毕业设计(论文)PLC全自动厕所冲水设计.doc
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1、毕 业 设 计(论文)题目: PLC全自动厕所冲水设计 系部: 电气工程与自动化系 专业: 机电一体化 班级: 机电A1304 姓名: 指导教师: 山西职业技术学院毕 业 设 计(论 文)任 务 书开始日期:2015 年 11 月11 日 完成日期:2015 年 11 月 18 日 答辩日期:2015 年 11 月 20 日 1、设计目的我国是一个水资源极其短缺的国家,水环境日益严峻,公共场所水资源浪费现象更是十分严重因此,加强公共场所的节约用水势在必行,而自动冲水装置可以很好的解决这一问题。2、设计题目plc全自动厕所冲水设计3、设计内容和要求内容:将传感器和PLC技术相结合,采用热释电传感
2、器对入厕的人员计数,当有人如厕后,人次达到预先设定值,或待人上完厕所离开一定时间后放水冲洗,而后系统恢复。以待下次使用,这样不仅简便易用而且在保证厕所干净整洁的同时节约珍贵的水资源。将传感器和PLC技术相结合,采用热释电传感器对入厕的人员计数,当有人如厕后,人次达到预先设定值,或待人上完厕所离开一定时间后放水冲洗,而后系统恢复。以待下次使用,这样不仅简便易用而且在保证厕所干净整洁的同时节约珍贵的水资源。4、设计报告要求(1)论文构成:封面、目录、摘要、关键词、正文、结束语、附录、参考文献及封底;(2)正文各级标题序号依次为:1、1.1、1.1.1、 (3)每个自然段起头空两格;(4) 用A4标
3、准白纸,计算机打印,若有图纸用A3纸打印横装,上边距2.8cm、下边距2.5cm、左边距2.5cm、右边距2.5cm、装订线0.5cm、页眉1.6cm、页脚1.5cm;(5)从目录开始至最后一页,每页的最上方加页眉“山西职业技术学院毕业论文” 用五号宋体左对齐,页眉之下划一条线;页眉右上角标注页码(用阿拉伯数字)。 (6)正文采用小四号宋体,标题采用四号黑体,字间距设置为标准字间距,行距设置为加宽0.2磅(每页按36行设置); 毕 业 设 计 (论 文)进 度 计 划 表日期工作内容执行情况指导教师签字2015.11 .11选定设计课题Plc厕所冲水设计2015.11 .12构思设计思路自动厕
4、所冲水的步骤2015.11 .13查找有关PLC、运用在全自动厕所冲水上的相关资料2015.11 .14设计厕所冲水硬件方面的要求2015.11 .15编辑全自动厕所冲水程序2015.11 .16整合所有知识内容,编写论文2015.11 .17完成毕业设计(论文)教师对进度计划实施情况总 评签名 年 月 日 目录1、绪 论31.1 概述31.2 系统的总体设计32、PLC的简介42.1PLC简介42.2 PLC的特点42.3 PLC的基本结构42.4 PLC的工作原理52.5 PLC发展新动向62.6 PLC发展历史72.7 PLC的选型83、系统的硬件设计与实现93.1 红外线检测模块93.
5、2 PLC计时计数器113.3 电磁阀134、系统工作原理144.1 探测信号144.2 信号传输过程144.3 冲水动作的触发144.4 水箱注水控制155、PLC程序的设计165.1 程序流程图165.2I/O分配表175.3工作原理梯形图17附 录18结束语19谢 辞20参考文献21摘 要众所周知,我国是一个水资源极其短缺的国家,水环境日益严峻,公共场所水资源浪费现象更是十分严重因此,加强公共场所的节约用水势在必行,而自动冲水装置可以很好的解决这一问题。目前在诸如公厕等公共场有些没有自动冲水控制装置,有些所采用的自动冲水装置有的停留在机械原理控制,有的使用强电工作,布线不方便,不能很好的
6、达到节水节电目的。而我们介绍的自动冲水装置运用模数电原理,结构简单以及低电压控制的电磁阀实现上述控制,从而达到节能、优化控制的目的,适宜实际使用与广泛推广。文章介绍了一种应用PLC自动冲水节水智能控制系统。当有人入厕的时候,热释电红外线传感器能够以非接触的方式检测出人体发出的红外线辐射,并且转化为电信号,触发PLC电路。克服了传统冲水系统的缺点,实现了精确的计数。1、绪 论1.1 概述随着我国经济社会的不断发展,对水资源的需求越来越大,而我国作为一个水资源极度短缺的国家,与此形成了鲜明的对比,加强节约用水尤其是公共场所的节约用水尤为关键,而自动冲水装置可以很好的解决这一问题。自动冲水装置可广泛
7、用于学校,饭店、商场、超市、博物馆、展览观、车站、码头、银行等场公共场所。目前在诸如公厕等公共场有些没有自动冲水控制装置,有些所采用的自动冲水装置有的停留在机械原理控制,有的使用强电工作,布线不方便,不能很好的达到节水节电目的。本文介绍一种自动冲水节水智能控制系统。它的特点是:将传感器和PLC技术相结合,采用热释电传感器对入厕的人员计数,当有人如厕后,人次达到预先设定值,或待人上完厕所离开一定时间后放水冲洗,而后系统恢复。以待下次使用,这样不仅简便易用而且在保证厕所干净整洁的同时节约珍贵的水资源。1.2 系统的总体设计图1-1系统总体设计2、什么是PLC2.1PLC简介工业生产过程中,大量的开
8、关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称Programmable Controller(PC)。随着个人计算机(简称PC)发展起来后,为了方便,也为了反映可编程控制器的功能特点,可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC)。2.2 PLC的特点可编程
9、控制器之所以能够得到迅速发展和广泛运用,主要是由于它具有以下特点:1. 可靠性高,抗干扰能力强。用软件实现大量的开关逻辑运算,克服了因继电器触点接触不良造成的故障;输入采用采用直流低电压,更加可靠、安全;面向工业环境设计,采取了滤波、屏蔽、隔离等抗干扰措施,适应于各种恶劣的工业环境,远远超过了传统的继电器控制系统和一般的计算机控制系统。2. 编程简单,易于掌握。PLC采用梯形图方式编写程序,与继电器控制逻辑的设计相似,具有直观、简单、容易掌握等优点。3. 功能完善,灵活方便。随着PLC技术的不断发展,其功能更加完善,不仅具有开关量逻辑控制功能和步进、计算功能,而且还有模拟量处理、温度控制、位置
10、控制、网络通信等功能。既可单机使用、也可联网运行,既可集中控制、也可分布控制或者集散控制。而且在运行过程中,可随时修改控制逻辑,增减系统功能。4. 体积小、质量轻、功耗低。于采用了单片机等集成芯片,其体积小、质量轻、结构紧凑、功耗低。2.3 PLC的基本结构1.中央处理器(CPU) 中央处理器(CPU)是PLC的控制核心。它按照PLC系统程序赋予的功能:a.接收并存储从用户程序和数据;b.检测电源,存储器,I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。2.存储器 可编程控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。存放系统软件(包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、
11、故障诊断程序及其各种管理程序)的存储器称为系统程序存储器;存放用户程序的存储器称为用户程序存储器,所以又分为用户存储器和数据存储器两部分。输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种,以开关量最普遍。4.输出信号电路 可编程控制器的输出有:继电器输出(M)、晶体管输出(T)、晶闸管输出(SSR)三种输出形式。5.电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。一般小型PLC的电源输出为两部分:一部分供PLC内部电路工作;一部分向外提供给现场传感器等的工作电源。2.4 PLC的工作原理PLC则是采用循环扫描的工作方式。一个扫描周期主要可分为3个阶段。1.输入刷新阶段在输入刷新阶段,CPU扫描全部输入
12、端口,读取其状态并写入输入状态寄存器。完成输入端刷新工作后,将关闭出入端口,转入程序执行阶段。在程序执行期间即使输入端状态发生变化,输入状态寄存器的内容也不会改变,而这些变化必须等到下一步周期的输入刷新阶段才能被读入。2.程序执行阶段在程序执行阶段,根据用户输入端的控制程序,从第一条开始逐步执行,并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助存储器和输出状态寄存器。当最后一条控制程序执行完毕后,即转入输入刷新阶段。3.输出刷新阶段当所有指令执行完毕后,将输出状态寄存器中的内容,依次送到输出锁存电路(输出映像寄存器),并通过一定输出方式输出,驱动外部相应执行元件工作,这才形成PLC的实际输出。由此可见
13、,输入刷新、程序执行和输出刷新三个阶段构成PLC一个工作周期,因此称为循环扫描方式。显示扫描周期的长短主要取决于程序的长短。扫描周期越长,响应速度越慢。由于每个扫描周期只进行一次I/O刷新,即每一个扫描周期PLC只对输入、输出状态寄存器更新一次,所以系统存在输入输出之后现象,这在一定程度上降低了系统的响应速度。但是由于其对I/O的变化每个周期只输出刷新一次,并且只对有变化的进行刷新,这对一般的开关量控制系统来说是完全允许的,不但不会造成影响,还会提高抗干扰能力。总之,PLC采用扫描的工作方式,是区别于其他设备的最大特点之一。2.5 PLC发展新动向PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字
14、运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,它具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活,易学易用、体积小,重量轻,价格便宜的特点。1:产品规模向大、小两个方向发展 大:I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。 小:由整体结构向小型模块化结构发展,增加了配置的灵活性,降低了成本。 2:PLC在闭
15、环过程控制中应用日益广泛 3:不断加强通讯功能 4:.新器件和模块不断推出 高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外,还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。 5:编程工具丰富多样,功能不断提高,编程语言趋向标准化 有各种简单或复杂的编程器及编程软件,采用梯形图、功能图、语句表等编程语言,亦有高档的PLC指令系统 6:发展容错技术 采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。 7:追求软硬件的标准化。2.6 PLC发展历史起源:1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969 年,美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器
16、 PDP14 ,在美国通用汽车公司的生产线上试用成功,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这是第一代可编程序控制器,称Programmable,是世界上公认的第一台PLC。1969年,美国研制出世界第一台PDP-141971年,日本研制出第一台DCS-81973年,德国研制出第一台PLC1974年,中国研制出第一台PLC 发展:20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器,使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后,为了方便和反映可编程控制器的功能特点,可编程序
17、控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC)。20世纪70年代中末期,可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初,可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为3040%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、
18、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。2.7 PLC的选型现在应用最广泛的PLC有三菱、西门子、欧姆龙、松下等。 三菱PLC结构灵活、传输质量高、速度快、带宽稳定、范围广、成本低、适用面广但是数据处理比西门子弱。 西门子PLC性能强大、可操作性强、有相配套的伺服系统和组态软件但是价钱太高。 3、系统的硬件设计与实
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