基于plc的太陽能交通信號燈的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-08-15 13:07 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 算機(jī)一樣， CPU 是 PLC的核心，它按 PLC 中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮 PLC 進(jìn)行工作。 CPU 的性能關(guān)系到 PLC處理控制信號能力與速度， CPU 位數(shù)越高，運(yùn)算速度越快。 （ 2）存儲器 PLC 使用的物理存儲器與一般計(jì)算機(jī)相同。有隨機(jī) 存取存儲器（ RAM），只讀存儲器（ ROM）及可電擦除可編程只讀存儲器等。 （ 3）輸入寄存器 輸入寄存器可按位進(jìn)行尋址，每一位對應(yīng)一個(gè) 開關(guān)量。 CPU 可以讀其值，但不可以寫或進(jìn)行修改。 圖 2 PLC 硬件組成圖 5 （ 4）輸出寄存器 輸出寄存器的每一位都表明了 PLC 在下一個(gè)時(shí)間段的輸出值，而程序循環(huán)執(zhí)行開 始時(shí)的輸出寄存器的值，表明的是上一時(shí)間段的 真實(shí)輸出值。只有程序執(zhí)行到一個(gè)循環(huán)的尾部時(shí)的值才影響下一時(shí)間段的輸出。 （ 5）其他接口單元 其它接口單元用于提供 PLC 與其它設(shè)備和模塊進(jìn)行連接通信的物理?xiàng)l件。 的工作原理 可編程控制器執(zhí)行程序是 PLC 實(shí)現(xiàn)控制的核心工作，這些工作項(xiàng)目大致可以 分為以下三部分。 第一部分是上電處理。 PLC 上電后對系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化工作，包括硬件 初始化，I/O 模塊配置檢察，停電保持范圍設(shè)定等。 第二部分是掃描過程。一是掃描執(zhí)行系統(tǒng)程序 ，二是掃描執(zhí)行應(yīng)用程序。每次執(zhí)行應(yīng)用程序前先完成輸入處理，其次完成與 其他外設(shè)的通信處理，再次進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器更新。 第三部分是出錯處理。 PLC 每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷檢查，確定 PLC 自身的動作是否正常，檢查出異常時(shí)， CPU 面板上的 LED 及異常繼電器會接通，在特殊寄存器中會存入出錯代碼。當(dāng)出現(xiàn)致命錯誤時(shí)， CPU 被強(qiáng)制為 STOP 方式，所有的掃描停止。以上三部分內(nèi)容中，掃描過程是最主要的 、最經(jīng)常的工作。 二、太陽能交通信號燈的 工作原理及 控制要求 （一）太陽能交通信號燈的工作原理 太陽能 LED 交通信號燈由太陽能電池板、充放電控制器、 蓄電池、 LED 信號燈系統(tǒng)等構(gòu)成。 如圖 3 所示是太陽能交通信號燈的原理框圖。 （二）太陽能交通信號燈的控制要求 圖 3 太陽能交通信號燈原理框圖 6 ① 信號燈受兩個(gè)按鈕控制，當(dāng)啟動按鈕動作時(shí)，信號燈系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)停止按鈕動作時(shí)，所有信號燈都熄滅。 ② 南北綠燈和東西綠燈不能同時(shí)亮，如果同時(shí)亮?xí)r應(yīng)關(guān)閉信號燈系統(tǒng)，并報(bào)警。 ③ 南北紅燈亮維持 25S。在南北紅燈亮的同時(shí)東西綠燈也亮，并維持 20S。到20S 時(shí)，東西綠燈閃爍，閃爍 3S 后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持2S。到 2S 時(shí)，東西黃燈熄，東西紅燈亮。同時(shí)，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。 ④ 東西紅燈亮維持 30S。南北綠燈亮維持 25S。然后閃爍 3S，熄滅。同時(shí)南北黃燈亮，維持 2S后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮。 ⑤ 回到①，循環(huán)執(zhí)行。 三、 交通燈硬件系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì) （一）交通燈信號燈的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中的信號燈均由紅、綠、黃三種顏色的高亮度 LED 圓形點(diǎn)陣組成，電路上采取串并聯(lián)相結(jié)合。且每只發(fā)光二極管的正向工作電流 IF為 15mA，正向工作電壓為 2V。每個(gè)燈由 50 只發(fā)光二極管組成圓形顯示 ,其中每 5個(gè)串聯(lián)在一起，然后這 10個(gè)串聯(lián)支路并聯(lián)起來，這樣可以避免工作電流過大而損害發(fā)光二極管。每個(gè)燈的工作電流為 （ 15 mA 10＝ ），而四個(gè)路口同一時(shí)間最多亮四個(gè)燈，即四個(gè)燈的最大工作電流為 A 4＝ ，則系統(tǒng)一天的用電量為 24h=,一天的功耗為 24V =。 （二）太陽能電池板 太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負(fù)載工作。太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本； 太陽能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽光照到光電二極管上時(shí)，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當(dāng)許多個(gè)電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn) .太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽能電池不會引起環(huán)境污染 。 該系統(tǒng)為直流負(fù)載，負(fù)載工作電壓為 24V,用電量為每天 ，酒泉地區(qū)的最 7 低光照輻射是 1月份，峰值日照時(shí)數(shù)為 ，采用 100W 的光伏組件，峰值電壓為，峰值電流為 ，組件損耗系數(shù)為 ，充電效率系數(shù)也為 。因該系統(tǒng)是直流系統(tǒng)，所以不考慮逆變器的轉(zhuǎn)換效率系數(shù)。 計(jì)算： （三）蓄電池 在太陽能電池供電系統(tǒng)中 ,太陽能電池方陣將太陽能輻射轉(zhuǎn)換為直流電能 ,通過蓄電池將其電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲存起來 ,我們通常稱蓄電池為光伏發(fā)電系統(tǒng)的貯能裝置 。 對于太陽能光伏電源系統(tǒng) ,要求它能夠隨時(shí)地向負(fù)載提供穩(wěn)定的電能 ,但是 ,由于 太陽光照的間歇性和隨機(jī)性 ,發(fā)供電任務(wù)全都靠太陽能電池則難以實(shí)現(xiàn) ,必須通過貯能裝置來對太陽能電池發(fā)出來的電能進(jìn)行貯存和調(diào)節(jié) ,在供電系統(tǒng)正常工作時(shí) , 依蓄電池正常充放電狀態(tài)的變化分為多種情況 ： 第一種是負(fù)載關(guān)閉 ,太陽能電池方陣正常發(fā)電 ,此時(shí)全部電能是向蓄電池組充電 ,使 這些電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能貯存起來 ,直到蓄電池充滿后控制器保護(hù)斷開為止 ； 第二種情況是在太陽能電池發(fā)電的同時(shí) ,負(fù)載也需要工作 。 這時(shí) ,太陽能電池將直接向負(fù)載供電 ,多余的電能也將同時(shí)向蓄電池組充電； 更多的工作情況可能是 ,太陽能電池不再發(fā)電 ,負(fù)載需要的電能全部由蓄電池組提供 。 此時(shí) ， 以化學(xué)能 形式存儲在蓄電池中的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?,供負(fù)載使用 ,所以說蓄電池既能貯存電能 ,還能對系統(tǒng)起著調(diào)節(jié)電量、穩(wěn)定輸出的作用。 蓄電池的種類很多，在光伏系統(tǒng)中采用是鉛酸蓄電池各堿性鎳鎘蓄電池。但考慮到蓄電池的使用權(quán)條件和價(jià)格，大部分太陽能光伏系統(tǒng)選擇鉛酸蓄電池作貯能電源，且使用不需要加水免維護(hù)型的鉛酸蓄電池。 8 該系統(tǒng)為直流負(fù)載，負(fù)載工作電壓為 24V,最大工作電流為 ，每天工作 24h，用電量為每天 。蓄電池選用 12V/100Ah 的 鉛酸蓄電池 。 根據(jù)酒泉的最低溫度確定低溫修正系數(shù)為 ，最大放電深度系數(shù) ，考慮連續(xù)陰雨天數(shù) 3 天。 計(jì)算： 為求得放電修正系數(shù)，先計(jì)算該系統(tǒng)的平均放電率： （四）太陽
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