【正文】 主要介紹了對(duì)環(huán)境的溫濕度進(jìn)行檢測(cè)和顯示裝置的設(shè)計(jì)方法。隨著工業(yè)化程度的不斷提高，人們的時(shí)間觀念越來(lái)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。1/4℃的常用的室溫精度。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。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。PLC 的梯形圖語(yǔ)言清晰、直觀、可讀性強(qiáng), ，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。圖1 系統(tǒng)總原理框圖PLC的主要優(yōu)點(diǎn)可概括如下:高可靠性(1)所有的輸入接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。(3)各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。(5)對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。豐富的I/O接口模塊PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如:交流或直流。電壓或電流。強(qiáng)電或弱電等。行程開(kāi)關(guān)。傳感器及變送器?？刂崎y等直接連接。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。PLC的各個(gè)部件，包括CPU，電源，I/O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(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。安裝簡(jiǎn)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。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。4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。按結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式和組合式兩類。另外還有獨(dú)立的I/O擴(kuò)展單元與主機(jī)配合使用。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(guò)底板上的總線相互聯(lián)系。CPU底板與擴(kuò)展底板之間通過(guò)電纜連接，距離一般不超過(guò)10m。這種分時(shí)操作進(jìn)程稱為CPU對(duì)程序的掃描。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：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。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。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。當(dāng)前開(kāi)發(fā)出許多簡(jiǎn)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?？删幊炭刂破鬏斎胼敵鋈萘恳殉^(guò)32K，掃描速度小于1mS/千步?？删幊炭刂破鲉?wèn)世時(shí)間雖然不長(zhǎng)，但已步入成熟階段?？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。現(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。 集成溫度傳感器介紹與選型目前主要采用近年來(lái)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(cè)溫電路十分簡(jiǎn)單可靠。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。1. 集成溫度傳感器LM35概述①LM35概述LM35系列適合用密封的TO46晶體管封裝，而LM35C就適合于塑料TO92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)。(3)℃精度(在+25℃時(shí))。(5)適用于遙控設(shè)備。(7)工作在4～30V。（9）較低自熱，℃。1/4℃非線性值:(11)低阻抗輸出1mA:。LM35C,LM35CA為40～+110℃；LM35D為0～+100℃。由VTVT2構(gòu)成了溫度傳感器，二者的發(fā)射結(jié)面積之比為10:1。RR2分別為VT1和VT2發(fā)射結(jié)壓降的取樣電阻。由VT3和RR4組成了發(fā)射極輸出式電路。輸出電壓的電壓溫度系數(shù)=10mV/℃。為測(cè)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。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。電路如圖4所示，測(cè)溫范圍55～+150℃。此傳感器采用己知溫度系數(shù)的基準(zhǔn)源作為溫敏元件。為了實(shí)現(xiàn)25℃～55℃的溫度測(cè)量范圍，采用LM35的全溫度測(cè)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(lái)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℃,U=1500mV；2)環(huán)境溫度25℃，U=250mV；3)環(huán)境溫度55℃，U=550mV．由于所測(cè)量的溫度范圍是25℃～55℃ 。 集成濕度傳感器介紹與選型濕度是表示空氣中水蒸氣含量多少的尺度。在諸多方法中，習(xí)慣使用的是絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度。再由氣體狀態(tài)方程式可得 公式（43）式中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(℃)；為水蒸氣的氣體常數(shù)，=461。用r表示相對(duì)濕度為： 公式（44）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(cè)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(zhǎng)。由于HM1500濕度傳感器的精度較高，測(cè)量范圍大，反應(yīng)時(shí)間較快，溫度依賴性比較低，長(zhǎng)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(cè)量的傳感器。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。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70Ω，適配帶ADC的單片機(jī)。相對(duì)濕度為55%。3%RH，靈敏度為+25mV/RH，溫度系數(shù)為177。%RH，響應(yīng)時(shí)間為5s。不受水凝結(jié)的影響，%RH/年。工作溫度范圍是30℃～+60℃。HM1500的測(cè)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。利用電容量與相對(duì)濕度的函數(shù)關(guān)系即可測(cè)量濕度。HM1500的輸出電壓與相對(duì)濕度的響應(yīng)曲線如圖7。 圖6 HM1500工作原理 圖7 HM1500的輸出電壓與相對(duì)濕度的響應(yīng)曲線在（10%～95%）RH范圍內(nèi)，時(shí)。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。 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：I/O點(diǎn)數(shù)是PLC的一項(xiàng)重要指標(biāo)。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(kāi)關(guān)量、輸入/輸出設(shè)備狀況（包括模擬量、開(kāi)關(guān)量、輸出類型）來(lái)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)。本設(shè)計(jì)所占用的I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算：輸入信號(hào)：開(kāi)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)。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1320%=，取3個(gè)點(diǎn)，這樣共用16個(gè)輸出點(diǎn)。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略的估算。本設(shè)計(jì)所需CPU內(nèi)存的計(jì)算：開(kāi)關(guān)量輸入元件5點(diǎn)10～20B/點(diǎn)≈50～120B；開(kāi)關(guān)量輸出元件：16點(diǎn)5～10B/點(diǎn)≈80～160B；模擬量：2點(diǎn)100～150B/點(diǎn)≈200～300B；總需內(nèi)存量：330～570B； 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(guó)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S7200系列PLC。CPU負(fù)責(zé)執(zhí)行程序，輸入部分從現(xiàn)場(chǎng)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。①CPU224它有14輸入/10輸出，I/0共計(jì)24點(diǎn)。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)。（2）開(kāi)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。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。EM231配置 。所有的輸入設(shè)置成相同的模擬量輸入范圍。 EM231選擇模擬量輸入范圍的開(kāi)關(guān)表單極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3ONOFFON0到10VONOFF0到5V0到20mA5uA雙極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3OFFOFFON5V到+5VONOFF+EM231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(lái)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)。 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49所示。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。由于第15位為0，表示正值數(shù)據(jù)字。最高有效位為符號(hào)位，如圖49所示。MSB LSB15 2 1 0數(shù)據(jù)值12位