目錄摘要....................................................1緒論....................................................2智能樓宇.........................................4智能樓宇的簡介.................................4智能樓宇的定義............................4智能樓宇系統(tǒng)..............................4智能樓宇的起源和開展......................6智能樓宇的功能............................6智能樓宇的優(yōu)越性..........................7硬件分析..........................................82.1PLC簡介.......................................82.1.1PLC的定義................................82.1.2PLC的產(chǎn)生與開展..........................82.1.3PLC的特點(diǎn)................................92.1.4PLC的應(yīng)用領(lǐng)域..........................112.1.5PLC的工作原理...........................122.1.6PLC的編程語言...........................132.1.7西門子S7-200PLC..........................142.1.8S7-200的外部接線.........................15太陽能電池....................................162.2.1太陽能...................................162.2.2太陽能電池原理...........................162.2.3太陽能電池的開展.........................172.2.4太陽能的安裝位置.........................182.3火災(zāi)報警器件..................................182.3.1MQ-2簡介................................18MQ-2相關(guān)參數(shù)............................18第三章課題設(shè)計(jì)..........................................19電梯..........................................193.1.1電梯的組成...............................193.1.2電梯的主要電氣設(shè)備.......................213.1.3電梯工作原理.............................223.1.4控制要求.................................223.1.5I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算與分配........................233.1.6開關(guān)轎廂門程序分析.......................253.1.7自動選向程序分析.........................263.1.8轎廂內(nèi)呼和樓層外呼指示程序分析...........283.1.9梯形圖...................................283.2住宅區(qū)街景照明................................283.2.1住宅區(qū)街景照明簡介.......................283.2.2控制要求.................................29I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算與分配........................293.2.4I/O分配表................................29火災(zāi)報警系統(tǒng)....................................293.3.1系統(tǒng)簡介.................................293.3.2控制要求.................................30I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算與分配........................30I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算與分配........................30結(jié)論....................................................31參考文獻(xiàn)................................................32致謝....................................................33附錄1電梯控制梯形圖..................................31附錄2街景照明與消防報警梯形圖........................31摘要隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，我們的生活水平有了飛躍似的提高。原先人們對生活的要求就是解決溫飽，現(xiàn)在的人們對生活有了很大的要求，但就住來說，人們不但要求有房住還得住的舒服。現(xiàn)在的高層住宅越來越多，住在高層的人們的進(jìn)出就得靠電梯了，一個好的電梯控制系統(tǒng)會給人們的生活提供更大的便利。夜晚降臨，周圍一片漆黑，給我們的出行帶來不便，利用市電供電照明有些浪費(fèi)資源，太陽能路燈系統(tǒng)就可使這個問題迎刃而解。我們的生活最重要的還是平安，每年有很多人因火災(zāi)而離開這個世界，良好的平安報警系統(tǒng)會為我們的生活提供很大的平安保障。誰能給我們提供這些條件呢？智能樓宇完全可以滿足我們的這些要求。本文主要針對西門子S7-200PLC在智能樓宇的電梯系統(tǒng)、街景照明系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，通過合理的方法實(shí)現(xiàn)PLC在智能樓宇中的應(yīng)用。關(guān)鍵字：智能樓宇、PLC、電梯、街景照明、火災(zāi)報警緒論隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速開展，在現(xiàn)代化的城市中，一幢幢高樓拔地而起，在高樓雨后春筍的開展勢態(tài)下，高樓的管理系統(tǒng)并沒有隨著開展，還是依靠先前的方法，這與現(xiàn)代化城市的理念不符。除此之外，隨著樓層的增加，管理人員所承受的負(fù)擔(dān)也在加重。因此我們需要一種能自動控制樓宇并解放管理勞動力的智能建筑，在此現(xiàn)狀下，智能樓宇的概念被提出并逐漸被人們理解、接受、使用。智能樓宇就是綜合計(jì)算機(jī)、信息通信等方面的最先進(jìn)技術(shù)，使建筑物內(nèi)的電力、空調(diào)、照明、防災(zāi)、防盜、運(yùn)輸設(shè)備等協(xié)調(diào)工作，將建筑物自動化、通信自動化、辦公自動化、平安保衛(wèi)自動化和消防自動化5種功能結(jié)合起來的建筑1984年美國聯(lián)合科技的UTBS公司在康涅狄格〔ConnecticutState〕州哈伏特〔Hartford〕市將一座金融大廈進(jìn)行改造并取名CityPlace〔都市大廈〕，主要是增添了計(jì)算機(jī)設(shè)備、數(shù)據(jù)通信線路、程控交換機(jī)等，使住戶可以得到通信、文字處理、電子函件、情報資料檢索、行情查詢等效勞。同時，對大樓的所有空調(diào)、給排水、供配電設(shè)備、防火、保安設(shè)備由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)綜合自動化、信息化，使大樓的用戶獲得了經(jīng)濟(jì)舒適、高效平安的環(huán)境，使大廈功能發(fā)生質(zhì)的飛躍，從而誕生了世界上第一座智能化樓宇。自此以后，世界上樓宇智能化建設(shè)走上了高速開展軌道。在我國，智能樓宇的開展較慢，但在北京、上海、廣州等一線城市已經(jīng)出現(xiàn)了智能樓宇，而且隨著我國房地產(chǎn)業(yè)的開展和國家政府的重視，智能樓宇將會在我國告訴開展，相信在不久的將來，我們就會體驗(yàn)到智能樓宇給我們的生活帶來全新的景象。在本次設(shè)計(jì)中，將對智能樓宇的電梯系統(tǒng)、夜晚街景照明系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，所使用的設(shè)備就是西門子S7-200PLC。采用PLC控制有很多優(yōu)點(diǎn)：1、可靠性高，由于采取了一系類的PLC高可靠性的措施，PLC的平均無故障時間〔MTBF〕一般可達(dá)3-5萬小時。而且PLC的環(huán)境適應(yīng)性也很強(qiáng)，它能在工業(yè)環(huán)境下可靠地工作；2、編程簡單，PLC最常用的編程語言是梯形圖語言。這種編程語言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識，便于廣闊現(xiàn)場工程技術(shù)人員掌握。當(dāng)工作流程需要改變時，可以現(xiàn)場改變程序，使用方便、靈活；3、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維修方便。PLC的體積小，重量輕，便于安裝?？删幊炭刂破鞑粌H充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，擯棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語言的表達(dá)方式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為根底的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)、調(diào)試和查錯都很容易。PLC現(xiàn)在已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱〔PLC、CAD/CAM、ROBOT〕之一，以其優(yōu)異的性能，日益取代有大量中間繼電器、時間繼電器、記數(shù)繼電器等組成的繼電-接觸控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石油、冶金、輕工、電子、紡織、食品、交通等各行各業(yè)都得到廣泛的應(yīng)用。本文通過對PLC在智能樓宇中的應(yīng)用的設(shè)計(jì)，使我們對西門子PLC有更深的了解，同時還要把在學(xué)校的所學(xué)應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中，到達(dá)學(xué)以致用的目的，同時還要發(fā)現(xiàn)自己在PLC應(yīng)用方面的缺乏，在以后的工作中不斷學(xué)習(xí)。另一方面還要使我們對智能樓宇加深理解，以后如果能從事智能樓宇的設(shè)施維護(hù)與維修的話這也算是提前熱身。本設(shè)計(jì)中以八層電梯的PLC控制為主要設(shè)計(jì)方向，再參加街景照明和火災(zāi)報警的PLC控制為輔，構(gòu)本錢設(shè)計(jì)的主體。由于先前很少接觸電梯，所以在設(shè)計(jì)中還要進(jìn)行實(shí)地探訪，去商場、醫(yī)院等地研究電梯的工作原理，再參考相關(guān)書籍和網(wǎng)絡(luò)文章、資料，力爭實(shí)現(xiàn)無誤控制的目的。本人水平有限，在設(shè)計(jì)中有缺乏處還請老師和同學(xué)指正，謝謝！第一章智能樓宇1.1智能樓宇的簡介智能樓宇的定義什么樣的建筑才算是智能化樓宇？目前世界上的對樓宇智能化的提法很多，歐洲、美國、日本、新加坡及國際智能工程學(xué)會的提法各有不同，其中，日本的國情與我國較為相近，其提法可以參考，日本電機(jī)工業(yè)協(xié)會樓宇智能化分會把智能化樓宇定義為：綜合計(jì)算機(jī)、信息通信等方面的最先進(jìn)技術(shù)，使建筑物內(nèi)的電力、空調(diào)、照明、防災(zāi)、防盜、運(yùn)輸設(shè)備等協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)建筑物自動化〔BA〕、通信自動化〔CA〕、辦公自動化〔OA〕、平安保衛(wèi)自動化系統(tǒng)〔SAS〕和消防自動化系統(tǒng)〔FAS〕，將這5種功能結(jié)合起來的建筑，外加結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)〔SCS〕，結(jié)構(gòu)化綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)〔SNS〕，智能樓宇綜合信息管理自動化系統(tǒng)〔MAS〕組成，就是智能化樓宇。1、建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)(BA)即我們所說的樓宇自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對建筑物內(nèi)部的供水、變配電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、測量，以保證大樓水電的正常供給，并能通過對空調(diào)、外墻照明等系統(tǒng)的綜合控制到達(dá)節(jié)約能源、減輕管理人員勞動強(qiáng)度的效果。該系統(tǒng)以中央處理計(jì)算機(jī)為中心，對建筑物內(nèi)部的設(shè)備進(jìn)行時時控制與管理，能夠隨時按需調(diào)整建筑物內(nèi)部的溫度、濕度、照明強(qiáng)度和空氣清新度，到達(dá)節(jié)約能源與人工本錢的效果。從而提供一個舒適、平安的生活和工作環(huán)境。我們可以通過BA系統(tǒng)對大樓內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時控制把問題消滅在萌芽狀態(tài)，不至于造成大的問題，與沒有(BA)系統(tǒng)相比較，可節(jié)約能源百分之五至百分之十五，所以BA系統(tǒng)的本錢很快就能收回來。BA子系統(tǒng):1、電力供給系統(tǒng)2、照明系統(tǒng)3、空調(diào)系統(tǒng)4、給排水系統(tǒng)5、消防系統(tǒng)6、保安系統(tǒng)7、交通系統(tǒng)8、BAS的集中管理與協(xié)調(diào)一般而言，典型的樓宇控制系統(tǒng)一般有以下5局部組成：〔1〕中央控制器，位于系統(tǒng)的最頂端，將管理部門的決策引入到監(jiān)控層的控制決策中，能對整個系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和管理。〔2〕區(qū)域控制器，對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和在線管理，完成系統(tǒng)的信息共享，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場控制器、中央控制器之間的信息傳遞，數(shù)據(jù)儲存，報警等功能?！?〕現(xiàn)場控制器，具體控制現(xiàn)場設(shè)備的裝置，接受安裝于被控設(shè)備上的各種傳感器、檢測裝置傳達(dá)的數(shù)據(jù)，按照控制內(nèi)部頂設(shè)置的參數(shù)和控制程序進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，并將控制結(jié)果送給現(xiàn)場的執(zhí)行器，以實(shí)現(xiàn)對被控設(shè)備進(jìn)行控制，且隨時和區(qū)域控制器交換數(shù)據(jù)，執(zhí)行區(qū)域控制器發(fā)出的指令調(diào)整參數(shù)或者啟動有關(guān)程序?！?〕傳感變送器，對現(xiàn)場各監(jiān)控點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行檢測和傳感、變送，并傳送給現(xiàn)場控制器?！?〕執(zhí)行器件，接受控制信號，并調(diào)節(jié)被控設(shè)備2、通訊自動化系統(tǒng)〔CA〕該系統(tǒng)是保證建筑物內(nèi)語音、數(shù)據(jù)、圖像傳輸?shù)母?，同時與外部通信網(wǎng)(如公網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、衛(wèi)星及廣電網(wǎng)等)相連，與世界各地互通信息。通訊自動化系統(tǒng)能向使用者提供快捷、有效、平安和可靠的信息效勞，包括語言文本、圖形、圖像及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)等多媒體的通信效勞。通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的內(nèi)容比方：用語音信箱進(jìn)行留言、語音應(yīng)答對一些咨詢的客戶時時應(yīng)答?；ヂ?lián)網(wǎng)的接入、局域網(wǎng)的構(gòu)建，可以實(shí)現(xiàn)，常用的電子郵件、進(jìn)行網(wǎng)上購物、網(wǎng)上醫(yī)療診斷、參觀網(wǎng)上圖書館、可以視頻對話節(jié)省長途話費(fèi)等，在大門口可以安裝電子顯示系統(tǒng)、電視會議系統(tǒng)、同聲翻譯等現(xiàn)代通訊應(yīng)具備的先進(jìn)手段。3、辦公自動化系統(tǒng)〔OA〕便是利用先進(jìn)的信息處理設(shè)備，以計(jì)算機(jī)為中心，采用機(jī)、復(fù)印機(jī)、電子郵件〔E-mail〕、國際互聯(lián)網(wǎng)局域網(wǎng)等一系列現(xiàn)代化辦公及通訊設(shè)施，最大限度的提高辦公效率、改良辦公質(zhì)量、改善辦公環(huán)境和條件、縮短辦公周期、減輕勞動強(qiáng)度、同時防止減少人為的失誤和過失。辦公自動化技術(shù)將使辦公活動向著數(shù)字化方向開展，最終實(shí)現(xiàn)無紙化辦公。4、火災(zāi)報警于消防聯(lián)動自動化系統(tǒng)〔FA〕火災(zāi)報警系統(tǒng)在現(xiàn)代智能建筑中起著極其重要的平安保障作用?；馂?zāi)報警系統(tǒng)是智能建筑中的一個子系統(tǒng)但其又完全脫離其他系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的情況下獨(dú)立運(yùn)行和操作，完成自身所具有的防災(zāi)和滅火的功能，具有絕對的優(yōu)先權(quán)。通過建筑物內(nèi)不同位置的煙火控制裝置提供的信息進(jìn)行確認(rèn)后報警，同時啟動火災(zāi)聯(lián)動系統(tǒng)，包括關(guān)閉空調(diào)、開啟排煙裝置、啟動消防專用梯并且啟動消防系統(tǒng)運(yùn)作、緊急播送疏散人群，從而使得盡可能的減少生命、財(cái)產(chǎn)損失。5、平安保衛(wèi)自動化系統(tǒng)〔SA〕該系統(tǒng)主要是提供不受外界干擾、防止人員受到傷害、財(cái)務(wù)受到損失的環(huán)境，防止不法的事件發(fā)生，為大家創(chuàng)造一個平安、便利、舒適的辦公和生活環(huán)境。平安保衛(wèi)自動化系統(tǒng)的子系統(tǒng)：1．閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)2．門禁管理系統(tǒng)3．停車場管理系統(tǒng)4．防盜報警系統(tǒng)5．出入口管理與周界防范系統(tǒng)6．對講與防盜門控7．背景音樂與緊急播送系統(tǒng)智能樓宇的起源和開展現(xiàn)代社會對信息的需求量越來越大，信息傳遞速度也越來越快，二十一世紀(jì)是信息化的世紀(jì)，目前推動世界經(jīng)濟(jì)開展的主要是信息技術(shù)、生物技術(shù)和新材料技術(shù)，而其中信息技術(shù)對人們的經(jīng)濟(jì)、政治和社會生活影響最大，信息業(yè)正逐步成為社會的主要支柱產(chǎn)業(yè)，人類社會的進(jìn)步將依賴于信息技術(shù)的開展和應(yīng)用。近年來，電子技術(shù)〔尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)〕和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的開展，使社會高度信息化，在建筑物內(nèi)部，應(yīng)用信息技術(shù)、古老的建筑技術(shù)和現(xiàn)代的高科技相結(jié)合，于是產(chǎn)生"樓宇智能化"。樓宇智能化是采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對建筑物內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行自動控制，對信息資源進(jìn)行管理，為用戶提供信息效勞，它是建筑技術(shù)適應(yīng)現(xiàn)代社會信息化要求的結(jié)晶。1984年美國聯(lián)合科技的UTBS公司在康涅狄格〔ConnecticutState〕州哈伏特〔Hartford〕市將一座金融大廈進(jìn)行改造并取名CityPlace〔都市大廈〕，主要是增添了計(jì)算機(jī)設(shè)備、數(shù)據(jù)通信線路、程控交換機(jī)等，使住戶可以得到通信、文字處理、電子函件、情報資料檢索、行情查詢等效勞。同時，對大樓的所有空調(diào)、給排水、供配電設(shè)備、防火、保安設(shè)備由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)綜合自動化、信息化，使大樓的用戶獲得了經(jīng)濟(jì)舒適、高效平安的環(huán)境，使大廈功能發(fā)生質(zhì)的飛躍，從而誕生了世界上第一座智能化樓宇。自此以后，世界上樓宇智能化建設(shè)走上了高速開展軌道。在我國房地產(chǎn)業(yè)不斷開展的背景下，智能樓宇近幾年在我國開展迅速。樓宇智能化的概念已越來越深入人心，各地開發(fā)商所開發(fā)的智能樓宇工程普遍受到購房者的青睞。上海金茂大廈、環(huán)球金融中心等應(yīng)用樓宇智能化的建筑不斷出現(xiàn)，目前智能樓宇在北京、上海、廣州、深圳等一線城市高檔住宅中應(yīng)用普遍成為高檔物業(yè)的新潮流。閉路監(jiān)控、門禁管理、停車場管理、防盜防災(zāi)報警系統(tǒng)等也已經(jīng)較為常見。智能樓宇在低碳、節(jié)能等方面優(yōu)勢突出，為人們的生活帶來更多的舒適體驗(yàn)。我國每年新增的建筑面積約為20億平方米，加之政府對智能樓宇建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化的引導(dǎo)，業(yè)內(nèi)普遍看好智能樓宇的開展。智能樓宇的功能從樓宇智能化的功能角度看，樓宇智能化提供的功能應(yīng)包括：1.具有信息處理功能，而且信息范圍不只局限于建筑物內(nèi)，應(yīng)該能在城市、地區(qū)或國家間進(jìn)行。2.能對建筑物內(nèi)照明、電力、暖通、空調(diào)、給排水、防災(zāi)、防盜、運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行綜合自動控制。3.能實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視和統(tǒng)計(jì)記錄的設(shè)備管理自動化，并實(shí)現(xiàn)以平安狀態(tài)監(jiān)視為中心的防災(zāi)自動化。4.建筑物內(nèi)應(yīng)具有充分的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。1.1.5智能樓宇的優(yōu)越性和普通建筑相比，智能化樓宇的優(yōu)越性體系那表達(dá)在以下幾個方面：1.具有良好的信息接收和反響能力，提高工作效率。2.提高建筑物的平安、舒適和高效便捷性。3.具有良好的節(jié)能效果。對空調(diào)、照明等設(shè)備的有效控制，不但提供了舒適的環(huán)境，還有顯著的節(jié)能效果〔一般節(jié)能達(dá)15～20%〕。4.節(jié)省設(shè)備運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。一方面系統(tǒng)能正常運(yùn)行，發(fā)揮其作用可降低機(jī)電系統(tǒng)的維護(hù)本錢，另一方面由于系統(tǒng)的高度集成，操作和管理也高度集中，人員安排更合理，從而使人工本錢降到最底。5.滿足用戶對不同環(huán)境功能的需求。6.高新技術(shù)的運(yùn)用能大大提高工作效率。硬件分析PLC簡介PLC的定義在1987年國際電工委員會〔InternationalElectricalCommittee〕公布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原那么而設(shè)計(jì)?！盤LC的產(chǎn)生與開展第一臺PLC的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是美國通用公司提出的。當(dāng)時的目的是要求設(shè)計(jì)一種新的控制裝置以取代繼電器盤，在保存了繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格廉價等優(yōu)點(diǎn)的根底上，同時具有現(xiàn)代化生產(chǎn)線所要求的響應(yīng)時間快、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計(jì)算機(jī)接口、維修方便等諸多高品質(zhì)與功能。這一設(shè)想提出后，美國數(shù)字設(shè)備公司〔DEC〕于1969年研制成功世界上第一臺PLC，型號為PDP-14，投入汽車公司的生產(chǎn)線控制中，取得了令人滿意的效果，從此開創(chuàng)了PLC的新紀(jì)元。由于當(dāng)時開發(fā)PLC的主要目的是用來取代繼電器邏輯控制系統(tǒng)，所以最初的PLC其功能也僅限于執(zhí)行繼電器邏輯、計(jì)時、計(jì)數(shù)等功能。隨著微電子技術(shù)的開展，20世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)了微處理器和微型計(jì)算機(jī)，人們將微機(jī)技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使它能更多地發(fā)揮計(jì)算機(jī)的功能，不僅用邏輯編程取代了硬接線邏輯，還增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和處理功能，使其真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制設(shè)備。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲元件都以繼電器命名。此時的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化開展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個時期可編程控制器開展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個階段的另一個特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。20世紀(jì)末期，可編程控制器的開展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期開展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的開展。PLC的特點(diǎn)1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達(dá)30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間那么更長。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2、功能強(qiáng)大，本錢低PLC開展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合，幾乎能滿足所有工業(yè)控制領(lǐng)域的需要。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的開展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。由于其轉(zhuǎn)為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，所以PLC控制系統(tǒng)中的I/O系統(tǒng)、HMI系統(tǒng)等可以直接和現(xiàn)場信號連接、使用。系統(tǒng)也不需要進(jìn)行專門的抗干擾設(shè)計(jì)。所以和其他的控制系統(tǒng)〔如DCS、IPC〕相比，其本錢較低，而且這種趨勢還將繼續(xù)持續(xù)下去。3、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，適用性強(qiáng)大局部情況下，一個PLC主機(jī)就能組成一個控制系統(tǒng)。對于需要擴(kuò)展的系統(tǒng)，只要選好擴(kuò)展模塊，經(jīng)過簡單連接即可。PLC擴(kuò)展模塊品種多，可以靈活組成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)性的好處是當(dāng)控制要求改變，需要變更控制系統(tǒng)的功能時，只需對程序進(jìn)行簡單的修改，對硬件局部稍作改動即可，而不是像繼電氣控制系統(tǒng)那樣，在一個裝配好的控制盤上，對系統(tǒng)進(jìn)行修改幾乎是不可能的事情。同一個PLC裝置用于不同的控制對象，只是輸入/輸出組件和應(yīng)用軟件的不同。所以說PLC系統(tǒng)具有極高的柔性，即通用性強(qiáng)。4、編程方便、易于使用PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制翻開了方便之門。5、設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短，改造方便用繼電器控制完成一項(xiàng)控制工程，首先必須按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器柜的布置和接線圖等，進(jìn)行安裝調(diào)試，以后修改起來十分不便。而PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來。因?yàn)镻LC是通過程序完成控制任務(wù)的，采用了方便用戶的工業(yè)編程語言，且都具有槍支和仿真的功能，大大減輕了繁重的安裝接線工作，縮短了施工周期。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。6、維護(hù)方便PLC的輸入/輸出端子能夠直觀的反映出現(xiàn)場信號的變化狀態(tài)，通過編程工具可以直觀的觀察控制程序和控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O點(diǎn)狀態(tài)、異常狀態(tài)和電源狀態(tài)等，極大的方便了維護(hù)人員查找故障，縮短了對系統(tǒng)維護(hù)的時間。7、體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1．開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最根本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2．模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量〔Analog〕和數(shù)字量〔Digital〕之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3．運(yùn)動控制PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。4．過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。5．?dāng)?shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)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、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，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?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。6．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)控制的開展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)開展得很快，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，通信非常方便。PLC的工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。圖2.1PLC的運(yùn)行階段1.輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，那么該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2.用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的但凡用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。3.輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。PLC的編程語言編程語言是PLC的重要組成局部，PLC為用戶提供了完整的編程語言，以適應(yīng)用戶編程的需要。利用編程語言，按照不同的控制要求編寫不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè)計(jì)和改變幾點(diǎn)起的硬件接線線路，這就是所謂的“可編程序”。程序由編程器送到PLC內(nèi)部的存儲器中，它也能方便地讀出、檢查與修改。PLC共有5種標(biāo)準(zhǔn)編程語言，其中有三種圖形語言，即梯形圖〔LD，LadderDiagram〕、功能塊圖〔FBD，F(xiàn)unctionBlockDiagram〕，和順序功能圖〔SFC，SequentialFunctionChart〕，兩種文本語言，即結(jié)構(gòu)化文本〔ST，StructuredText〕和指令表(IL，InstructionList)。其中梯形圖是最早使用的一種PLC語言，也是現(xiàn)在最常用的編程語言。它是從繼電氣控制系統(tǒng)原理圖的根底上演變而來的，它繼承了繼電氣控制系統(tǒng)中的根本工作原理和電器邏輯關(guān)系的表達(dá)方法，梯形圖預(yù)計(jì)電氣控制系統(tǒng)梯形圖的根本思想是一致的，只是在使用符號和表達(dá)方式上有一定區(qū)別，所以在邏輯控制系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。它的最大特點(diǎn)就是直觀、清晰。西門子S7-200PLCS7-200的用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以到達(dá)控制目的。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使S7-200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。它集成6輸入/4輸出共10個數(shù)字量I/O點(diǎn)，無I/O擴(kuò)展能力。擁有6K圖2.2S7-200PLC字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，4個獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出以及1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床、磨床、印刷機(jī)械、橡膠化工機(jī)械、中央空調(diào)、電梯控制、運(yùn)動系統(tǒng)等。S7-200PLC有如下特點(diǎn)：1.功能強(qiáng)大2.程序結(jié)構(gòu)先進(jìn)3.尋址方法靈活方便4.編程軟件功能強(qiáng)大、使用方便5.簡化復(fù)雜編程任務(wù)的向?qū)Чδ?.強(qiáng)大的通信功能7.品種豐富的配套人機(jī)界面8.有競爭力的價格9.完善的網(wǎng)上技術(shù)支持STEP7-Micro/WIN32是西門子公司專門為S7-200系列PLC設(shè)計(jì)在個人計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行的編程軟件，它的功能強(qiáng)大，使用方便，簡單易學(xué)，可用梯形圖〔LAD〕、語句表〔STL〕和功能塊圖三種編程語言編制程序，不同的編程語言編制的程序可以相互轉(zhuǎn)換。STEP7-Micro/WIN32提供兩套指令集，即SIMATIC指令集〔S7-200方式〕和國際標(biāo)準(zhǔn)指令集〔IEC1131-3方式〕。程序編制完成之后，利用PLC與計(jì)算機(jī)專用的PC/PPI電纜傳送程序至PLC。S7-200的外部接線2.2太陽能電池2.2.1太陽能太陽能〔SolarEnergy〕，一般是指太陽光的輻射能量，在現(xiàn)代一般用作發(fā)電。自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為保存食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。但在化石燃料減少下，才有意把太陽能進(jìn)一步開展。太陽能的利用有被動式利用〔光熱轉(zhuǎn)換〕和光電轉(zhuǎn)換兩種方式。太陽能發(fā)電一種新興的可再生能源。太陽能電池原理太陽光照在半導(dǎo)體P-N結(jié)上，形成新的空穴-電子對，在P-N結(jié)電場的作用下，空穴由P區(qū)流向N區(qū)，電子由N區(qū)流向P區(qū)，接通電路后就形成電流。這就是光電效應(yīng)太陽能電池的原理。太陽能發(fā)電有兩種方式，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式?！?〕光—熱—電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電。前一個過程是光—熱轉(zhuǎn)換過程；后一個過程是熱—電轉(zhuǎn)換過程，與普通的火力發(fā)電一樣.太陽能熱發(fā)電的缺點(diǎn)是效率很低而本錢很高，估計(jì)它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍.一座1000MW的太陽能熱電站需要投資20～25億美元，平均1kW的投資為2000～2500美元。因此，目前只能小規(guī)模地應(yīng)用于特殊的場合，而大規(guī)模利用在經(jīng)濟(jì)上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競爭?！?〕光—電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光—電轉(zhuǎn)換的根本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當(dāng)許多個電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn).太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽能電池不會引起環(huán)境污染；太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組，這是其它電源無法比較的。當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟(jì)開展的瓶頸時，越來越多的國家開始實(shí)行“陽光方案”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟(jì)開展的新動力。歐洲一些高水平的核研究機(jī)構(gòu)也開始轉(zhuǎn)向可再生能源。在國際光伏市場巨大潛力的推動下，各國的太陽能電池制造業(yè)爭相投入巨資，擴(kuò)大生產(chǎn)，以爭一席之地。目前，我國已成為全球主要的太陽能電池生產(chǎn)國。2007年全國太陽能電池產(chǎn)量到達(dá)1188MW，同比增長293%。中國已經(jīng)成功超越歐洲、日本為世界太陽能電池生產(chǎn)第一大國。在產(chǎn)業(yè)布局上，我國太陽能電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了一定的集聚態(tài)勢。在長三角、環(huán)渤海、珠三角、中西部地區(qū)，已經(jīng)形成了各具特色的太陽能產(chǎn)業(yè)集群。太陽能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來會占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位，不但要替代局部常規(guī)能源，而且將成為世界能源供給的主體。預(yù)計(jì)到2030年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30%以上，而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供給中的占比也將到達(dá)10%以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50%以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上；到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80%以上，太陽能發(fā)電將占到60%以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的開展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。由此可以看出，太陽能電池市場前景廣闊。2.2.4太陽能的安裝位置一般我們所見的太陽能電池板都是安裝在樓頂?shù)钠脚_上，這個地方是個很理想的安裝位置，一是安裝空間大，二是不會對居民生活造成干擾。但秉著物盡其用的原那么，我們是否還可以在樓宇的其他地方安裝電池板？我在自家附近幾座新建的小區(qū)中發(fā)現(xiàn)了一種新的安裝方法：將太陽能電池板安裝在陽臺窗戶的下面，太陽能電池板與水平面呈45°夾角。但這種安裝方法需要樓房陽臺朝向南面向陽處，這也算是此種方法的缺乏之處。每家每戶都有自己的陽臺，人們往往只注重內(nèi)部利用，卻忘了外部空間，這種安裝方法充分既利用了空間又使太陽能發(fā)電效率有很大的提高。2.3火災(zāi)報警器件MQ-2簡介MQ-2是旁熱式結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體式可燃?xì)怏w敏感元件，其特點(diǎn)有：廣泛的探測范圍，高靈敏度，快速響應(yīng)恢復(fù)，優(yōu)異的穩(wěn)定性，壽命長，簡單的驅(qū)動電路等，可用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測裝置，適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測.2.3.2MQ-2相關(guān)參數(shù)適用氣體:可燃?xì)怏w、煙霧;探測范圍:300to10000ppm;特征氣體1000ppm異丁烷靈敏度:Rinair/Rintypicalgas≥5;敏感體電阻:1KΩto20KΩin50ppm甲苯響應(yīng)時間:≤10s;恢復(fù)時間:≤30s;加熱電阻:31Ω±3Ω;加熱電流:≤180mA;加熱電壓:;工作條件:環(huán)境溫度：-20℃～+55℃;濕度：≤95%RH;環(huán)境含氧量：21%貯存條件：溫度:

-20℃～+70℃，濕度:≤70%RH第三章課題設(shè)計(jì)本章主要對西門子S7-200PLC在電梯，住宅區(qū)街景照明，消防報警中的應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)。電梯3.1.1電梯的組成電梯是機(jī)電合一的大型復(fù)雜產(chǎn)品，機(jī)械局部相當(dāng)于人的軀體，電器局部相當(dāng)于人的神經(jīng)。機(jī)與電的高度合一，使電梯成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的綜合，傳統(tǒng)的方法是分為機(jī)械局部和電氣局部，但以功能系統(tǒng)來描述，那么更能反映電梯的特點(diǎn)。下面簡單介紹電梯機(jī)械局部的結(jié)構(gòu)，而我們的主要目的是怎樣來控制它。圖3.1電梯機(jī)械局部結(jié)構(gòu)示意圖1〕曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運(yùn)行。曳引系統(tǒng)主要由曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪，反繩輪組成。2〕導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。3〕轎廂轎廂是運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作局部。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。4〕門系統(tǒng)門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。門系統(tǒng)由轎廂門,層門,開門機(jī),門鎖裝置組成。5〕重量平衡系統(tǒng)系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。系統(tǒng)主要由對重和重量補(bǔ)償裝置組成。6〕電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實(shí)行電梯速度控制。電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機(jī)，供電系統(tǒng),速度反響裝置，電動機(jī)調(diào)速裝置等組成。7〕電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏(柜)，平層裝置，選層器等組成。8〕平安保護(hù)系統(tǒng)保證電梯平安使用,防止一切危及人身平安的事故發(fā)生。由電梯限速器、平安鉗、緩沖器、平安觸板、層門門鎖、電梯平安窗、電梯超載限制裝置、限位開關(guān)裝置組成。3.1.2電梯的主要電氣設(shè)備曳引電動機(jī)：齒輪曳引系統(tǒng)作為電梯的提升機(jī)構(gòu)，主要由驅(qū)動電動機(jī)、電磁制動器〔也稱電磁抱閘〕、減速器及曳引輪組成。自動門機(jī)用來完成電梯的開門與關(guān)門：電梯的門由廳門〔每層站一個〕和轎門〔只有一個〕。只有當(dāng)電梯停靠在某層站時，此層廳門才允許開啟〔由門機(jī)拖動轎門，轎門帶動廳門完成〕；也只有當(dāng)廳門、轎門全部關(guān)閉后才允許啟動運(yùn)行〔檢修狀態(tài)時，可以在不關(guān)門的狀態(tài)下運(yùn)行〕。層樓指示層樓指示也叫層顯，過去常由低壓燈泡構(gòu)成，安裝在每層站廳門的上方和轎廂內(nèi)轎門的上方；現(xiàn)多由數(shù)碼管或LED點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)組成，與呼梯盒、運(yùn)行方向指示做成一體結(jié)構(gòu)。呼梯盒呼梯盒也叫召喚按鈕或外呼盒，用以在每層站召喚電梯。常安裝在廳門外，離地1m左右的墻壁上。基站與頂站只有一個按鈕，中間層站由上呼和下呼兩個按鈕組成。按鈕帶有呼梯記憶燈，燈亮?xí)r表示呼梯信號已經(jīng)被接收并記憶；當(dāng)電梯滿足呼梯要求并停層開門時，呼梯記憶燈熄滅。基站的呼梯盒上，常帶有鑰匙開關(guān)，供電梯管理員開關(guān)電梯。操縱箱操縱箱安裝在轎廂內(nèi)，供司機(jī)及乘客對電梯發(fā)布動作指令。操縱箱上設(shè)有與電梯層數(shù)相同的內(nèi)層選按鈕〔帶指示記〕，上、下行啟動按鈕(帶上、下行指示記憶燈，檢修時用)，開、關(guān)門按鈕，急停按鈕，電梯運(yùn)行狀態(tài)選擇鑰匙開關(guān)〔選擇電梯是自動運(yùn)行還是檢修狀態(tài)〕以及風(fēng)扇、照明等的控制開關(guān)。平層及開門裝置該裝置由磁鐵板和上、下平層感應(yīng)器1KR、2KR組成。上行時，1KR首先插入隔鐵磁板，發(fā)出減速信號，電梯開始減速，至2KR插入隔磁鐵板時，發(fā)出停車及開門信號，電機(jī)停轉(zhuǎn)，機(jī)械抱閘；下行時，2KR首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號至1KR插入隔磁鐵板時，發(fā)出停車及開門信號。停層裝置在電梯的井道內(nèi)每層站裝有一只磁鐵板，當(dāng)轎廂運(yùn)動到相應(yīng)層站時，磁鐵板插入平層感應(yīng)器內(nèi)，以此檢測電磁所處位置和產(chǎn)生平層信號。8〕平安窗及其開關(guān)，平安鉗及其開關(guān)，限速器及其開關(guān)，上、下行限位開關(guān)，上、下行強(qiáng)迫停止開關(guān)，極限開關(guān)電梯的轎廂頂部開有平安窗，供緊急情況下疏散乘客，當(dāng)平安窗翻開時，電梯不允許運(yùn)行。平安鉗是為防止電梯曳引鋼繩斷裂及超速運(yùn)行的機(jī)械裝置，用以在上述情況下將轎廂挾持在導(dǎo)軌上。限速器時用以檢查電梯運(yùn)行速度的機(jī)械裝置，當(dāng)電梯超速運(yùn)行時，限速器動作，帶動平安鉗使電梯停止運(yùn)行。以上三種裝置的動作通過其相應(yīng)開關(guān)來檢測。當(dāng)電梯運(yùn)行至上、下極限位置時仍不停車，上、下限位開關(guān)動作，發(fā)出停車信號，假設(shè)仍不能停車，將壓下上、下強(qiáng)迫停止開關(guān)，強(qiáng)制電梯停止運(yùn)行；假設(shè)還不能停車，將通過機(jī)械裝置帶動極限開關(guān)SQ0動作切斷電梯曳引電動機(jī)的電源，以到達(dá)停車目的，防止電梯出現(xiàn)沖頂與礅底事故。3.1.3電梯工作原理曳引繩兩端分別連著轎廂與對重〔又稱配重〕，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動機(jī)通過減速器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對重的升降運(yùn)動，到達(dá)運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動，防止轎廂在運(yùn)行中產(chǎn)生偏斜或擺動。常閉式制動器在電動機(jī)工作時間松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少發(fā)動機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動中的張力和重量變化，使曳引電動機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確?？?。電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電梯運(yùn)動的控制，同時完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的于東方向和所在樓層位置。平安裝置保證電梯運(yùn)行平安。3.1.4控制要求所涉及的電梯模型共有八層，電梯的每一層面均有升降及轎廂所在樓層的指示燈顯示；1-8所對應(yīng)的指示燈表示樓層號，每層的樓廳均有輸入〔分上行和下行〕按鈕召喚電梯。工作中的電梯主要對各種呼梯信號和當(dāng)時的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，再確定下一個工作狀態(tài)，為此它要求具有自動選向、順向截梯、反向保號，外呼記憶，自動開/關(guān)門狀態(tài)，停梯消號，自動達(dá)層等功能。分析以上控制要求，將電梯控制要實(shí)現(xiàn)的功能羅列如下：開始時，電梯處于任意一層。當(dāng)有外呼梯信號到來時電梯響應(yīng)該呼梯信號，到達(dá)該樓層時，電梯停止運(yùn)行，電梯門翻開，延時五秒后自動關(guān)門。當(dāng)有內(nèi)呼梯信號到來時，電梯應(yīng)該響應(yīng)該呼梯信號，到達(dá)該樓層時，電梯停止運(yùn)行，電梯門翻開，延時五秒后自動關(guān)門。在電梯運(yùn)行過程中電梯上升〔或下降〕途中，任何反方向下降〔或上升〕的呼梯信號均不響應(yīng)，但如果反向呼梯信號前方無其它內(nèi)、外呼梯信號時，那么電梯相應(yīng)該外呼信號，但不響應(yīng)三層向下外呼梯信號。同時，如果電梯到達(dá)七層，八層沒有任何呼梯信號，那么電梯可以響應(yīng)七層向下外呼梯信號。電梯應(yīng)具有最遠(yuǎn)反向外呼梯響應(yīng)功能。例如電梯在一樓，而同時有二層向下外呼梯，六層向下外呼梯，七層向下外呼梯，那么電梯先去七樓響應(yīng)七層向下外呼梯信號。電梯具有同向截車功能。電梯未平層或運(yùn)行時，開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。平層且電梯停止運(yùn)行后，按開門按鈕可使門翻開，按關(guān)門按鈕可使門關(guān)閉。3.1.5I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算與分配根據(jù)電梯控制的特點(diǎn)，輸入信號應(yīng)該包括以下幾個局部：轎廂內(nèi)及各層門廳外呼按鈕轎廂內(nèi)的樓層選擇按鈕共有數(shù)字鍵1-8，各層門廳的外呼按鈕除第一層只有上升按鈕，第八層只有下降按鈕外，其余六層均設(shè)有上升、下降兩個按鈕，故一共需要22個輸入。位置信號位置信號由安裝于各樓層的電梯?？课恢玫乃膫€傳感器產(chǎn)生。平時為常開，當(dāng)電梯運(yùn)行到平層時關(guān)閉，另外還有一組開關(guān)門限位，故位置信號一共需要10個輸入電梯門控制信號大局部電梯都具有開門按鈕以及關(guān)門按鈕，以方便手動開門，故電梯門控制信號一共需要2個輸入。綜上所述，共需要輸入點(diǎn)34個。輸出信號應(yīng)該包括：內(nèi)呼指示信號內(nèi)呼指示信號有8個，分別表示1-8層的內(nèi)呼被接受，并在內(nèi)呼指令完成后，信號消失。外呼指示信號外乎信號共有14個，分別表示1-8層的外呼被接受，并在外呼指令完成后，信號消失。電梯轎廂上下行，電梯上下行指示信號，共4個門電機(jī)開關(guān)指示，共需要輸出點(diǎn)2個。綜上所述，共需輸出點(diǎn)28個。PLC八層電梯控制系統(tǒng)的輸入、輸出點(diǎn)分配表如下所示：表3.1I/O口分配輸入輸出一層內(nèi)呼一層內(nèi)呼指示二層內(nèi)呼二層內(nèi)呼指示三層內(nèi)呼三層內(nèi)呼指示四層內(nèi)呼四層內(nèi)呼指示五層內(nèi)呼五層內(nèi)呼指示六層內(nèi)呼六層內(nèi)呼指示七層內(nèi)呼七層內(nèi)呼指示八層內(nèi)呼八層內(nèi)呼指示一層外呼上一層外呼上指示二層外呼下二層外呼下指示二層外呼上二層外呼上指示三層外呼下三層外呼下指示三層外呼上三層外呼上指示四層外呼下四層外呼下指示四層外呼上四層外呼上指示五層外呼下五層外呼下指示五層外呼上五層外呼上指示六層外呼下六層外呼下指示六層外呼上六層外呼上指示七層外呼下七層外呼下指示七層外呼上七層外呼上指示八層外呼下八層外呼下指示開門按鈕電梯上行指示關(guān)門按鈕電梯下行指示一層平層門電機(jī)開門二層平層門電機(jī)關(guān)門三層平層電梯轎廂上行四層平層電梯轎廂下行五層平層六層平層七層平層八層平層開門限位關(guān)門限位綜合輸入輸出點(diǎn)的計(jì)算以及要實(shí)現(xiàn)的電梯控制功能，使用西門S7-200PLC〔CPU226〕加一個EM223CN數(shù)字量擴(kuò)展模塊，這樣就能完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求，連接時CPU模塊放在最左側(cè)，擴(kuò)展模塊用扁平電纜與它左邊的模塊相連。開關(guān)轎廂門程序分析1.轎廂門開可分為以下幾種情況：電梯在一層平層，有一層外呼上指示或一層內(nèi)呼指示。電梯在二層平層，有二層外呼下指示(電梯選項(xiàng)向下)，二層外呼上指示(電梯選項(xiàng)向上)或二層內(nèi)呼指示。電梯在三層平層，有三層外呼下指示(電梯選項(xiàng)向下)，三層外呼上指示(電梯選項(xiàng)向上)或三層內(nèi)呼指示。電梯在四層平層，有四層外呼下指示(電梯選項(xiàng)向下)，四層外呼上指示(電梯選項(xiàng)向上)或四層內(nèi)呼指示。電梯在五層平層，有五層外呼下指示(電梯選項(xiàng)向下)，五層外呼上指示(電梯選項(xiàng)向上)或五層內(nèi)呼指示。電梯在六層平層，有六層外呼下指示(電梯選項(xiàng)向下)，六層外呼上指示(電梯選項(xiàng)向上)或六層內(nèi)呼指示。電梯在七層平層，有七層外呼下指示(電梯選項(xiàng)向下)，七層外呼上指示(電梯選項(xiàng)向上)或七層內(nèi)呼指示。電梯在八層平層，有八層外呼下指示或八層內(nèi)呼指示。電梯在平層時按下開門按鈕。2.轎廂的門翻開后，當(dāng)符合一定條件時，就應(yīng)取消它的置位，使其停止開門動作。這些條件應(yīng)為：按下關(guān)門按鈕，并且同時開門按鈕沒有按下。輸出信號門電機(jī)關(guān)置位，且開門按鈕沒有按下到達(dá)開門限位，自動停止開門動作。3.開門動作結(jié)束后將是5秒鐘的延時，然后電梯會自動關(guān)門，到達(dá)關(guān)門限位后，關(guān)門動作自動結(jié)束。同樣，按下關(guān)門按鈕，電梯也將關(guān)門，開門按鈕被按下，或有門電機(jī)開信號輸出，那么關(guān)門動作取消。自動選向程序分析本程序的自動選項(xiàng)功能主要由電梯的上行條件和下行條件兩局部組成。1.電梯滿足以下條件時上行：(1)電梯在七層，且有七層外呼上指示，八層外呼下指示，八層內(nèi)呼指示。(2)電梯在六層，且有六層外呼上指示，七層外呼下指示，七層外呼上指示，八層外呼下指示，七層內(nèi)呼指示，八層內(nèi)呼指示。(3)電梯在五層，且有五層外呼上指示，六層外呼下指示，六層外呼上指示，七層外呼下指示，七層外呼上指示，八層外呼下指示，六層內(nèi)呼指示，七層內(nèi)呼指示，八層內(nèi)呼指示。(4)電梯在四層，且有四層外呼上指示，五層外呼下指示，五層外呼上指,六層外呼下指示，六層外呼上指示，七層外呼下指示，七層外呼上指示，八層外呼下指示，五層內(nèi)呼指示，六層內(nèi)呼指示，七層內(nèi)呼指示，八層內(nèi)呼指示。(5)電梯在三層，且有三層外呼上指示，四層外呼下指示，四層外呼上指示,五層外呼下指示，五層外呼上指示，六層外呼下指示，六層外呼上指示，七層外呼下指示，七層外呼上指示，八層外呼下指示，四層內(nèi)呼指示，五層內(nèi)呼指示，六層內(nèi)呼指示，七層內(nèi)呼指示，八層內(nèi)呼指示。(6)電梯在二層，且有二層外呼上指示，三層外呼下指示，三層外呼上指示，四層外呼下指示，四層外呼上指示，五層外呼下指示，五層外呼上指示，六層外呼下指示，六層外呼上指示，七層外呼下指示，七層外呼上指示，八層外呼下指示，三層內(nèi)呼指示，四層內(nèi)呼指示，五層內(nèi)呼指示，六層內(nèi)呼指示，七層內(nèi)呼指示，八層內(nèi)呼指示。(7)電梯在一層時，無論什么情況均上行；同理，電梯在第八層時無論什么情況均不上行。滿足以上條件的同時不滿足電梯下行條件時，電梯上行。2.電梯滿足以下條件時下行：(1)電梯在七層，且有七層外呼下指示，六層外呼上指示，六層外呼下指示，五層外呼上指示，五層外呼下指示，四層外呼上指示，四層外呼下指示，三層外呼上指示，三層外呼下指示，二層外呼上指示，二層外呼下指示，一層外呼上指示，六層內(nèi)呼指示，五層內(nèi)呼指示，四層內(nèi)呼指示，三層內(nèi)呼指示，二層內(nèi)呼指示，一層內(nèi)呼指示。(2)電梯在六層，且有六層外呼下指示，五層外呼上指示，五層外呼下指示，四層外呼上指示，四層外呼下指示，三層外呼上指示，三層外呼下指示，二層外呼上指示，二層外呼下指示，一層外呼上指示，五層內(nèi)呼指示，四層內(nèi)呼指示，三層內(nèi)呼指示，二層內(nèi)呼指示，一層內(nèi)呼指示。(3)電梯在五層，且有五層外呼下指示，四層外呼上指示，四層外呼下指示，三層外呼上指示，三層外呼下指示，二層外呼上指示，二層外呼下指示，一層外呼上指示，四層內(nèi)呼指示，三層內(nèi)呼指示，二層內(nèi)呼指示，一層內(nèi)呼指示。(4)電梯在四層，且有四層外呼下指示，三層外呼上指示，三層外呼下指示，二層外呼上指示，二層外呼下指示，一層外呼上指示，三層內(nèi)呼指示，二層內(nèi)呼指示，一層內(nèi)呼指示。(5)電梯在三層，且有三層外呼下指示，二層外呼上指示，二層外呼下指示，一層外呼上指示，二層內(nèi)呼指示，一層內(nèi)呼指示。(6)電梯在二層，且有二層外呼下指示，一層外呼上指示，一層內(nèi)呼指示。(7)電梯在八層時，無論什么情況均下行；同理，電梯在一層時無論什么情況均不下行。轎廂內(nèi)呼和樓層外呼指示程序分析1.轎廂內(nèi)呼較為簡單，當(dāng)按下內(nèi)呼按鈕，內(nèi)呼指示即置位，到達(dá)指定樓層后，電梯門翻開，內(nèi)呼指示取消置位。2.樓層外呼指示程序那么比較復(fù)雜，按下外呼按鈕，那么對應(yīng)的外呼指示置位，在取消置位時，一層和八層因?yàn)橹挥幸环N運(yùn)動方向，因此直接平層后門電機(jī)翻開就能取消置位。而二、三、四層那么不同，因?yàn)檫@三層均有兩種運(yùn)動方向，只有電梯運(yùn)動方向與外呼運(yùn)動方向相同時，才能取消置位。3.1.9梯形圖見附錄13.2住宅區(qū)街景照明3.2.1住宅區(qū)街景照明簡介自古以來人們便對光明有很大的向往，試想我們的生活沒有光亮將會變成什么樣？一片死寂沉沉的景象。而人們又對黑暗有著本能的抗拒，晝盡夜來的變更是我們無法控制的。如果我們居住的小區(qū)里在夜晚降臨時也是黑漆漆的景象，那這座小區(qū)在夜晚便失去了活力。但如果我們的小區(qū)在夜晚也有燈光的話，那便會給我們一種溫暖溫馨的感覺?，F(xiàn)代化的小區(qū)都裝有夜間街景照明設(shè)施，但使用的是市電，而且需人工操作，浪費(fèi)了人力物力。在本次設(shè)計(jì)中，我們將太陽能電池與西門子S7-200PLC結(jié)合，形成一套對現(xiàn)有街景照明進(jìn)行智能控制的系統(tǒng)控制要求在白天的時候系統(tǒng)只進(jìn)行太陽能電池對蓄電池的充電，在夜晚降臨時利用蓄電池與逆變器對住宅區(qū)街景照明供電，在凌晨的時候又自