基于plc的圖書館節能控制系統畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 驗室現有的設備是FX2N4A/D系列的，所以我們選擇FX2N4A/D型號的模塊。2） A/D轉換器的應用：FX2N4A/D型號的模塊最大的分辨率是12位。可選用的電壓模擬值范圍是10V到10VDC（分辨率：5mV），或者是輸入的電流模擬值4到20mA或——20mA到+20mA，分辨率為20微安。在這里我們選擇了通道1（CH1）、通道3（CH3）、通道4（CH4）來進行連線，通道1我們連接的是交流變送器，將交流變送器接收到的被測的交流電流轉變成直流電流給A/D轉換器。這里交流變送器連接通道1 的I+端口。而這里的通道3和通道4連接的是溫度傳感器和濕度傳感器，在這里我們的傳感器所得到的物理量都是電壓信號，所以在這里我們的傳感器的信號線接的是A/D轉換器V+端口，轉換成電壓信號，因此我們應用了A/D轉換器將對圖書館自習室里的溫度的轉換，從而實現了節能控制。本系統通過各類傳感器采集系統所需信號，再通過A/D轉換器轉換為數字量給PLC處理，PLC處理分析所獲得的信號，其中在智能溫控子系統中，PLC處理后的數據通過D/A轉換器給變頻器，這里D/A轉換器的作用是將PLC計算出來得溫差值這個數字量轉化成電流信號的模擬量，以便變頻器能夠識別并且拖動變頻電機進行轉動。因此就實現了圖書館一個數據采集、數據轉換、數據處理的過程。 紅外線檢測開關Arduino紅外開關是一種集成發射和接收為一體的反射式光電傳感器，該傳感器具有探測距離遠，可調節測量范圍、不用外加調制信號、受可見光干擾小、價格便宜易于裝配、使用方便等特點，廣泛用于機器人避障、工藝流水線等場合。它的測量范圍在380CM，這個紅外檢測開關總共有三條線，分別為三個顏色。紅色線為 。綠色線或者是黑色線是地線，接電源低電平。黃色線為信號線，檢測開關檢測到信號給PLC進行處理，接著驅動負載模塊動作。本節能系統是利用紅外線檢測開關檢測圖書館閱覽室進入的人數，進而把這個數據給PLC進行處理，從而來決定需要照明的區域。 各模塊原理設計 檢測模塊原理設計 圖33 檢測模塊 檢測模塊由此可以想到我們是要用一種檢測元件進行檢測的，在本次的設計中我們用到了很多的檢測元件。我們經?？梢钥吹綀D書館有很多地方沒有人可是燈泡還是開著，因此我們想要實現圖書館內的各種環境參數如溫度、光照、人數等進行檢測，實現對不同區域的空調、照明燈具等用電設備進行分時、分區的自動控制，以達到節能最大化。我們選擇了溫度傳感器對圖書館閱覽室里的溫度進行檢測，超過我們程序中設定的值，我們就會采取節能控制。并且在圖書館自習室中我們應用了紅外檢測開關檢測人數的進入和退出，從而進行區域式燈泡控制。并且我們還采取了光控檢測開關，如果能夠檢測到圖書館室內的光感強度，則自習室內的燈泡是絕對的不允許工作的。直到光控檢測開關無法檢測到光感強度，證明現在的時間已經需要燈光的照明，則允許燈泡工作。這是我們實現節能控制的現象。在圖書館儲藏室是儲藏學習資料，學生檔案等場所，因此為了長久的保存學習資料供更多的學生學習就必須要控制儲藏的空氣濕度。我們應用了溫度傳感器檢測空氣濕度。為了能夠更好的實現圖書館的節能控制，我們在這里應用了電流互感器和單相交流變送器進行檢測。我們設計的理念是整個圖書館耗能非常嚴重的話，線路上電流的通過量將是非常大，我們這里運用了電流互感器變換的作用，如變比為400/5的電流互感器，可以把實際為400A的電流轉變為5A的電流。將圖書館整體的電流量經過電流互感器進行變換，將變換的值給交流變送器，實現整個圖書館節能控制，如果超過了非正常的耗能，則就報警。這里我們也運用了CCLink主從站傳輸的作用，將與主站相連的PLC接收到的數據傳輸到與從站相接的控制器PLC里，從而進行了對負載的控制。這是兩個控制器PLC之間的通訊采用的方式。 信號轉換原理設計圖34 信號轉換模塊 信號轉換模塊的應用是由于我們采取的檢測模塊檢測到的信號類型無法給我們的處理模塊進行信號處理和比較，從而我們要進行信號的轉換。我們選擇了A/D轉換器和D/A轉換器。A/D轉換器和D/A轉換器都能轉換電壓或者電流。輸入到A/D轉換器的輸入信號必須是經過各種傳感器把各種物理量轉換成的電壓或電流信號，檢測模塊溫度傳感器和濕度傳感器檢測到都是電壓信號，所以我們連接的都是電壓端口。交流變送器送入A/D轉換器的是電流信號，所以我們連接電流端口。采取D/A轉換器是我們選取的變頻器處理的信號是模擬量，所以這里我們用D/A轉換器裝換我們需要的信號，從而進行數據的比較，并作出合理的處理。這是實現我們圖書館節能控制的主要部分。 信號處理模塊原理設計圖35 信號處理模塊信號處理模塊這里我們選取的是三菱FX2N32MR系列的PLC，三菱PLC采用了典型的計算機結構，主要由微處理器，存儲器、輸入/輸出模塊、外設I/O接口、通信接口及電源等組成。它就相當于是一個小型的計算機。溫度傳感器檢測到圖書館閱覽室里的溫度數據，通過A/D轉換器的轉換送入到PLC中進行處理。我們通過程序的設定PLC將對這個溫度數據進行比較，PLC的處理器計算出溫差值，然后根據溫差值來控制變頻器的頻率，以控制變頻電機的轉速，調節出水流量，控制熱交換速度。 負載模塊原理設計圖36 負載模塊 我們對電路中的負載模塊采用的是燈泡、風扇、排風扇、蜂鳴器、電機等，檢測模塊將檢測到的數據經過信號轉換模塊進行轉換，通過轉換模塊和處理模塊的連接，講處理過后的數據給PLC控制器進行比較和計算，通過得到的數據差，從而對負載模塊進行控制，通過負載的現象體現出節能的真實結果，實現了對系統控制對象的溫度和光感調節。通過光控檢測開關和紅外檢測開關檢測到的數據，去控制燈泡的開啟數量，根據人數合理安排照明區域，強制集中座位，實現節能的特殊意義。通過觸摸屏的控制實現窗簾的開啟和關閉。溫度傳感器檢測到的數據經轉換后送給PLC控制器進行處理，根據程序的設定當現實圖書館閱覽室的溫度處于我們設定的值之間時，我們風扇開始運作，而空調電機是不允許運作的。當我們加強溫度傳感器接收到的溫度數據，并且超過我們設定的值時，比如在很熱的大夏天，則風扇停止運作，空調電機進行工作。這時就是實現了圖書館節能的最佳體現。蜂鳴器在這里起到的作用是進行報警。我們采取了電流互感器、單相交流電流變送器以及A/D轉換器檢測電流，對圖書館的配電系統進行實時監控，通過在總配電柜進線端裝電流互感器以及在圖書館每一層的進線端裝電流互感器來采集每一層的數據，并將所得數據送至PLC進行處理，若是超過程序中設定的基礎值，就代表出現了非正常能耗，則我們采取蜂鳴器報警，必要是我們要手動的去關閉一些不需要的耗能器件。 監控模塊原理設計圖37 監控模塊 在本次設計中也要體現圖書館可視化，我們選取了觸摸屏來進行圖書館能耗的監控，對圖書館各個地方的用電情況進行實時監控，采集各時段各區域的用電情況，以便管理員進行系統分析和比較，并做出適當調整，以求最大限度的降低能耗，保證每個地方的資源都做到不浪費，從而實現真正的節能控制。我們通過觸摸屏與控制器PLC的連接，在觸摸屏的屏幕上顯示出進出圖書館閱覽室的人數，和自習室當前的溫度，實現可監測。我么也可以在觸摸屏上設置一些控制按鈕，當圖書館的能耗達到最大時且能耗報警器進行了報警，這是我們就可以手動去關閉負載元件。 第四章 系統通信與連接 PLC與PC及觸摸屏之間的通信系統及其觸摸屏連接 RS—422 如圖41所示是9針的RS4222串口排序圖： 圖41 RS422串口排序圖 PLC與PC及觸