畢業(yè)論文-基于PLC的濕度控制系統(tǒng)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目基于PLC的濕度控制系統(tǒng) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 系 別 COMMENTS * MERGEFORMAT COMMENTS * MERGEFORMAT COMMENTS * MERGEFORMAT 專(zhuān) 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí) 開(kāi)題時(shí)間2010年11月26日答辯時(shí)間 2011年6月11日指導(dǎo)教師 職 稱(chēng) 基于PLC的濕度控制系統(tǒng)摘要 濕度檢測(cè)在國(guó)防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等行業(yè)有著非常廣泛的應(yīng)用。利用PLC技術(shù)的濕度檢測(cè)系統(tǒng)憑借其可靠性高、體積小而在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。本文對(duì)PLC控制下的濕度檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)。首先，我們簡(jiǎn)單的介紹了下濕度檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展?fàn)顩r，同時(shí)，列舉了目前濕度

2、檢測(cè)所比較常用的方法以及各自所具有的特點(diǎn)。本文重點(diǎn)在于對(duì)該濕度檢測(cè)系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中，比較詳細(xì)的介紹了各部分電路的功能和特點(diǎn)。然后，對(duì)系統(tǒng)中所用的濕度傳感器ZHG濕敏電阻、A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809、松下FP0系列PLC作了簡(jiǎn)單的介紹。在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，比較詳細(xì)的繪制了各個(gè)模塊程序的流程圖，詳細(xì)介紹了各個(gè)模塊的作用。經(jīng)過(guò)對(duì)程序反復(fù)的修改，軟件系統(tǒng)得到了完善。最后，完成了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)具有靈敏度高、反映時(shí)間短等特點(diǎn)，并且具有小型便攜、智能化、可編程等優(yōu)點(diǎn)，相信本系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：PLC，濕度檢測(cè)，硬件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)AbstractHumidity d

3、etection in defense, industry, agriculture and other industries has a very wide range of applications.Using PLC technology, moisture detection system with its high reliability, small size and in industrial production has been widely used.In this paper, PLC controlled humidity detection system analyz

4、ed design.First, we simply introduce the next moisture detection technology applications and development at the same time, citing the current detected by the humidity of the more commonly used methods, and have their respective characteristics.This article focuses on the humidity detection system ha

5、rdware and software design.In the hardware design process, more detailed introduction to the various parts of the circuit functions and features.Then, the system used in the humidity sensor ZHG humidity resistance, A/D converter chip ADC0809, Matsushita FP0 Series PLC made a brief introduction.In th

6、e software design process, the more detailed procedures for each module to draw a flow chart detailing the role of each module.After repeated changes to the program, the software system has been improved.Finally, the completed design of the whole system.The system has high sensitivity, short respons

7、e time characteristics, and has a small portable, intelligent, programmable, etc., I believe this system has a wide range of applications.Keywords: PLC,humiditytesting,hardware system, software system目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295350496 1 緒論1 HYPERLINK l _Toc295350497 1.1 課題背景1 HYPERLINK l

8、_Toc295350498 1.2 課題研究的目的和意義 緒論1.1 課題背景在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、科研、航天、環(huán)保、國(guó)防以及我們現(xiàn)代生活的各個(gè)方面，環(huán)境濕度往往是經(jīng)常需要進(jìn)行測(cè)量及控制。對(duì)于生物制藥、食品加工、造紙等行業(yè)，測(cè)量一個(gè)準(zhǔn)確的濕度更是至關(guān)重要的。除此之外，人們的舒適程度和身體健康還受到空氣濕度的直接影響。但是，濕度在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中是最難準(zhǔn)確測(cè)量的一個(gè)參數(shù)。這是因?yàn)闇y(cè)量溫度要比測(cè)量濕度簡(jiǎn)單得多，溫度是個(gè)獨(dú)立的被測(cè)量，而影響濕度的因素確有很多，比如濕度與大氣壓、溫度呈函數(shù)關(guān)系等。因此，在常規(guī)的方法測(cè)量下，濕度的誤差可達(dá)5%20%，此外，校準(zhǔn)濕度也是一個(gè)難題。在過(guò)去，我們用毛發(fā)濕度計(jì)或干

9、濕球度計(jì)來(lái)測(cè)量、通過(guò)查表得到濕度的方法，在很早以前就無(wú)法滿足現(xiàn)代科技發(fā)展的需求。由于標(biāo)定后的精度無(wú)法保證，干濕球濕度計(jì)和普通的濕度計(jì)不能用做標(biāo)定。濕度的標(biāo)定對(duì)環(huán)境條件要求十分嚴(yán)格，而在國(guó)外的濕度標(biāo)定設(shè)備（例如生產(chǎn)過(guò)的MC741HP型濕度校準(zhǔn)儀），價(jià)格又十分昂貴。本設(shè)計(jì)就是在此基礎(chǔ)是，提出一種基于松下FP0系列PLC控制的比較簡(jiǎn)單而實(shí)用的濕度檢測(cè)及控制方法。1.2 課題研究的目的和意義一、設(shè)計(jì)一種測(cè)量濕度的簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確方法，利用我們常用的電子器件來(lái)組成簡(jiǎn)單而實(shí)用的濕度檢測(cè)電路，并且，要在此基礎(chǔ)上盡量解決條件和環(huán)境因數(shù)對(duì)濕度檢測(cè)影響的作用以及濕度檢測(cè)的精確性的問(wèn)題，。二、在濕度檢測(cè)的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)單的討

10、論濕度的顯示問(wèn)題1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r早在18世紀(jì)，干濕球濕度計(jì)就被人類(lèi)所發(fā)明，干濕球濕度計(jì)的準(zhǔn)確度取決于干球、濕球這兩支溫度計(jì)本身的精度；濕度計(jì)必須處于通風(fēng)的狀態(tài)下：只有紗布水套、水質(zhì)、風(fēng)速等都滿足一定的要求時(shí)，才能達(dá)到要求所規(guī)定的準(zhǔn)確度。干濕球濕度計(jì)的準(zhǔn)確度一般只有5一7RH1。干濕球測(cè)濕法所采用的是間接測(cè)量方法，通過(guò)測(cè)量干球、濕球的溫度后，經(jīng)過(guò)一定的計(jì)算得到濕度值，因此對(duì)其工作溫度沒(méi)有非常嚴(yán)格的限制，在高溫環(huán)境下測(cè)量濕度不會(huì)對(duì)傳感器造成損壞。干濕球測(cè)濕法的維護(hù)方法相當(dāng)簡(jiǎn)單，在實(shí)際的使用當(dāng)中，只需定期給濕球加水及更換濕球的紗布即可。與電子濕度傳感器相比，干濕球濕度計(jì)不會(huì)產(chǎn)生老化或者是精度下

11、降等問(wèn)題。所以干濕球測(cè)濕度計(jì)更適合在高溫以及惡劣環(huán)境的場(chǎng)合使用。后來(lái)，又出現(xiàn)使用滴水法測(cè)量相對(duì)濕度。而電子濕度傳感器是在近幾十年，特別是在近二十年才迅速發(fā)展起來(lái)的。生產(chǎn)廠商在濕度傳感器生產(chǎn)出廠之前，都要采用標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器來(lái)逐支標(biāo)定，由此得到的電子式濕度傳感器的準(zhǔn)確度非常高，可以達(dá)到2一3RH。電子濕度傳感技術(shù)具有發(fā)展快，精確性高，誤差小等卓越特性，廣泛應(yīng)用于我們的生產(chǎn)與生活之中。近年來(lái)，隨著電子芯片集成化、小型化速度的加快以及芯片制作技術(shù)的提高，國(guó)內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。濕度傳感器正從簡(jiǎn)單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測(cè)以及的方向迅速發(fā)展，為開(kāi)發(fā)新一代濕度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)造了

12、有利條件，也將濕度測(cè)量技術(shù)提高到新的水平。2總體設(shè)計(jì)方案2.1 系統(tǒng)的控制特點(diǎn)與性能要求2.1.1 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)組成 = 1 * GB3 濕度檢測(cè)電路。用于檢測(cè)空氣的濕度。 = 2 * GB3 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。對(duì)濕度檢測(cè)電路產(chǎn)生的電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。 = 3 * GB3 電源溫壓電路。用于對(duì)輸入的22V交流電壓進(jìn)行變壓、整流。 = 4 * GB3 發(fā)聲電路，用于在濕度超過(guò)或低于一定值的時(shí)候進(jìn)行報(bào)警 = 5 * GB3 LED顯示電路。用于顯示濕度。報(bào)警發(fā)聲模塊濕度顯示模塊濕度傳感器濕度檢測(cè)電路數(shù)模轉(zhuǎn)換電路松下FP0系列PLC報(bào)警發(fā)聲模塊濕度顯示模塊濕度傳感器濕度檢測(cè)電路數(shù)模轉(zhuǎn)換電路松下FP0系

13、列PLC圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.1.2 系統(tǒng)的性能特點(diǎn)（1）自動(dòng)檢測(cè)室內(nèi)空氣的濕度。（2）由PLC設(shè)定正?？諝鉂穸鹊淖罡呋蜃畹椭担?dāng)空氣實(shí)時(shí)濕度高于或者低于設(shè)定值時(shí)，發(fā)聲模塊會(huì)發(fā)出警報(bào)，通知工作人員。（3）數(shù)碼管顯示當(dāng)前的濕度。2.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理該濕度控制系統(tǒng)由濕度檢測(cè)電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、 PLC控制單元、顯示電路、發(fā)聲報(bào)警電路等組成，其中松下FP0系列PLC是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心。工作原理如下：濕敏電阻在根據(jù)空氣濕度變化而變化自身阻值，濕度檢測(cè)電路根據(jù)其阻值產(chǎn)生05V的電壓，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生八位二進(jìn)制數(shù)，送到運(yùn)算處理單元PLC中，然后PLC通過(guò)軟件的運(yùn)行，將當(dāng)前濕度信號(hào)通過(guò)兩個(gè)七

14、段碼顯示器顯示出來(lái)（顯示當(dāng)前相對(duì)濕度值），并且處理器通過(guò)后臺(tái)程序的運(yùn)行，與設(shè)定值相比驕傲，判斷當(dāng)前濕度值是否在預(yù)先設(shè)定的范圍之內(nèi)。假設(shè)不是，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警報(bào)：當(dāng)實(shí)時(shí)濕度高于最高值或低于最低值的時(shí)候，微處理器將使揚(yáng)聲器發(fā)聲，發(fā)出警報(bào)，通知工作人員控制空氣濕度水平。3 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 電源電路的設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源一般由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器三大部分組成，變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟姟＝?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)及對(duì)穩(wěn)壓電源的要求，穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)可以分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是特性指標(biāo)，如輸出電壓、輸出電流及電壓調(diào)節(jié)

15、范圍；另一類(lèi)是質(zhì)量指標(biāo)，反映一個(gè)穩(wěn)壓電源的優(yōu)劣，包括穩(wěn)定度、等效內(nèi)（輸出電阻）、紋波電壓及溫度系數(shù)等。對(duì)穩(wěn)壓電源的性能，主要有以下四個(gè)萬(wàn)面的要求：1、定性好，2、輸出電阻小，3 、電壓溫度系數(shù)小，4、輸出電壓紋波小2。我設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源是以78XX和79XX系列穩(wěn)壓器為基礎(chǔ)的，這類(lèi)電源能夠產(chǎn)生5V，15V。它是先將來(lái)自交流電的電壓通過(guò)變壓器（即將220V轉(zhuǎn)換為20V），然后通過(guò)78XX和79XX穩(wěn)壓器，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。首先來(lái)介紹一下78XX和79XX的基本情況。78XX和79XX系列是常用三端固定電壓集成線形穩(wěn)壓器，78XX系列為正電壓輸出穩(wěn)壓器，79XX系列為負(fù)電壓輸出穩(wěn)壓器。除了輸出電壓極性不

16、同外，其他方面基本相同，因此，本節(jié)以78XX系列為例進(jìn)行介紹。型號(hào)78XX/79XX系列中的XX數(shù)字表示集成穩(wěn)壓器的輸出電壓的數(shù)值，以V為單位， 圖3.1 78XX引腳圖圖3.2 78XX和79XX結(jié)構(gòu)圖圖3.2 78XX接線圖圖3.4 79XX接線圖基于我要得到正負(fù)電源同時(shí)使用和電路電源要求，我選用正負(fù)三種集成穩(wěn)壓器（7805、7812、7815、7905、7912、7915），按圖3.5所示設(shè)計(jì)：圖3.5 基本接線圖C1、C2是用以抵消其較長(zhǎng)接線的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激震蕩，界限不長(zhǎng)時(shí)可以不用，C1、C2一般在（0.11）F，輸出端的電容C3、C4用來(lái)改善暫態(tài)響應(yīng)，使瞬時(shí)增減負(fù)載電流時(shí)不致

17、引起輸出電壓有較大的波動(dòng)，削弱電路的高頻噪聲，C3、C4可用10F。由此得到穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)圖3.6圖3.6 穩(wěn)壓電源電路在圖3.6中A端輸出+15V，B端輸出+12V，C端輸出+5V，D端輸出-15V，E端輸出-12V、F端輸出-5V，這6種電源可以供我們后來(lái)設(shè)計(jì)器件的備用電源，如：濕度檢測(cè)電路、PLC電源、A/D轉(zhuǎn)換ADC0809等。3.2 相對(duì)濕度電路的設(shè)計(jì)3.2.1 相對(duì)濕度檢測(cè)電路的原理及結(jié)構(gòu)圖相對(duì)濕度檢測(cè)電路框圖如圖3.7所示：主要包刮4部分：+15V穩(wěn)壓電源；濕敏電阻；放大器；濾波器。輸出放大器（A/D）轉(zhuǎn)換 對(duì)數(shù)放大器兼半波整流溫度校正及濾波器輸出放大器（A/D）轉(zhuǎn)換 對(duì)數(shù)放大器

18、兼半波整流溫度校正及濾波器濕敏電阻穩(wěn)壓電源濕敏電阻穩(wěn)壓電源圖3.7 濕度檢測(cè)電路原理圖其電路圖如圖3.8所示圖3.8 濕度檢測(cè)電路電路圖該濕度檢測(cè)電路較為簡(jiǎn)單，主要分為以上四個(gè)模塊，設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，且材料較為普遍。通過(guò)調(diào)節(jié)，能夠輸出一個(gè)0-5V的電壓信號(hào)，便于進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。3.2.2 濕敏電阻傳感器圖3.9 電阻值與相對(duì)濕度的響應(yīng)曲線圖3.10 電阻值與濕度的對(duì)應(yīng)關(guān)系ZHG濕敏電阻以多孔半導(dǎo)體陶瓷材料為感濕體，設(shè)置金屬電極和引線，其電阻值隨環(huán)境濕度而變化。其電阻值（R）與相對(duì)濕度（RH）的響應(yīng)曲線如及電阻與濕度的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3.9和圖3.10所示。該曲線近似為指數(shù)曲線，當(dāng)相對(duì)濕度從20%變化到1

19、00%時(shí)，電阻值就從7.4M迅速減小到0.964，電阻變化超過(guò)6個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，構(gòu)成相對(duì)濕度檢測(cè)時(shí)必須進(jìn)行線性化，才能獲得線性輸出電壓，再送至ADC0809數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片顯示出相應(yīng)的濕度值。ZGH濕敏電阻的工作溫度為0-60，工作濕度為95%RH以下，濕度檢測(cè)精度5%RH。3.3 轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)3.3.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器介紹數(shù)模轉(zhuǎn)換器，又稱(chēng)D/A轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱(chēng)DAC，它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬的器件。D/A轉(zhuǎn)換器基本上由4個(gè)部分組成，即權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器、基準(zhǔn)電源和模擬開(kāi)關(guān)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器中一般都要用到數(shù)模轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器即 HYPERLINK /view/990260.htm t _blank A/D

20、轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱(chēng)ADC，它是把連續(xù)的 HYPERLINK /view/38288.htm t _blank 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的 HYPERLINK /view/50226.htm t _blank 數(shù)字信號(hào)的器件。3.3.2 A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC0809是一個(gè)典型的8位8通道逐次逼近式數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，可實(shí)現(xiàn)8路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，外接時(shí)鐘頻率一般不高于640 KHz，一次數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間大約為100 s。ADC0809數(shù)據(jù)采集方式有3種：延時(shí)，查詢，中斷。它們?cè)陔娐愤B接和程序編寫(xiě)中都有所不同。在實(shí)驗(yàn)中可以選擇其中的一種或多種，本文中的電路連接和程序都采用查詢方式。圖3.11 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊（

21、一）主要特性1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s(時(shí)鐘為640kHz時(shí))，130s（時(shí)鐘為500kHz時(shí)）4）單個(gè)+5V電源供電5）模擬輸入電壓范圍0+5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。6）工作溫度范圍為-40+85攝氏度7）低功耗，約15mW3。（二）外部特性（引腳功能）ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖3.12所示。下面說(shuō)明各引腳功能。圖3.12 ADC0809封裝和引腳圖IN0IN7：8路模擬量輸入端。2-12-8：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路AL

22、E：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。START： A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出數(shù)字量。CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一+5V。GND：地4。3.3.3ADC0809與PLC的連接ADC0809的八個(gè)輸出端由低到高接在P

23、LC的X0-X7輸入端口，EOC接在PLC的X30輸入端口，具體的應(yīng)用會(huì)在第四章中介紹。3.4 運(yùn)算處理模塊的設(shè)計(jì)3.4.1 PLC發(fā)展歷史與特點(diǎn)世界上第一胎PLC是1969年由美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）生產(chǎn)的。當(dāng)時(shí)工廠中生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)都是繼電氣控制系統(tǒng)，雖然具有簡(jiǎn)單易懂，操作方便，價(jià)格較低的優(yōu)點(diǎn)，但是硬件設(shè)備多，接線復(fù)雜。在這種環(huán)境下，PLC應(yīng)運(yùn)而生。而后，隨著生產(chǎn)PLC的國(guó)家越來(lái)越多，國(guó)際上需要對(duì)PLC這種裝置下一個(gè)統(tǒng)一的定義，。1985年，國(guó)際電工委員會(huì)給PLC下的定義是：可編程序控制器是一種數(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)的。它采用可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏

24、輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)：梯形圖是使用的最多的PLC編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易用，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只需花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶程序。功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高：一臺(tái)小型的PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比。PLC可以通過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)：PLC產(chǎn)品

25、已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。硬件配置確定后，通過(guò)修改用戶程序，就可以方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)：PLC用軟件取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之一以下，大大減少了因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障。FP0系列PLC有極強(qiáng)的故障診斷能力。PLC使用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，PLC已被公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。系統(tǒng)的

26、設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少：PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序可以用順序控制設(shè)計(jì)法來(lái)設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法很有規(guī)律，容易掌握。可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試PLC的用戶程序，用小開(kāi)關(guān)來(lái)模擬輸入信號(hào)，通過(guò)個(gè)輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管的狀態(tài)來(lái)觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)，調(diào)試的時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少的多8。維修工作量小，維修方便：PLC的故障率很低，并且有完善的故障診斷功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程軟件提供的信息，可以很方便地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障

27、9。體積小，能耗低：對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，由于減少了大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，開(kāi)關(guān)柜的體積比繼電器控制系統(tǒng)小的多5。3.4.2 松下FP0系列PLC簡(jiǎn)介及應(yīng)用FP0是日本松下電工生產(chǎn)的小型PLC，該產(chǎn)品有C14、C16、C24、C40、C56、C72多種規(guī)格，形成系列化。雖然是小型機(jī)性能價(jià)格比卻很高，特別適合于中小企業(yè)。在這里，我們選擇的FP0-C14（X0-X7/Y0-Y5）及擴(kuò)展單元E8（X30-X33/Y30-Y33）。FP0硬件配置除主機(jī)外還可加I/O擴(kuò)展模塊，A/D（模/數(shù)轉(zhuǎn)換）、D/A（數(shù)/模轉(zhuǎn)換）模塊等智能單元。最多可配置幾百點(diǎn)，機(jī)內(nèi)有高速計(jì)數(shù)器，可輸入頻率高達(dá)1

28、0kHz的脈沖，并可同時(shí)輸入兩路脈沖，還可輸出頻率可調(diào)的脈沖信號(hào)（晶體管輸出型）。該機(jī)型具有8個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先權(quán)管理。允許輸入最小脈沖寬度為0.5ms。可調(diào)輸入延時(shí)濾波功能可以使輸入響應(yīng)時(shí)間隨外圍設(shè)備情況而調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍在1128ms之間。手動(dòng)撥盤(pán)式寄存器功能，可通過(guò)調(diào)節(jié)面板上的電位器，使特殊寄存器DT90409043中的數(shù)值在0255間改變，實(shí)現(xiàn)從外部進(jìn)行輸入設(shè)定。此外，該機(jī)型還具有強(qiáng)制置位、強(qiáng)制復(fù)位控制功能、口令保護(hù)功能、固定掃描時(shí)間設(shè)定功能、時(shí)鐘/日歷控制功能等。該機(jī)配有RS232和RS422接口，可實(shí)現(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)通信，并可直接在計(jì)算機(jī)上用幾種方式編制程序。FP0有190多條功能指

29、令，除基本邏輯運(yùn)算外還可進(jìn)行+、-、等四則運(yùn)算。有8位、16位、32位數(shù)字處理功能，并能進(jìn)行多種碼制變換。FP0還有中斷、子程序調(diào)用、凸輪控制、高速計(jì)數(shù)、字符打印、步進(jìn)指令等特殊功能指令6。FP0監(jiān)控功能很強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)梯形圖監(jiān)控、列表繼電器監(jiān)控、動(dòng)態(tài)時(shí)序圖監(jiān)控（可同時(shí)監(jiān)控16個(gè)I/O點(diǎn)的時(shí)序）具有幾十條監(jiān)控命令，多種監(jiān)控方式。指令和監(jiān)控結(jié)果可用日、英、德、意四種文字顯示。另外還有鏈接單元，例如用于遠(yuǎn)程信息交換的I/O LINK單元；用于PLC與計(jì)算機(jī)間通信的CNET適配器7。圖3.13 FP0-C24FP0C14性能一覽表項(xiàng)目性能及說(shuō)明主機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)8/6最大可擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)54（擴(kuò)展后）掃描速

30、度1.6s/步程序容量900步存貯器類(lèi)型EEPROM指令條數(shù)126條內(nèi)部繼電器（R）256個(gè)特殊內(nèi)部繼電器（R）64個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（T/C）128個(gè)數(shù)據(jù)寄存器（DT）256個(gè)系統(tǒng)寄存器（DT）70個(gè)索引寄存器（IX、IY）2個(gè)字主控指令（MC/MCE）點(diǎn)數(shù)16個(gè)跳轉(zhuǎn)標(biāo)記（LBL）個(gè)數(shù)（用于JP、LOOP指令）32個(gè)步進(jìn)階數(shù)65個(gè)子程序個(gè)數(shù)8個(gè)中斷個(gè)數(shù)無(wú)輸入濾波時(shí)間1128ms中斷輸入點(diǎn)無(wú)模擬定時(shí)器4串行通信ICHRS232C日歷時(shí)鐘有自診斷功能看門(mén)口定時(shí)器,電池掉電檢測(cè),程序檢測(cè)3.4.3，PLC與ADC0809的通信ADC0809的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果是動(dòng)態(tài)分時(shí)輪流輸出的八位二進(jìn)制碼，因此它與P

31、LC只能通過(guò)并行I/O接口或擴(kuò)展I/O接口與其相連。這里采用并行I/O接口連接，并且為了節(jié)省開(kāi)銷(xiāo)，選用了松下FP0-C14（8/6）型號(hào)的PLC與E8（4/4）的擴(kuò)展單元。ADC0809的八位輸出端依次接在PLC的X0-X7輸入繼電器上，EOC接在擴(kuò)展單元X30輸出繼電器上。這樣，就完成了接線。3.4.4 運(yùn)算處理模塊的功能松下FP0-C14PLC作為計(jì)算控制的核心部分主要完成以下功能： = 1 * GB3 根據(jù)采集到的濕度信號(hào)，通過(guò)LED顯示濕度值； = 2 * GB3 當(dāng)室內(nèi)空氣濕度高于之前設(shè)定的最高值或者低于之前設(shè)定的最低值時(shí)，將發(fā)出警報(bào)，通知工作人員來(lái)進(jìn)行濕度控制，從而打到濕度控制的功

32、能。3.5 顯示模塊設(shè)計(jì)3.5.1 LED顯示器的介紹LED顯示器是由發(fā)光二極管組，其結(jié)構(gòu)如圖3.14所示，其中7個(gè)發(fā)光二極管按“8”行排列，用于顯示數(shù)字，字母等符號(hào)。LED顯示器共陰極和共陽(yáng)極兩種類(lèi)型。3.5.2 PLC與LED接口在PLC應(yīng)用系統(tǒng)中LED顯示器有動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種顯示方式。所謂的靜態(tài)顯示方式就是需要在顯示的字符各段通過(guò)連續(xù)的電流，動(dòng)態(tài)顯示方式就是需要顯示的字符斷續(xù)通過(guò)電流。在這里，我們用的是靜態(tài)顯示方法，Y0-Y3輸出繼電器分別接個(gè)位數(shù)碼管的譯碼器，既U2芯片的A-D四位，Y30-Y33輸出繼電器分別接十位數(shù)碼管的譯碼器，既U3芯片的A-D四位。圖3.14 顯示模塊電路圖3.6

33、 發(fā)聲警報(bào)模塊本電路為PLC驅(qū)動(dòng)的發(fā)聲警報(bào)電路，當(dāng)PLC的Y4輸出繼電器置高電平時(shí)，揚(yáng)聲器會(huì)發(fā)出聲音，警告工作人員。圖3.15 發(fā)聲報(bào)警模塊電路圖4軟件設(shè)計(jì)4.1編程軟件及通信方式介紹4.1.1編程軟件：Windows環(huán)境下的FPWIN-GR松下FP0系列PLC所用的編程軟件為FPWIN-GR。其采用的是經(jīng)典的Windows界面，具有中文、英文兩種版本。由于FPWIN-GR是較新開(kāi)發(fā)出來(lái)的軟件，并且在不斷的更新，其各項(xiàng)功能更趨合理、使用更加方便。特別是FPWIN-GR2.0版本以上的Windows軟件，F(xiàn)P0、FP1、FP等機(jī)型都能使用。如圖4.1所示為FPWIN-GR2.4版的變成界面圖4.

34、1 FPWIN-GR2.4程序界面4.1.2PLC與電腦的通信編程電纜是使用PLC的必備工具，視PLC型號(hào)有不同的規(guī)格。本設(shè)計(jì)中我們選用的FP0-C14機(jī)型，則編程電纜采用的是RS-232C接口的電纜。而由于其接口是RS-232接口，所以直接將PLC與電腦用通信電纜連接即可。4.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)開(kāi)始開(kāi)始讀取濕度值讀取濕度值是否在設(shè)定值范圍內(nèi)是是否在設(shè)定值范圍內(nèi)是否否發(fā)出警報(bào)發(fā)出警報(bào)顯示環(huán)境濕度顯示環(huán)境濕度結(jié)束結(jié)束圖4.2 軟件流程圖當(dāng)程序下載完成后，程序開(kāi)始運(yùn)行。程序主要分為讀取濕度值、判斷濕度值、濕度值顯示、發(fā)出警報(bào)等幾個(gè)部分。各個(gè)部分將在下面逐次介紹。4.2.2讀取濕度

35、值PLC的X30輸入口連接ADC0809數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的EOC接口。當(dāng)數(shù)模轉(zhuǎn)換完成后，EOC接口輸出高電平，此時(shí)開(kāi)始檢測(cè)ADC0809的八個(gè)輸出端所輸出的數(shù)值。這里所采用的方法是逐個(gè)讀取，既從輸出的最低位XO開(kāi)始讀取。當(dāng)讀取到其輸出為高電平時(shí)，對(duì)某一個(gè)通用數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行位操作。而由于位操作較為困難，所以這里采用的是使用加法對(duì)其進(jìn)行位操作。如在X0、X2、X7輸入繼電器上為高電平，其他為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)值要分別加K1、K4、K128（在進(jìn)行加法運(yùn)算之前，要先對(duì)寄存器進(jìn)行復(fù)位操作）。這樣，便讀出了ADC0809的輸出值，然后進(jìn)行查表，由此得出了此時(shí)空氣中的實(shí)時(shí)濕度。此時(shí)查表所得到的值為H00*，*為0-9十個(gè)數(shù)字，從而省略了之后BCD碼轉(zhuǎn)換的步驟。4.2.3濕度值與設(shè)定值進(jìn)行比較在程序下載到PLC之前，我們會(huì)通過(guò)命令對(duì)某一通用數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行設(shè)定，由此得到設(shè)定值。當(dāng)?shù)玫綄?shí)時(shí)濕度之后，將兩個(gè)寄存器中的值進(jìn)行比較。若高于最高值或者低于最低值，則對(duì)連接發(fā)聲報(bào)警模塊的Y4輸出繼電器置高電平，若在設(shè)定值范圍內(nèi)，則跳過(guò)此操作。4.2.4顯示環(huán)境濕度之前通過(guò)查表得到環(huán)境濕度，由于已經(jīng)人工進(jìn)行過(guò)BCD碼轉(zhuǎn)換，所以這里