摘 要
本论文主要讲述了基于西门子S7-200系列可编程控制器（PLC）为主要的控制元件，实现对环境的温度和湿度进行实时检测和显示，并同时实现对时间进行显示和校正等功能的显示装置的设计方法。
本设计的传感器部分采用集成温度和湿度传感器，集成传感器具有功能强、精度高、响应速度快、体积小、微功耗、价格低、适合远距离传输信号等特点。集成传感器的外围电路简单，具有较高的性价比。经过选择集成温度传感器采用电压输出式单片精密集成温度传感器LM35系列产品；集成湿度传感器选择线性电压输出式集成湿度传感器 HM1500，它的主要特点是采用恒压供电、内置放大电路、能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号、响应速度快、重复性好、抗污染能力强。显示部分采用LED七段码进行显示，本装置一共使用了十七个LED数码管进行显示，能够同时显示当时环境的温度、湿度和时间，还可以显示年月日等信息，并能实现当环境的温湿度超过一定范围时进行报警的功能。
关键词：PLC、温度传感器、湿度传感器、LED显示装置
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目 录
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摘 要 ............................................... I Abstract ............................ 错误！未定义书签。 目 录 .............................................. II 第一章 引 言 ....................................... 1
1.1 课题的背景和意义 ....................................................................................... 1 1.2 基于PLC和LED数码管显示装置的研究现状 ........................................... 1 1.3 传感器的研究现状 ....................................................................................... 2
1.3.1 集成温度传感器的研究现状 ........................................................... 2 1.3.2 集成湿度传感器的研究现状 ........................................................... 3
第二章 系统简介及方案论证 ........................... 4
2.1 系统设计主要技术指标与参数 ................................................................... 4 2.2 设计方案的论证 ........................................................................................... 4
第三章 可编程控制器概述 ............................. 7
3.1 PLC的定义 .................................................................................................... 7 3.2 PLC的发展 .................................................................................................... 7
3.2.1 我国PLC的发展 ............................................................................... 8 3.3 PLC的系统组成与工作原理 ...................................................................... 8
3.3.1 PLC的组成结构 ................................................................................ 8 3.3.2 PLC的扫描工作原理 ...................................................................... 9 3.4 PLC的发展趋势 .......................................................................................... 10
第四章 系统的硬件方案与设计 ........................ 11
4.1 传感器的选型与设计 ................................................................................. 11
4.1.1 集成温度传感器介绍与选型 ....................................................... 11 4.1.2 集成湿度传感器介绍与选型 ....................................................... 15 4.2 PLC的选型与模块配置 ............................................................................ 19
4.2.1 PLC的选型原则 .............................................................................. 19 4.2.2 本系统中可编程序控制器的选取及其特点 ................................. 21 4.3
显示方案的设计 .................................................................................... 25 4.3.1 与LED显示相关的知识 ................................................................. 25
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目 录
4.3.2 显示方案的设计 ............................................................................. 26 4.4 工作电源部分 ........................................................................................... 27
第五章 系统软件设计 ................................ 29
5.1 显示系统主程序 ......................................................................................... 29
5.1.1 温度读入子程序 ............................................................................. 30 5.1.2 湿度读入子程序 ............................................................................. 31 5.1.3 显示子程序 ..................................................................................... 32 5.1.4 实时时钟指令 ................................................................................. 33 5.2 程序清单 ..................................................................................................... 33
结 论 .............................. 错误！未定义书签。
致 谢 .............................. 错误！未定义书签。 附 录 ............................................... 34
1.主程序梯形图及指令表 ................................................................................. 34 2.时钟初始化子程序0梯形图及指令表 .......................................................... 37 3.实时时钟读入子程序1梯形图及指令表 ..................................................... 38 4.温度读入子程序2梯形图及指令表 ............................................................. 42 5.湿度读入子程序3梯形图及指令表 ............................................................. 46 6.显示子程序4梯形图及指令表 ..................................................................... 49 7.中断0（调时闪）梯形图及指令表 ............................................................... 51 8.中断1（报警闪）梯形图及指令表 ............................................................... 52
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第一章 引 言
第一章 引 言
1.1 课题的背景和意义
温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度、湿度的检测与控制。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。
1.2 基于PLC和LED数码管显示装置的研究现状
当今PLC的发展相当迅速，产品更新换代周期为3年左右，其结构不断改进、功能日益增强、性能价格比越来越高。目前全世界PLC制造商有200多家，产品有400多个系列。按地域影响力可以分为三大派，即欧洲产品以西门子（SIEMENS）PLC为代表；美国产品以A-B（Allen-Bradley）PLC为代表； 日本产品以欧姆龙（OMRON）和三菱FX系列PLC为代表。它们在我国均得到了广泛使用。在我国设备技术改造和国产设备生产中大多
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第一章 引 言
使用上述公司的PLC。
在利用PLC进行LED数码管显示方面, 目前市场上可供直接利用的LED 数显产品主要有两种: 一种通过安装D/A 转换模块, 输出标准电压/电流信号, 供LED数显表直接使用; 另一种是利用PLC的输出点, 通过BCD码和动态扫描方式直接驱动LED 数码管。前一种方式需要增加价格较高的PLC模拟量输出模块, 额外投资较大。后一种方式构成简洁,因而得到了广泛应用。在显示数据较少时, 采用PLC控制LED 直接进行数据显示, 可以降低成本, 使得数据显示直观. 而当要显示的数据较多时, PLC直接进行数据显示, 会使得所需PLC输出点数大大增加, 同时由于PLC梯形图的局限性, 会使得显示程序的编制变得非常复杂. 这不仅增大了程序编制的难度, 而且增加了程序的执行时间, 从而大大地降低了显示速度。
1.3 传感器的研究现状
传感器是将非电量信号转化成电信号以实现信息检测的器件。传统的由分立元件构成的传感器，不仅体积大，不便于安装及维修，而且功能简单，性能指标差，远远满足不了现代科技发展的需要。集成传感器是采用专门的设计与集成工艺，把构成传感器的敏感元件、晶体管、二极管、电阻、电容等基本元器件，制作在一个芯片上，能完成信号检测及信号处理的集成电路。因此，集成传感器又被称作传感器集成电路。
随着电子计算机、工业自动化、信息、军事、交通、化工、能源、环保、地球资源开发、宇航及遥感等现代科学技术的发展，对集成传感器的需求量也与日俱增。目前，集成传感器的应用领域已渗透到国民经济各个部门以及人类的日常生活中。传感技术对国民经济的发展起着巨大的推动作用。
1.3.1 集成温度传感器的研究现状
集成温度传感器是目前应用范围最广、使用最普及的一种全集成化传感器。其种类很多，大致可分为以下5类：1、模拟集成温度传感器。2、模拟集成温度控制器。3、智能温度传感器。4、通用智能温度控制器5、微机散热保护专用的智能温度控制器。
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