存放登陸系統(tǒng)所需要的用戶名和密碼，登錄后臺時需要訪問此表。

②站名表

站名表存放站名等數(shù)據(jù)，修改站名需要訪問此表。

③車輛線路編號表

車輛線路編號表存放線路編號等數(shù)據(jù)，修改車輛線路編號將要訪問此表。

④線路表

線路表存放公交車線路的數(shù)據(jù)，修改車輛線路需要訪問此表。

5詳細設(shè)計與實現(xiàn)

5.1.連接數(shù)據(jù)庫的包含文件

在動態(tài)網(wǎng)站中，調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是十分頻繁的，為了避免編寫重復(fù)的代碼。編寫一個數(shù)據(jù)庫連接文件是非常重要的。DB.cs

文件中包含了本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫的連接代碼。本系統(tǒng)的數(shù)庫 的連接代碼如下：

public static SqlConnection createConnection(){

SqlConnection

con=new SqlConnection(“server=.;database=城市公交查詢系統(tǒng);uid=sa;pwd=;”);return con;}

5.1.1新增車次線路

此模塊為管理員操作，如當?shù)爻霈F(xiàn)新的公交線路，或原有公交車線路有新的站點加入，管理員可以登錄此表，及時添加線路和站點的信息，以保證車次線路的及時更新，方便用戶查詢。添加車次的界面如圖所示。

在輸入相關(guān)車次信息后便進入站名添加過程如圖

5.1.2新增車次線路

此模塊為管理員操作，如當?shù)爻霈F(xiàn)新的公交線路，或原有公交車線路有所變動是，管理員可以登錄此模塊，及時添加相關(guān)的線路圖，以保證車次線路圖的及時更新，方便用戶查詢。添加的界面如圖

5.1.3刪除車次以及無效站點

此模塊同樣為管理員操作，如當?shù)啬膫€公交線路已經(jīng)被廢除，或原有公交車線路有哪個站點被刪除，管理員可以登錄此表，及時刪除線路和站點的信息，以保證車次線路的及時更新，方便用戶查詢。刪除的界面如圖

5.1.4刪除線路圖

該模塊在管理員系統(tǒng)中實現(xiàn)，如當?shù)啬膫€公交線路已經(jīng)改變，管理員可以登錄此模塊，及時刪除線路圖信息，以保證車次線路圖的及時更新，方便用戶查詢。刪除的界面如圖

6測試與維護

6.1 創(chuàng)建和測試應(yīng)用程序

為了確保本系統(tǒng)能夠正常運行，需要在發(fā)布之后做一次較全面的測試?，F(xiàn)將具體操作及過程

舉例說明如下：

創(chuàng)建和測試應(yīng)用程序應(yīng)是交替進行的，既要注意開發(fā)的效率也要注意它的穩(wěn)定性。每編寫一個模塊，就要對這個模塊進行測試，看它能否根據(jù)特定的要求工作。及早發(fā)現(xiàn)問題，及早解決，否則到最后再來測試的話，難度會大大增加。6.2測試項目

在MIS開發(fā)過程中采用了多種措施保證軟件質(zhì)量，但是實際開發(fā)過程中還是不可避免地會產(chǎn)生差錯，系統(tǒng)中通?？赡茈[藏著錯誤和缺陷，不經(jīng)周密測試的系統(tǒng)投入運行，將會造成難以想象的后果，因此系統(tǒng)測試是MIS開發(fā)過程中為保證軟件質(zhì)量必須進行的工作。大量統(tǒng)計資料表明，系統(tǒng)測試的工作量往往占MIS 開發(fā)總工作量的40%以上。因此，我們必須重視測試工作。由于程序中隱藏的缺陷只在特定的環(huán)境下才有可靠顯露，系統(tǒng)缺陷通常是由于對某些特定情況考慮不周造成的。因此測試不是為了表明程序正確；成功的測試也不是沒有發(fā)現(xiàn)錯誤的測試。

有意義的軟件測試應(yīng)該是從“破壞”軟件系統(tǒng)的角度出發(fā)，精心設(shè)計最有可以暴露程序系統(tǒng)缺陷的測試方案。因此軟件測試的目標應(yīng)該是以盡可能少的代價和時間找出軟件系統(tǒng)中潛在的錯誤和缺陷。

總結(jié)

在公交數(shù)字化的時代，公交系統(tǒng)的設(shè)計者應(yīng)當以乘客需求為首位，調(diào)整服務(wù)策略，滿足社會的需要和乘客的需要，充分發(fā)揮公交系統(tǒng)交通中心的作用。本系統(tǒng)基本達到了預(yù)定的設(shè)計目標，但是在系統(tǒng)的實際化應(yīng)用中仍需要改進和提高公交查詢系統(tǒng)的服務(wù)職能。系統(tǒng)的不足與改進方案：

在數(shù)據(jù)庫設(shè)計方面，還有待改進，數(shù)據(jù)庫設(shè)計也可采用別的形式，比如：可以用一個字段作為站點字段，另一個字段作為經(jīng)過該站點的車次字段，只要找到經(jīng)過某個站點最多的車次，就可以設(shè)計該字段的類型以及長度。其次，系統(tǒng)的實際應(yīng)用化欠缺，可以通過使用根據(jù)起點站、終點站來確定那條路線，給出多種乘車方案的方法改進。線路的更新應(yīng)該可以通過調(diào)整數(shù)據(jù)庫次序的方法來更新。同時，界面的設(shè)計不夠美觀版面的設(shè)計以及查詢結(jié)果的顯示不夠人化，視覺效果不佳。應(yīng)當參照一些比較美觀的網(wǎng)站設(shè)計進行色彩的調(diào)整，同時亦可以加入更多的FLASH效果使得頁面更具動態(tài)性。

致謝

時光飛逝，一轉(zhuǎn)眼我的大學生活就要結(jié)束了。這兩年我學到了很多很多的知識，是我人生的一個轉(zhuǎn)折。我之所以能取得這些成績，除了有自己的努力外，在我的學習，生活中還得到了很多人的關(guān)心和幫助。在此我要對他們表示衷心的感謝。

首先，我要感謝我的畢業(yè)指導老師。在連續(xù)數(shù)月的畢業(yè)設(shè)計中，她不遺余力地指導和幫助我。在她孜孜不倦的教誨下，我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計。老師對工作認真負責的態(tài)度，對學生無私的關(guān)懷，使我受益良多。我衷心地感謝她。在這里我還要感謝所有指導過我的老師們，沒有你們的培養(yǎng)我無法完成兩年的大學學業(yè)還有，我能有今天，是與我父母的辛勤培養(yǎng)分不開的，他們?yōu)槲腋冻隽艘磺?。我將在以后的學習、工作中再接再厲，盡我最大的努力做到最好來報答父母的養(yǎng)育之恩。

參考文獻

[1]曹祖圣.吳明哲.Visual C#.NET 程序設(shè)計經(jīng)典.北京:科學版社,2004.P.50-53.[2]宣小平.ASP.NET數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)實例導航.上海:人民郵電出版社,2003.P.121-130.[3]金銀秋.數(shù)據(jù)庫原理與設(shè)計.北京:科學出版社,2003.P.201-230.[4]張海藩.軟件工程.北京:人民郵電出版社2002.P.75-80.[5]朱曄.ASP.NET 第一步——基于C#和ASP.NET2.0.北京:清華大學出版社,.2007-7-1.P.301-310.[6]譚振林.道不遠人——深入解析ASP.NET 2.0 控件開發(fā).北京:子工業(yè)出版社。2007-9-1.P.125-140.[7]哈特 ASP.NET 2.0經(jīng)典教程——C#篇孟憲瑞，易磊.北京:人民郵電出版社.2007-2-1.P.20-40.[8]朱印宏，熊利榮.Dreamweaver 8完美網(wǎng)頁設(shè)計——ASP動態(tài)網(wǎng)頁設(shè)計篇.北京 中國電力出版社.2006-10-1.P.63-72.[9]郝剛ASP.NET 2.0開發(fā)指南.北京:人民郵電出版社.2006-5-1.P.53-55.