畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-塑料大棚保溫PLC控制.doc

畢業(yè)論文標(biāo)題：塑料大棚保溫PLC控制系別：電子工程系專(zhuān)業(yè)：電子信息工程技術(shù)學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師：年月日1摘要隨著高分子聚合物聚氯乙烯、聚乙烯的產(chǎn)生，塑料薄膜廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)大棚，覆蓋的材料為塑料薄膜，大棚原是蔬菜生產(chǎn)的專(zhuān)用設(shè)備，隨著生產(chǎn)的發(fā)展大棚的應(yīng)用越加廣泛應(yīng)用領(lǐng)域里的用途非常廣泛。塑料大棚通過(guò)棚膜和墻體的紅外輻射、逆輻射，減少溫室大棚內(nèi)部與外界的熱量交換，同時(shí)密閉的環(huán)境還可以方便空氣對(duì)流和減少熱交換產(chǎn)生的熱量損失。塑料大棚保溫條件要求嚴(yán)格，所以要實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制。本課題采用PLC,溫度傳感器，電動(dòng)機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，本文闡述了具體的設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)過(guò)程、組成，列出了具體的PLC外部接線圖、控制面板、順序功能圖、控制梯形圖及指令表。關(guān)鍵字：塑料大棚；溫度控制；PLC；位置開(kāi)關(guān)。2目錄摘要.11緒論.31.1引言.31.2論文的研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)安排.32PLC的相關(guān)知識(shí).42.1PLC簡(jiǎn)介.42.2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域.72.3FX2N的基本性能.83課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案.93.1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求.93.2外部電路設(shè)計(jì)與說(shuō)明.93.3軟件電路設(shè)計(jì)與說(shuō)明.114程序設(shè)計(jì)及調(diào)試分析.134.1程序設(shè)計(jì).134.2調(diào)試運(yùn)行.14結(jié)束語(yǔ).15致謝.16參考文獻(xiàn).173塑料大棚保溫PLC控制1緒論1.1引言如今，PLC在我國(guó)各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，掌握PLC設(shè)計(jì)和應(yīng)用是從事工業(yè)控制研發(fā)技術(shù)人員必須掌握的一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)。本課程設(shè)計(jì)主要用FX2N，F(xiàn)X2N系列的功能強(qiáng)，速度高。內(nèi)置的用戶存儲(chǔ)器為8K步，可以拓展到16K步，最大可以擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，有多種特殊功能模塊或功能擴(kuò)展板，可以實(shí)現(xiàn)多軸定位控制。機(jī)內(nèi)有實(shí)時(shí)鐘，PID指令用于模擬量閉環(huán)控制。塑料大棚首先是為了提高溫度，延長(zhǎng)植物生長(zhǎng)期，擴(kuò)大植物的種植范圍。白天使植物光和作用旺盛，制造大量氧氣，晚上植物通過(guò)呼吸作用再釋放二氧化碳。促進(jìn)白天的光合作用。這次課程設(shè)計(jì)主要是通過(guò)溫度傳感器的感應(yīng)來(lái)控制關(guān)窗和開(kāi)窗的電動(dòng)機(jī)進(jìn)而來(lái)控制開(kāi)窗和關(guān)窗。通過(guò)開(kāi)窗和關(guān)窗實(shí)現(xiàn)大棚內(nèi)的溫度維持在1825。1.2論文的研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)安排本次設(shè)計(jì)主要是熟悉PLC的原理，外部接線，利用梯形圖編程，以及調(diào)試。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的仿真進(jìn)一步了解實(shí)際過(guò)程控制。塑料大棚的保溫是一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用，大棚內(nèi)需要使溫度維持在1825，低于18，關(guān)窗保溫，高于25，開(kāi)窗通風(fēng)。在大棚的前后有兩扇窗，有兩臺(tái)電機(jī)分別控制開(kāi)關(guān)窗。結(jié)構(gòu)安排：闡明研究?jī)?nèi)容，控制對(duì)象；簡(jiǎn)述PLC的的相關(guān)知識(shí)；PLC外部電路設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)；調(diào)試；參考文獻(xiàn)。42PLC的相關(guān)知識(shí)2.1PLC簡(jiǎn)介2.1.1PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，具有大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，要求按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集等。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1968年美國(guó)GM（通用汽車(chē)）公司公開(kāi)招標(biāo)，提出研制能夠取代繼電器的控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱(chēng)ProgrammableController（PC）。個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)PC）發(fā)展起來(lái)后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為ProgrammableLogicController（PLC），現(xiàn)在，仍常常將PLC簡(jiǎn)稱(chēng)PC。PLC的定義有許多種。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字量、模擬量的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30-40%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，而且在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)?，F(xiàn)今，PLC已經(jīng)具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的主導(dǎo)地位，是其他控制技術(shù)無(wú)法取代的。2.1.2PLC的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。52.1.3PLC的各組成元素的構(gòu)成及功能：(1)CPU的構(gòu)成及功能CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不必詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令，但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，I/O數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。(2)I/O模塊PLC與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O種類(lèi)有開(kāi)關(guān)量輸入（DI），開(kāi)關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等。開(kāi)關(guān)量是指只有開(kāi)和關(guān)（或1和0）兩種狀態(tài)的信號(hào)，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的I/O分類(lèi)如下：開(kāi)關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號(hào)類(lèi)型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述I/O通用外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。(3)內(nèi)存6內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。不同機(jī)型的PLC期內(nèi)存大小也不盡相同，除主機(jī)單元的已有的內(nèi)存區(qū)外，大部分機(jī)型還可根據(jù)用戶具體需要加以擴(kuò)展。(4)電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類(lèi)型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）。(5)底板或機(jī)架大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問(wèn)底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。(6)PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備錯(cuò)誤!未找到引用源。編程設(shè)備：編程器是PLC開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編寫(xiě)程序、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。某些PLC也配有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。錯(cuò)誤!未找到引用源。人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面也非常普及。錯(cuò)誤!未找到引用源。輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫(xiě)入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。(7)PLC的特點(diǎn)錯(cuò)誤!未找