基于觸摸屏與PLC實(shí)現(xiàn)的果蔬保鮮庫溫、濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文（可編輯）

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)基于觸摸屏與plc實(shí)現(xiàn)的果蔬保鮮庫溫、濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于觸摸屏與plc實(shí)現(xiàn)的果蔬保鮮庫溫、濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人們對(duì)果蔬的質(zhì)量的需求進(jìn)一步提高。果蔬保鮮庫的儲(chǔ)藏環(huán)境的要求進(jìn)一步提高，對(duì)果蔬保鮮庫的溫、濕度監(jiān)控就顯得尤為重要，這是保證果蔬的口感和質(zhì)量的重要因素之一。其主要的內(nèi)容是保鮮，即較長時(shí)間內(nèi)，最大限度地保持一些農(nóng)產(chǎn)品原有的品質(zhì)和新鮮度，就是鮮活的農(nóng)產(chǎn)品，在保鮮貯藏一段時(shí)間后，仍然是剛采摘或接近剛采摘時(shí)的鮮活狀態(tài)和品質(zhì)。水果保鮮庫貯藏是抑制微生物和酶的活性，延長水果蔬菜長存期的一種貯藏方式。保鮮冷庫技術(shù)是現(xiàn)代水果蔬菜低溫保鮮的主要方式。本設(shè)計(jì)是以觸摸屏

2、和plc為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)果蔬保鮮庫的溫、濕度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?？刂葡到y(tǒng)以可編程控制器為控制核心，以觸摸屏為人機(jī)接口，使系統(tǒng)控制界面友好，簡(jiǎn)單直觀，便于操作。用戶可通過鍵盤設(shè)置需要的溫、濕度值以及報(bào)警的上下限值,通過人機(jī)界面即時(shí)顯示。 本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用可編程控制器和觸摸屏為主要裝置，該裝置具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，適用性廣等特點(diǎn)，不僅可以用于果蔬保鮮庫的監(jiān)控設(shè)計(jì)，也能用于其他控制系統(tǒng)或者監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：plc 觸摸屏 溫度 濕度control system design of fruits and vegetables freshness storehouse humidity and tem

3、perature monitoring based on touch screen and plcabstractwith the further development of science and technology, the fruits of quality requirements have further improved. fruits keep the library for the storage of environmental needs further improvement in fruits keep the storehouse the temperature

4、or humidity monitoring is particularly important that this is that the fruits of quality and a key factor. the main contents, which is kept a long time, the imum number of agricultural products in the quality and fresh, as fresh produce, keep up after a time, is still just picked at or near just pic

5、ked the personal status and quality. fresh fruit is free from the library to store and enzyme activity, the fruits and vegetables remain issue of a store. keep in cold storage technology is a modern fruits and vegetables fresh approach.this design is based on the screen and the plc and fruits keep t

6、he storehouse the temperature or humidity monitoring system. control system design in a programmable controller to control key to the screen for the man-machine interface, the system of control interface and simple, straightforward, easy operation. users can set the keyboard of temperature or humidi

7、ty as well as the value of the values of the interface displayed. this design main applications programmable controller and the screen is the main, the device with high reliability, strong anti-jamming capability, wide applicability characteristics, not only can be used in fruits keep the storehouse

8、 the monitoring of the design, can be applied to other control system, or monitoring system design.key words：plc touch screen temperature humidity目 錄第一章 緒論11.1選題的意義和目的11.2國內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)11.3主要的設(shè)計(jì)任務(wù)2第二章 保鮮庫溫、濕度自動(dòng)控制的原理32.1溫、濕度的相關(guān)知識(shí)32.1.1濕空氣32.1.2濕空氣的狀態(tài)參數(shù)32.1.3熱空氣的基本熱力學(xué)過程42.2溫、濕度控制的基本原理52.2.1什么是溫、濕度控制42.2.2溫、

9、濕度控制系統(tǒng)的構(gòu)成52.2.3控制對(duì)象的特性52.2.4溫、濕度控制的種類及其特點(diǎn)52.3溫、濕度傳感器的概述72.3.1傳感器的概述72.3.2溫度傳感器的概述82.3.3熱電偶的概述92.3.4濕度傳感器的概述122.3.5氯化鋰濕敏電阻的概述12第三章 plc概述143.1可編程控制器plc的概述143.1.1可編程控制器plc的基本概念143.1.2可編程控制器plc的發(fā)展143.1.3可編程控制器plc的應(yīng)用153.2可編程控制器plc的特點(diǎn)163.3可編程控制器plc的組成與原理173.3.1可編程控制器plc的組成173.3.2可編程控制器plc的工作原理183.3.3可編程控制

10、器plc的選型及其主要功能203.3.4可編程控制器s7-200的概述20第四章 觸摸屏概述234.1觸摸屏的概述234.1.1觸摸屏的發(fā)展234.1.2觸摸屏的分類234.2觸摸屏的原理244.2.1電阻式觸摸屏244.2.2電容式觸摸屏254.2.3紅外線式觸摸屏254.2.4表面聲波觸摸屏264.2.5觸摸屏mt506的概述26第五章 plc程序及監(jiān)控畫面的設(shè)計(jì)275.1組態(tài)軟件的選擇275.1.1組態(tài)軟件的發(fā)展和定義275.1.2組態(tài)軟件的選擇275.2組態(tài)軟件在保鮮庫溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用275.2.1系統(tǒng)的主界面275.2.2溫濕度顯示界面285.2.3報(bào)警界面285.2.4趨勢(shì)曲線

11、畫面295.3監(jiān)控系統(tǒng)的plc程序設(shè)計(jì)305.3.1溫度流程圖設(shè)計(jì)305.3.2溫度程序設(shè)計(jì)及簡(jiǎn)單論述315.3.3濕度流程圖設(shè)計(jì)345.3.4濕度程序設(shè)計(jì)及簡(jiǎn)單論述345.3.5定時(shí)程序設(shè)計(jì)36第六章 結(jié)論37參考文獻(xiàn)38附 錄39致 謝41第一章 緒論1.1選題的意義和目的水果和蔬菜具有明顯的時(shí)令性，每個(gè)季節(jié)都有大量的水果和蔬菜收獲，沒有賣出的就形成了積壓，就需要進(jìn)行儲(chǔ)藏。如果儲(chǔ)藏不當(dāng)，造成大量的水果和蔬菜浪費(fèi)，并給生產(chǎn)者造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。保鮮庫的性能決定了水果和蔬菜的質(zhì)量，保鮮庫主要采取人為的恒溫控制，對(duì)濕度主要通過毛發(fā)濕度計(jì)、雙金屬式測(cè)量計(jì)和濕度試紙等測(cè)試器材,通過人工進(jìn)行檢測(cè),進(jìn)而

12、控制排氣降濕設(shè)備,這種人工測(cè)控方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低,且測(cè)試結(jié)果誤差大、隨機(jī)性大，效果不太好，發(fā)霉和變質(zhì)的現(xiàn)象仍時(shí)有發(fā)生，而且消耗了大量的人力和財(cái)力。為此運(yùn)用plc和觸摸屏對(duì)保鮮庫的溫度和濕度的監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是解決人工所不能很好解決的恒溫和濕度檢測(cè)和監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)溫度和濕度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而提高水果和蔬菜的保鮮度和儲(chǔ)存時(shí)間。plc具有體積小、可靠性高、靈活性高、易操作、抗干擾性高等優(yōu)點(diǎn)，能在復(fù)雜的環(huán)境中很好的適用，再加上觸摸屏的有效監(jiān)控，能夠在溫度和濕度超出規(guī)定范圍時(shí)給予適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。在溫度和濕度變化時(shí)，由溫度傳感器和濕度傳感器將變化的信號(hào)傳給plc，由plc來控制溫控設(shè)備、換氣降濕等設(shè)備的工

13、作狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)保鮮庫的溫度和濕度。而操作人員能通過觸摸屏對(duì)整個(gè)溫、濕度的系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備或是哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，能夠及時(shí)地進(jìn)行維護(hù)和修理，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本設(shè)計(jì)是利用plc和觸摸屏為主要裝置來實(shí)現(xiàn)對(duì)果蔬保鮮庫的溫、濕度的監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)以可編程控制器為控制核心，以觸摸屏為人機(jī)接口，使系統(tǒng)控制界面友好，簡(jiǎn)單直觀，便于操作。用戶可通過鍵盤設(shè)置需要的溫、濕度值以及報(bào)警的上下限值,通過人機(jī)界面即時(shí)顯示，通過plc對(duì)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制，從而達(dá)到所設(shè)置的溫、濕度的要求值，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。從而使果蔬保鮮庫中的水果和蔬菜保證新鮮度。 plc和觸摸屏都具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、適用性廣等優(yōu)

14、點(diǎn)，都能夠適應(yīng)在各種不同環(huán)境條件下的保鮮庫，甚至在極其惡劣的環(huán)境下也有較高的控制精度。所以，該監(jiān)控系統(tǒng)不僅能適用于果蔬保鮮庫，還能適用于其他控制系統(tǒng)的監(jiān)控。1.2國內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)其開發(fā)與應(yīng)用越來越廣泛，許多設(shè)備都需要電腦程序的智能控制來實(shí)現(xiàn)。觸摸屏以其易于使用、堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間等優(yōu)點(diǎn)，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們?cè)絹碓蕉嗟母械绞褂糜|摸屏的確具有具有相當(dāng)大的優(yōu)越性。觸摸屏對(duì)于各種應(yīng)用領(lǐng)域的電腦已經(jīng)不再是可有可無的東西，而是必不可少的設(shè)備。它極大的簡(jiǎn)化了計(jì)算機(jī)的使用，即使是對(duì)計(jì)算機(jī)一無所知的人，也照樣能夠信手拈來，使計(jì)算機(jī)展現(xiàn)出更大的魅力。解決了公共信息市場(chǎng)上計(jì)算

15、機(jī)所無法解決的問題。目前，plc已在國內(nèi)外廣泛使用，主要是在鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保、文化娛樂等行業(yè)中，使用情況包括開關(guān)量的邏輯控制、模擬量控制、運(yùn)動(dòng)控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信及聯(lián)網(wǎng)等方面，在21世紀(jì)，plc會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，會(huì)有計(jì)算速度更快，存儲(chǔ)容量更大，智能性更強(qiáng)的產(chǎn)品出現(xiàn)；從產(chǎn)品的規(guī)模上看，會(huì)有超小型向超大型的規(guī)模發(fā)展，規(guī)格更加的齊全。近年來，國內(nèi)外在研究溫度和濕度的傳感器研發(fā)方面取得了長足的進(jìn)步。溫濕度傳感器正從結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能簡(jiǎn)單向智能化、集成化、多參數(shù)檢測(cè)的方向迅速發(fā)展，為開發(fā)新一代的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利的條件，也將溫度和濕

16、度的測(cè)量水平提高到新的高度。國內(nèi)數(shù)字溫濕度儀測(cè)量溫濕度采用的主要方法：“溫阻”法和“濕阻”法，即采用電阻型溫濕度傳感器，利用其阻值隨著溫濕度的變化測(cè)定空氣中的溫度和相對(duì)濕度。受傳感器靈敏度的限制，這類溫濕度儀的精度不可能很高，一般條件下還可以滿足需要，但是在實(shí)驗(yàn)環(huán)境和設(shè)備等要求相對(duì)較高的場(chǎng)合就難以滿足要求了。目前，國外對(duì)溫、濕度傳感器的研究也有了較大的進(jìn)展，為開發(fā)新一代的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)也貢獻(xiàn)了一些力量。特別是用電阻式溫、濕度傳感器發(fā)展的很快，人們不僅在電阻式陶瓷溫、濕度傳感器特性方面做了大量的工作，而且在高分子電阻式溫、濕度傳感器上做出了可喜的成就。1.3主要的設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書的

17、要求，用觸摸屏和plc完成果蔬保鮮庫的溫、濕度的監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過傳感器選型、觸摸屏的選型及設(shè)計(jì)；通過對(duì)plc的選型及學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)plc的程序設(shè)計(jì)及相關(guān)的軟硬件的設(shè)計(jì)，從而設(shè)計(jì)出果蔬保鮮庫溫、濕度監(jiān)控系統(tǒng)觸摸屏界面；要求給出果蔬保鮮庫溫、濕度監(jiān)控系統(tǒng)plc相關(guān)程序。主要包括以下方面：1、根據(jù)保鮮庫的實(shí)際要求及溫、濕度自動(dòng)控制的原理，確定控制方案，選用合適的plc、觸摸屏的類型、各種溫、濕度傳感器的類型及其性能的分析。2、根據(jù)控制方案及要求，確定系統(tǒng)的i/o點(diǎn)數(shù)以及系統(tǒng)各部分的組成。3、根據(jù)系統(tǒng)的i/o點(diǎn)數(shù)，進(jìn)行plc相關(guān)的軟硬件設(shè)計(jì)。4、根據(jù)控制方案及要求，進(jìn)行觸摸屏的畫面設(shè)計(jì)。5、將設(shè)計(jì)好的

18、可編程控制器的軟硬件和觸摸屏的畫面形成一個(gè)完整的果蔬保鮮庫的溫、濕度監(jiān)控系統(tǒng)。第二章 保鮮庫溫、濕度自動(dòng)控制的原理保鮮庫的溫、濕度控制是現(xiàn)代保鮮庫監(jiān)控系統(tǒng)中一項(xiàng)必不可少的工程，在農(nóng)產(chǎn)品的貯藏過程中，空氣中的溫、濕度的多少對(duì)產(chǎn)品的新鮮程度和貯藏的時(shí)間長短有著直接的聯(lián)系。對(duì)溫、濕度有效的自動(dòng)控制，有必要對(duì)其相關(guān)理論作一定的了解，本章將主要講述溫、濕度及其控制的相關(guān)準(zhǔn)備知識(shí)。2.1 溫、濕度的相關(guān)知識(shí)眾所周知，溫、濕度是指空氣中的溫度和相對(duì)濕度，保鮮庫中的溫、濕度自動(dòng)控制就是對(duì)保鮮庫現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境空氣進(jìn)行控制，使其達(dá)到能夠保證果蔬產(chǎn)品在保鮮庫中充分的保鮮，在保鮮貯藏一段時(shí)間后，仍然是剛采摘或接近剛采摘時(shí)的

19、鮮活狀態(tài)和品質(zhì)v。v 1/vv pv/rvt 2.1 式中的rv是水蒸氣的氣體常數(shù)，相對(duì)濕度是指絕對(duì)濕度與相同溫度下可能達(dá)到的最大的絕對(duì)濕度（即同溫下飽和空氣的絕對(duì)溫度）之比。 v/v. v/v.s 式中的v.s是指濕空氣中水蒸氣在濕空氣溫度下可能達(dá)到的最大分壓力。在各種溫、濕度測(cè)量中，其濕度通常是指相對(duì)濕度。相對(duì)濕度愈小，濕空氣愈干燥；反之愈潮濕。當(dāng)相對(duì)濕度到達(dá)100%時(shí)，濕空氣已達(dá)到飽和空氣的狀態(tài)，不不再具有吸濕能力。未飽和空氣中的水蒸氣處于過熱蒸汽狀態(tài)，在保持濕空d mv/ma 2.3 式（2.3）中的mv和makg a 表示每千克干空氣。根據(jù)波馬定律: pv mrt d mv/ma p

20、vv/rvt / av/rat pa/pv * ra/rv 0.622 pa/pv 故 d 0.622 pv/ pb-pv 0.622 pv.s/pb-pv.s 2.4 式中的pb為大氣壓力，pv.s為同溫度下的飽和壓力。圖2.1 系統(tǒng)的控制模型fig.2.1 system control model2.2.2溫、濕度控制系統(tǒng)的構(gòu)成對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)來說，系統(tǒng)有控制對(duì)象、測(cè)量變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器和擾動(dòng)等部分。對(duì)果蔬保鮮庫溫、濕度系統(tǒng)來說，系統(tǒng)控制對(duì)象是果蔬保鮮庫溫、濕度，整個(gè)系統(tǒng)由溫、濕度調(diào)節(jié)器自動(dòng)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)安排了多處溫濕度傳感器，執(zhí)行元件有風(fēng)機(jī)、加熱閥、制冷閥、加濕閥和風(fēng)門擋板等。2.2.

21、3控制對(duì)象的特性為了對(duì)溫、濕度控制進(jìn)行最佳控制，在選用溫、濕度調(diào)節(jié)器和測(cè)溫體之前，預(yù)先充分了解控制對(duì)象具有什么樣的熱學(xué)特性。溫、濕度控制是一大慣量、純延時(shí)過程，溫度和濕度 指相對(duì)濕度 相互影響并且其變化趨勢(shì)總是相反；濕空氣在制冷到機(jī)器露點(diǎn)后容易凝露滴水;控制現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器分布不均，發(fā)熱量較為分散，保鮮庫清潔打掃易影響現(xiàn)場(chǎng)控制等等。由于多種干擾存在和系統(tǒng)本身特性，控制系統(tǒng)有不工作的時(shí)間，不能把溫、濕度立即控制在新的目標(biāo)值上。一般來講，若想使響應(yīng)加速，則控制系統(tǒng)產(chǎn)生超調(diào)和振蕩，想消除它，則響應(yīng)緩慢下來。如圖2-3，根據(jù)用途也有時(shí)要求如圖一所示，即使產(chǎn)生超調(diào)也很快穩(wěn)定的控制。如圖三所示分布式溫濕度自動(dòng)控制

22、系統(tǒng)的研究與應(yīng)用示的，即使費(fèi)時(shí)間也想抑制超調(diào)的控制。即可以說，最佳控制的評(píng)價(jià)按用途、目的而異。所以在本控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求減少過渡，防止系統(tǒng)振蕩。2.2.4溫、濕度控制的種類及其特點(diǎn)目前，自動(dòng)控制理論中除常規(guī)的pid控制算法外，又出現(xiàn)了諸如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、灰色控制等新興的算法。在plc模塊化發(fā)展下，模糊控制模塊和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制模塊也相應(yīng)地發(fā)展運(yùn)用了起來。下面將幾種控制方法做進(jìn)一步的描述。1、灰色控制方法，又叫灰色預(yù)測(cè)控制方法，是由灰色系統(tǒng)理論的創(chuàng)始人鄧聚龍教授提出的。這種控制方法是根據(jù)系統(tǒng)行為數(shù)據(jù)列，尋找系統(tǒng)行為發(fā)展變化的規(guī)律，按照己掌握的規(guī)律，預(yù)測(cè)系統(tǒng)未來的行為，進(jìn)而由預(yù)測(cè)值采

23、取相應(yīng)的控制決策，其本質(zhì)是一種事前控制。其控制示意圖如圖2.2所示。圖2.2 系統(tǒng)的控制示意圖fig. 2.2 system control schemes2、模糊控制，是一種新的控制方法，它的數(shù)字基礎(chǔ)、理論基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)方法都和傳統(tǒng)的控制方法有很大的區(qū)別。傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字控制方法在執(zhí)行控制時(shí)，往往需要取得對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，而在實(shí)際中，很多被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型是難以求得或無法求得。溫、濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)中有很多的隨機(jī)擾動(dòng)，其數(shù)學(xué)模型很難以一簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式表達(dá)，運(yùn)用模糊控制將大大優(yōu)化控制模型，使用灰色預(yù)測(cè)和常規(guī)pid結(jié)合，容易實(shí)現(xiàn)溫、濕度多工況隨機(jī)擾動(dòng)自適應(yīng)控制。3、pid控制，即比例積分微分控制是自動(dòng)控

24、制理論中最常規(guī)成熟的控制方法、pid控制通常由微機(jī)實(shí)現(xiàn)，其基本的控制模型示意圖如圖2.3所示。圖2.3 pid基本控制模型fig. 2.3 pid basic control model其中p是比例動(dòng)作，即調(diào)節(jié)器輸出作用與其偏差輸入信號(hào)之間成正比例關(guān)系。比例調(diào)節(jié)能及時(shí)迅速地對(duì)偏差做出響應(yīng)，但比例調(diào)節(jié)屬有差調(diào)節(jié)，系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)偏差仍然存在。i是積分動(dòng)作，即在比例動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生偏差，而積分動(dòng)作隨偏差的增加而作用加強(qiáng)，積分動(dòng)作隨偏差為零而結(jié)束，所以積分動(dòng)作和比例動(dòng)作組合使用，則隨著時(shí)間和經(jīng)過，就消除了偏移，實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，使控制溫濕度和設(shè)定值變得一致。其中積分動(dòng)作最重要的參數(shù)是積分時(shí)間，即表示積分動(dòng)作強(qiáng)度的單

25、位，的時(shí)間。所以積分動(dòng)作增強(qiáng)就是積分時(shí)間越短。但使積分時(shí)間過分短，則修正動(dòng)作過強(qiáng)，有時(shí)會(huì)造成產(chǎn)生振蕩的原因。d是微分動(dòng)作。比例動(dòng)作和積分動(dòng)作是對(duì)控制結(jié)果的修正動(dòng)作，無論如何響應(yīng)也變慢。微分動(dòng)作是消除其缺點(diǎn)而補(bǔ)充的，把以按偏差產(chǎn)生的斜率 微分系數(shù) 成正比的操作量進(jìn)行修正的動(dòng)作叫微分動(dòng)作。即對(duì)于急劇變化的干擾給予大的操作量，使之迅速回到原來的控制狀態(tài)的動(dòng)作。微分控制中最重要的參數(shù)是微分時(shí)間，即表示動(dòng)作強(qiáng)度的單位，所以微分時(shí)間越長，則表示以微分動(dòng)作進(jìn)行的修正越強(qiáng)。工程中常常是將比例動(dòng)作，積分動(dòng)作，微分動(dòng)作組合起來的，對(duì)有不工作時(shí)間的控制對(duì)象也能帶來良好的控制結(jié)果。這是因?yàn)楸壤齽?dòng)作能進(jìn)行沒有振蕩的平滑

26、控制，積分動(dòng)作能進(jìn)行自動(dòng)修正偏差，微分動(dòng)作能對(duì)干擾進(jìn)行快速響應(yīng)。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用plc和觸摸屏組合成一個(gè)調(diào)節(jié)器對(duì)保鮮庫的溫、濕度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。實(shí)現(xiàn)溫、濕度控制自動(dòng)化、智能化并提高了溫、濕度控制精度，保證了生產(chǎn)質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。2.3溫、濕度傳感器的概述2.3.1傳感器的概述所謂的傳感器，是指將感受到的物理量、化學(xué)量等信息，按照一定的規(guī)律，轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量和傳輸?shù)男盘?hào)的裝置。由于電信號(hào)易于傳輸和處理，因此一般概念上的傳感器是指將非電量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出的裝置。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)量電路三部分組成，有時(shí)還需要加輔助電源，如圖2.4所示。圖2.4 傳感器的組成fig. 2.4 se

27、nsor composition敏感元件：能夠完成預(yù)變換的器件稱為敏感元件，又成預(yù)變換器。如在傳感器中各種類型的彈性元件被稱為敏感元件，并統(tǒng)稱為敏感元件。完成非電量到電量的變換時(shí)，并非所有的非電量都能利用現(xiàn)有手段直接變換為電量，往往是將被測(cè)非電量預(yù)先變換為另一種易于變換成電量的非電量，然后再變換成電量。為了獲取被測(cè)電量的精確數(shù)值，不僅要求敏感元件對(duì)所測(cè)變量的響應(yīng)足夠靈敏，還希望它不受或少受環(huán)境因素的影響。敏感元件與傳感器的區(qū)別對(duì)在于，傳感器不但對(duì)被測(cè)變量敏感，而且能相應(yīng)的以電信號(hào)，如電壓、電流、頻率等形式將其傳送出去。轉(zhuǎn)換元件：將敏感元件輸出的非電量直接轉(zhuǎn)換為電量的器件稱為轉(zhuǎn)換元件。例如應(yīng)變壓

28、力傳感器中，彈性膜片是敏感元件，它將壓力的變化轉(zhuǎn)換成應(yīng)變輸出，而彈性膜片的應(yīng)變施于電阻應(yīng)變片上，電阻應(yīng)變片將應(yīng)變量轉(zhuǎn)換為電量輸出，因此電阻應(yīng)變片是轉(zhuǎn)換元件。一般的傳感器都包括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件，但有一類傳感器，其敏感元件和轉(zhuǎn)換元件可合二為一，如壓電晶體、熱電偶等。測(cè)量電路：將轉(zhuǎn)換元件輸出的電量變成便于顯示、記錄、控制和處理的有用電信號(hào)的電路，稱為測(cè)量電路。測(cè)量電路的類型視轉(zhuǎn)換元件的分類而定，經(jīng)常采用的有電橋電路及其他特殊電路，如高阻抗輸入電路、脈沖調(diào)寬電路、振蕩回路等。傳感器的分類：一般來說，目前人類需要測(cè)量的被測(cè)量有多少，傳感器就應(yīng)該有多少。并且對(duì)于同一被測(cè)量，可能采用的傳感器有多種。同樣，

29、同一種傳感器原理也可能被用于多種不同類型被測(cè)參量的檢測(cè)。因此，傳感器的種類繁多，分類的方法也不盡相同。按用途可分為：溫度傳感器、濕度傳感器、張力傳感器、位移傳感器等。按工作原理可分為：電阻式傳感器、電感式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器等。根據(jù)在檢測(cè)過程中對(duì)外界激勵(lì)的需要，可以將傳感器分為無源傳感器和有源傳感器。傳感器與檢測(cè)系統(tǒng)：傳感器能將被測(cè)物體的參量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而成為檢測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在應(yīng)用方面，傳感器與檢測(cè)系統(tǒng)也是密不可分的。一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的首要任務(wù)就是測(cè)量，而測(cè)量的目的一般無外乎兩個(gè)：其一是用于客體對(duì)象的監(jiān)測(cè)，例如對(duì)環(huán)境溫濕度的測(cè)量、環(huán)境中大氣壓力及空氣污染物的測(cè)量等；其二則是用于控

30、制。如圖2.5所示。圖2.5 檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量示意圖fig.2.5 testing system of measurement schemes2.3.2溫度傳感器的概述溫度是國際單位制（si）中七個(gè)基本物理量之一，也是四大熱功當(dāng)量之一。幾乎沒有不要求溫度檢測(cè)的生產(chǎn)過程和科學(xué)研究。因此準(zhǔn)確地測(cè)量和控制溫度，對(duì)于獲得正確的科研數(shù)據(jù)和保證產(chǎn)品質(zhì)量都非常重要。溫度檢測(cè)的概述：1. 溫度從熱平衡的觀點(diǎn)來看，溫度是表征物體冷熱程度的物理量，它代表了系統(tǒng)內(nèi)部分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。同時(shí)溫度還是一個(gè)特殊的“內(nèi)涵量”，也就是說，溫度是不可以像長度一樣來疊加的。為了判斷溫度的高低，只能借助于某種特殊物質(zhì)的性能參量

31、隨溫度的變化的一些規(guī)律來進(jìn)行。比較理想的有：液體、氣體的體積或壓力；金屬、半導(dǎo)體的電阻；熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)和物體的熱輻射等，利用這些性能就能制成相應(yīng)的溫度傳感器。2. 溫標(biāo)衡量溫度高低的標(biāo)尺就是溫標(biāo)。這是溫度傳遞的標(biāo)準(zhǔn)，是溫度計(jì)與溫度儀表進(jìn)行分度的依據(jù)。常用的溫標(biāo)有經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)和國際溫標(biāo)。3. 溫度的檢測(cè)方法溫度的檢測(cè)方法很多，從使用方式可以劃分為接觸類和非接觸類。接觸式傳感器：接觸式溫度傳感器的特點(diǎn)：傳感器直接與被測(cè)物體接觸進(jìn)行溫度測(cè)量，由于被測(cè)物體的熱量傳遞給傳感器，降低了被測(cè)物體溫度，特別是被測(cè)物體熱容量較小時(shí)，測(cè)量精度較低。因此采用這種方式要測(cè)得物體的真實(shí)溫度的前提條件是被測(cè)物體

32、的熱容量要足夠大。非接觸式傳感器：非接觸式溫度傳感器主要是利用被測(cè)物體熱輻射而發(fā)出紅外線，從而測(cè)量物體的溫度，可進(jìn)行遙測(cè)。其制造成本較高，測(cè)量精度卻較低。優(yōu)點(diǎn)是：不從被測(cè)物體上吸收熱量；不會(huì)干擾被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)；連續(xù)測(cè)量不會(huì)產(chǎn)生消耗；反應(yīng)快等。4. 溫度傳感器的合理選擇準(zhǔn)確測(cè)量溫度的關(guān)鍵是做到感溫部分與被測(cè)物體的溫度一致。其次，還應(yīng)詳細(xì)了解測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象，并在掌握溫度傳感器性質(zhì)、安裝情況的基礎(chǔ)上，利用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟx擇最合適的。通常，在溫度傳感器的選擇中應(yīng)主要考慮以下因素：溫度范圍：具體的使用溫度范圍、準(zhǔn)確度及測(cè)量誤差是否能達(dá)要求。使用場(chǎng)合：根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境來選擇也是重要條件，經(jīng)常要考慮尺寸、

33、保護(hù)套材料、結(jié)構(gòu)、安裝條件、耐墊、耐蝕、耐震，防爆等級(jí)等方面的問題。溫度響應(yīng)：響應(yīng)速度主要由傳感器的質(zhì)量、材料和體積決定，接觸式傳感器時(shí)間常數(shù)愈小，溫度響應(yīng)速度就愈快。傳輸方式：溫度信號(hào)輸出模式；讀取、顯示、記錄、控制，報(bào)警等操作方式的選擇。其他需考慮的還有如價(jià)格、互換性、可靠性、工藝等要求。本設(shè)計(jì)采用熱電偶進(jìn)行溫度的檢測(cè)，將在下面具體介紹熱電偶的原理及其特點(diǎn)。2.3.3熱電偶的概述1. 熱電偶及溫度測(cè)量溫差熱電偶（簡(jiǎn)稱熱電偶）是目前溫度測(cè)量中使用最普遍的傳感元件之一。它除具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量范圍寬、準(zhǔn)確度高、熱慣性小，輸出信號(hào)為電信號(hào)便于遠(yuǎn)傳或信號(hào)轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)外，還能用來測(cè)量流體的溫度、測(cè)量固體

34、以及固體壁面的溫度。微型熱電偶還可用于快速及動(dòng)態(tài)溫度的測(cè)量。2. 熱電偶的工作原理兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體a和b組合成如圖所示閉合回路，若導(dǎo)體a和b的連接處溫度不同（設(shè)tt0圖2.6 熱電偶示意圖fig.2.6 thermocouple schemes如右下圖所示，導(dǎo)體a和b稱為熱電極，通常把兩熱電極的一端固定焊接，用于對(duì)被測(cè)介質(zhì)進(jìn)行溫度測(cè)量，這一接點(diǎn)稱為測(cè)量端或工作端，俗稱熱端；兩熱電極另一接點(diǎn)處通常保持為某一恒定溫度或室溫，被稱作基點(diǎn)或參考端，俗稱冷端。熱電動(dòng)勢(shì)是由接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)兩部分組成，其大小與兩端點(diǎn)的溫差有關(guān)，還與所采用的材料性質(zhì)有關(guān)。實(shí)驗(yàn)和理論都表明，在a、b間接入第三種材料

35、c，只要結(jié)點(diǎn)2、3溫度相同，則和2、3直接連接時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)一樣。這一點(diǎn)很重要，它為熱電偶測(cè)量時(shí)接測(cè)量引線帶來方便。這種由兩種不同導(dǎo)體組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)一般情況和兩端點(diǎn)溫度t、 t0都有關(guān)。如圖2.7所示。圖2.7 熱電偶測(cè)量示意圖fig. 2.7 thermocouple measurement schemes若使t0為給定的恒定溫度，如取為0，則熱電動(dòng)勢(shì)僅為t一端（稱為測(cè)量端）溫度t的單值函數(shù)。eab t,t0 eab t -f t0 f t -0 t （2.5） 顯然，利用熱電偶這一特性做成測(cè)溫計(jì)可用于測(cè)溫，但要求熱電偶材料的熱性能要穩(wěn)定、電阻率小、電導(dǎo)率高、熱電效應(yīng)強(qiáng)、復(fù)制性好。3.

36、 熱電偶材料常見的熱電偶有鉑銠-鉑熱電偶、鎳鉻-鎳鋁（鎳鉻-鎳硅）熱電偶和銅-康銅熱電偶。鉑銠-鉑熱電偶用于較高溫度的測(cè)量，標(biāo)定在630.741064.43范圍內(nèi)溫標(biāo)基準(zhǔn)。鎳鉻-鎳鋁（鎳鉻-鎳硅）熱電偶是貴重金屬熱電偶中最穩(wěn)定的一種，用途很廣，可在01000（短時(shí)間可在1300）下使用，誤差小于1%，其線性度好，熱電動(dòng)勢(shì)在相同環(huán)境下比鉑銠-鉑還大45倍，但這種熱電偶不易做的均勻，誤差比鉑銠-鉑大一倍。銅-康銅熱電偶用于較低的溫度（0400）具有較好的穩(wěn)定性，尤其是在0100范圍內(nèi)，誤差小于0.1。4. 熱電偶的優(yōu)缺點(diǎn)以及實(shí)際應(yīng)用時(shí)滿足的條件熱電偶的優(yōu)點(diǎn)： 熱電偶是將溫度變換為電量進(jìn)行檢測(cè)，因此

37、方便記錄與控制。 廉價(jià)而且容易買到，測(cè)量方法簡(jiǎn)單而且精度高，測(cè)量時(shí)間較短。 測(cè)量溫度范圍較寬，可以根據(jù)靈敏度與壽命選用熱電偶的種類與線徑。 可以測(cè)量較小的物體的溫度及較窄場(chǎng)所的溫度。 被測(cè)物體與計(jì)量儀器間的距離可較遠(yuǎn)，途中即使是局部發(fā)生溫度變化，對(duì)測(cè)量值幾乎沒有影響。 熱電動(dòng)勢(shì)應(yīng)較大。 高溫或低溫使用時(shí)，熱電動(dòng)勢(shì)穩(wěn)定，而且壽命長。 耐熱性好，在高溫時(shí)還能保證有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；耐腐蝕性強(qiáng)，對(duì)氣體等的環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。 對(duì)于同種類熱電偶的芯線其特性均勻，互換性強(qiáng)。 廉價(jià)而且容易買到。熱電偶的缺點(diǎn)： 能使用熱電偶的種類受到測(cè)量場(chǎng)所環(huán)境的限制。 除需要絕緣管和保護(hù)管以外，還需要基準(zhǔn)結(jié)點(diǎn)或基準(zhǔn)結(jié)點(diǎn)補(bǔ)償。 精

38、度限定為測(cè)量溫度或裸線溫度的0.2%左右。 高溫或長期使用時(shí)由于環(huán)境的影響使其性能下降，因此，需要定期檢查與更換。 組裝時(shí)手接觸或機(jī)油等使熱電偶受到污染而影響其壽命，容易出現(xiàn)測(cè)溫結(jié)點(diǎn)的斷線故障以及外電路的短路事故。2.3.4濕度傳感器的概述隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，濕度傳感器在工業(yè)制造、輸電線在線監(jiān)測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生、氣象預(yù)測(cè)、食品加工、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)及日常生活等方面都得到了廣泛的應(yīng)用，濕度的檢測(cè)和控制也越來越受到人們的重視。例如，在工業(yè)生產(chǎn)中，濕度的測(cè)控直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。在精密儀器、半導(dǎo)體集成電路與元件制造場(chǎng)所，靜電電荷與濕度有直接的關(guān)系，因此必須將濕度調(diào)控在一個(gè)特定的范圍內(nèi)。在其他領(lǐng)域中，如在

39、線監(jiān)測(cè)，也會(huì)用到濕度傳感器。因此，對(duì)濕度的檢測(cè)是檢測(cè)技術(shù)的重要內(nèi)容之一。濕敏傳感器是能夠感受外界濕度變化，并通過器件材料的物理或化學(xué)性質(zhì)變化，將濕度轉(zhuǎn)化成有用信號(hào)的器件。濕度檢測(cè)較之其它物理量的檢測(cè)顯得困難，這首先是因?yàn)榭諝庵兴魵夂恳瓤諝馍俚枚?；另外，液態(tài)水會(huì)使一些高分子材料和電解質(zhì)材料溶解，一部分水分子電離后與溶入水中的空氣中的雜質(zhì)結(jié)合成酸或堿，使?jié)衩舨牧喜煌潭鹊厥艿礁g和老化，從而喪失其原有的性質(zhì)；再者，濕信息的傳遞必須靠水對(duì)濕敏器件直接接觸來完成，因此濕敏器件只能直接暴露于待測(cè)環(huán)境中，不能密封。通常，對(duì)濕敏器件有下列要求：在各種氣體環(huán)境下穩(wěn)定性好，響應(yīng)時(shí)間短，壽命長，有互換性，耐

40、污染和受溫度影響小等。微型化、集成化及廉價(jià)是濕敏器件的發(fā)展方向。 濕敏傳感器分為電解質(zhì)類濕敏器件、陶瓷型濕敏器件和高分子類濕敏器件。本設(shè)計(jì)主要采用氯化鋰濕敏電阻來檢測(cè)保鮮庫的濕度，將在下面具體介紹板狀氯化鋰濕敏電阻的原理及其特點(diǎn)。2.3.5氯化鋰濕敏電阻的概述氧化鋰濕敏電阻器屬電解質(zhì)類濕敏元件。氯化 licl 是一種吸濕鹽類，將它涂在有機(jī)絕緣基體上，或用多孔性合成樹脂漫透氯化鋰，就構(gòu)成了溫敏電阻器。氯化鋰濕敏電阻器常見的有柱狀和板狀兩種形式，它們不但在結(jié)構(gòu)上不同，而且制作工藝和性能也不相同。圖2.8 板狀氯化鋰濕敏電阻fig. 2.8 the plate licl wet sensitive

41、resistance氯化鋰通常與聚乙烯醇組成混合體，在氯化鋰（licl）溶液中，li和cl均以正負(fù)離子的形式存在，而li對(duì)水分子的吸引力強(qiáng)，離子水合程度高，其溶液中的離子導(dǎo)電能力與濃度成正比。 當(dāng)溶液置于一定溫濕場(chǎng)中，若環(huán)境相對(duì)濕度高，溶液將吸收水分，使?jié)舛冉档停虼?，其溶液電阻率增高。反之，環(huán)境相對(duì)濕度變低時(shí)，則溶液濃度升高，其電阻率下降，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度的測(cè)量。氯化鋰濕敏元件的電阻濕度特性曲線如圖2.9所示。 圖2.9 濕度特性曲線fig. 2.9 humidity characteristic curve由圖可知，在50%80%相對(duì)濕度范圍內(nèi)，電阻與濕度的變化成線性關(guān)系。為了擴(kuò)大濕度測(cè)量的

42、線性范圍，可以將多個(gè)氯化鋰（licl）含量不同的器件組合使用，如將測(cè)量范圍分別為（10%20%）rh、（20%40%）rh、（40%70%）rh、（70%90%）rh和（80%99%）rh五種器件配合使用，就可自動(dòng)地轉(zhuǎn)換完成整個(gè)濕度范圍的濕度測(cè)量。氯化鋰濕敏元件的優(yōu)點(diǎn)是滯后小，不受測(cè)試環(huán)境風(fēng)速影響，檢測(cè)精度不超過5%,但其耐熱性差,不能用于露點(diǎn)以下測(cè)量，器件性能重復(fù)性不理想，使用壽命短。第三章 plc概述3.1可編程控制器plc的概述3.1.1可編程控制器plc的基本概念1985年，國際電工委員會(huì)iec對(duì)可編程序控制器作了如下規(guī)定：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用

43、而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)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)算等操作的指令，并通過數(shù)字式模塊的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。3.1.2可編程控制器plc的發(fā)展60年代以前，汽車生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成。當(dāng)時(shí)汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì)和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號(hào)更新周期愈來愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)和安裝，十分費(fèi)時(shí)，費(fèi)工，費(fèi)料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969?年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了著名的十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，即

44、：1、編程方便現(xiàn)場(chǎng)可修改程序2、維修方便采用模塊化結(jié)構(gòu)3、可靠性高于繼電器控制裝置4、體積小于繼電器控制裝置5、數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)6、成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)7、輸入可以是交流115v8、輸出為交流115v?2a?以上能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥接觸器等9、在擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)只要很小變更10、用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4k這十條中的大多數(shù)直到今天仍然是plc的基礎(chǔ)定義（除了第7條輸入可以是交流115v，目前已被dc24v替代）。第一臺(tái)plc產(chǎn)生于1969年美國dec公司，最初只具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，用它來取代繼電接觸器控制。plc是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電接觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它采用了計(jì)算

45、機(jī)存儲(chǔ)程序和順序執(zhí)行的原理，但其編程語言采用直觀的類似繼電接觸器控制電路圖的梯形圖諾言。七十年代中期以后，plc已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出組件和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時(shí)的“plc”已不再是僅具有邏輯判斷功能了，同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、pid調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通訊功能。1980年以來，美、日、德等國由先前的plc進(jìn)一步發(fā)展而形成現(xiàn)在所說的可編程序控制器plc（programmable logic controller ,簡(jiǎn)稱pc。它采用中央處理單元cpu，不但繼承了plc原有的功能，而且具有更為強(qiáng)大的功能，指令系統(tǒng)豐富，程序結(jié)構(gòu)靈活，通用性和適應(yīng)性強(qiáng)，可發(fā)用來

46、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜 的控制。是目前工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用最廣的控制設(shè)備。20世紀(jì)90年代至今，plc使用16位和32位微處理器，出現(xiàn)了智能化的模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種復(fù)雜系統(tǒng)的控制。plc經(jīng)過30多年的發(fā)展，現(xiàn)已形成完整的產(chǎn)品系列，其功能和昔日的初級(jí)產(chǎn)品不可同日而語，強(qiáng)大的軟、硬件功能已經(jīng)接近或達(dá)到計(jì)算機(jī)功能。plc問世以來，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，plc的功能越來越強(qiáng)大，應(yīng)用范圍也越來越廣泛，其足跡已遍及國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，但是plc的主要應(yīng)用領(lǐng)域是自動(dòng)化。不同企業(yè)對(duì)自動(dòng)化程度的要求都不相同。不僅需要適合于大、中型企業(yè)的高水準(zhǔn)的plc網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而且也要發(fā)展適合小型企業(yè)性能價(jià)格比高的小型plc控制系統(tǒng)。所以plc將朝著兩

47、個(gè)方向發(fā)展：一是向小型化、微型化方向發(fā)展。作為控制系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，plc將朝著體積更小、速度更快、功能更強(qiáng)、價(jià)格更低的方向發(fā)展。二是向大型化、網(wǎng)絡(luò)化、多功能的方向發(fā)展。3.1.3可編程控制器plc的應(yīng)用數(shù)字量邏輯控制：利用指令替代物理觸點(diǎn)的串并聯(lián)，方便實(shí)現(xiàn)邏輯控制、定時(shí)控制和順序控制。運(yùn)動(dòng)控制：利用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制和順序控制功能的有機(jī)結(jié)合，例如：機(jī)器人、電梯和機(jī)械加工。閉環(huán)過程控制：用于對(duì)溫度、壓力和流量等連續(xù)變化的模擬量的控制：也可以提供直接的pid控制功能，方便用戶使用。數(shù)據(jù)處理：現(xiàn)代的plc具有數(shù)字運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、

48、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型的控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可以用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。通信及聯(lián)網(wǎng)：plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的很快，各plc廠商都十分重視plc的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的plc都具有通信接口，通信十分方便。plc的應(yīng)用領(lǐng)域依然在擴(kuò)展，在日本，plc的應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)設(shè)備和機(jī)械的自動(dòng)控

49、制，擴(kuò)展到以下的應(yīng)用領(lǐng)域：中小型過程控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù)系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)視控制系統(tǒng)、以及與生活關(guān)聯(lián)的機(jī)器、與環(huán)境關(guān)聯(lián)的機(jī)器，而且均有急速的上升趨勢(shì)。值得注意的是，隨著plc，dcs相互滲透，二者的界限日趨模糊的時(shí)候，plc從傳統(tǒng)的應(yīng)用于離散的制造業(yè)向應(yīng)用到連續(xù)的流程工業(yè)擴(kuò)展。3.2可編程控制器plc的特點(diǎn)可編程序控制器 programmable controller 是一種以計(jì)算機(jī) 微處理器 為核心的通用工業(yè)控制裝置。早期可編程序控制器主要用于開關(guān)量的邏輯控制，被稱為可編程序邏輯控制器 programmable logic controller ，簡(jiǎn)稱plc，這個(gè)名稱被一直沿用?，F(xiàn)代plc采用微

50、處理器作為中央處理單元，其功能大大增強(qiáng)，不僅具有邏輯控制功能，還具有算術(shù)運(yùn)算、模擬量處理和通信聯(lián)網(wǎng)等功能，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。自1969年dec公司研制出世界上第一臺(tái)plc后，經(jīng)過30多年的發(fā)展，有的已經(jīng)使用risc 精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)cpu 芯片。最快的plc處理一步程序僅需幾十納秒；軟件上使用容錯(cuò)技術(shù)，硬件上使用多cpu技術(shù)，具有二三百步以上的高級(jí)指令，使plc具有強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算和大批量數(shù)據(jù)處理能力。plc的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用是與其自身的性能特點(diǎn)密切相關(guān)的，與繼電器、微機(jī)控制相比，plc具有以下特點(diǎn)：plc是為了適應(yīng)工業(yè)環(huán)境而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，可靠性高、抗干擾能力

51、強(qiáng)是它的最重要的特點(diǎn)。plc在硬件和軟件方面采取了如下一系列可靠性設(shè)計(jì)方法。硬件設(shè)計(jì)方面：采用可靠性高的元件，對(duì)干擾的屏蔽、隔離和濾波，對(duì)電源的掉電保護(hù)，存儲(chǔ)器內(nèi)容保護(hù)，采用看門狗和其他自診斷措施等。軟件設(shè)計(jì)方面：采用軟件濾波，軟件自診斷，簡(jiǎn)化編程語言，信息保護(hù)和恢復(fù)，報(bào)警和運(yùn)行信息的顯示等。這些措施的采用使plc的可靠性和抗干擾能力大大優(yōu)于一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，plc的平均故障間隔時(shí)間 mtbf 可達(dá)幾十萬小時(shí)。plc的易操作性表現(xiàn)為編程簡(jiǎn)單，使用方便?？紤]到大多數(shù)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣和應(yīng)用微機(jī)的水平，plc采用了面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程，易于掌握。例如目前大多數(shù)plc采用

52、的梯形圖語言，繼承了繼電器控制線路的清晰直觀感，很容易被電氣技術(shù)人員所接受和掌握。plc的輸入輸出接口可直接與控制現(xiàn)場(chǎng)的用戶設(shè)備相連接，可拆卸的接線端子排使接線工作及其簡(jiǎn)單。plc的自診斷功能使在系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，維護(hù)人員可根據(jù)各種異常狀態(tài)的指示或自診結(jié)果，快速確定故障的位置，以便迅速處理和修復(fù)?，F(xiàn)代plc不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，而且還具有a/d、d/a轉(zhuǎn)換，pid控制、數(shù)值運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理等功能。因此，它既可對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制，也可對(duì)模擬量進(jìn)行控制；既可以控制單臺(tái)設(shè)備，也可以控制一條生產(chǎn)線或全部生產(chǎn)工藝過程。plc還具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，可與相同或不同類型的plc聯(lián)網(wǎng)，并可與

53、上位機(jī)通信構(gòu)成分布式的控制系統(tǒng)。由于plc采用半導(dǎo)體集成電路，因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點(diǎn)。而且由于plc是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用，并具有很強(qiáng)的可靠性和抗干擾能力，易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，因而成為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的控制設(shè)備。21世紀(jì)，plc會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求；從市場(chǎng)上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看