洗手間plc控制系統(tǒng)設計說明書

1、<p>　　本科畢業(yè)設計（論文）</p><p>　　題目：　洗手間PLC控制系統(tǒng)的設計　</p><p>　　院 系： 　　　　　　 </p><p>　　專 業(yè)： 　　　　　　 </p><p>　　班 級： 　　　　　　 </p><p>

2、;　　姓 名： 　　　　　　 </p><p>　　學 號： 　　　 </p><p>　　指導教師： 　　　　　　 </p><p><b>　　XX教務處</b></p><p><b>　　二〇一五年十一月</b><

3、/p><p>　　洗手間PLC控制系統(tǒng)的設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　可編程序控制器（PLC）是一種新型的通用的自動控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，是功能加強、編程簡單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點。PLC的應用領域已經(jīng)拓寬到了各個領域，PLC的發(fā)展歷程在

4、工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。PLC最基本最廣泛的用于開關(guān)量的邏輯控制，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制，順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機，印刷機，訂書機，組合智能窗簾，磨床，包裝等。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵，石油，化工，電力，建材

5、，機械制造，汽車，輕紡，交通運輸，環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用廣泛。</p><p>　　眾所周知，我國是一個水資源極其短缺的國家，水環(huán)境日益嚴峻，公共場所水資源浪費現(xiàn)象更是十分嚴重因此，加強公共場所的節(jié)約用水勢在必行，而自動沖水裝置可以很好的解決這一問題。目前在諸如公廁等公共場有些沒有自動沖水控制裝置，有些所采用的自動沖水裝置有的停留在機械原理控制，有的使用強電工作，布線不方便，不能很好的達到節(jié)水節(jié)電目的。而

6、我們介紹的自動沖水裝置運用模數(shù)電原理，結(jié)構(gòu)簡單以及低電壓控制的電磁閥實現(xiàn)上述控制，從而達到節(jié)能、優(yōu)化控制的目的，適宜實際使用與廣泛推廣。 </p><p>　　文章介紹了一種洗手間PLC控制系統(tǒng)。當有人入廁的時候，熱釋電紅外線傳感器能夠以非接觸的方式檢測出人體發(fā)出的紅外線輻射，并且轉(zhuǎn)化為電信號，觸發(fā)PLC電路?？朔藗鹘y(tǒng)沖水系統(tǒng)的缺點，實現(xiàn)了精確的計數(shù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞 P

7、LC 控制 洗手間控制系統(tǒng) 紅外線電路</p><p>　　The design of the PLC control system in the bathroom</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With development of all kind of science technology

8、 and global economy, Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace

9、 the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety.Therefore widely used in machine building, metallurgy, elect

10、ronics, li</p><p>　　The inverted pendulum is a typical high order system, with multi variable, non-linear,  strong-coupling, fleet a

11、nd absolutely instable. It is representative as an ideal model to prove new control theory and techniques. During the control

12、 process, pendulum can effectively reflect many key problems such as equanimity, robust, follow-up and track, therefore.This paper 

13、;studies a control method of double inverted pendulum . First of all, the mathematical model of the double inverted pendulum&

14、#160;is estab</p><p>　　After several test matrix value the results are not satisfactory response, then we optimize matrix by

15、60;using Genetic Algorithm. Simulation results show: The system response can meet the design requirements effectively after Genetic Alg

16、orithm optimization. Small twisted paper broken machine for meat. the system state feedback control matrix. </p><p>　　Keywords PLC cylinder pneumatic Fout deg

17、rees of freedom </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要錯誤!未定義書簽。</p><p>　　Abstract錯誤!未定義書簽。</p><p>　　1 緒論錯誤!未定義書簽。</p><p>　　1.1本課題研究的目的、意義錯誤!未定

18、義書簽。</p><p>　　2 洗手間PLC控制系統(tǒng)功能簡介3</p><p>　　2.1洗手間PLC控制組成、原理和工作過程4</p><p>　　3 PLC控制系統(tǒng)簡介6</p><p>　　3.1 PLC的定義7</p><p>　　3.2 PLC的控制原理8</p><p>

19、　　3.3 PLC的分類10</p><p>　　3.4 PLC的用途錯誤!未定義書簽。</p><p>　　4 系統(tǒng)硬件的設計錯誤!未定義書簽。</p><p>　　4.1 紅外線檢測模塊錯誤!未定義書簽。</p><p>　　4.2 PLC計時計數(shù)器錯誤!未定義書簽。</p><p>　　4.3 電磁閥

20、14</p><p>　　5 系統(tǒng)工作原理15</p><p>　　5.1 探測信號16</p><p>　　5.2 信號傳輸過程17</p><p>　　5.3 沖水動作的觸發(fā)18</p><p>　　5.4 水箱注水控制18</p><p>　　6 系統(tǒng)軟件設計方案錯誤!未定義書

21、簽。</p><p>　　6.1 軟件組成錯誤!未定義書簽。</p><p>　　6.2 系統(tǒng)控制流程圖錯誤!未定義書簽。</p><p>　　6.3 設計PLC控制梯形圖程序錯誤!未定義書簽。</p><p>　　結(jié) 論錯誤!未定義書簽。</p><p>　　致 謝錯誤!未定義書簽。</p

22、><p>　　參考文獻錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　機電一體化工業(yè)是一個國家的重要產(chǎn)業(yè)，機電一體化工業(yè)的發(fā)展無時不刻都在影響著國家經(jīng)濟的發(fā)展，人類的進步離不開機械工業(yè)的發(fā)展。在全球經(jīng)濟發(fā)展的大環(huán)境下，中國各個行業(yè)被其他國家的先進技術(shù)影響的同時，越來越多的外國企業(yè)和品牌傳播到中國已經(jīng)成為現(xiàn)實。

23、在新的市場需求的推動下，對物料進行改良和優(yōu)化是當務之急。有大型物料拾取裝置生產(chǎn)企業(yè)對該裝置的安全指標的有著一定生產(chǎn)的嚴格要求。在生產(chǎn)設備的企業(yè)，充分考慮到在設備運行中可能出現(xiàn)的問題，從而減少噪聲污染引起的振動或不當操作設備的現(xiàn)象等。 可編程序控制器（PLC）是一種新型的通用的自動控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，是功能加強、編程簡單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點。PLC的應用領域已經(jīng)拓寬

24、到了各個領域，PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。PLC最基本最廣泛的用于開關(guān)量的邏輯控制，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制，順序控制，既可用于單臺設備的</p><p>　　1.1本課題研究的目的、意義</p><p>　　

25、用PLC控制系統(tǒng)解決我國家庭洗手間的沖水是最有希望的、最有效可行的途徑。PLC洗手間控制系統(tǒng)的應用市場前景廣闊，除家庭用沖水外，還可用于賓館的沖水、大型公共場所衛(wèi)生間等領域。從發(fā)展角度看，城市家庭生活沖水的實現(xiàn)不應由業(yè)主考慮，而應與建筑設計開發(fā)同時進行。在此基礎上設計出了洗手間沖水的自動控制系統(tǒng)。</p><p>　　在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，有必要而且有可能采用新技術(shù)對原電氣控制系統(tǒng)進行改造，以提高可靠性，并實

26、現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制，提高節(jié)約用水的能力。可編程控制器由于可提供使用的時間繼電器和中間繼電器相當多，而且其常開常閉觸點可多次重復使用，使得我們在編程中可以隨心所欲。用內(nèi)部編程“軟元件”取代繼電器邏輯控制電路中大量的時間繼電器和中間繼電器，簡化控制線路、有效提高系統(tǒng)的可靠性，是PLC的突出特點。</p><p>　　目前，我國大部分洗手間的控制部分，往往需要大量的中間繼電器和時間繼電器來滿足生產(chǎn)工藝要求，結(jié)果使電路設計

27、復雜、繁瑣，故障時有發(fā)生，給使用和日常維護帶來了很大的不便。洗手間PLC控制系統(tǒng)是利用商業(yè)化程度最高 、應用最普遍的技術(shù) 。但是在洗手間自動控制系統(tǒng)中大多采用單片機控制 ，單片機開發(fā)價格較高，而PLC開發(fā)價格便宜。選用PLC控制，它具有速度快，可靠性高，體積小，功能全，編程簡單的特點。通過改進或完善已有洗手間控制系統(tǒng)的不足，設計開發(fā)新型洗手間控制系統(tǒng)—基于PLC的洗手間自動控制系統(tǒng)。</p><p>　　2 洗手

28、間PLC控制系統(tǒng)功能簡介</p><p>　　2.1洗手間PLC控制組成、原理和工作過程</p><p>　　本次設計的洗手間PLC控制系統(tǒng)的工作過程原理為：當有人如廁后，人次達到預先設定值，或待人上完廁所離開一定時間后放水沖洗，而后系統(tǒng)恢復。以待下次使用，這樣不僅簡便易用而且在保證廁所干凈整潔的同時節(jié)約珍貴的水資源。其系統(tǒng)總體設計框圖和原理圖分別如圖1.1,1.2所示：</p>

29、;<p>　　圖1.1 系統(tǒng)總體設計框圖</p><p>　　圖1.2 系統(tǒng)原理圖</p><p>　　3 PLC控制系統(tǒng)簡介</p><p>　　3.1 PLC的定義</p><p>　　PLC即可編程控制器（Programmable Logic Controller），是指以計算機技術(shù)為基礎的新型工業(yè)控制

30、裝置。在1987年國際電工委頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義;PLC英文全稱Programmable Logic Controller，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。</p&g

31、t;<p>　　PLC即可編程控制器（Programmable Logic Controller），是指以計算機技術(shù)為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義;PLC英文全ProgrammableLogicController，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)

32、部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC是可編程邏輯控制電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導體方面有很重要的應用，可以說有半導體的地方就有PLC。</p><p>　　3.2 PLC的控制原理</p><p>　　PLC 就是可編程控制器，簡單說應用在控制系統(tǒng)中的專用的“計算機”，根據(jù)

33、控制邏輯編寫控制程序裝入PLC，PLC可以替代過去老式的繼電器邏輯控制電路，性能穩(wěn)定可靠，修改邏輯關(guān)系方便，已經(jīng)在控制系統(tǒng)中廣泛使用。</p><p>　　3.3 PLC的分類</p><p>　　可編程控制器類型很多，可從不同的角度進行分類：</p><p><b>　　1)按控制規(guī)模分</b></p><p>　　控

34、制規(guī)模主要指控制開關(guān)量的入、出點數(shù)及控制模擬量的模入、模出，或兩者兼而有之（閉路系統(tǒng)）的路數(shù)。但主要以開關(guān)量計。模擬量的路數(shù)可折算成開關(guān)量的點，大致一路相當于8～16點。</p><p>　　2)按點數(shù)分，PLC大致可分為微型機、小型機、中型機及大型機、超大型機。</p><p>　　微型機控制點僅幾十點，如德維森公司的V80系列PLC本體從16點到40點，OMRON公司的CPM1A系列P

35、LC，西門子的Logo僅10點。</p><p>　　小型機控制點可達100多點。如如德維森公司的V80系列PLC可擴展到256點，OMRON公司的C60P可達148點，CQM1達256點。德國西門子公司的S7-200機可達64點。</p><p>　　中型機控制點數(shù)可達近500點，以至于千點。如德維森公司的PPC11系列可擴展到1024點，OMRON公司C200H機普通配置最多可達700

36、多點，C200Ha機則可達1000多點。德國西門子公司的S7300機最多可達512點。</p><p>　　大型機：控制點數(shù)一般在1000點以上。如如德維森公司的PPC22系列可擴展到2048點，OMRON公司的C1000H、CV1000，當?shù)嘏渲每蛇_1024點。C2000H、CV2000當?shù)嘏渲每蛇_2048點。</p><p>　　超大型機：控制點數(shù)可達萬點，以至于幾萬點。如美國GE公司

37、的90－70機，其點數(shù)可達24000點，另外還可有8000路的模擬量。再如美國莫迪康公司的PC－E984--785機，其開關(guān)量具總數(shù)為32k（32768），模擬量有2048路。西門子的SS－115U－CPU945，其開關(guān)量總點數(shù)可達8k，另外還可有512路模擬量。等等。</p><p>　　以上這種劃分是不嚴格的，只是大致的，目的是便于系統(tǒng)的配置及使用。</p><p>　　一般講，根據(jù)實

38、際的I/O點數(shù)，凡落在上述不同范圍者，選用相應的機型，性能價格比必然要高；相反，肯定要差些。</p><p>　　自然，也有特殊情況。如控制點數(shù)不是非常之多，不是非用大型機不可，但因大型機的特殊控制單元多，可進行熱備配置，因而采用了大型機。</p><p>　　3.4 PLC的用途</p><p>　　目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機

39、械制</p><p>　　造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納</p><p><b>　　為如下幾類。</b></p><p>　　1、開關(guān)量的邏輯控制</p><p>　　這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控</p><p>

40、　　制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。</p><p><b>　　如注塑。</b></p><p><b>　　2、模擬量控制</b></p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（

41、Analog）和</p><p>　　數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A</p><p>　　轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。</p><p><b>　　3、運動控制</b></p><p>　　PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，

42、早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用16路的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、搶答器、機器人、電梯等場合。</p><p><b>　　4、過程控制</b></p><p>　　過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制

43、計算機，</p><p>　　PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行16路的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。</p><p><b>　　5、數(shù)據(jù)處理</b></p>

44、<p>　　現(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)</p><p>　　轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信號與設定的壓力信號經(jīng)過PID運算后，通過控制變頻器的輸出頻率來調(diào)整電動機的轉(zhuǎn)速，</p><p>　　保持供水壓力的恒定，這樣就構(gòu)成了

45、以設定壓力為基準的壓力閉環(huán)系統(tǒng);自動檢測水池水位信號與設定的水位低限比較，輸出水位低報警信號或直接停機。觸摸屏顯示器可以顯示電源電壓、電流、變頻器輸出頻率、實際供水壓力和設定供水壓力和泵的工作狀態(tài)等信息;可以通過觸摸屏在線修改設定供水壓力和控制水泵的運行。該系統(tǒng)還設有多種保護功能，尤其是強電邏輯硬件互鎖功能，從而保證正常供水，且可以做到無人值守。</p><p>　　該系統(tǒng)具有手動和自動兩種運行方式：</p

46、><p>　　選擇此方式時，按啟動按鈕泵或停止按鈕，可根據(jù)需要而分別啟停各水泵。</p><p>　　這種方式僅供檢修或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時使用。</p><p>　　在自動運行方式下開始啟動運行時，首先檢測水池水位，若水池水位符合設</p><p>　　定水位要求，1#泵變頻交流接觸器吸合，電機與變頻器連通，變頻器輸出頻率從</p>

47、<p>　　0Hz開始上升，此時壓力變送器檢測壓力信號反饋PLC，由PLC經(jīng)PID運算后控制變頻器的頻率輸出;如壓力不夠，則頻率上升至50Hz，延時一定時間后，將1#泵切換為工頻，2#泵變頻交流接觸器吸合，變頻啟動2#水泵，頻率逐漸上升，直至出水壓力達到設定壓力，依次類推增加水泵。</p><p>　　如用水量減小，出水壓力超過設定壓力，則PLC控制變頻器降低輸出頻率，減少出水量來穩(wěn)定出水壓力。若變頻

48、器輸出頻率低于某一設定值（水泵出水頻率，一般為25Hz），而出水壓力仍高于設定壓力值時，PLC開始計時，若在一定時間內(nèi)，出水壓力降低到設定壓力，PLC放棄計時，繼續(xù)變頻調(diào)速運行;若在一定時間內(nèi)出水壓力仍高于設定壓力，根據(jù)先投先停的原則，PLC將停止正在運行的水泵中運行時間最長的工頻泵，直至出水壓力達到設定值。</p><p>　　對于居民生活供水或其它用水時段性較強的供水系統(tǒng)，可設置一臺小流量水</p>

49、;<p>　　泵。例如在晚上12點到凌晨5點，居民生活用水很少，一臺30kW</p><p>　　的水泵為了維持供水壓力也需要長時間工作在25Hz左右，電動機不僅要消耗十幾個千瓦的電能，同時還要長期工作在低頻狀態(tài)，大大影響電動機的壽命。若系統(tǒng)中設置一臺5KW左右的小流量水泵，為了維持出水壓力，由小流量水泵變頻工作，不僅</p><p>　　電動機工作在較高頻率，而且消耗的電能

50、也很小。在小流量水泵的選擇上，</p><p>　　其功率一般是主水泵功率的1/4到1/6，揚程和主泵相同。</p><p>　　在自動供水的過程中，PLC實時檢測水池水位，若水位低于設定的報警水位時，蜂鳴器發(fā)出缺水報警信號;若水位低于設定的停機水位時，停止全部水泵工作，防止水泵干抽，并發(fā)出停機報警信號;若水池水位高于設定的水池上限水位時，自動關(guān)斷水池給水管電動閥門。</p>

51、<p>　　有時電源會突然斷電，若無人值班，恢復供電后若系統(tǒng)無法啟動會造成斷水，為此本系統(tǒng)設置了通電后自動變頻啟動方式。在電源恢復后，PLC會發(fā)出指令，蜂鳴器發(fā)出警告，然后按自動運行方式變頻啟動1#泵，直到穩(wěn)定地運行在給定水壓值。</p><p>　　當出現(xiàn)消防報警信號時，系統(tǒng)立即按照消防壓力運行。</p><p>　　變頻故障從冗余設計原則考慮，在變頻器發(fā)生故障時也要不間斷供

52、水。</p><p>　　當變頻器突然發(fā)生故障，蜂鳴器報警，PLC發(fā)指令使全部水泵停機，然后1#泵工頻</p><p>　　運行（若水泵功率大于37KW，則需要采用降壓啟動或其它啟動方式），經(jīng)一定延時后根據(jù)壓力變化情況再使2#泵工頻運行。此時，PLC切換泵則根據(jù)實際水壓的變化在工頻泵間切換。當出現(xiàn)水池無水停機、電動機欠壓、過壓、錯相、電機故障等情況時，均能由蜂鳴器發(fā)出警報聲。條件許可時可以

53、添加MODEM模塊，變頻器、</p><p>　　電動機發(fā)生故障時能通過遠程通信口撥叫值班人員電話，通知有關(guān)人員前來維修。所有故障解決、恢復正常后，自啟動前也要發(fā)出報警信號。</p><p>　　可編程序控制器采用SIEMENS的S7-300系列CPU-226主機，I/O點數(shù)為</p><p>　　40點（24個輸入點和16個輸出點），具有2個RS-485通訊/編程

54、口，具有</p><p>　　PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。自由通訊口方式是S7-200 </p><p>　　PLC的一個很有特色的功能，它使S7-200 PLC可以由用戶自己定義通訊協(xié)議。</p><p>　　利于自由通訊口方式，在本系統(tǒng)中PLC可以與變頻器和觸摸屏方便連接。模擬</p><p>　

55、　量輸入采用4路12位A/D模擬量輸入的EM231模塊，具有較高的精度。PLC</p><p>　　編程采用STEP7-Micro/WIN編程軟件，它提供一個完整的編程環(huán)境，可進行離</p><p>　　線編程和在線連接和調(diào)試，并能實現(xiàn)梯形圖與語句表的互相轉(zhuǎn)換。</p><p>　　在傳統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)中，變頻器的啟動/停止由PLC通過開關(guān)量輸出控制，</p&

56、gt;<p>　　變頻器頻率是由PLC通過模擬量輸出端口輸出0～5（10）V或4～20mA信號</p><p>　　控制的，這需要購買PLC比較昂貴的模擬量輸出端口模塊。對變頻器故障的檢</p><p>　　測是只是由PLC讀取變頻器的故障報警觸點，只是知道變頻器出現(xiàn)故障，但具</p><p>　　體什么故障并不清楚，需操作人員查詢變頻器報警信息后再閱

57、讀變頻器說明書才</p><p>　　知道，這對于一般值班人員來說太難了。</p><p>　　因此在本系統(tǒng)中PLC對變頻器的控制是通過串行通訊的方式實現(xiàn)的，變頻器選用</p><p>　　SIEMENS的MM系列或ABB的ACS-400系列風機/泵類16路變頻器，它們具有RS-485</p><p>　　通訊接口，性價比較高。PLC通過自由

58、通訊口方式與變頻器通訊，控制變頻器的運行，讀取變頻器自身的電壓、電流、功率、頻率、累計運行時間和過壓、過流、過負荷等全部報警信息等參數(shù)，并通過觸摸屏顯示出來，這比通過外部端口控制變頻器的運行具有較高的可靠性，節(jié)省了PLC寶貴的I/O端口，又獲的了大量變頻器的信息。</p><p>　　觸摸屏選用臺灣HITCH公司生產(chǎn)的PWS系列，它具有豐富的驅(qū)動程序，</p><p>　　可方便地通過串口

59、與S7-200系列PLC通訊。通過觸摸屏可以直觀地顯示各泵</p><p>　　的運行狀態(tài)、管網(wǎng)實際出水壓力、設定壓力、變頻器的電壓、電流、功率及各種</p><p>　　故障信息等參數(shù);操作人員通過觸摸屏可以方便的在線設置生活供水壓力、消防 </p><p>　　供水壓力、變頻器加減速時間、各泵的在線/檢修狀態(tài)等參數(shù)，并可以通過觸摸</p><

60、p>　　屏控制各水泵的運行。</p><p>　　在控制電路設計中，注意到系統(tǒng)自動/手動轉(zhuǎn)換、每臺水泵的變頻接觸器和工頻接觸器、各水泵的變頻接觸器在電氣上的連鎖，防止系統(tǒng)中出現(xiàn)一臺水泵工頻和變頻電源同時接通或多臺水泵同時接通變頻電源的現(xiàn)象。系統(tǒng)主要控制回路</p><p>　　整個系統(tǒng)PLC既有開關(guān)量和模擬量的輸入/輸出，又有與變頻器和觸摸屏的</p><p>

61、;　　通訊，因此在PLC控制軟件編程上采用模塊式結(jié)構(gòu)，各種功能的程序模塊通過</p><p>　　主程序有機地結(jié)合起來，使系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。</p><p>　　在主程序中，PLC上電初使化，檢測系統(tǒng)各部分狀態(tài)信息，若有報警信息</p><p>　　則首先發(fā)出警告，若無報警信息，則開始從1#泵（1#泵被切除出系統(tǒng)，則從泵</p><p>　　

62、號最小的在線泵）變頻啟動，實時檢測出水壓力并進行PID運算，控制變頻器的輸出頻率，保持供水壓力恒定;變頻器頻率達到50Hz延時幾秒后，出水壓力仍低于設定壓力，則將1#泵切換為工頻，變頻啟動2#泵以保持壓力恒定并依此類推。若出水壓力超過設定壓力，則變頻器降低輸出頻率來穩(wěn)定出水壓力。若變頻器輸出頻率低于設定水泵出水頻率而出水壓力仍高于設定壓力值時，延時一 段時間后根據(jù)先投先停的原則，停止正在運行水泵中運行時間最長的工頻泵，至出水壓力達到設定

63、值。</p><p>　　若系統(tǒng)只有一臺水泵變頻運行且連續(xù)一段時間頻率低于設定出水頻率，則切除變頻運行主泵，投入小流量泵，既保護主泵電動機，又節(jié)約能源。</p><p><b>　　4 系統(tǒng)硬件的設計</b></p><p>　　4.1 紅外線檢測模塊</p><p>　　紅外技術(shù)的內(nèi)容包含四個主要部分：紅外輻射的性質(zhì)，

64、其中有受熱物體所發(fā)射的輻射在光譜、強度和方向的分布；輻射在媒質(zhì)中的傳播特性：反射、折射、衍射和散射；熱電效應和光電效應等。紅外元件、部件的研制，包括輻射源、微型制冷器、紅外窗口材料和濾光電等。把各種紅外元件、部件構(gòu)成系統(tǒng)的光學、電子學和精密機械的組成部分。紅外技術(shù)在軍事上和國民經(jīng)濟中有著廣泛的應用。 紅外技術(shù)有很多應用，例如在夜晚可以用看見物體的紅外線來確定物體的位置;用一個紅外線發(fā)射器和一個紅外線接收器在生產(chǎn)上可以計算商品的數(shù)量；

65、軍事上可以用來防止敵人侵入,當紅外線發(fā)射器和接收器被擋住, 警報就會響; 在醫(yī)學上還可以查看人的病情等等。紅外線計數(shù)器分為對射式和反射式兩種電路。對射式紅外線是一個發(fā)射頭和一個接收頭在中間如有物件通過就遮擋一下光線，輸出脈沖信號觸發(fā)計數(shù)電路；反射式紅外線是把發(fā)射頭和接收頭做在一塊成為一個紅外探頭，當探頭前有一個物件出現(xiàn)就把發(fā)射頭的紅外線反射給接收頭，探頭輸出一個脈沖給計數(shù)器計數(shù)。

66、 </p><p><b>　　紅外線接收管</b></p><p>　　本文所設計的計數(shù)器是采用紅外線遮光方式，利用紅外對射管作計數(shù)傳感器, 當有物體通過時光被遮擋住,接收模塊輸出一個高電平脈沖,對此脈沖進行計數(shù), 就可實現(xiàn)對產(chǎn)基于這種光電檢測原理, 配合組成集成電路,就可品的統(tǒng)計。設計測物對光束的遮擋或反射，由同步回光電傳路感應反射回來的光的強弱而檢測物

67、體的存在與否。感器首先發(fā)出紅外線光束到達或透過物體，物體或鏡面對紅外線光束進行反射，光電傳感器接收反射回來的光束，根據(jù)光束的強弱判斷物體的存在，多數(shù)光電開關(guān)選用的是波長接近可見光的紅外線光波型。紅外對射管的種類很多，有鏡反射式光電開關(guān)、漫反射式、槽式、對射式、光纖式等。 紅外檢測電路如圖所示，當紅外對管之間紅外對射管將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。每當物件通過紅外對射管中間

68、一次，紅外光被遮擋一次，光電接收管的輸出電壓發(fā)生一次變化，這個變化的電壓將產(chǎn)生一個脈沖信號。對射式紅外線計數(shù)器。該裝置抗干擾能力強,工作穩(wěn)定, 計數(shù)準確。 </p><p>　　目前常用的紅外線對射管是根據(jù)物體對近紅外線光束的反射原理。其中紅外檢測電路圖如圖1.3所示：</p><p>　　1.3紅外檢測電路圖</p><p>　　4.2 PLC計時計數(shù)器<

69、/p><p>　　計時器的分辨率有三種，1Ms 、10Ms 、100Ms三種。計時器的值每增加一個數(shù)字表示多長時間。計時器號決定定時器的分辨率T0 T64 T32 T96 時間分辨率是1Ms。T1－T4 等時間分辨率是10Ms ，T5－T31等時間分辨率是100Ms。 S7－200系列PLC中定時器一共三種： （1）接通延時計時器 TON （2） 斷開延時計時器 TOF （3）保持型接通延時計時器 TONR

70、接通延時計時器，TON工作原理 PLC上電時，計時器的常開接點斷開，常閉接點閉合，計時器當前值為0。當IN斷開時，計時器的常開接點斷開，常閉接點閉合，計時器當前值為0。當IN閉合時，計時器從0開始記時，當計時值大于或等于設定值時，計時器的常開接點閉合，常閉接點斷開，定時器的值記到32767為止。在計時的中間，如果IN斷開，則計時器的當前值回到0，常開接點斷開，常閉接點閉合。 斷開延時計時器，TOF工作原理 PLC通電時，其常開接點

71、斷開，常閉接點閉合，其當前值為0。當IN接通時，其常開接點立即閉合，常閉接點立即斷開，其當前值為0。當IN從接通變到斷開時，定時器從0開始記時，當當前值等于設</p><p>　　計時器注意事項： A、每個定時器線圈只能用一次,接點可以多次使用。 B、定時器的編號決定定時器的類型和分辨率。 C、分辨率是1mS和10mS的定時器，其接點不能出現(xiàn)在自身的IN回路中。 D、定時器在使用時只能是TON、TOF、TON

72、R中的一種，不能同時是其中的兩種或三種形式。 E、 定時器的設定值最大是32767，最小為0。 F、IN不能直接接左側(cè)的能量線。對輸入的信號進行計數(shù)，在計數(shù)輸入信號的上升沿計一次數(shù)。計數(shù)器用C表示。 S7－200一共有256個計數(shù)器，編號從C0到C255。 計數(shù)器有三種類型： (1)加計數(shù)器，CTU (2)減計數(shù)器，CTD (3)加減計數(shù)器，CTUD 一個計數(shù)器類型可以是三種類型中的一種，和計數(shù)器編號無關(guān)，但是統(tǒng)一個計數(shù)器不可同

73、時使用兩種或三種以上類型。 加計數(shù)器，CTU工作原理 初次上電時，計數(shù)器的當前值為0，計數(shù)器的位為OFF，常開接點斷開，常閉接點閉合。當復位端R斷開時，計數(shù)輸入端（CU）上升沿時（ON－OFF），計數(shù)器加1，直至加到32767時停止計數(shù)。當計數(shù)器的當前值大于或等于設定值時，計數(shù)器的常開接點閉合，常閉接點斷開。當復位端R</p><p><b>　　4.3 電磁閥</b></p>

74、;<p>　　追朔電磁閥的發(fā)展史，到目前為止，國內(nèi)外的電磁閥從原理上分為三大類(即：直動式、分步直動式、先導式)，而從閥瓣結(jié)構(gòu)和材料上的不同與原理上的區(qū)別又分為六個分支小類(直動膜片結(jié)構(gòu)、分步膜片結(jié)構(gòu)、先導式膜片結(jié)構(gòu)、直動活塞結(jié)構(gòu)、分步活塞結(jié)構(gòu)、先導活塞結(jié)構(gòu))。 (一)、直動式電磁閥 原理：通電時，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時，電磁力消失，彈簧力把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。</p&g

75、t;<p>　　在真空、負壓、零壓時能正常工作，但一般通徑不超過25mm。 (二)、分步直動式電磁閥 原理：它是一種直動和先導式相結(jié)合的原理，當入口與出口壓差≤0.05Mpa，通電時，電磁力直接把先導小閥和主閥關(guān)閉件依次向上提起，閥門打開。當入口與出口壓差>0.05Mpa，通電時，電磁力先打開先導小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開；斷電時，先導閥和主閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動關(guān)閉件

76、，向下移動，使閥門關(guān)閉。 特點：在零壓差或真空、高壓時亦能可靠工作，但功率較大，要求豎直安裝。 (三)、先導式電磁閥 原理：通電時，電磁力把先導孔打開，上腔室壓力迅速下降，在關(guān)閉件周圍形成上低下高的壓差，推動關(guān)閉件向上移動，閥門打開；斷電時，彈簧力把先導孔關(guān)閉，入口壓力通過旁通孔迅速進入上腔室在關(guān)閥件周圍形成下低上高的壓差，推動關(guān)閉件向下移動，關(guān)閉閥門。 </p><p>　　特點：流體壓力范圍上限

77、很高，但必須滿足流體壓差條件。 通過導線將電磁閥體內(nèi)線圈輸入正向脈沖信號，線圈產(chǎn)生的工作磁通，使動芯吸合，打開閥門。當停止正向脈沖信號輸入時，動芯釋放，動芯在彈簧力的作用下回復到初始狀態(tài)，關(guān)閉閥門。另外有自保持型的，停止輸入正向脈沖或斷電后也能保持，需要輸入負向脈沖信號才能復位；脈沖電磁閥的工作原理是利用電器的脈沖轉(zhuǎn)化為機械的脈動使得脈動氣體的強大能量變成動量在短時間內(nèi)釋放產(chǎn)生巨大沖力。 </p><p>　

78、　本文是通過紅外傳感到有人靠近時輸出一個信號給控制電路，控制電路發(fā)出控制信號給電磁閥，進行短暫沖水；紅外傳感到有人離開時輸出信號給控制電路，控制電路發(fā)出信號給電磁閥，進行較長時間沖水。</p><p><b>　　5 系統(tǒng)工作原理</b></p><p><b>　　5.1 探測信號</b></p><p>　　在公廁的每

79、一個位置上都安裝紅外線傳感器，探測元件的波長靈敏度在0.2~20μm范圍內(nèi)而人體輻射的紅外線中心波長為9~10 m。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7~10μm，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線則由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。當有人入廁的時候，紅外線傳感器能夠檢測出人體發(fā)出的紅外線輻射，并且經(jīng)過紅外線開關(guān)將其轉(zhuǎn)化為電信號輸出，產(chǎn)生高電平信號

80、開始計數(shù)。當人上完廁所離開后，電路恢復到低電平信號，而PLC電路被輸出脈沖信號的下降沿觸發(fā)。這樣設計的好處是能夠避免重復計數(shù)，準確的統(tǒng)計入廁人數(shù)，克服了傳統(tǒng)的機械定時沖水系統(tǒng)的缺點。</p><p>　　5.2 信號傳輸過程</p><p>　　用新型紅外傳感器探測入廁人體紅外線輻射，將其經(jīng)過控制電路轉(zhuǎn)化成微弱的電信號輸出，經(jīng)運算放大器OP1、OP2進行運算放大，再將放大后的電信號經(jīng)比較器

81、COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理，同時濾去干擾信號，最后將有效信號輸入驅(qū)動計數(shù)器計數(shù)。信號傳輸過程圖如下圖1.4所示：</p><p><b>　　1.4信息傳輸過程</b></p><p>　　5.3 沖水動作的觸發(fā)</p><p>　　入廁人數(shù)是由輸入的單脈沖個數(shù)決定的，而單脈沖信號是由傳感器探測到的紅外線信號經(jīng)過放大器，比較器等處理

82、，濾去干擾信號而產(chǎn)生的。當單脈沖信號下降沿輸入P計數(shù)器，分別開始計時和計數(shù)。沖水動作的觸發(fā)是由計時器和計數(shù)器共同決定的，當在預設的時間內(nèi)入廁人數(shù)達到預設值時則觸發(fā)沖水；當在預設的時間內(nèi)入廁人數(shù)未達到預設值，則在預設時間觸發(fā)沖水。沖水動作完成之后電路產(chǎn)生一個復位信號，PLC復位，控制系統(tǒng)的計時和計數(shù)重新開始。LC時一個工作周期便開始。第一個脈沖輸人后，PLC啟動計時器開始工作。</p><p>　　5.4 水箱注水

83、控制</p><p>　　水箱采用自動注水控制系統(tǒng)，在水箱里安裝水位傳感器實時監(jiān)控水位。水箱的水是根據(jù)水位的高低利用液位繼電器對進水閥門的開關(guān)進行控制。給水箱預設一個最低水位和最高水位高度值，當水位低于最低水位，自動開啟進水閥門開始注水，實時保持水箱內(nèi)充滿水；當水位高于最高水位，關(guān)閉進水閥門停止注水，不致使水溢出水箱，節(jié)約用水。</p><p>　　6 系統(tǒng)軟件設計方案</p>

84、<p><b>　　6.1 軟件組成</b></p><p>　　軟件系統(tǒng)通常分為兩大類：一類是系統(tǒng)軟件，另一類是應用軟件。系統(tǒng)軟件指的是操作系統(tǒng)、程序設計系統(tǒng)等與計算機密切相關(guān)的程序。系統(tǒng)軟件一般由計算機生產(chǎn)商或各種軟件公司提供，帶有一定的通用性，用不著自己編寫。本課題采用日本三菱公司的PLC，所以系統(tǒng)軟件是由三菱公司提供的，該軟件對系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。</p>

85、<p>　　應用軟件是用戶根據(jù)要解決的實際問題而編寫的各種程序。在計算機控制系統(tǒng)中，每個控制對象或控制任務都要有相應的控制程序，用這些控制程序來完成對象的不同要求，這種程序通常稱為應用程序。本課題主要根據(jù)太陽能熱水器的各種輸入輸出狀態(tài)來編制PLC的梯形圖程序。</p><p>　　6.2 系統(tǒng)控制流程圖</p><p>　　本次設計的洗水間PLC控制系統(tǒng)的控制流程圖如下圖所示：&

86、lt;/p><p>　　6.3 設計PLC控制梯形圖程序</p><p>　　本次設計的洗水間PLC控制系統(tǒng)的控制梯形圖如下圖所示：</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　在最近的一段時間的畢業(yè)設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資

87、料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度本文所設計的是洗手間PLC控制系統(tǒng)的設計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。</p><p><b&

88、gt;　　致謝</b></p><p>　　在論文完成之際，我首先向我的導師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導師在學業(yè)上嚴格要求，精心指導，在生活上給了我無微不至的關(guān)懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學業(yè)階段的學業(yè)的同時，也學到了很多做人的道理，明確了人生目標。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，淵博的學識，實事求是的作風，平易近人、寬以待人和豁達的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。</

89、p><p>　　經(jīng)過近半年努力的設計與計算，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學四年來對所學知識的應用和體現(xiàn)。</p><p>　　四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周圍的老師和同學們身上潛移默化的學到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。

90、</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 鄭淑芳 PLC控制系統(tǒng)的設計 北京：科學出版社，2004.5</p><p>　　[2] 黃長藝 西門子PLC控制系統(tǒng)概述 北京：機械工業(yè)出版社，2005.1.</p><p>　　[3] 周宏甫.基于PLC的洗手間控制系統(tǒng)的設計.高等教育出版社

91、，2004.3.</p><p>　　[4] 姜繼海，宋錦春，高常識.液壓與氣壓傳動.高等教育出版社，2002.8</p><p>　　[5] 張春林，曲繼方，張美麟.機械創(chuàng)新設計.機械工業(yè)出版社，2001.4.</p><p>　　[6] 錢平.光電傳感器應用技術(shù) 機械工業(yè)出版社，2005.1.</p><p>　　[7] 張遼遠.PLC控

92、制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn). 機械工業(yè)出版社，2002.8.</p><p>　　[8] 基恩士傳感器選擇手冊 2010版本</p><p>　　[9] 黃長藝，嚴普強.機械工程測試技術(shù)基礎. 機械工業(yè)出版社，2001.1.</p><p>　　[10] 張桓，陳作模.機械原理.高等教育出版社，2000.8.</p><p>　　[11] 王昆，何小

93、柏，汪信遠.PLC控制系統(tǒng)原理.高等教育出版社，1995.12.</p><p>　　[12] 徐錦康.機械設計. 高等教育出版社，2004.4. </p><p>　　[13] 鄧星鐘.機電傳動控制.華中科技大學出版社，2001.3.</p><p>　　[14] 劉延俊.液壓與氣壓傳動.機械工業(yè)出版社，2002.12.</p><p>　

94、　[15] 章宏甲，黃誼，王積偉.PLC控制系統(tǒng)的逆向設計.機械工業(yè)出版社，2000.5.</p><p>　　[16] 胡泓，姚伯威.機電一體化原理及應用. 北京：國防工業(yè)出版社，2000.6.</p><p>　　[17] 陳鐵鳴.PLC控制系統(tǒng)的創(chuàng)新. 高等教育出版社，2003.7.</p><p>　　[18] 孫靖民.機械優(yōu)化設計. 機械工業(yè)出版社，200

95、5.1.</p><p>　　[19] 王勇領.系統(tǒng)分析與設計.北京:清華大學出版社，1991.7.</p><p>　　[20] 成大先主編.機械設計手冊（第三版）.北京：化學工業(yè)出版社，1994。</p><p>　　[21] Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a M