智能地暖温湿度控制系统设计论文

三 江 学 院 本科生毕业设计（论 文） 题目智能地暖的温湿度控制系统设计 电气院（系）自动化专业 学生姓名陈达学号12011072059 指导教师周洪职称讲师 指导教师工作单位三江学院 起讫日期 摘要 随着科技的飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的控制要求也 越来越高。传统的监控模式不仅效率低不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性。对于 现如今我国大部分地区来讲， 民用住宅建筑冬季普遍采用供暖， 随着城市房地产业持续升温， 以及人们对环保、舒适、节能、便捷的采暖方式的需求，同时也伴随着电气元件的智能化发 展， 为了更有效更便捷更舒适与最大化利用资源的角度来说智能地暖的发展已经是当今社会 的重中之重，这其中温度与湿度的控制就想的尤为重要了。 本次的设计就是想利用西门子 S7-200 系列 PLC 为主要的控制元件， 采用 PID 算法进行 控制，运用 PLC 梯形图编程语言进行编程。本次设计的目的是实现对地暖的温度、湿度及 进行实时监测和显示，并通过 PID 算法对温度、湿度进行控制，只能的启停温控阀、加湿 机、除湿机，使环境可以维持在最适宜生活工作的舒适值范围内。 关键词关键词：地暖 PLC 温度 湿度 传感器 第一章、绪论第一章、绪论 1.11.1 课题的研究背景及意义课题的研究背景及意义 地暖也是中国近几年在黄河以北地区已开始兴起的一种新型采暖方式，在中国的山东、 天津、东北、内蒙、河北等地，其应用已经相当广泛。总所周知，我国建筑耗能大的最大原 因是不能人为的控制能耗，缺乏控制调节的措施，而不能实现节能。随着经济的发展，社会 的进步，人们讲究节能可是续发展，对生活、工作的环境质量的要求也越来越高。在追求舒 适高效的生活的同时，也促使室内取暖要向更高的方向发展。在时代的不断进步中，我们需 要寻求一种既能提高室内取暖的舒适性与安全性， 又能保证能源的高效合理利用的方法， 那 么一个智能、高效、安全、节能的系统才是解决问题的关键，通过智能控制地暖的温湿度调 节来实现对室内取暖的控制。 近年来，随着智能家居的不断发展，智能家居的体系不断地完整，智能地暖也成了重中 之重。针对于我国北方普遍供暖的现象，无论是在节能还是在舒适上，地暖的智能化控制必 然会成为主要的控制方式。 据不完全统计我国每年各行业所产生的余热占燃料消耗比重的的 17%-67%至，而这其中能被回收利用的高达 60%，而地暖系统中的水暖就能有效的利用这 部分浪费，节能环保。虽然现在国家对地暖系统采取促进和鼓励政策，地暖也被广大群众所 认可采用，例如天津市，地面采暖已占新建筑的 40%，受到居民的普遍欢迎。中国政府已 将地面采暖列为重点推广应用的建筑节能技术。从发展前景看，未来的居民采暖，60%以上 将会采取地面采暖，应用前景喜人，有巨大的开发市场。但是由于技术还不完全成熟，成体 系化的控制还不健全， 很少能做到系统的智能化控制。 所以本课题的研究主要是对水暖型地 暖的温度、湿度利用 PLC 控制调节，从而达到对地暖的智能控制。 1.21.2 地暖系统的简介地暖系统的简介 地暖指的就是地板辐射采暖。它是以地面为散热器，通过地板辐射层中的水管或电缆， 均匀加热整个地面，利用地面自身的蓄热遵循热量向上辐射的规律由下至上进行传导热量， 来实现取暖的目的。是将温度不高于 60 摄氏度的热水或发热电缆，将其暗埋在地热地板下 的盘管系统内，通过地面均匀地向室内辐射散热的一种采暖方式。 地暖一般有两种方式，分为水暖与电暖，在本设计中为了方便操作，节约成本，采用水 暖方式，同时水暖形式也是现今所采用较为普遍的地暖方式。 1.31.3水暖系统水暖系统 1.3.1水暖系统的结构水暖系统的结构 水暖系统结构如下图所示。 图 1.1水暖系统供暖的结构示意图 边角保温材料为避免混凝土浇筑过程中落入绝热层的缝隙而设， 边角保温层带应高出混 凝土层； 复合保温层这一构造层的目的是为了阻隔热量的散失以降低无效热量损失。 理想的 绝热材料应该具有导热率小、难燃甚至不燃、承载力足的特点，并且不适宜菌源生长，不可 产生异味或可能会危害人体健康的挥发物。 从节约成本的经济角度看， 目前使用得最多的就 是模塑聚苯乙烯泡沫塑料板，一般为 20mm40mm；混凝土层为填充层，就是在复合保温 层面或楼板基面上所设加热管用的层面， 用来对供热管网设备进行保护并且使地面的温度分 布均匀和增大蓄热，降低经过地板及墙壁的热量损失，在地面平整的情况下 40mm 的填充 层即可满足要求，一般为了安全起见，通常设置为 50mm；找平层则一般采用干硬性水泥砂 浆，将其铺在垫层或楼板平面上进行抹平；而地面层指的就是室内的地板装饰面；加热管一 般布置在填充层即图中的混凝土层中， 常用的管材有 PB 管、PE-X 管、PERT 管。PER 管 具有导热性能好，耐低温冲击性能比较好，加工成本相对较低，性能稳定；无需添加加工助 剂、无异味、卫生的特点被广泛采用。PERT 管作为绿色管材，还可被回收，卫生环保。所 以，PERT 管用为水暖系统的加热盘管最合适的选择。加热管的布置方式可分为往复式、直 列式、旋转式。其中旋转式采用高温度管和低温度管相间的布置方式，盘管大都以 90弯 曲， 而且容易达到受热均匀的效果， 铺设也相对简单， 在一般的设计中采用这种方式也更多。 对面值相对较小的厨房、卫生间等，直列式和往复式则被采用的更多。管间距大，盘管的布 置就少、短、热水的流动性就好，就越能节约成本。一般常用盘管间距有 150 mm、200 mm、 250 mm、300 mm。盘管的长度不应该多于 120 米。对于卫生间则需设置隔离层，目的是防 潮，阻止地面上的液体或者地下水和潮气渗过构造层，而当楼板上下均为供暖层时，可以不 设防潮层。 1.3.2水暖系统的原理及传热原理水暖系统的原理及传热原理 水暖系统主要有以下几种：壁挂式燃气热水炉或电炉、蓄热水箱、循环水泵、控制阀和 地埋盘管等，如下图所示。 图 1.2 水暖系统采暖原理图 1.3.3水暖系统的环保节能优势水暖系统的环保节能优势 (1)可以利用低品位的能源达到供暖的目的，能够根据不同地域的不同情况对各种新兴 能源、余热和废热进行二次利用，热源的选择更加广泛，具有较强的适应性。例如，能够使 用地热、供热余热、供热管网回水以及太阳能热水等。 (2)盘管的管材选择有利于塑料管材的推广和使用，在很大程度上减少了钢材的使用。 (3)在舒适度一致的前提下,室内的控制温度可以比其它的采暖的方式低 23 。节能 幅度可达 10%-20%，但热效率却能够提高两至三成左右。 (4) 水暖供暖其盘管布置于地面下， 整个地面的受热是均匀的， 而布置于窗下的散热器， 靠近散热器的部分墙壁的温度则较高，这在无形之中就损失了部分热量。因此，水暖系统在 供暖的过程中就很好地避免了这部分热量的损失。 (5) 水暖供暖系统供暖中的热水只有 4050左右，这使得在制造热媒的过程就已经 实现了节能，同时也在传送热量的过程中减少途中的散热量。 (6) 水暖系统安装方便，能够自动进行调节的设施，如温控阀，以这样的分区自动调 节方式来使节能效果得到更好地实现。 1.41.4水暖系统的发展现状水暖系统的发展现状 水暖系统在很早就被提出，上个世纪的 30 年代初期就已经在国外有所使用了，后来逐 步采用低密度聚乙烯管代替钢管来代替地板辐射采暖系统中采用的金属所制的加热盘管， 而 随着德、美两国研究出并发展生产了高密度聚乙烯管，地暖又得到了更好地发展。根据相关 的统计，美、日、韩及欧洲多数发达国家新建的建筑中，使用地暖的超过一半。由于石油危 机的爆发，国外很多发达国家的经济都受到很大的影响，尤其是在能源方面，地暖方面的节 能技术也是应用得比较多的。为了解决能源的问题，国外也做出了一些相应的政策，一方面 从地暖上给予必要的法律规定及节能上的技术支持； 另一方面加强对经济的引导， 并奖赏做 出成效的。而地暖真正兴起是这几年的事情，正好这几年一直在提倡节能，这使得地暖行业 遇到了新的机遇。在美国和欧洲，地暖的推广和使用从 1930 年就已经开始了，现在已使用 地暖取暖的家庭有 50%以上，因为地暖的诸多优点，美国政府推荐使用。 地暖技术在国外 有了新的发展，具有先进性。 地暖自上个世纪八十年代传入中国、 日本和韩国。 虽然已经有了二十余年的历史。 但是， 地暖真正地在我国发展，只是近些年来的事，地暖已得到人们更多的认识，由此，也获得了 地产开发商们的认可，甚至曾经列为 “十一五”的一批新型高效采暖推广应用技术。 我国 的北部及中部都广泛地采用地暖系统， 已经成为了采暖方式中最舒适的一种， 更多的家庭已 经开始选用地暖进行供暖。随着小康生活的到来，人们的生活水平更是突飞猛进，对住房的 舒适要求也就越高，另外一些国外移民的加入，都对传统的采暖区域限制提出了挑战。而地 暖因为具有较强灵活性和先进性， 更加符合这样的市场需求。 现在是鼓励可持续发展的时期， 也是国家转型的关键时期，建筑节能更是重中之重，因为地暖系统具有经济环保等优势，在 这样的关键时刻，更是成为了人们首选的供暖方式。 作为人口大国的中国，伴随环保意识 的增强及物质生活的丰富，这些年，地暖系统得到越来越广泛的应用，在家庭采暖中更显其 节能环保性及其健康优势。由于地暖越来越受到人们的喜爱，且符合国家节能减排的政策， 所以地暖在我国有着巨大的发展空间， 其发展前景是及其广阔的。 国家产业的转型和升级促 进了新能源、新产品和新技术的推广，为地暖的发展注入了新血液、新动力。 地暖作为一 种特殊的采暖末端，他能结合多种热源（比如空气源热泵、地源热泵、工业余热、水源热泵 等）。 并且，地暖还具有与其它各种末端形式（比如散热器、风机盘管等）结合应用的前 景与空间。 地暖一直以来都以舒适节能的优势获得眼球， 更是现在的新型供暖方式中发展最 为迅速的。通过多次的实践检验，地暖在使用者中早已获得到了一致的好评。然而，电暖温 控器在选用中存在着不专业的做法， 甚至采用水暖系统中的温控器类型。 有可能导致温度难 控、舒适度变差。若地表面太热，甚至会引起地板的变形、采暖的耗电量也将大幅度升高我 国的地暖行业需在以下几个方面进行必要的加强，即是，向政府寻求更多的支持；产业政策 的制定；加快制定设计标准基础。依据创新化的工业发展模式来进行地暖的发展；增强自律 及各行各业之间的相互监督。地暖由于推广容易、标准化、集成化、强竞争力等优势在建筑 节能领域的发展具有巨大空间。 发展任何产品都需要进行产品创新， 目前我国的地暖行业还 未上升到发展的高峰期，更应该着重加强技术的创新和产品的升级，提高自动化生产水平， 促使其更加经济适用。 第二章第二章、系统的总体设计方案、系统的总体设计方案 2.12.1 系统的基本设计思想系统的基本设计思想 2.22.2 PIDPID 算法介绍算法介绍 现在的自动控制技术大多都是基于反馈控制来设计的。反馈设计技术包括三个基本环 节：测量、比较和执行。测量获得的是工程需要控制的变量，并把它与设定值进行比较，在 测量值和设定值之间存在误差， 通过此误差来纠正和控制系统的输出。 在自动过程控制中应 用的反馈技术关键是： 把测量值与设定值进行正确的比较后， 如何利用比较后的结果来调节 系统误差，使系统可以处于设定值的稳定工作状态。 在过去的几十年里，PID 控制也就是比例积分微分控制，在工业控制中得到了广发的应 用。 在控制理论和技术飞速 发展的今天， 在工业过程控制中 95%以上的控制回路都具有 PID 结构，而且许多高级控制都是以 PID 控制为基础的。 PID 控制由比例控制环节（P）、积分控制环节（I）和微分控制环节（D）三部分组成， PID 的控制原理清晰易懂，不需要很高的基础，PID 控制规律可以简单的表示为： SK S K KSG D I P )( 现阶段能被广泛应用的控制技术就是 PID 控制，他的使用方法灵活多变，通俗易懂， 而广受欢迎。已经开发的产品，使用时只需要将其三个参数（KP，KI 和 KD）进行整定计 算就可以了。 有很多情况可能不需要三个环节都使用， 这个时候我们也可以只用一到两个单 元，但是在 PID 控制中比例控制是不能少的。 PID 控制的优点如下： （1） PID 的控制原理比较简单，使用起来也比较方便，PID 的其他部分不用改变，只 需要根据其动态特性的变动而重新设定这三个参数 KP、KI 和 KD 就可以了。 （2） 适应的环境多样，PID 控制器现在已经有了统一的标准，并且已经商品化，即使 目前才开发出来的过程控制计算机， 他也是建立在在 PID 控制的基础之上的， PID 在现代控 制中仍然是处于绝对地位的，这样造就了 PID 的应用范围更加广泛。 在科学技术尤其是计算机技术迅速发展的今天，虽然涌现出了许多新的控制方法，但 PID 仍因其自身的优点而得到了最广泛的应用，PID 控制规律仍是最普遍的控制规律。PID 控制器是最简单且许多时候最好的控制器，特别是在过程控制中应用最广泛。 2.32.3 地暖温湿度系统控制要求及参数地暖温湿度系统控制要求及参数 本设计主要是对房间内的温度、 湿度数据的采集分析， 对整个区域内的温度湿度达到监 控的效果， 并利用控制模块对水暖的温控阀的开度和加湿机或除湿机的开关控制惊醒调节来 达到对温湿度的控制，使其在一个合理的范围内。 （1）监测功能 1、 测量房间内各个区域的空气温湿度参数， 以了房间空气的温湿度是否达到设定要求； 2、检查加湿机和除湿机电机的工作状态，确定是处于“开”还是“关”状态； 3、检查温控阀的开度，以确定其是否打开。 （2）控制功能 1、根据室内的温湿度参数以及机组运行季节，修改当前控制系统参数的设定值； 2、控制温控阀的开度，以保房间内温度稳定在对人最舒适的范围内； 3、控制除湿机与加湿机的启/停，使房间内空气相对湿度达到舒适的生活条件； （3）集中监控功能 1、户主的监控显示设备应能显示控制机组的工作状况,加湿机和除湿机的工作情况，温 控阀的开度状态等； 2、通过监控计算机能够启停控制系统,修改当前温湿度参数的设定值； 3、当官网内水压过大或发生火灾等意外突发情况、电机过载或其它原因停机时，房间 的监控计算机会进行报警。 （4）地暖的主要参数: 1、供水温度：50-60 度，最高温度不应超过 60 度。 2、供水压力：0.3-0.5Mpa，最高不应大于 0.8Mpa。 3、供回水温差：不宜大于 10 度。 4、加热管内热水流速：宜控制在 0.25-0.5m/s。 5、地热辐射采暖结构厚度：50-80mm（不包括找平层和地面装饰层厚度），其中隔热 层 30-50 mm，填充层 25-30 mm。 6、地热辐射采暖层结构重量：70-120kg/m2。 7、每环路加热管长度宜控制在 60-80 米，最长不应超过 100 米，每套分集水器不宜超 过 6 个回路。 8、地面温度控制：人员长期停留的地面温度宜控制在 24-26 度。所以我们取参考温度 为 25 度，在 PLC 中以 25 度位参数。 9、空气温度湿度的控制：，我们研究人体的舒适温度为 25 度，在这个条件下室内人体 舒适的相对湿度一般为 50%。 整个系统的温湿度参数通过温度、湿度传感器采集并传输给 PLC，由 PLC 控制模块对 参数进行分析，从而控制加湿机、除湿机的启停，调节温控阀的开度，对温湿度进行调节。 第三章第三章、系统的硬件分析、系统的硬件分析 3.13.1 控制电路原理图的设计控制电路原理图的设计 在本设计中，PLC 比其他的微型计算机拥有更多的优势。PLC 具有更强大的数据处理 功能和功能指令集，编程简单，编程指令模块化，能够实现就地编程、监控、通讯等功能， 还能实现远程控制功能，这就方便了我们对各项参数的处理，对各个部件的智能化控制。而 且 PLC 的梯形图语言直观、清晰、可读性强，易于掌握。PLC 具有丰富的功能指令，能够 实现加 减乘除四则基本运算,数据的传送、比较、移位、转换,堆栈等功能，还具有实时时钟 指令，使定时及时间的设置与显示功能得以实现。系统总原理框图如下图所示. ： 系统总原理图 3.23.2 PLCPLC 的选择的选择 SIMATIC S7-200 属于西门子小型 PLC 系列产品，适用于检测、监控及控制过程中的自 动化运用。S7-200 系列有一下特点：极高的可靠性；丰富的指令集；易于掌握；便捷的操 作；丰富的内置集成功能；实时特性；强大的通信能力；丰富的扩张模块。S7-200 系列的 强大功能使其无论在独立运行中，还是在连成网络是皆能实现复杂的控制功能。S7-200 系 列也具有极高的性价比。 S7-200 系列 PLC 课提供四个不同基本型号：CPU221、CPU222、CPU224 和 CPU226。 其技术指标如下表所示 PLC 温 度 传 感 器 湿 度 传 感 器 控制装置 显示装置 特性CPU221CPU222CPU224CPU226 外形尺寸（mmmmmm)90806290806212080621908062 程序储存区2048 字2048 字4096 字4096 字 掉电保持时间/h5050190190 本机 I/O6 入 4 出8 入 6 出14 入 10 出24 入 16 出 扩展模块数量0077 高速计数器 单相 双相 4 路 30KHZ 2 路 20KHZ 4 路 30KHZ 2 路 20KHZ 6 路 30KHZ 4 路 20KHZ 6 路 30KHZ 4 路 20KHZ 脉冲输出（DC）2 路 20KHZ2 路 20KHZ2 路 20KHZ2 路 20KHZ 模拟电位1122 实时时钟配时钟卡配时钟卡内置内置 通信口1 RS-4851 RS-4851 RS-4852 RS-485 浮点运算有 I/O 映像区256（128 入 128 出） 布尔指令执行速度0.37 s/指令 表 3.2 S7-200 PLC 的技术指标 本系统选用S7一200(CPU226)PLC来实现系统的控制功能,它可提供两个RS485通讯接 口,可满足 TD400C 以及 LTM8662 的通讯需求。 CPU226 提供了 40 个开关量 FO 接口,其中输 入 24 点,输出 16 点,可满足空调系统开关量信号的控制要求。 3.33.3 温度传感器的选择温度传感器的选择 DS18B20 原理与特性： 本系统采用了 DS18B20 单总线可编程温度传感器,来实现对温度 的采集和转换，大大简化了电路的复杂度，以及算法的要求。首先来介绍一下 DS18B20 这 块传感器的特性及其功能: DSl8B20 的管脚及特点 DS18B20 可编程温度传感器有 3 个管脚。 内部结构主要由四部分组成：64 位只读内部存储器、温度传感器、温度上/下限报警触发器 TH 和 TL、暂存器。DS18B20 的外形及管脚排列如图 3.3 所示 图 3.3 DS18B20 的外形及管脚排列图 图 3.4 DS18B20 内部功能模块 GND 为电源接地线，DQ 为数据信号输入/输出端，通过一个较弱的上拉电阻与 PLC 相 连。VDD 为外接供电电源输入端，范围 3O5.5 V。DS18B20 内部功能模块如图 3.4 所 示， DS18B20 的工作原理:DS18B20 的测温原理与 DS1820 相同，只是因分辨率不同得到 的温度值的位数 DS18B20 为 9 位12 位，而 DS1820 为 9 位，且温度转换 时的延时时间变 为 750mS,DS18B20 的测温原理图如图 3.5 所示。虽然现在高精度芯片的采用,但由于技术问 题在实际情况上比较难实现,而实际精度不能达到很高的数值，不过温度寄存器中的数值基 本可确定为所测温度。 斜率累加器的作用就是为了减少这一误差， 它能够补偿和修正测温过程中的误差， 修 正计数器 1 的预置值。 图中低温度系数振荡器的晶振振荡频率受温度影响很小， 固其能够产 生固定频率的脉冲信号， 用于计数器 1 的输入。 而高温度系数振荡器的晶振振荡频率随温度 变化有着明显的改变， 所产生的脉冲信号用于计数器 2 的输入。 预置计数器 1 和温度寄存器 的一个基数值，为在55所对应时。低温度系数振荡器晶振产生的脉冲信号经过计数器 1 的减法计数，当减到 0 时，温度寄存器中的数据值将加 1，重新装入计数器 1 的预置，低温 度系数晶振产生的脉冲信号在经过计数器 1 的减法计数， 循环执行， 直到计数器 2 内的数据 减到 0 时，停止温度寄存器内值的累加，此时温度寄存器内的数值就是现场所测得温度。 DS18B20 的寄存器结构的配置，低五位一直都是 1，TM 是测试模式位，用于设置 DS18B20 在工作模式或测试模式。在其出厂时改为被设置为，用户不要改动。R1 和 R0 用 来设置分辨率 图 3.5 DS18B20 的测温原理框图 3.43.4 湿度传感器的选择湿度传感器的选择 空气湿度的测量有很多种方法， 湿度传感器的工作原理是其内置的物质从周围环境中吸 收水分后引起的物质形态结构的变化， 将这种变化以某种等价方式获得该物质的吸水量及周 围空气的湿度。最常用的有电容式、电阻式和湿涨式湿敏元件，分别是根据其内置物质吸湿 后的介电常数、电阻率和体积的变化而测量得到湿度的。下面介绍 HS1100（顶端接触） /HS1101（侧面接触）湿度传感器的特性及其应用。 1.主要特性 （1）不需校准的完全互换性； （2）可靠性高和长期稳定性； （3）响应时间快速； （4）使用方便体积小； （5）能够适用于线性电压和频率两种输出电路； （6）适宜于流水线自动插件的制造和自动装配过程等。 相对湿度的范围是 0100%RH， 电容量的变化为 16pF 变到 200pF， 其误差为2.5%RH、 反应时间小于 5S、温度系数为 0.04pF/，可见其有较高的精度。 2. 工作原理 HS1100/HS1101 电容传感器， 在电路图中就是一个电容器件， 这个电容有着其自身特点： 随着空气中湿度的改变其电容量也就改变， 如何把电容的变化量等价的转换为能够被计算机 识别的信号，常用的方法是将该湿敏电容连接在 555 振荡电路中，555 振荡电路的连接如图 3.7 所示，其可以把电容值的变化量转为易于被计算机识别的与之成反比的电压频率信号。 HS1100/HS1101 湿度传感器在不同的相对湿度中其电容值是不同的， 而电容值得改变使电路 输出的频率也发生相应的改变， HS1100/HS1101 的容值随着相对湿度的增大而增大， 而输出 频率与之成反比，因此输出频率的变化是随着相对湿度值的变大而变小，即频率降低。表 3.1 给出了输出频率的典型值。 湿度 %RH频率 HZ湿度 %RH频率 HZ 07351606600 107224706468 207100806330 306976906168 4068531006033 506728 表 3.1 典型频率值（参考点：25，相对湿度：50%，输出频率：6728KHZ) 图 3.6 HS1101 典型 555 应用电路 图 3.6 给出了 HS1101 典型频率输出的 555 测量振荡电路， 集成定时器 555 未接电阻 R4、 R2 与湿敏电容 C，构成对 C 的充电回路并将引脚 2、6 端相连引入到片内比较器，便成为一 个典型的多谐振荡器，即方波发生器。另外，R3 是防止输出短路的保护电阻，R1 用于平衡 温度系数。 3.53.5 其他元器件的选择其他元器件的选择 3.5.1 模拟量的输入输出模块的选择模拟量的输入输出模块的选择 S7-200 PLC 在应用中可以自由的增加扩展模块，用以扩展 PLC 的输入/输出（I/O)点数 与功能。通常的扩展模块一般有信号模块、通信模块与其他模块。而我们用到的为信号扩展 模块，它包括数字量和模拟量扩展模块，如下表所示 类别型号输入输出点数功能 数字量扩 展模块 EM2218 入或 16 入直流输入 EM2228 出直流、交流或继电器输出 EM223 4 入/4 出、8 入 8 出、16 入/16 出 或 32 入 32 出 直流输入。直流/继电器输出 模拟量扩 展模块 EM2314 入模拟量输入 EM2322 出模拟量输出 EM2354 入/2 出模拟量输入/输出 在本办法设计中温湿度的参数输出都是模拟量，而在 PLC 中我们要输入的是数字量， 这就要求我们将模拟量转换成数字量， 所以就需要用到模拟量输入模块输出模块。 设计中有 温度湿度参数数据的输入，输出要控制加湿机、除湿机、温控阀，我们采用 EM235 模块达 到输入输出的控制要求。 3.5.2 控制元件的选择控制元件的选择 温控电子阀就是指调节水暖管网进水量的阀门， 通过控制地暖热水进入的量来调节地暖 系统中热水的温度，改变管网所辐射出的热量，从而达到对温度的控制。 为了应对湿度的调节，我们还学要一个加湿机和除湿机来帮我们实现对室内湿度的控 制。那样我们只需通过 PLC 控制加湿机和除湿机的启停，就能轻松实现室内湿度的智能控 制。 3.63.6 系统的硬件接线图系统的硬件接线图 第四章第四章、系统的软件分析、系统的软件分析 4.14.1 系统流程图系统流程图 4.24.2 PLCPLC 主程序的设计主程序的设计 PLC 程序的 I/O 接口图如下 初始化 I/O N 开始 Y 温度数据输入 N 加大温 控阀的 开度 湿度数据输入 减小温 控阀的 开度 参考温度 低于 25 启动 加湿 机 相对湿度 低于 50% 启动 除湿 机 Y 结束 输入 I0.1启动按钮 I0.2停止按钮 AIW0温度模拟量输入 AIW2湿度模拟量输入 VW204温度工程量 VW304湿度工程量 输出 Q0.0减小温控阀开度 Q0.1增大温控阀开度 Q0.2开启加湿机 Q0.3启动除湿机 QB2显示器 LED1 QB3显示器 LED2 QB4显示器 LED3 在主程序中按下启动按钮， 系统开始工作， 每隔 3 分钟收集一次温湿度数据此过程通过 主程序完成。当需要系统停止工作时，则只需按下停止按钮即可。 主程序 4.34.3 温湿度数据程序的设计温湿度数据程序的设计 4.3.1 多路数据的采集多路数据的采集 在地暖系统中， 房间的布局是相对独立的， 我们无法用一个传感器实现对各个区域温湿 度的采集传输， 这就需要我们用到多个传感器进行地点采集数据。 一个传感器的数据容易分 析处理， 同样多个传感器这就需要我们利用到多路传感器信息融合技术。 根据数据处理方法 的不同，信息融合系统的体系结构有三种：分布式、集中式和混合式。 1）分布式：先对各个独立传感器所获得的原始数据进行局部处理，然后再将结果送入 信息融合中心进行智能优化组合来获得最终的结果。 分布式对通信带宽的需求低、 计算速度 快、可靠性和延续性好，但跟踪的精度却远没有集中式高；分布式的融合结构又可以分为带 反馈的分布式融合结构和不带反馈的分布式融合结构。 2）集中式：集中式将各传感器获得的原始数据直接送至中央处理器进行融合处理，可 以实现实时融合， 其数据处理的精度高， 算法灵活， 缺点是对处理器的要求高， 可靠性较低， 数据量大，故难于实现； 3）混合式：混