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℃～55℃，可以提供±1/4℃的常用的室温精度。
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。 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。
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温度传感器 显 示 装 置 湿度传感器 PLC 按钮开关 图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。
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第三章 可编程控制器概述
3.1 PLC的系统组成与工作原理 3.1.1 PLC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。 3.1.2 PLC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
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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。 3.2 PLC的发展趋势
目前的可编程控制器有以下几个方面的发展趋势：
(1)向小型化、专用化方向发展。当前开发出许多简易、经济、超小型可编程控制器，以使用于单机控制和机电一体化，真正成为继电器的替代品。
(2)向大型化、复杂化、高功能、分散型、多层分布式工厂自动化网络方向发展。可编程控制器输入输出容量已超过32K，扫描速度小于1mS/千步。
（3）编程语言和编程工具朝着标准化和高级化方向发展。
可编程控制器问世时间虽然不长，但已步入成熟阶段。这种工业专用微机系统是高精技术普及化的典范，使计算机进入工业各行业，使机械设备和生产线控制更新换代。可编程控制器将成为工业控制的主要手段和重要的基础控制设备。
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第四章 系统的硬件方案与设计
4.1 传感器的选型与设计
传感器是本设计最重要的部件之一，它的选取好坏对整个系统而言，非常重要。现在生产传感器的公司很多，所研制的传感器类型也很多，但其性能差异并不很大。本设计在选择传感器上掌握的基本原则是稳定性好，价格低廉，使用方便。
4.1.1 集成温度传感器介绍与选型
目前主要采用近年来发展最快的半导体集成温度传感器,它内部采用差分对管等线性化技术及激光校准手段等,测温电路十分简单可靠。这类传感器在生产时已经校准,可省去标定工序,大大地方便了用户的使用。它有多种输出:如电流型、电压型、PWM型、数字型等可供用户选择。本论文着重分析电流型、电压型集成温度传感器主要特点及一些典型应用。
1. 集成温度传感器LM35概述 ①LM35概述
LM35系列适合用密封的TO-46晶体管封装，而LM35C就适合于塑料TO-92晶体管封装它们有如下的特点:(1)直接用摄氏温度校准;(2)线性+l0.mV/℃比例因数;(3)保证0.5℃精度(在+25℃时);(4)-55～+150℃额定范围;(5)适用于遥控设备;(6)因晶体片微调而低费用;(7)工作在4～30V; (8)小于60μA漏泄电流;（9）较低自热，在静止空气中0.08℃; (10)只有±1/4℃非线性值:(11)低阻抗输出1mA:负载时0.1Ω。
参数:
电源电压:+35V～-0.2V 输出电压:+6V～-1.0V 输出电流:l0mA
输出阻抗：1mA负载时0.1Ω 漏泄电流：小于60μA 比例因数：线性+10.0mV/℃
特定工作温度范围:LM35,LM35A为-55～+150℃;
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