plc課程設(shè)計(jì)---控制系統(tǒng)與可編程控制器plc設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　PLC課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　課程論文</b></p><p>　　題目：控制系統(tǒng)與可編程控制器PLC設(shè)計(jì)</p><p>　　專 業(yè) ： 電子信息工程 </p><p>　　班 級 ： x x x

2、 x </p><p>　　姓 名 ： 某某某 </p><p>　　學(xué) 號 ： </p><p>　　指導(dǎo)老師 ： 某某某 </p><p>　　電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器PLC設(shè)計(jì)</p><p&

3、gt;<b>　　1 引言</b></p><p><b>　　1．1 設(shè)計(jì)背景</b></p><p>　　PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)定。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂?/p>

4、器及其有關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。國外的高檔溫室已達(dá)到工廠化管理的程度，對多種環(huán)境因子能夠進(jìn)行集中調(diào)控。我國溫室生產(chǎn)的整體水平與世界發(fā)達(dá)國家相比差距比較大，表現(xiàn)在設(shè)施結(jié)構(gòu)、配套設(shè)施、環(huán)境調(diào)控與栽培、管理技術(shù)等方面。高檔溫室基本上靠進(jìn)口，價(jià)格昂貴。其自動化控制與監(jiān)控系統(tǒng)更是如此。目前只能溫室的發(fā)展趨勢是采用各種傳感器檢測溫室環(huán)境參數(shù)，自動調(diào)節(jié)各個(gè)設(shè)備的工作狀況，從而達(dá)到全天候無人監(jiān)控條件下的溫

5、室正常運(yùn)行。</p><p><b>　　1．2 功能概述</b></p><p>　　該設(shè)計(jì)主要對溫室大棚內(nèi)空氣濕度和溫度進(jìn)行控制，從而達(dá)到根據(jù)農(nóng)作物需求自動調(diào)節(jié)溫度濕度的目的。不同農(nóng)作物生長所需溫度及濕度存儲在PLC的數(shù)據(jù)寄存器中，通過溫度和濕度傳感器檢測空氣濕度溫度經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后與寄存器中預(yù)存值相比較，根據(jù)比較結(jié)果再對執(zhí)行機(jī)構(gòu)做出相應(yīng)的操作，直至檢測到

6、得溫度濕度值在寄存器中的預(yù)定值范圍內(nèi)。</p><p>　　根據(jù)作物生長所需要的環(huán)境模型制定環(huán)境設(shè)施輸出方案是溫室環(huán)境控制的關(guān)鍵技術(shù)。為避免控制方案過于復(fù)雜，本設(shè)計(jì)選擇最重要的環(huán)境因子溫室內(nèi)空氣溫度、濕度作為基本的監(jiān)測和控制項(xiàng)目。</p><p>　　系統(tǒng)以PLC為核心主要由三部分組成：PLC、數(shù)據(jù)采集單元及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。各種傳感器對溫室內(nèi)溫度、濕度參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后送入PLC

7、，完成數(shù)據(jù)采集；采集到的數(shù)據(jù)由PLC處理后對執(zhí)行器件發(fā)出相應(yīng)命令。系統(tǒng)框圖如下</p><p>　　2.1.3 輸入輸出接線</p><p>　　2．2 功能詳細(xì)分析說明 </p><p>　　2.2.1 溫度的調(diào)節(jié)與控制</p><p>　　與其他環(huán)境因子比較，溫度是設(shè)施栽培中相對容易調(diào)節(jié)控制的環(huán)境因子。溫室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)和控制包括保溫

8、、加溫和降溫三種。溫度調(diào)控要求達(dá)到能維持適宜于作物生育的設(shè)定溫度。溫度的空間分布均勻，時(shí)間變化平緩。（1）保溫，為了提高大棚的保溫能力，常采用各種保溫覆蓋。具體方法就是增加保溫覆蓋的層數(shù)，采用隔熱性能好的保溫覆蓋材料，以提高設(shè)施的氣密性。（2）加溫，我國傳統(tǒng)的單屋面溫室，大多采用爐灶煤火加溫，今年來也有采用鍋爐水暖加溫或地?zé)崴訙氐?。大型連棟溫室和花卉溫室，則多采用集中供暖方式的水暖加溫，也有部分采用熱水或蒸汽轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)的采暖方式，本

9、系統(tǒng)采用電爐水暖加溫。（3）降溫，保溫設(shè)施內(nèi)降溫最簡單的途徑是通風(fēng)，但在溫度過高，依靠自然通風(fēng)不能滿足作物生育要求時(shí)，必須進(jìn)行人工降溫。降溫包括遮光降溫法、屋面流水降溫法、蒸發(fā)冷卻法及強(qiáng)制通風(fēng)法。遮光降溫法是一種在室外與溫室屋頂部相距40cm處張掛遮光幕，對溫室降溫很有效。另一種在室內(nèi)掛遮光幕，降溫效果比掛在室外差；屋面流水降溫法采用時(shí)須考慮安裝成本，清除玻璃表面的水溝污染問題；蒸發(fā)冷卻法使空氣先經(jīng)過的蒸發(fā)冷卻降溫后再送入室內(nèi)，達(dá)到降溫

10、目的。蒸發(fā)冷卻法有濕簾——</p><p>　　2.2.2 濕度的調(diào)節(jié)與控制</p><p>　　土壤濕度要與空氣相對濕度協(xié)調(diào)一致才能達(dá)到溫室濕度的有效控制，空氣濕度調(diào)控范圍一般在60%RH—80%RH，精度為正負(fù)5%。濕度的調(diào)控影響溫度，要求濕度與溫度的調(diào)控需按一定的程序進(jìn)行。常用的濕度調(diào)節(jié)方式是加濕與去濕。（1）加濕，一般常用的方法是水噴霧法和蒸汽加濕。水噴霧法采用雙位或多位控制來實(shí)

11、現(xiàn)；蒸汽加濕則采用電極加濕器或澆蒸加濕器實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)采用水噴霧法加濕。（2）去濕，在溫室中去濕常采用以下三種方式：加熱控制法、吸附法-化學(xué)除濕器、排濕換氣。在濕度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，溫室內(nèi)的加濕和去濕則由溫室內(nèi)的調(diào)節(jié)部件完成，這些部件有天窗、側(cè)窗、濕簾、風(fēng)機(jī)等。本系統(tǒng)采用排濕換氣法去濕。</p><p>　　2.2.3 溫度、濕度之間的耦合</p><p>　　溫度與濕度之間有一定的耦合關(guān)系，

12、對一個(gè)因子的控制經(jīng)常會帶來一個(gè)因子的變化。在冬季溫室環(huán)境控制中，默認(rèn)為溫度控制優(yōu)先的原則，在溫度條件滿足后，再來滿足濕度條件。如溫度過低、溫度過大的情況下，以加濕為主導(dǎo)，只有當(dāng)溫度上升到一定值后，才能通風(fēng)降濕，另一方面，濕度提高本身可以使相對濕度降低。在夏季降溫的過程中，采用以適度優(yōu)先的原則。本方案采用濕度優(yōu)先的原則。</p><p><b>　　3 部分原件說明</b></p>

13、;<p>　　本設(shè)計(jì)中共用到9只電機(jī)，其中有6只375W的電機(jī)分別用來做保溫被的開和關(guān)、前窗的開和關(guān)、后窗的開和關(guān)、天窗的開和關(guān)、側(cè)窗的開和關(guān)、遮陽幕的開和關(guān)、其余三只1.6KW分別用做噴水泵電機(jī)、通風(fēng)機(jī)電機(jī)、加熱爐電機(jī)。其中各部分的詳細(xì)功能介紹如下：</p><p>　　3．1 啟動 停止</p><p>　　按下開啟電源按鈕SB1，系統(tǒng)通電，再按下啟動按鈕SB3，系統(tǒng)

14、啟動，投入工作。按下停止按鈕SB2，系統(tǒng)停止工作。</p><p>　　3．2 設(shè)定數(shù)據(jù)的錄入和溫度、濕度采集數(shù)據(jù)的讀入</p><p>　　3.2.1 設(shè)定數(shù)據(jù)的錄入</p><p>　　系統(tǒng)啟動后，經(jīng)過短暫的延時(shí)（To=0.5s，考慮到PLC的預(yù)熱時(shí)間）后，將設(shè)定的濕度的上限值和下限值、溫度的上限值和下限值傳送到PLC的寄存器中（濕度上限存D201單元，下

15、限存D202單元，溫度的上限存D203單元、下限存D204單元）</p><p>　　3.2.2 濕度溫度采集數(shù)據(jù)的錄入</p><p>　　系統(tǒng)啟動后，在設(shè)定數(shù)據(jù)錄入后，經(jīng)短暫的延時(shí)（T1=0.5s考慮到PLC的預(yù)熱時(shí)間）后，將經(jīng)濕度傳感器和溫度傳感器采集到的大棚內(nèi)的溫度和濕度讀入PLC的寄存器中。</p><p>　　3. 3 濕度的控制</p>

16、;<p>　　數(shù)據(jù)讀入后，經(jīng)過T2=5s的延時(shí)，開始比較采集到的濕度和設(shè)定濕度值，分三種情況：</p><p>　　.當(dāng)采集到的溫度小于設(shè)定濕度的最低限值時(shí)，說明濕度過小，則</p><p>　　1、若此時(shí)天窗是打開狀態(tài)，則啟動側(cè)窗電機(jī)關(guān)閉側(cè)窗</p><p>　　2、若此時(shí)側(cè)窗是打開狀態(tài)，則啟動遮陽幕電機(jī)關(guān)閉遮陽幕</p><p&

17、gt;　　同時(shí)打開水泵，維持T101=10min后增濕時(shí)間到，增加濕度控制操作停止，重新判斷濕度是否合適。</p><p>　?。?）.當(dāng)采集到的濕度在設(shè)定的濕度范圍內(nèi)時(shí)，說明濕度適中，再轉(zhuǎn)向溫度控制。</p><p>　?。?）.當(dāng)采集到的濕度大于設(shè)定濕度的最高限值時(shí)，說明濕度過大，則：</p><p>　　1、若此時(shí)天窗是關(guān)閉狀態(tài)，則啟動天窗電機(jī)打開天窗。<

18、;/p><p>　　2、若此時(shí)側(cè)窗是關(guān)閉狀態(tài)，則啟動遮陽幕電機(jī)打開遮陽幕，同時(shí)打開通風(fēng)機(jī)維持T103=1min后降濕時(shí)間到，降低濕度控制操作停止，重新判斷濕度是否合適。</p><p>　　3. 4 濕度的控制</p><p>　　當(dāng)濕度達(dá)到合適要求后，開始比較采集到的溫度與設(shè)定的溫度值，分三種情況：</p><p>　?。?）.當(dāng)采集溫度小于設(shè)

19、定溫度范圍的最低限值時(shí)，說明大棚內(nèi)溫度過低，則：</p><p>　　1、若此時(shí)保溫被是關(guān)閉的，則啟動保溫被電機(jī)，打開保溫被；</p><p>　　2、若此時(shí)前窗是打開的，則啟動前窗電機(jī)，關(guān)閉前窗；</p><p>　　3、若此時(shí)，后窗是打開的，則啟動后窗電機(jī)，關(guān)閉后窗；</p><p>　　4、若此時(shí)，天窗是打開的，則啟動側(cè)窗電機(jī)，關(guān)閉側(cè)窗

20、；</p><p>　　5、若此時(shí)，側(cè)窗是打開的，則啟動遮陽幕電機(jī)，關(guān)閉遮陽幕；</p><p>　　6、若此時(shí)，遮陽幕是打開的，則啟動通風(fēng)電機(jī)，開始通風(fēng)。</p><p>　　同時(shí)打開加熱爐電機(jī)，開始加熱，持續(xù)T104=10min后，升溫時(shí)間到，升溫停止，重新判斷溫度是否合適。</p><p>　?。?）當(dāng)采集到溫度在設(shè)定溫度范圍內(nèi)時(shí)，說明

21、大棚內(nèi)溫度合適，則：</p><p>　　1、若此時(shí)保溫被是關(guān)閉的，則啟動保溫被電機(jī)，打開保溫被；</p><p>　　2、若此時(shí)前窗是打開的，則啟動前窗電機(jī)，關(guān)閉前窗；</p><p>　　3、若此時(shí)，后窗是打開的，則啟動后窗電機(jī)，關(guān)閉后窗；</p><p>　　4、若此時(shí)，天窗是打開的，則啟動側(cè)窗電機(jī)，關(guān)閉側(cè)窗；</p>&

22、lt;p>　　5、若此時(shí)，側(cè)窗是打開的，則啟動遮陽幕電機(jī)，關(guān)閉遮陽幕；</p><p>　　6、若此時(shí)，遮陽幕是打開的，則啟動通風(fēng)電機(jī)，開始通風(fēng)。</p><p>　　同時(shí)打開加熱爐電機(jī)，開始保溫，持續(xù)T105=20min后，保溫時(shí)間到，保溫過程停止，重新判斷溫度是否合適。</p><p>　　（3）當(dāng)采集到溫度大于設(shè)定溫度最高限值時(shí)，說明大棚內(nèi)溫度過高，則：

23、</p><p>　　1、若此時(shí)，保溫被是打開的，則啟動保溫被電機(jī)，關(guān)閉保溫被。</p><p>　　2、若此時(shí)，前窗是關(guān)閉的，則啟動前窗電機(jī)，打開前窗。</p><p>　　3、若此時(shí)，后窗是關(guān)閉的，則啟動后窗電機(jī)，打開后窗。</p><p>　　4、若此時(shí)，遮陽幕是關(guān)閉的，則啟動噴水泵電機(jī)，開始噴水。</p><p&g

24、t;　　開始降溫，持續(xù)T106=10min后，降溫時(shí)間到，降溫過程停止，重新判斷溫度是否合適。</p><p><b>　　4 軟件流程圖</b></p><p><b>　　5 原程序清單</b></p><p><b>　　總 結(jié) </b></p><p>　　本課程

25、設(shè)計(jì)“溫室大棚PLC溫濕度控制系統(tǒng)”終于順利完成，順利經(jīng)過實(shí)驗(yàn)臺的調(diào)試，檢測，模擬運(yùn)行，完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求，并在此基礎(chǔ)上有了較深一步的發(fā)掘和提升。在做本課程設(shè)計(jì)的過程中，我們組三名成員精誠團(tuán)結(jié)，緊密配合，分工明確，腳踏實(shí)地，從最初的選題，到查閱資料，到學(xué)習(xí)軟件的使用，學(xué)習(xí)編程，再到學(xué)習(xí)畫電氣圖，最后完稿，調(diào)試，運(yùn)行，每一步，都踏踏實(shí)實(shí)認(rèn)認(rèn)真真按照計(jì)劃執(zhí)行，同時(shí)，也得到了老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助，才使這份課程設(shè)計(jì)能夠順利的完成。&

26、lt;/p><p>　　本課程設(shè)計(jì)——溫室大棚PLC溫濕度控制系統(tǒng)主要通過溫度和濕度傳感器采集大棚內(nèi)溫濕度信號后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換傳送到PLC存儲器中，與設(shè)定溫濕度比較，從而根據(jù)比較結(jié)果控制執(zhí)行電動機(jī)執(zhí)行相應(yīng)動作，從而驚醒自動化控制。完成的操作有前窗開與關(guān)，后窗開與關(guān)，天窗開與關(guān)，側(cè)窗開與關(guān)，保溫被開與關(guān)，遮陽幕開與關(guān)，通風(fēng)機(jī)開與關(guān)，噴水泵開與關(guān)，加熱爐開與關(guān)，從而完成了對大鵬內(nèi)溫度和濕度的控制，所用的PLC為三菱F2N

27、-48MR，所用電源為三相交流電源。</p><p>　　經(jīng)過課程設(shè)計(jì)的歷練，使我們對三菱F2N系列的PLC有了很深刻的認(rèn)識和學(xué)習(xí)，同時(shí)對其它PLC也有了相關(guān)了解，對電器控制的設(shè)計(jì)方法有了較為系統(tǒng)的掌握，同時(shí)，鍛煉了我們查閱資料能力，自主學(xué)習(xí)新知識的能力，學(xué)習(xí)軟件的能力，動手操作的能力，還讓我們認(rèn)識到了團(tuán)結(jié)的重要性認(rèn)真踏實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)自習(xí)的重要性和多掌握一門知識的必要性。順利地達(dá)到的課程設(shè)計(jì)的目的。這將是我們很珍貴的財(cái)富

28、，對我們以后的學(xué)習(xí)工作和生活有很大的幫助。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　1 常曉玲.工廠電氣控制技術(shù)與PLC.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000</p><p><b>　　2 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊</b></p><p><b>　　3 電工手冊&l

29、t;/b></p><p>　　4 組合機(jī)床設(shè)計(jì)（電氣部分） 上下冊</p><p>　　5 工廠常用電氣設(shè)備手冊 上下冊</p><p>　　6 萬秦福，唐贊永?？删幊炭刂破髟砑捌鋺?yīng)用【M】.重慶：重慶大學(xué)出版社，1994</p><p>　　7 三菱微

30、型可編程控制器使用手冊【M】.日本三菱電氣公司，200040-45.</p><p>　　8 周萬珍.PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用【M】.北京：電子工業(yè)出版社，2004</p><p>　　9 杜尚豐，李迎霞，馬承偉，等 中國溫室環(huán)境控制硬件系統(tǒng)研究進(jìn)展【J】.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004,20（1）</p><p>　　10 鄧璐娟.智能溫室的模型和控制策略【D】.上海：