基于plc的溫度和濕度檢測和顯示畢業(yè)設(shè)計(jì)

基于plc的溫度和濕度的檢測和顯示摘要本論文主要講述了基于西門子S7-200系列可編程控制器（PLC）為主要的控制元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的溫度和濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測和顯示，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間進(jìn)行顯示和校正等功能的顯示裝置的設(shè)計(jì)方法。本設(shè)計(jì)的傳感器部分采用集成溫度和濕度傳感器，集成傳感器具有功能強(qiáng)、精度高、響應(yīng)速度快、體積小、微功耗、價(jià)格低、適合遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)等特點(diǎn)。集成傳感器的外圍電路簡單，具有較高的性價(jià)比。經(jīng)過選擇集成溫度傳感器采用電壓輸出式單片精密集成溫度傳感器LM35系列產(chǎn)品；集成濕度傳感器選擇線性電壓輸出式集成濕度傳感器HM1500，它的主要特點(diǎn)是采用恒壓供電、內(nèi)置放大電路、能輸出與相對(duì)濕度呈比例關(guān)系的伏特級(jí)電壓信號(hào)、響應(yīng)速度快、重復(fù)性好、抗污染能力強(qiáng)。顯示部分采用LED七段碼進(jìn)行顯示，本裝置一共使用了十七個(gè)LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示，能夠同時(shí)顯示當(dāng)時(shí)環(huán)境的溫度、濕度和時(shí)間，還可以顯示年月日等信息，并能實(shí)現(xiàn)當(dāng)環(huán)境的溫濕度超過一定范圍時(shí)進(jìn)行報(bào)警的功能。關(guān)鍵詞：PLC；溫度傳感器；濕度傳感器;LED顯示裝置Thedesignofdetectionanddisplayaboutthetemperature

andhumiditybasedonPLCAbstractThispapermainlybasedonSiemensS7-200seriesprogrammablecontroller(PLC)forthecontrolofthemaincomponentsrealizetheenvironmentaltemperatureandhumidityforreal-timedetectionanddisplay,andtosimultaneouslyachieverighttimeandcalendarsetupfordisplayandfunctiondisplaydevicesdesignmethods.Thedesignofthesensorusingintegratedtemperatureandhumiditysensors,sensorintegrationwithfunctionalandhighaccuracy.Fastresponse,smallsize,verylow-power,lowprice,suitableforlong-distancesignaltransmissioncharacteristics.Integratedsensorexternalcircuitissimpleandlowcostandhighperformance.Selectedintegratedtemperaturesensoroutputvoltageprecision-integratedsingle-chiptemperaturesensorLM35seriesofproducts;Integratedhumiditysensoroptionlinearvoltage-outputintegratedhumiditysensorsHM1500.Itsmainfeatureistheconstantvoltagepowersupply,abuilt-inamplifier,canbeoutputwiththerelativehumidityistheratiobetweenthevoltagelevelsignalvoltage,fastresponseandgoodreproducibility,anti-pollutioncapability.LEDusedinsomeofthedisplaycodeinparagraph107,thedeviceusedatotalof17LEDdigitaltubes,canalsoshowedthatenvironmentaltemperature,humidityandtime,canalsodisplayinformationsuchasthedate,andtheenvironmentcanbeachievedwhenthetemperatureandhumidityofmorethanacertainscopeforalarmfunctions.Keywords:PLC;Temperaturesensor;Humiditysensor;LEDdisplaydevices摘要Abstract目錄第一章引言1.1課題的背景和意義第二章系統(tǒng)簡介及方案論證系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)設(shè)計(jì)方案的論證第三章可編程控制器概述PLC的系統(tǒng)組成與工作原理PLC的組成結(jié)構(gòu)PLC的掃描工作原理PLC的發(fā)展趨勢第四章系統(tǒng)的硬件方案與設(shè)計(jì)傳感器的詵型與設(shè)計(jì)集成溫度傳感器介紹與選型集成濕度傳感器介紹與選型PLC的選型與模塊配置PLC的詵型原則本系統(tǒng)中可編程序控制器的選取及其特點(diǎn)43顯示方案的設(shè)計(jì)4.3.1與LED顯示相關(guān)的知識(shí)顯示方案的設(shè)計(jì)與LED顯示相關(guān)的知識(shí)顯示方案的設(shè)計(jì)工作電源部分第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)顯示系統(tǒng)主程序溫度讀入子程序濕度讀入子程序顯示子程序?qū)崟r(shí)時(shí)鐘指令程庠清單結(jié)論參考文獻(xiàn)致謝附錄.主程序梯形圖及指令表.時(shí)鐘初始化子程序0梯形圖及指令表.實(shí)時(shí)時(shí)鐘讀入子程序1梯形圖及指令表4,溫度讀入子程序2梯形圖及指令表.濕度讀入子程序3梯形圖及指令表.顯示子程序4梯形圖及指令表.中斷0（調(diào)時(shí)閃）梯形圖及指令表.中斷1（報(bào)警閃）梯形圖及指令表第一章引言課題的背景和意義溫度、濕度和人類的生產(chǎn)、生活有著密切的關(guān)系，同時(shí)也是工業(yè)生產(chǎn)中最常見最基本的工藝參數(shù)，例如機(jī)械、電子、石油、化工等各類工業(yè)中廣泛需要對(duì)溫度、濕度的檢測與控制。并且隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)自己的生存環(huán)境越來越關(guān)注，而空氣中溫濕度的變化與人體的舒適度和情緒都有直接的影響，所以對(duì)溫度、濕度的檢測及控制就非常有必要了?？傊?，環(huán)境溫濕度的檢測與調(diào)節(jié)儀器的設(shè)計(jì)和開發(fā)具有非常大的市場前景和實(shí)用價(jià)值。本設(shè)計(jì)是基于西門子S7-200系列PLC為主要控制元件進(jìn)行設(shè)計(jì)的，可編程控制器（PLC）是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的一種新型的、通用的自動(dòng)控制裝置。它具有功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便，易于編程及適應(yīng)工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用等一系列優(yōu)點(diǎn)，近年來的工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)等方面應(yīng)用越來越廣，成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。PLC的最終目標(biāo)是用于實(shí)踐，提高生產(chǎn)力。如今，應(yīng)用PLCE經(jīng)成為世界潮流，PLC將在我國得到更全面的推廣應(yīng)用。本文主要介紹了對(duì)環(huán)境的溫濕度進(jìn)行檢測和顯示裝置的設(shè)計(jì)方法。此裝置不僅可以顯示環(huán)境的溫濕度，還可以進(jìn)行年、月、日、時(shí)、分、秒的顯示。隨著工業(yè)化程度的不斷提高，人們的時(shí)間觀念越來越強(qiáng)，因此對(duì)時(shí)間及年月日的顯示也是非常必要的，有比較大的現(xiàn)實(shí)意義。第二章系統(tǒng)簡介及方案論證系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)1、能夠比較精確地實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的檢測，測溫范圍-25℃?55℃,可以提供±1/4℃的常用的室溫精度。2、能夠較精確地實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境濕度的檢測，測量濕度范圍為(0%?100%)RH。3、能實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫濕度的同時(shí)顯示，并能實(shí)現(xiàn)溫濕度的報(bào)警。4、能夠?qū)崿F(xiàn)年、月、日、時(shí)、分、秒的顯示，同時(shí)能進(jìn)行任何時(shí)候數(shù)值的校正。5、設(shè)計(jì)出傳感器的接線電路，顯示器的連接電路，PLC接線圖，梯形圖，指令表及元器件的選擇與計(jì)算。設(shè)計(jì)方案的論證PLC與其他微型計(jì)算機(jī)相比,更適于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中運(yùn)行,且數(shù)據(jù)處理功能大大增強(qiáng)，具有強(qiáng)大的功能指令，編程也極為方便簡單編程指令具有模塊化功能，能夠解決就地編程、監(jiān)控、通訊等問題。PLC的梯形圖語言清晰、直觀、可讀性強(qiáng)，易于掌握.PLC具有豐富的功能指令，能實(shí)現(xiàn)加減乘除四則運(yùn)算及數(shù)據(jù)傳送比較移位等功能，還具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令，可方便的實(shí)現(xiàn)定時(shí)及時(shí)間和年月日的設(shè)置與顯示。系統(tǒng)總原理框圖如下圖1所示。圖1系統(tǒng)總原理框圖PLC的主要優(yōu)點(diǎn)可概括如下：1、高可靠性⑴)隔離。⑶:(4)；(5)；(6)以防止故P、C哪輸入器各個(gè)輸入端各模塊均采濕度采用性能優(yōu)對(duì)采用的器良好的自診邛障擴(kuò)大。|豐按加0針對(duì)不同的、接口電路均采用3口均采用RC濾波之用屏蔽措施，以;良的開關(guān)電源。打牛進(jìn)行嚴(yán)格的篩k斷功能，旦電空i—im一N一接口模塊勺工業(yè)現(xiàn)場信號(hào)，PLC光電隔離，使工;器，其濾波時(shí)間防止輻射干擾。選。源或其他軟、硬如：交流或直流;業(yè)現(xiàn)場的外電路-常數(shù)一般為10?:件發(fā)生異常情況，開關(guān)量或模擬量與PL顯內(nèi)部電路裝置20ms。CPU立即采取電壓或電流;手之間電氣上(有效措施，脈沖或電位;強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕;行程開關(guān);接近開關(guān);傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外，為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對(duì)話的接口模塊;為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊等等。3、采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包括CPU,電源，1/0等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。4、編程簡單易學(xué)PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。5、安裝簡單，維修方便PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。第三章可編程控制器概述PLC的系統(tǒng)組成與工作原理PLC的組成結(jié)構(gòu)PLC本質(zhì)上是一臺(tái)用于控制的專用計(jì)算機(jī)，因此它與一般的控制機(jī)在結(jié)構(gòu)上有很大的相似性。PLC的主要特點(diǎn)是能力，也就是說，它的基本結(jié)構(gòu)主要是圍繞著適宜于過程控制的要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。按結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式和組合式兩類。整體式PLC是將中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、電源、通信接口等組裝成一體，構(gòu)成主機(jī)。另外還有獨(dú)立的I/O擴(kuò)展單元與主機(jī)配合使用。主機(jī)中，CPU是PLC的核心，1/。單元是連接CPU與現(xiàn)場設(shè)備之間的接口電路，通信接口用于PLC與編程器和上位機(jī)等外部設(shè)備的連接。組合式PLC將CPU單元、輸入單元、輸出單元、智能I/O單元、通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，各模塊插在底板上，模塊之間通過底板上的總線相互聯(lián)系。裝有CPU單元的底板稱為CPU底板，其它稱為擴(kuò)展底板。CPU底板與擴(kuò)展底板之間通過電纜連接，距離一般不超過10m。PLC的掃描工作原理與其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相同，PLC的CPU采用分時(shí)操作原理，每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作，隨時(shí)間順序執(zhí)行各個(gè)操作。這種分時(shí)操作進(jìn)程稱為CPU對(duì)程序的掃描。PLC上電后，首先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入循環(huán)工作過程。一次循環(huán)可歸納為五個(gè)工作階段，各階段完成的任務(wù)如下：公共處理。復(fù)位監(jiān)控定時(shí)器(WDT),進(jìn)行硬件檢查，用戶內(nèi)存檢查等。檢查正常后，方可進(jìn)行下面的操作。如果有異常情況，則根據(jù)錯(cuò)誤的嚴(yán)重程度發(fā)出報(bào)警或停止PLC運(yùn)行。I/O刷新。輸入刷新時(shí)，CPU從輸入電路中讀出各輸入點(diǎn)狀態(tài)，并將此狀態(tài)寫入輸入映象寄存器中;輸出刷新時(shí)，將輸出繼電器的元件映象寄存器的狀態(tài)傳送到輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路隔離和功率放大，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。執(zhí)行用戶程序。在程序執(zhí)行階段，CPU按先左后右，先上后下的順序?qū)γ織l指令進(jìn)行解釋、執(zhí)行，CPU從輸入映象寄存器和輸出映象寄存器中讀出各繼電器的狀態(tài)，根據(jù)用戶程序給出的邏輯關(guān)系進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再寫入輸出映象寄存器中。外設(shè)端口服務(wù)。完成與外設(shè)端口連接的外圍設(shè)備(如編程器)或通訊適配器的通信處理。PLC的發(fā)展趨勢目前的可編程控制器有以下幾個(gè)方面的發(fā)展趨勢：(1)向小型化、專用化方向發(fā)展。當(dāng)前開發(fā)出許多簡易、經(jīng)濟(jì)、超小型可編程控制器，以使用于單機(jī)控制和機(jī)電一體化，真正成為繼電器的替代品。(2)向大型化、復(fù)雜化、高功能、分散型、多層分布式工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展?？删幊炭刂破鬏斎胼敵鋈萘恳殉^32K,掃描速度小于1mS/千步。(3)編程語言和編程工具朝著標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化方向發(fā)展?？删幊炭刂破鲉柺罆r(shí)間雖然不長，但已步入成熟階段。這種工業(yè)專用微機(jī)系統(tǒng)是高精技術(shù)普及化的典范，使計(jì)算機(jī)進(jìn)入工業(yè)各行業(yè)，使機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)線控制更新?lián)Q代?？删幊炭刂破鲗⒊蔀楣I(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)控制設(shè)備。第四章 系統(tǒng)的硬件方案與設(shè)計(jì)傳感器的選型與設(shè)計(jì)傳感器是本設(shè)計(jì)最重要的部件之一，它的選取好壞對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而言，非常重要?，F(xiàn)在生產(chǎn)傳感器的公司很多，所研制的傳感器類型也很多，但其性能差異并不很大。本設(shè)計(jì)在選擇傳感器上掌握的基本原則是穩(wěn)定性好，價(jià)格低廉，使用方便。集成溫度傳感器介紹與選型目前主要采用近年來發(fā)展最快的半導(dǎo)體集成溫度傳感器，它內(nèi)部采用差分對(duì)管等線性化技術(shù)及激光校準(zhǔn)手段等,測溫電路十分簡單可靠。這類傳感器在生產(chǎn)時(shí)已經(jīng)校準(zhǔn)，可省去標(biāo)定工序,大大地方便了用戶的使用。它有多種輸出：如電流型、電壓型、PWM型、數(shù)字型等可供用戶選擇。本論文著重分析電流型、電壓型集成溫度傳感器主要特點(diǎn)及一些典型應(yīng)用。.集成溫度傳感器LM35概述①LM35概述LM35系列適合用密封的TO-46晶體管封裝，而LM35C就適合于塑料TO-92晶體管封裝它們有如下的特點(diǎn):（1）直接用攝氏溫度校準(zhǔn)；（2）線性+l0.mV/℃比例因數(shù)；（3）保證0.5℃精度（在+25℃時(shí)）；（4）-55?+150℃額定范圍；（5）適用于遙控設(shè)備；（6）因晶體片微調(diào)而低費(fèi)用；（7）工作在4?30V;（8）小于60PA漏泄電流；（9）較低自熱，在靜止空氣中0.08℃;（10）只有±1/4℃非線性值：（11）低阻抗輸出1mA:負(fù)載時(shí)0.1Q。參數(shù)：電源電壓：+35V?-0.2V輸出電壓：+6V?-1.0V輸出電流：10mA輸出阻抗：1mA負(fù)載時(shí)0.1Q漏泄電流：小于60PA比例因數(shù)：線性+10.0mV/℃特定工作溫度范圍：LM35,LM35A為-55?+150℃；LM35C,LM35CA為-40?+110℃；LM35D為0?+100℃。②LM35工作原理LM35系列的內(nèi)部框圖如圖2所示。由VT1、VT2構(gòu)成了溫度傳感器，二者的發(fā)射結(jié)面積之比為10：1。A2是電壓放大器。R1、R2分別為VT1和VT2發(fā)射結(jié)壓降的取樣電阻。VD是電流源的溫度補(bǔ)償二極管。由VT3和R3、R4組成了發(fā)射極輸出式電路。其工作原理是利用在不同電流密度下的晶體管丫11、VT2的發(fā)射結(jié)正向壓降之差^。郎，作為基本的溫度敏感元件，經(jīng)過變換后，在U0端獲得與攝氏溫度成正比的電壓輸出信號(hào)。輸出電壓的電壓溫度系數(shù)￡=10mV/℃。利用下列公式可計(jì)算出被測溫度t（℃）：圖2LM35系列的內(nèi)部框圖U0=KV?t=(10mV/0C)?t 公式(4-1)③LM35基本應(yīng)用電路由LM35系列構(gòu)成的簡易型攝氏溫度傳感電路，分別如圖3(a)(b)所示.(a)圖所示電路的測溫范圍是+2?+150℃,(b)圖示出的電路測量滿量程(-55?+150℃)的攝氏溫度。為測量負(fù)溫度值，需要采用雙電源供電，在輸出端接上電阻R,R的下端接負(fù)電源-Us。R值由下式確定：R=|-Us/50PA| 公式(4-2)舉例說明，當(dāng)Us=+5V,-Us=-5V時(shí)，R=100kQ。此時(shí)，當(dāng)天=-55℃時(shí)，Uo=-55mV；當(dāng)t分別為+25℃、+150℃時(shí)，Uo依次為250mV和1500mV。圖3(a) 圖3(b)采用單電源供電時(shí)為獲得負(fù)電源，可在LM35的GND與公共地址之間，串入兩只IN914型硅二極管丫口1、VD2,以提供-1.4V的負(fù)電源。電路如圖4所示，測溫范圍--55?+150℃。圖4單電源供電時(shí)全范圍測溫電路為了滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過比較和選擇認(rèn)為LM35型號(hào)的集成溫度傳感器更加適合本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。此傳感器采用己知溫度系數(shù)的基準(zhǔn)源作為溫敏元件。芯片內(nèi)部則采用差分對(duì)管等線性化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了溫敏傳感器的線性化，也提高了傳感器的精度.與熱敏電阻、熱電偶等傳統(tǒng)傳感器相比，具有線性好、精度高、體積小、校準(zhǔn)方便、價(jià)格低、外圍電路簡單等特點(diǎn)，非常適合本系統(tǒng)溫度采集的測量工作。為了實(shí)現(xiàn)-25℃?55℃的溫度測量范圍，采用LM35的全溫度測量接線方法，具體的接線圖如圖5所示.圖5 設(shè)計(jì)接線圖圖中：電阻R的阻值按照R=Vcc/50mA來選擇.電路的輸出電壓與溫度的線性關(guān)系為：1)環(huán)境溫度150℃,U0=1500mV；2)環(huán)境溫度25℃,U0=250mV；3)環(huán)境溫度-55℃,U0=-550mV.由于所測量的溫度范圍是-25℃?55℃。所以，在實(shí)際應(yīng)用電路中的電壓信號(hào)的輸出量值在-0.25V?0.55V之間。集成濕度傳感器介紹與選型.濕度的概念濕度是表示空氣中水蒸氣含量多少的尺度。在物理學(xué)和氣象學(xué)中，大氣濕度的表示方法是多種多樣的，而且都有各自的物理量和相應(yīng)單位。在諸多方法中，習(xí)慣使用的是絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度。①絕對(duì)濕度：絕對(duì)濕度定義為在每立方米濕空氣中，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所含水蒸汽的質(zhì)量，以字符p表示，單位g/m3。再由氣體狀態(tài)方程式PnUn=RnT可得公式（4-3）P,…Pc…PP二——n—二1000義n—=2.169義 n 公式（4-3）RT461T 273.15+1式中Pn為空氣中水蒸氣的分壓力（帕）；T為空氣中的干球絕對(duì)溫度（K）；t為空氣中干球的攝氏溫度（℃）;R為水蒸氣的氣體常數(shù)，R=461。②相對(duì)濕度:相對(duì)濕度是指空氣中水蒸氣分壓力P與同溫度下飽和水蒸汽壓力P之比值。用r表示相對(duì)濕度為:公式（4-4）r二士義100%公式（4-4）Pb.集成濕度傳感器介紹選擇集成濕度傳感器應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：感濕性能好、靈敏度高、響應(yīng)速度快、測量范圍寬，要有較好的一致性、可重復(fù)性，線性度要好、濕滯小較高的穩(wěn)定性和可靠性，有較強(qiáng)的抗污染能力、使用壽命長。目前，國外生產(chǎn)集成濕度傳感器的主要廠家及典型產(chǎn)品分別為Honeywell公司（HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型），Humirel公司（HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型），Sensiron公司（SHT11、SHT15型）。.濕度傳感器選擇及電路設(shè)計(jì)由于HM1500濕度傳感器的精度較高，測量范圍大，反應(yīng)時(shí)間較快，溫度依賴性比較低，長期穩(wěn)定性能好，用戶使用方便，價(jià)格實(shí)惠，是性價(jià)比極高的一款集成濕度傳感器，故本方案采用HM1500做為濕度測量的傳感器。HM1500是法國Humirel公司于2002年推出的一種基于硬質(zhì)封裝的HS1101濕敏電容的電壓輸出式集成濕度傳感器。它將側(cè)面接觸式濕敏電容與濕度信號(hào)調(diào)理器集成在一個(gè)模塊中，集成度高，有很小的易于安裝的接頭，因此不需要外圍元件，使用非常方便。其主要特點(diǎn)是采用恒壓供電，輸出與相對(duì)濕度呈比例關(guān)系的伏特級(jí)電壓信號(hào)，響應(yīng)速度快，對(duì)溫度的依賴性非常低，可靠性與長期穩(wěn)定性高，互換性好，專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，浸水無影響，長時(shí)間處于飽和狀態(tài)后能快速脫濕，抗污染能力強(qiáng)。一、HM1500的性能特點(diǎn)：①內(nèi)部包含由濕敏電容構(gòu)成的橋式振蕩器、低通濾波器和放大器，能輸出與相對(duì)濕度成線性關(guān)系的直流電壓信號(hào)，輸出阻抗為70Q,適配帶ADC的單片機(jī)。②HM1500屬于通用型濕敏傳感器，測量范圍是（0%?100%）RH,輸出電壓范圍是+1V?+4V。相對(duì)濕度為55%時(shí)的標(biāo)稱輸出電壓為2.48V。測量精度為±3%RH,靈敏度為+25mV/RH,溫度系數(shù)為±0.1%RH/℃,濕度遲滯為±1.5%RH,響應(yīng)時(shí)間為5s。③產(chǎn)品的互換性好，抗腐蝕性強(qiáng)。不受水凝結(jié)的影響，長期穩(wěn)定性指標(biāo)為0.5%RH/年。④采用+5V電源（允許范圍是+4.75V?+5.25V）,工作電流為0.4mA（典型值），漏電流W300PA。工作溫度范圍是-30℃?+60℃。二、HM1500的工作原理：

HM1500采用恒壓供電，內(nèi)置放大電路，能輸出與相對(duì)濕度呈比例關(guān)系的伏特級(jí)電壓信號(hào)，響應(yīng)速度快、重復(fù)性好、抗污染能力強(qiáng)。HM1500的測濕元件選用濕敏電容HS1101,在一個(gè)有機(jī)玻璃或玻璃片上首先用擴(kuò)散法制作兩個(gè)電極，然后涂上有機(jī)膜作為介質(zhì)，形成一個(gè)電容器件。當(dāng)外界相對(duì)濕度變化時(shí)，感濕膜能吸附和釋放水汽分子，引起其介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使元件電容量改變。利用電容量與相對(duì)濕度的函數(shù)關(guān)系即可測量濕度。內(nèi)部電路框圖如圖6。HM1500的輸出電壓與相對(duì)濕度的響應(yīng)曲線如圖7。運(yùn)用最小二乘法可以求出其輸出電壓與相對(duì)濕度之間的關(guān)系:HM1500g4000?一在(10%>3000士 出RH%%))1aw—斷表4.115UJV1.3RH/(%)10°°5l-0U/V2.480U0=1-079+0-2568RH公式（4-5）橋式振蕩電路HM1500的輸出電壓與相對(duì)濕度的響應(yīng)曲線H范圍內(nèi)，THM1500g4000?一在(10%>3000士 出RH%%))1aw—斷表4.115UJV1.3RH/(%)10°°5l-0U/V2.480U0=1-079+0-2568RH公式（4-5）橋式振蕩電路HM1500的輸出電壓與相對(duì)濕度的響應(yīng)曲線H范圍內(nèi)，Ta午+23°C時(shí)，輸出電壓與相對(duì)濕度的對(duì)應(yīng)JHM1500的U0與RH的對(duì)202503540451。506001.73560102.60565mo2.3701.86012.110/550.99080L60 703.125-85—S03.260-90-903.405T51003.555當(dāng)Taw+23°c時(shí)，可按下式對(duì)讀數(shù)值加以修正:公式（4-6）RH'=RH?[1—2.4(T—23)e-3公式（4-6）A下圖為HM1500內(nèi)部電路圖，T00p120含TCdLM329ChBUFAtCjncla-icM)IJ347LM33440kPCRC-55供濕破電陽火31k十也嬴>1+]5VCH^I-*一中+15V,M385RP,ItM(校淮40%RH)嗎 ICjt,)LF353鏤4T00p120含TCdLM329ChBUFAtCjncla-icM)IJ347LM33440kPCRC-55供濕破電陽火31k十也嬴>1+]5VCH^I-*一中+15V,M385RP,ItM(?；?0%RH)嗎 ICjt,)LF353鏤4匕位口VM

0r-F10V

(0~】GQ%)RH

?7812f工LM湖Ik

*

VDZ

1N7O3

3V%

2752N2222A&TmootG10k40kRPj1,50k〔校準(zhǔn)1的壞RH）加10k44-叫5.6k圖8HM1500內(nèi)部電路圖PLC的選型與模塊配置選擇合適的機(jī)型是PLC控制系統(tǒng)的硬件配置的關(guān)鍵問題，目前，國內(nèi)外生產(chǎn)PLC的廠家很多，如西門子、三菱、松下、歐姆龍、LG、ABB公司等，不同的廠家的PLC產(chǎn)品雖然基本功能相似，但有些特殊功能、價(jià)格、服務(wù)及使用的編程指令和編程軟件都不相同。而同一個(gè)廠家生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品又有不同的系列，同一系列又有不同的CPU型號(hào)，不同系列、不同型號(hào)的產(chǎn)品在功能上有較大的差別。因此如何學(xué)用合適的機(jī)型至關(guān)重要。PLC的選型原則在滿足控制要求的前提下選型時(shí)應(yīng)選最佳的性價(jià)比，一般可以從以下幾個(gè)方面考慮：1.I/O點(diǎn)數(shù)估算I/O點(diǎn)數(shù)是PLC的一項(xiàng)重要指標(biāo)。合理選擇I/O點(diǎn)數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求有可使系統(tǒng)總投資最低。PLC的輸入輸出點(diǎn)總數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象的模擬量、開關(guān)量、輸入/輸出設(shè)備狀況（包括模擬量、開關(guān)量、輸出類型）來確定，一般一個(gè)輸入輸出元件要占用一個(gè)輸入輸出點(diǎn)?？紤]到今后的擴(kuò)充，一般應(yīng)估計(jì)的總點(diǎn)數(shù)再加上15%?20%的備用量。本設(shè)計(jì)所占用的I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算：輸入信號(hào)：開始按鈕，需要一個(gè)輸入點(diǎn)；停止按鈕，需要一個(gè)輸入點(diǎn)；計(jì)數(shù)值加1按鈕，需一個(gè)輸入點(diǎn)；計(jì)數(shù)值減1按鈕，需要一個(gè)輸入點(diǎn)。以上共需要4個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)，考慮以后對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充留有20%的備用點(diǎn)，即用4X20%=1,取1個(gè)點(diǎn)，這樣共用5個(gè)輸入點(diǎn)。輸出信號(hào)：一共要用十七個(gè)LED數(shù)碼管，段選碼需要使用8個(gè)輸出點(diǎn)；位選通信號(hào)如果使用74LS138譯碼器則需要4個(gè)輸出點(diǎn)；顯示“-”的一個(gè)數(shù)碼管需要1個(gè)輸出點(diǎn)；以上共需要13個(gè)輸出點(diǎn)考慮以后對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充留有20%的備用點(diǎn)，即13X20%=2.6,取3個(gè)點(diǎn)，這樣共用16個(gè)輸出點(diǎn)。2、用戶存儲(chǔ)容量估算用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、量程結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)I/O點(diǎn)及有關(guān)功能器占用內(nèi)存大致如下：開關(guān)量輸入元件：10?20B/點(diǎn)；開關(guān)量輸出元件：5?10B/點(diǎn)；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：2B/個(gè)；模擬量：100?150B/點(diǎn)；通信接口：一個(gè)接口一般需要300B以上；根據(jù)上面算出總字?jǐn)?shù)再加上25%左右的備用量，就可以估算出程序所需要的內(nèi)存量，從而選擇合適的PLC內(nèi)存。本設(shè)計(jì)所需CPU內(nèi)存的計(jì)算：開關(guān)量輸入元件5點(diǎn)X10?20B/點(diǎn)"50?120B；開關(guān)量輸出元件：16點(diǎn)X5?10B/點(diǎn)"80?160B；模擬量：2點(diǎn)X100?150B/點(diǎn)p200?300B；總需內(nèi)存量：330?570B；4.2.2本系統(tǒng)中可編程序控制器的選取及其特點(diǎn)目前PLC使用性能較好的SIEMENS公司、日本的三菱、歐姆龍、美國的AB公司，根據(jù)性價(jià)比的選擇，根據(jù)被控對(duì)象的I/0點(diǎn)數(shù)以及工藝要求、掃描速度、自診斷功能等方面的考慮，本設(shè)計(jì)采用SIEMENS公司的S7-200系列PLC。l.SiemensS7-200系列PLC特性一、SiemensS7-200主要功能模塊介紹（1）CPU模塊S7-200的CPU模塊包括一個(gè)中央處理單元、電源以及數(shù)字I/O點(diǎn)，這些都被集成在一個(gè)緊湊、獨(dú)立的設(shè)備中。CPU負(fù)責(zé)執(zhí)行程序，輸入部分從現(xiàn)場設(shè)備中采集信號(hào)，輸出部分則輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。從CPU模塊的功能來看，CPU模塊為CPU22*，它具有如下五種不同的結(jié)構(gòu)配置的CPU單元。①CPU224它有14輸入/10輸出，I/0共計(jì)24點(diǎn)。和前兩者相比，存儲(chǔ)容量擴(kuò)大了一倍，它可以有7個(gè)擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時(shí)鐘，它有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù)的處理能力，是使用得最多S7-200產(chǎn)品。②CPU226它有24輸入/16輸出，I/0共計(jì)40點(diǎn)，和CPU224相比，增加了通信口的數(shù)量，通信能力大大增強(qiáng)。它可用于點(diǎn)數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。（2）開關(guān)量I/O擴(kuò)展模塊當(dāng)CPU的I/0點(diǎn)數(shù)不夠用或需要進(jìn)行特殊功能的控制時(shí)，就要進(jìn)行I/O擴(kuò)展，I/O擴(kuò)展包括I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展和功能模塊的擴(kuò)展。通常開關(guān)量I/O模塊產(chǎn)品分3種類型:輸入模塊、輸出模塊以及輸入/輸出模塊。典型的數(shù)字量I/O擴(kuò)展模塊有:輸入擴(kuò)展模塊EM221有兩種:8點(diǎn)DC、8點(diǎn)AC輸入;輸出擴(kuò)展模塊EM222有三種:8點(diǎn)DC晶體管輸出，8點(diǎn)AC輸出、8點(diǎn)繼電器輸出。輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊EM223有六種:分別為4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）DC輸入/4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）DC輸出、4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）DC輸入/4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）繼電器輸出。2.本設(shè)計(jì)PLC的配置本設(shè)計(jì)選用S7-200系列PLC的CPU的型號(hào)為CPU226（24輸入/16輸出，I/0共計(jì)40點(diǎn)）和模擬量輸入模塊EM231。EM231配置表4.2所示為如何使用DIP開關(guān)設(shè)置EM231模塊。開關(guān)1、2和3可選擇模擬量輸入范圍。所有的輸入設(shè)置成相同的模擬量輸入范圍。下表中，ON為接通，OFF為斷開。表4.2EM231選擇模擬量輸入范圍的開關(guān)表單極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3ONOFFON0到10V2.5mV

ONOFF0到5V1.25mV0到20mA5uA雙極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3OFFOFFON-5V至h5V2.5mVONOFF-2.5V至U+2.5V1.25mVEM231輸入數(shù)據(jù)格式模擬量輸入模塊的分辨率通常以A/D轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)數(shù)字量的位數(shù)來表示，模擬量輸入模塊的輸入信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量數(shù)據(jù)值是12位二進(jìn)制數(shù)。數(shù)據(jù)值的12位在CPU中的存放格式為最高有效位為符號(hào)位：0表示正值數(shù)據(jù)字，1表示負(fù)值數(shù)據(jù)字。單極性數(shù)據(jù)格式：對(duì)于單極性數(shù)據(jù)，其2個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)單元的低3位均為0,數(shù)據(jù)值12位是放在第3?14位區(qū)域，如圖4-9所示。這12位數(shù)據(jù)字的最大值應(yīng)為215-8=32760。EM231模擬量輸入模塊A/D轉(zhuǎn)換單極性數(shù)據(jù)格式的全量程范圍設(shè)置為0?32000。差值32760-32000=760則用于偏置/增益，由系統(tǒng)完成。由于第15位為0,表示正值數(shù)據(jù)字。雙極性數(shù)據(jù)字格式：對(duì)于雙極性數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)單元（2個(gè)字節(jié)）的低4位均為0,數(shù)據(jù)值12位是存放在第4?15位區(qū)域。最高有效位為符號(hào)位，如圖4-9所示。雙極性數(shù)據(jù)字格式的全量程反為設(shè)置為-32000?+32000。MSB154.3顯示方案的設(shè)計(jì)MSB154.3顯示方案的設(shè)計(jì)圖9EM231輸入數(shù)據(jù)字格式數(shù)據(jù)值12位LSB2 104.3mSb與LED顯示相關(guān)的知識(shí)單極性數(shù)據(jù) LSB數(shù)據(jù)值12位電路中最常用的顯示器件。七段LED'顯示器由七個(gè)發(fā)光段構(gòu)成，每段均術(shù)設(shè)計(jì)采用數(shù)據(jù)值12位電路中最常用的顯示器件。七段LED'顯示器由七個(gè)發(fā)光段構(gòu)成，每段均雙極性數(shù)據(jù)7個(gè)發(fā)光段分別為a,b,c,d,e,f和g,通過控制不同段的點(diǎn)亮和熄滅,可顯示16進(jìn)制數(shù)字0?9和A,B,C,D,E,F,也能顯示H,L,P等字符。有的產(chǎn)品還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)DP位段，用來顯示小數(shù)。LED顯示器以發(fā)光二極管作為顯示發(fā)光部件，每段并按共陰極方式或共陽極方式連接后封裝而成的。共陽極結(jié)構(gòu)中，各LED二極管的陽極被連在一起，使用時(shí)要將它與+5V相連，而把各段的陰極連到器件的相應(yīng)引腳上。當(dāng)要點(diǎn)亮某一段時(shí)，只要將相應(yīng)的引腳（陰極）接低電平。對(duì)于共陰極結(jié)構(gòu)的LED顯示器，陰極連在一起后接地，各陽極段接到器件的引腳上，要想點(diǎn)亮某一段時(shí)，只要將相應(yīng)引腳接高電平。LED顯示器的一個(gè)段發(fā)光時(shí)，通過該段的平均電流約為10mA?20mA。將一個(gè)8位并行輸出口與顯示器的發(fā)光二極管引腳相連，8位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符，通常將控制發(fā)光二極管的8位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼。共陽極與共陰極的段選碼互為補(bǔ)數(shù)。LED顯示器與顯示方式：LED顯示器有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。LED顯示器工作在靜態(tài)顯示方式下，共陰極或共陽極連接在一起接地或+5V；每位的段選線（a?dp）與一個(gè)8位并行口相連。顯示電路中，每一位可獨(dú)立顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。由于每一位由一個(gè)8位輸出口控制段選碼，故在同一時(shí)間里每一位顯示字符可以各不相同。N位靜態(tài)顯示器要求有NX8根I/O口線，占用I/O資源較多。故在位數(shù)較多時(shí)往往采用動(dòng)態(tài)顯示方式。LED動(dòng)態(tài)顯示方式，在多位LED顯示時(shí)，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，而共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)分別由相應(yīng)的I/O口線控制。8位LED動(dòng)態(tài)顯示電路只需要兩個(gè)8位I/O口。其中一個(gè)控制段選碼，另一個(gè)控制位選。由于所有位的段選碼皆由一個(gè)I/O控制，因此，在每個(gè)瞬間，8位LED只可能顯示相同的字符。要想每位顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方式。即在每一瞬間只使某一位顯示相應(yīng)字符。在此瞬間，段選控制I/O口輸出相應(yīng)字符段選碼，位選控制I/O口在該顯示位送入選通電平（共陰極送低電平，共陽極送高電平）以保證該位顯示相應(yīng)字符。如此輪流，使每位顯示該位應(yīng)該顯示字符，保持一段時(shí)間，以造成視覺暫留效果。4.3顯示方案的設(shè)計(jì)與LED顯示相關(guān)的知識(shí)本設(shè)計(jì)采用LED數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。LED數(shù)碼管也稱半導(dǎo)體數(shù)碼管，是目前數(shù)字電路中最常用的顯示器件。七段LED顯示器由七個(gè)發(fā)光段構(gòu)成，每段均是一個(gè)LED二極管，這7個(gè)發(fā)光段分別為a,b,c,d,e,f和g,通過控制不同段的點(diǎn)亮和熄滅,可顯示16進(jìn)制數(shù)字0?9和A,B,C,D,E,F,也能顯示H,L,P等字符。有的產(chǎn)品還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)DP位段，用來顯示小數(shù)。LED顯示器以發(fā)光二極管作為顯示發(fā)光部件，每段并按共陰極方式或共陽極方式連接后封裝而成的。共陽極結(jié)構(gòu)中，各LED二極管的陽極被連在一起，使用時(shí)要將它與+5V相連，而把各段的陰極連到器件的相應(yīng)引腳上。當(dāng)要點(diǎn)亮某一段時(shí)，只要將相應(yīng)的引腳（陰極）接低電平。對(duì)于共陰極結(jié)構(gòu)的LED顯示器，陰極連在一起后接地，各陽極段接到器件的引腳上，要想點(diǎn)亮某一段時(shí)，只要將相應(yīng)引腳接高電平。LED顯示器的一個(gè)段發(fā)光時(shí)，通過該段的平均電流約為10mA?20mA。將一個(gè)8位并行輸出口與顯示器的發(fā)光二極管引腳相連，8位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符，通常將控制發(fā)光二極管的8位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼。共陽極與共陰極的段選碼互為補(bǔ)數(shù)。LED顯示器與顯示方式：LED顯示器有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。LED顯示器工作在靜態(tài)顯示方式下，共陰極或共陽極連接在一起接地或+5V；每位的段選線(a?dp)與一個(gè)8位并行口相連。顯示電路中，每一位可獨(dú)立顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。由于每一位由一個(gè)8位輸出口控制段選碼，故在同一時(shí)間里每一位顯示字符可以各不相同。N位靜態(tài)顯示器要求有NX8根I/O口線，占用I/O資源較多。故在位數(shù)較多時(shí)往往采用動(dòng)態(tài)顯示方式。LED動(dòng)態(tài)顯示方式，在多位LED顯示時(shí)，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，而共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)分別由相應(yīng)的I/O口線控制。8位LED動(dòng)態(tài)顯示電路只需要兩個(gè)8位I/O口。其中一個(gè)控制段選碼，另一個(gè)控制位選。由于所有位的段選碼皆由一個(gè)I/O控制，因此，在每個(gè)瞬間，8位LED只可能顯示相同的字符。要想每位顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方式。即在每一瞬間只使某一位顯示相應(yīng)字符。在此瞬間，段選控制I/O口輸出相應(yīng)字符段選碼，位選控制I/O口在該顯示位送入選通電平(共陰極送低電平，共陽極送高電平)以保證該位顯示相應(yīng)字符。如此輪流，使每位顯示該位應(yīng)該顯示字符，保持一段時(shí)間，以造成視覺暫留效果。顯示方案的設(shè)計(jì)由PLC的Q0.0?Q0.7提供段選碼顯示，再由Q1.0?Q1.3接兩個(gè)74LS138譯碼器的A、B、C及控制端。因?yàn)?4LS138譯碼器輸出的是低電平選通，因此譯碼后需要連接到集電極開路六高壓正相驅(qū)動(dòng)器74LS07輸出低電平來驅(qū)動(dòng)16個(gè)LED數(shù)碼管，最后一個(gè)數(shù)碼管是進(jìn)行溫度顯示的時(shí)候顯示“-”表示輸出溫度為零下幾度，這個(gè)數(shù)碼管由輸出點(diǎn)Q1.4單獨(dú)來驅(qū)動(dòng)。令的正確執(zhí)行。最后是電壓上升速度，即從上電到系統(tǒng)正常工作電壓所需時(shí)間。在溫濕度顯示的設(shè)計(jì)中，為了在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的方便，設(shè)計(jì)了外接220V交流電壓的電源模塊，它可以將220V交流電壓變換為12V直流電壓輸出，12V直流電壓作為線性三端穩(wěn)壓芯片LM7805的輸入，穩(wěn)壓后可以很好的輸出5V標(biāo)準(zhǔn)直流電壓。設(shè)計(jì)電源電路原理如圖10所示。圖11+5V電源模塊電路

在電源原理圖中，C1,C2是12伏電源濾波電容，C1是一大的電解電容，C2是一個(gè)常規(guī)電容，并聯(lián)在大電容旁邊的目的是降低高頻內(nèi)阻，小電容可以提供一個(gè)小內(nèi)阻的高頻通道，降低電源全頻帶內(nèi)阻，C2取0.1?0.01UF,可取瓷介、獨(dú)石、紙介等電容。三端穩(wěn)壓芯片LM7805將電壓穩(wěn)壓成5伏直流電源提供給傳感器使用，C3,C4兩個(gè)電容是5伏電源的濾波電容，作用與C1,C2相同。電阻和綠色的LED組成5伏電源的工作指示電路，只要電源部分正常，綠色的LED就會(huì)點(diǎn)亮，可以根據(jù)這LED來判斷整個(gè)電源部分是否工作正常。下圖為總設(shè)計(jì)圖：圖11總設(shè)計(jì)框圖第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)顯示系統(tǒng)主程序本溫度濕度顯示系統(tǒng)主要測試的是室內(nèi)環(huán)境的溫濕度，不需要進(jìn)行溫、濕度的實(shí)時(shí)控制，因此系統(tǒng)對(duì)溫、濕度顯示精度的要求不是很高，為了省去繁瑣的數(shù)據(jù)采樣、濾波等處理程序，本設(shè)計(jì)采用定時(shí)is進(jìn)行數(shù)據(jù)讀入方式從而簡化了程序的設(shè)計(jì)，提高了程序運(yùn)行的可靠性。開始5.1.1溫度讀入子程序由于本溫度、濕度監(jiān)測與顯示-25℃5℃之間，溫度安全范圍設(shè)初始化過程圖11顯示系統(tǒng)主程序基本流程圖為-10℃~+30℃-；室溫范圍內(nèi)，因此溫度測量顯示范圍確定在芻超過這個(gè)范圍時(shí)進(jìn)行報(bào)警。集成溫度傳感器LM35測量的溫度數(shù)據(jù)信號(hào)（直流電壓信號(hào)-250mV本設(shè)計(jì)采用定時(shí)is進(jìn)行數(shù)據(jù)讀入方式從而簡化了程序的設(shè)計(jì)，提高了程序運(yùn)行的可靠性。開始5.1.1溫度讀入子程序由于本溫度、濕度監(jiān)測與顯示-25℃5℃之間，溫度安全范圍設(shè)初始化過程圖11顯示系統(tǒng)主程序基本流程圖為-10℃~+30℃-；室溫范圍內(nèi)，因此溫度測量顯示范圍確定在芻超過這個(gè)范圍時(shí)進(jìn)行報(bào)警。集成溫度傳感器LM35測量的溫度數(shù)據(jù)信號(hào)（直流電壓信號(hào)-250mV?550mV）經(jīng)過模擬量輸入模塊輸入，經(jīng)模塊內(nèi)部白勺A/D轉(zhuǎn)換成12位數(shù)據(jù)存放Z在經(jīng)過內(nèi)部程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理和運(yùn)算后，再輸入到規(guī)定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器之中以備其他程序的調(diào)用。具體溫度讀入子程序流程圖如圖5-2。定時(shí)時(shí)間到子程序2開始5-2。定時(shí)時(shí)間到子程序2開始5.1.2濕度讀入子程序產(chǎn)罰序流程圖濕度的讀入程序的大體流程和溫的原理基本相同如下圖濕度的讀入程序的大體流程和溫的原理基本相同如下圖5-3,這里不再贅述。集成濕度傳感器HM1500的測量范圍為讀入溫度值時(shí)傳感器HM1500的測量范圍為讀入溫度值時(shí)輸出取壓范圍（+1?+4V）輸出電壓信號(hào)與相對(duì)濕度之間的計(jì)算關(guān)系（Ta=+23℃時(shí)）為:U。=1.079+0.2568^LED顯示U。=1.079+0.2568^LED顯示公式（5-1）集成濕度傳感器一般都需要溫轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)溫度不是+23℃時(shí)，HM1500溫度補(bǔ)償公式為:RH'」RH?[12.4(T一潮e-3]5.1.3顯示子程序A個(gè)子程序流程圖轉(zhuǎn)換為是正數(shù)程序3開女RH'」RH?[12.4(T一潮e-3]5.1.3顯示子程序A個(gè)子程序流程圖轉(zhuǎn)換為是正數(shù)程序3開女N化（清AC0）由于測溫范圍設(shè)定在-25℃~55℃,因此溫度顯示需要使用公式（5-2）運(yùn)算兩位進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，一位進(jìn)行符號(hào)位顯示小中的“-”表示負(fù)號(hào)，此位LED數(shù)碼管還兼有溫度和濕度報(bào)警的作用，當(dāng)溫度超過允許的最下面的“-”進(jìn)行閃亮顯示。設(shè)定榔M及面的“-”進(jìn)行閃亮顯示,1濕度超過設(shè)定范圍時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)正（數(shù)據(jù)計(jì)算）報(bào)警?Nr 飛子程序4開始L 」Y +圖14初度讀入子程序流程圖因此，本設(shè)計(jì)的這位LED數(shù)碼管通過PLC的一個(gè)輸出口Q1.4和74LS06進(jìn)行連接后單獨(dú)來驅(qū)動(dòng)。程序流程圖如圖5-4所示，Nr 飛子程序4開始L 」Y +圖14初度讀入子程序流程圖因此，本設(shè)計(jì)的這位LED數(shù)碼管通過PLC的一個(gè)輸出口Q1.4和74LS06進(jìn)行連接后單獨(dú)來驅(qū)動(dòng)。程序流程圖如圖5-4所示，5.1.4實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令顯示2爰沖段首定在以變量存儲(chǔ)器VB100開始的存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)S7-221和S7-222沒有內(nèi)置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘功/能。S*-2,24和S7-226內(nèi)置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘內(nèi)容用超級(jí)送段選碼到QB0電容來保持。保持時(shí)間的典型值為190小時(shí)最少120小時(shí)?？捎秒姵乜▉硌娱L斷電保持的時(shí)間。運(yùn)用PLC.內(nèi)部E勺功能指令讀實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令（todR）從實(shí)時(shí)時(shí)鐘讀取當(dāng)前時(shí)間和日期，并裝入以T為起始字節(jié)地址的8個(gè)字節(jié)緩沖區(qū)，依次存送位四月、日、時(shí)、分、秒、0、和星期。操作數(shù)T的數(shù)據(jù)類型為字節(jié)型。VB700 VB701秒分VB702 VB703星期VB705 VB706 VB7075.2程序清單具體的程序設(shè)計(jì)（梯形圖及指令標(biāo)）見附錄顯示最后一位LED0416次?設(shè)定實(shí)時(shí)時(shí)鐘8個(gè)字節(jié)緩沖區(qū)的內(nèi)容裝入時(shí)鐘。TODW）指令把含有當(dāng)時(shí)時(shí)間和日期的七顯示延時(shí)1?5ms設(shè)定實(shí)時(shí)時(shí)鐘8個(gè)字節(jié)緩沖區(qū)的內(nèi)容裝入時(shí)鐘。本設(shè)計(jì)把時(shí)鐘緩沖區(qū)設(shè)定在以變量存儲(chǔ)器VB700開始的8個(gè)字節(jié)緩沖區(qū)，具體分配見表具體設(shè)置時(shí)鐘初始化子程序和時(shí)鐘讀入子程序見附錄。表5.1實(shí)時(shí)時(shí)期緩沖區(qū)地址分配子程序4結(jié)束本設(shè)計(jì)綜合利用可編程控制器（PLC）技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和LED顯示等科學(xué)知識(shí)，完成了PLC控制的溫度、濕度和時(shí)間顯示裝置的設(shè)計(jì)。比較系統(tǒng)地介紹了硬件的組成及設(shè)計(jì)方法。充分利用PLC的功能指令完成了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。.把傳感器技術(shù)應(yīng)用到PLC控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境溫度和濕度的數(shù)據(jù)采集和讀取。.利用LED數(shù)碼管的顯示技術(shù)完成了環(huán)境溫度、濕度及時(shí)間顯示電路的設(shè)計(jì)。.充分利用外圍已用元器件，在沒有增加其它元器件的前提下，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境溫度和濕度在超出規(guī)定的數(shù)值范圍時(shí)報(bào)警的設(shè)計(jì)。.利用PLC強(qiáng)大的指令功能和實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令完成了對(duì)時(shí)間及年月日進(jìn)行顯示及校正的設(shè)計(jì)。.在本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上可以方便的進(jìn)行各種功能的擴(kuò)展。例如，可以把功能擴(kuò)展延伸為實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫濕度的顯示和控制。.整個(gè)系統(tǒng)軟硬件搭配合理，設(shè)計(jì)、開發(fā)、維護(hù)方便，隨著功能的進(jìn)一步擴(kuò)展和PLC價(jià)格的降低，其性價(jià)比會(huì)越來越高。參考文獻(xiàn)[1]陳立定，吳玉香，蘇開才.電氣控制與可編程控制器.廣州：華南理工大學(xué)出版社2004⑵張進(jìn)秋，張中民.可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004[3]汪曉萍，等.可編程控制器系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航.北京：人民郵電出版社，2004[4]溫照方.可編程控制器教程.北京：北京理工大學(xué)出版社，2002[5]吳中俊，黃永紅.可編程控制器原理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[6]隋振有，隋鳳香.可編程控制器解析.北京：中國電力出版社，2006[7]廖常初.PLC應(yīng)用技術(shù)問答.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006[8]廖常初.S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005[9]駱德漢.可編程控制器與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制.北京：科學(xué)出版社，2005[10]胡立濤.可編程控制器一原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn).?？冢耗虾３霭嫔纾?005[11]沙占友.中外集成傳感器實(shí)用手冊(cè).北京：電子工業(yè)出版社，2005[12]楊公源.可編程控制器（PLC）原理與應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2004[13]沙占友.集成傳感器應(yīng)用.北京：中國電力出版社，2005[14]沙占友.集成化智能傳感器原理與應(yīng)用北京：電子工業(yè)出版社，2004[15]董傳岱，于云華.數(shù)字電子技術(shù).東營：石油大學(xué)出版社，2003[16]劉暢生.傳感器簡明手冊(cè)及應(yīng)用電路.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005[17]李道華.傳感器電路分析與設(shè)計(jì).武漢：武漢大學(xué)出版社，2000ChuenChienLee.FuzzLogicincontrolsystem?:FuzzyLogicController-Part1.IEEETrans,onSystems,Man,andCybernetics1995ChalabiZS,ZhouW.Optimalcontrolmethodsforagriculturalsystems.ActaHorticulturae,1995致謝本論文是在我的導(dǎo)師魏紹亮老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。在本學(xué)期畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，魏老師在學(xué)習(xí)、工作和生活上為我創(chuàng)造了一個(gè)良好的環(huán)境，使我能全心工作。同時(shí)他廣博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的科研作風(fēng)、謙和的為人品質(zhì)以及平易近人的態(tài)度和對(duì)學(xué)生高度負(fù)責(zé)的精神給我留下了極其深刻的印象，使我受益匪淺。所有這些必將在未來的學(xué)習(xí)和工作中繼續(xù)指 導(dǎo)著我前進(jìn)，在此，我衷心的感謝魏老師。同時(shí)，也感謝各基礎(chǔ)課和專業(yè)課老師，他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的教學(xué)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，他們淵博的學(xué)識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度激勵(lì)我不斷的進(jìn)取，使我終身受益。謝謝我的同學(xué)們，在此次設(shè)計(jì)過程中，他們也給予我了很大的幫助，所以在這里，我要向所有關(guān)心和幫助過我的人表示我最誠摯的祝福和感謝。1.主程序梯形圖及指令表LDSM0.1CALL*rfcSBR峰程序/調(diào)用時(shí)鐘初始靶學(xué)程序LDmo.1I0.0——S| |M0.2,1XORDAC3,ASER_LiEHC3〃按I0.0開始/調(diào)時(shí)設(shè)定累加器AC3清零加LNEkI31R船/周DM0.2,1DTCH口口21/當(dāng)按下I0.q后M0J復(fù)位，關(guān)中斷LDTONATCHENILDSM0.1CALL*rfcSBR峰程序/調(diào)用時(shí)鐘初始靶學(xué)程序LDmo.1I0.0——S| |M0.2,1XORDAC3,ASER_LiEHC3〃按I0.0開始/調(diào)時(shí)設(shè)定累加器AC3清零加LNEkI31R船/周DM0.2,1DTCH口口21/當(dāng)按下I0.q后M0J復(fù)位，關(guān)中斷LDTONATCHENIM0.2T32,500INT-0h1r.iu2<m)/T32計(jì)時(shí)0.5秒//開中斷21調(diào)時(shí)閃WKOR-UffENE3TOINIOUTIN2-AC3AC3-AC3-AI0.3DECB*AC3〃按I0.3-1TODWVB700〃設(shè)定時(shí)鐘，把含有8個(gè)字節(jié)緩沖區(qū)的內(nèi)容裝入時(shí)鐘LDSM0.0CALLSBR4〃調(diào)用顯示子程序CALLSBR1〃調(diào)用時(shí)鐘讀入子程序ANT33TONT33,100〃設(shè)定定時(shí)器T33為1SACALLCALLT33SBR2SBR3LDALDM0.2I0.0C6//T33定時(shí)時(shí)見到調(diào)用溫度讀入子程序2和濕度讀入子程序3OH-e-tworkI0s1CTU中斷C6,6/計(jì)數(shù)器工C6］按下I0.0的次數(shù)。LDMO.2<艮)A：OALDTONATCHENIM0.0M0.1T96,500INT-1,211OVD&VB700,AC3/送時(shí)間設(shè)置緩沖區(qū)aDDIC6,AC3首地址到AC3ETCH

EN EHD/AC3與所按I0.0的次數(shù)aHetvI0.2睢17cB斯連橫Act中斷EU2TT//開中斷INT-1溫濕度報(bào)警閃ANM0.0ANM0.1〃不報(bào)警，則關(guān)中斷22END/,按104口+1LDM0!0IOVB16#07H,VB700+5QQ-T32IF TON2.時(shí)鐘初始化子程序0梯形圖及指令表L 吐鐘初始化于程序PT設(shè)定初始日期為107年IOVB16#06H,VB701MOV_EEHOTH-IHATCH

EF ENOOTH-IH±nr〃設(shè)定初始日期為06月MOVB16#01H,VB702〃設(shè)定初始日期為01日MOVB16#00H,VB703〃設(shè)定初始時(shí)間為00時(shí)MOVB16#00H,VB704〃設(shè)定初始時(shí)間為00分MOVB16#00H,VB705〃設(shè)定初始時(shí)間為00秒LDSM0.0TODRVB700〃讀時(shí)鐘指令MOVBVB700,VB0〃讀年SEGVB0,VB100〃送年：十位SRBVB0,4SEGVB0,VB101〃年：個(gè)位MOVBVB701,VB1〃讀月SEGVB1,VB102〃月：十位LD SM0.0SRB VB1,4SEGVB1,VB103〃月：個(gè)位MOVBVB702,VB2〃讀日SEGVB2,VB104//日：十位SRBVB2,4SEGVB2,VB105//日：個(gè)位MOVBVB703,VB3//讀時(shí)LDSM0.0SEGVB3,VB106〃時(shí)：十位SRBVB3,4LDSM0.0XORDAC0,AC0//AC0清零MOVWAIW0,AC