基于plc的温度和湿度检测和显示本科毕业设计Word下载.docx
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并且随着人们生活水平的提高,人们对自己的生存环境越来越关注,而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响,所以对温度、湿度的检测及控制就非常有必要了。
总之,环境温湿度的检测与调节仪器的设计和开发具有非常大的市场前景和实用价值。
本设计是基于西门子S7-200系列PLC为主要控制元件进行设计的,可编程控制器(PLC)是综合了计算机技术、自动控制技术的一种新型的、通用的自动控制装置。
它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便,易于编程及适应工业环境下应用等一系列优点,近年来的工业自动化、机电一体化、传统产业技术等方面应用越来越广,成为现代工业控制三大支柱之一。
PLC的最终目标是用于实践,提高生产力。
如今,应用PLC已经成为世界潮流,PLC将在我国得到更全面的推广应用。
本文主要介绍了对环境的温湿度进行检测和显示装置的设计方法。
此装置不仅可以显示环境的温湿度,还可以进行年、月、日、时、分、秒的显示。
随着工业化程度的不断提高,人们的时间观念越来越强,因此对时间及年月日的显示也是非常必要的,有比较大的现实意义。
第二章系统简介及方案论证
2.1系统设计主要技术指标与参数
1、能够比较精确地实现对环境温度的检测,测温范围-25℃~85℃,可以提供±
1/4℃的精度。
2、能够较精确地实现对环境湿度的检测,测量湿度范围为(0%~100%)RH。
3、能实现环境温湿度的同时显示,并能实现温湿度的报警。
4、能够实现年、月、日、时、分、秒的显示,同时能进行任何时候数值的校正。
5、设计出传感器的接线电路,显示器的连接电路,PLC接线图,梯形图,指令表及元器件的选择与计算。
6、用DXP画图软件画出整张电路图。
2.2设计方案的论证
PLC与其他微型计算机相比,更适于在恶劣的工业环境中运行,且数据处理功能大大增强,具有强大的功能指令,编程也极为方便简单编程指令具有模块化功能,能够解决就地编程、监控、通讯等问题。
PLC的梯形图语言清晰、直观、可读性强,易于掌握.PLC具有丰富的功能指令,能实现加减乘除四则运算及数据传送比较移位等功能,还具有实时时钟指令,可方便的实现定时及时间和年月日的设置与显示。
系统总原理框图如下图1所示。
图2.1系统总原理框图
PLC的主要优点可概括如下:
1、高可靠性
(1)所有的输入接口电路均采用光电隔离,使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。
(2)各个输入端口均采用RC滤波器,其滤波时间常数一般为10~20ms。
(3)各模块均采用屏蔽措施,以防止辐射干扰。
(4)采用性能优良的开关电源。
(5)对采用的器件进行严格的筛选。
(6)良好的自诊断功能,一旦电源或其他软、硬件发生异常情况,CPU立即采取有效措施,以防止故障扩大。
2、丰富的I/O接口模块
PLC针对不同的工业现场信号,如:
交流或直流;
开关量或模拟量;
电压或电流;
脉冲或电位;
强电或弱电等。
有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备,如:
按钮;
行程开关;
接近开关;
传感器及变送器;
电磁线圈;
控制阀等直接连接。
另外,为了提高操作性能,它还有多种人机对话的接口模块;
为了组成工业局部网络,它还有多种通讯联网的接口模块等等。
3、采用模块化结构
为了适应各种工业控制需要,除了单元式的小型PLC以外,绝大多数PLC均采用模块化结构。
PLC的各个部件,包括CPU,电源,I/O等均采用模块化设计,由机架及电缆将各模块连接起来,系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
4、编程简单易学
PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式,对使用者来说,不需要具备计算机的专门知识,因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。
5、安装简单,维修方便
PLC不需要专门的机房,可以在各种工业环境下直接运行。
使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接,即可投入运行。
各种模块上均有运行和故障指示装置,便于用户了解运行情况和查找故障。
由于采用模块化结构,因此一旦某模块发生故障,用户可以通过更换模块的方法,使系统迅速恢复运行。
6、兼容性强,可操作度高
PLC系统硬件全面,可与多种器件搭配使用,如TD200文本显示器、VOP系列人机界面,各种温度、压力、湿度传感器。
这使得其功能无比强大,可以针对任何问题做出实物系统。
第三章可编程控制器概述
3.1PLC的系统组成与工作原理
3.1.1PLC的组成结构
PLC本质上是一台用于控制的专用计算机,因此它与一般的控制机在结构上有很大的相似性。
PLC的主要特点是能力,也就是说,它的基本结构主要是围绕着适宜于过程控制的要求来进行设计的。
按结构形式的不同,PLC可分为整体式和组合式两类。
整体式PLC是将中央处理单元(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组装成一体,构成主机。
另外还有独立的I/O扩展单元与主机配合使用。
主机中,CPU是PLC的核心,I/O单元是连接CPU与现场设备之间的接口电路,通信接口用于PLC与编程器和上位机等外部设备的连接。
组合式PLC将CPU单元、输入单元、输出单元、智能I/O单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块,各模块插在底板上,模块之间通过底板上的总线相互联系。
装有CPU单元的底板称为CPU底板,其它称为扩展底板。
CPU底板与扩展底板之间通过电缆连接,距离一般不超过10m。
3.1.2PLC的扫描工作原理
与其它计算机系统相同,PLC的CPU采用分时操作原理,每一时刻执行一个操作,随时间顺序执行各个操作。
这种分时操作进程称为CPU对程序的扫描。
PLC上电后,首先进行初始化,然后进入循环工作过程。
一次循环可归纳为五个工作阶段,各阶段完成的任务如下:
·
公共处理。
复位监控定时器(WDT),进行硬件检查,用户内存检查等。
检查正常后,方可进行下面的操作。
如果有异常情况,则根据错误的严重程度发出报警或停止PLC运行。
I/O刷新。
输入刷新时,CPU从输入电路中读出各输入点状态,并将此状态写入输入映象寄存器中;
输出刷新时,将输出继电器的元件映象寄存器的状态传送到输出锁存电路,再经输出电路隔离和功率放大,驱动外部负载。
执行用户程序。
在程序执行阶段,CPU按先左后右,先上后下的顺序对每条指令进行解释、执行,CPU从输入映象寄存器和输出映象寄存器中读出各继电器的状态,根据用户程序给出的逻辑关系进行逻辑运算,运算结果再写入输出映象寄存器中。
外设端口服务。
完成与外设端口连接的外围设备(如编程器)或通讯适配器的通信处理。
3.1.3PLC的常用指令
ASCII码转换指令
有效的ASCII码字符为十六进制的30到39和41到46。
在ASCII码和十六进制数之间相互转换ASCII码转十六进制数指令(ATH)将一个长度为LEN从IN开始的ASCII码字符串转换成从OUT开始的十六进制数。
十六进制数转ASCII码指令(HTA)将从输入字节IN开始的十六进制数,转换成从OUT开始的ASCII码字符串。
被转换的十六进制
数的位数由长度LEN给出。
能够被转换的ASCII码字符串或者十六进制数的最大数量为255。
有效ASCII码输入有效的ASCII码输入字符是0到9的十六进制数代码值30到39,和大写字符A到F的十六进制数代码值41到46这些字母数字字符。
使ENO=0的错误条件:
HSM1.7(非法的ASCII码)只对ATH有效
H0006(间接寻址)
H0091(操作数超出范围)
受影响的SM标志位:
HSM1.7(非法的ASCII码)
将数值转为ASCII码
整数转ASCII码(ITA)、双整数转ASCII码(DTA)和实数转ASCII码(RTA)指令,分别将整数、双整数或实数值转换成ASCII码字符。
表6-18ASCII码转换指令的有效操作数
输入/输出数据类型操作数
INBYTEIB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、*VD、*LD、*AC
INTIW、QW、VW、MW、SMW、SW、LW、T、C、AC、AIW、*
*LD、*AC、常数
DINTID、QD、VD、MD、SMD、SD、LD、AC、HC、*VD、*LD、*
数
REAL
ID、QD、VD、MD、SMD、SD、LD、AC、*VD、*LD、*AC、
LEN、FMTBYTEIB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、AC、*VD、*LD、*AC、
OUTBYTEIB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、*VD、*LD、*AC
整数转ASCII码指令的操作数
整数转ASCII码(ITA)指令将一个整数字IN转换成一个ASCII使ENO=0的错误条件:
码字符串。
格式FMT指定小数点右侧的转换精度和小数点是使H0006(间接寻址)用逗号还是点号。
转换结果放在OUT指定的连续8个字节中。
H非法的格式
Hnnn>
5
ASCII码字符串始终是8个字节。
整数转ASCII码指令的格式操作数如图6-15所示。
输出缓冲区的大小始终是8个字节,nnn表示输出
冲区中小数点右侧的数字位数。
nnn的合理范围是0到5。
将小数点右侧的位数定为0,使得所显示
数值没有小数点。
对于nnn大于5的情况,输出缓冲区会被空格键的ASCII码填冲。
c指定是用逗号
(c=1)或者点号(c=0)作为整数和小数的分隔符。
高4位必须为0。
图6-15中给出了一个数值的例子,其格式为使用点号(c=0),小数点右侧有三位小数
(nnn=011)。
输出缓冲区的格式符合以下规则:
-正数值写入输出缓冲区时没有符号位。
-负数值写入输出缓冲区时以负号(--)开头。
-小数点左侧的开头的0(除去靠近小数点的那个之外)被隐藏。
-数值在输出缓冲区中是右对齐的。
FMT
输出输出输出输出输出输出输出输出
MSBLSB+1+2+3+4+5+6+7
76543210输入=120.012
0000cnnn输入=--123--0.123
输入=12341.234
c=逗号
(1)或者点号(0)
nnn=小数点右侧的位数
输入=--12345--12.345
图6-15整数转ASCII码(ITA)指令的FMT操作数
双整数转ASCII码指令操作
双整数转ASCII码(DTA)指令将一个双字IN转换成一个使ENO=0的错误条件:
ASCII码字符串。
格式操作数FMT指定小数点右侧的转换精H0006(间接寻址)
度。
转换结果存储在从OUT开始的连续12个字节中。
输出缓冲区的大小总是12个字节。
图6-16描述了双整数转ASCII码指令的格式操作数。
nnn表示输出缓冲区中小数点右侧的数字位数
将小数点右侧的位数定为0,使得所显示的数值没有小数点。
对于nnn大于
的情况,输出缓冲区会被空格键的ASCII码填冲。
c指定是用逗号(c=1)或者点号(c=0)作为整
和小数的分隔符。
图6-16中给出了一个数值的例子,其格式为使用点号(c=0),小数点右侧有四位小数
(nnn=100)。
输出输出输出输出输出输出输出输出输出输出输出输出
MSBLSB
+1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11
76543210
输入=--12--0.0012
0000cnnn
输入=1234567123.4567
图6-16双整数转ASCII码(DTA)指令的FMT操作数
实数转ASCII码指令操作
实数转ASCII码指令(RTA)将一个实数值IN转为ASCII码字符使ENO=0的错误条件:
串。
格式操作数FMT指定小数点右侧的转换精度,小数点是用H0006(间接寻址)
逗号还是用点号表示和输出缓冲区的大小。
转换结果存储在从OUT开始的输出缓冲区中。
Hssss<
3
Hssss<
OUT中的字符个数
结果ASCII码字符的位数(或长度)就是输出缓冲区的大小,它的值可以在3到15字节或字符之间。
S7--200的实数格式支持最多7位小数。
试图显示7位以上的小数会产生一个四舍五入错误。
图6-17是对RTA指令中格式操作数FMT的描述。
ssss表示输出缓冲区的大小。
0、1或者2个字节的大
小是无效的。
nnn表示输出缓冲区中小数点右侧的数字位数。
nnn的有效范围为0到5。
将小数点右侧
的位数定为0,使得所显示的数值没有小数点。
对于nnn大于5或者指定的输出缓冲区太小以致于无法
存储转换值的情况,输出缓冲区会被空格键的ASCII码填冲。
c指定是用逗号(c=1)或者点号
(c=0)作为整数和小数的分隔符。
-小数点右侧的数值按照指定的小数点右侧的数字位数被四舍五入。
-输出缓冲区的大小应至少比小数点右侧的数字位数多三个字节。
双整数转字符串指令操作
双整数转字符串指令(DTS)将一个双整数IN转换为一个长度使ENO=0的错误条件:
为12个字符的ASCII码字符串。
格式操作数FMT指定小数点右H0006(间接寻址)
侧的转换精度和使用逗号还是点号作为小数点。
结果字符串被
写入从OUT开始的连续13个字节。
H非法格式(nnn>
5)
图6-19是对整数转字符串指令中格式操作数的描述。
输出字符串的长度总是8个字符。
nnn表示输出缓
nnn的合理范围为0到5。
将小数点右侧的位数定为0,使得所显示的
如果nnn的值大于5,输出是由12个空格键的ASCII码组成的字符串。
c指定是用逗
号(c=1)或者点号(c=0)作为整数和小数的分隔符。
格式操作数的高4位必须为0。
图6-19中给出一个数值的例子,其格式为:
使用点号(c=0)并且小数点后保留4位小数。
OUT的值
为字符串的长度。
实数转字符串指令操作
实数转字符串指令(RTS)将一个实数值IN转换为一个ASCII使ENO=0的错误条件:
格式操作数FMT指定小数点右侧的转换精度和使用H0006(间接寻址)
逗号还是点号作为小数点。
转换结果放在从OUT开始的一个字符串中。
结果字符串的长度H非法的格式
由格式操作数给出,它可以是3到15个字符。
要得到更多信nnn>
5
息,请参见第4章字符串的格式一节。
ssss<
3
ssss<
要求的字符数
图6-20是对实数转字符串指令中格式操作数的描述。
ssss表示输出字符串的长度。
0、1或者2个字节
的大小是无效的。
将小数点
右侧的位数定为0,使得所显示的数值没有小数点。
对于nnn大于5或者指定的输出缓冲区太小以致于
无法存储转换值的情况,输出缓冲区会被空格键的ASCII码填冲。
图6-20中给出了一个数值的例子,其格式为:
使用点号(c=0),小数点右侧有1位小数(nnn=001)
和6个字节的缓冲区大小(ssss=0110)。
OUT的值为字符串的长度。
输出缓冲区的格式符合以下规
则:
将子字符串转换为数字值
子字符串转整数(STI)、子字符串转双整数(STD)和子字
符串转实数(STR)指令,将从偏移量INDX开始的字符串值
IN转换成整数/双整数或实数值OUT。
H009B(偏移量=0)
HSM1.1(溢出)
子字符串转整数和子字符串转双整数指令将字符串转换为以下
格式:
[空格][+或--][数字0--9]
子字符串转实数指令将字符串转换为以下格式:
[空格][+或--][数字0--9][.或,][数字0--9]
INDX值通常设置为1,从字符串的第一个字符开始转换。
INDX可以被设置为其它值,从字符串的不同位置进行转换。
这可以被用于字符串中包含非数值字符的情况。
例如:
输入字
符串为“Temperature:
77.8”,您可以将INDX设为13,这样
就可以跳过字符串开头的“Temperature:
”。
子字符串转实数指令不能用于转换以科学计数法或者指数形式
表示实数的字符串。
指令不会产生溢出错误(SM1.1),但是
它会将字符串转换到指数之前,然后停止转换。
字符串
“1.234E6”转换为实数值1.234,并且没有错误提示。
当到达字符串的结尾或者遇到第一个非法字符时,转换指令结束。
非法字符是指任意非数字
(0--9)字符。
当转换产生的整数值过大以致输出值无法表示时,溢出标志(SM1.1)会置位。
当输入字符串
产生的数值大于32767或者小于--32768时,子字符串转整数指令会置位溢出标
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