智能座便器设计

1目录目录 .1摘要 .11 绪论 .31.1 研究背景及意义 .31.2 国内外研究现状 .42 智能座便器总体设计 .52.1 确定智能座便器主要功能及技术参数 .52.2 拟订总体机械设计方案 .53 控制系统设计 .103.1 PLC 概述 .103.2 PLC 的选型 .133.3 硬件电路设计 .153.4 梯形图程序的编制 .204 智能座便器的前景展望 .21总结 .22参考文献 .232摘要智能座便器是基于常用家庭座便器进一步发展的结果。社会的发展导致人们的生活水平不断提高，因此在平时的生活中，健康、舒适以及智能化的生活方式成为越来越多人的追求。智能座便器相对于常用家用座便器增加了更多的功能，手动调节座圈温度，洗净、烘干功能，除臭功能，除了这些常用功能，还增加了红外传感器、压力传感器启动座便器开始执行各项功能以及夜灯工作模式，除此之外智能座便器能有效杀死各种传染性疾病的病毒、细菌、真菌或寄生虫，预防细菌感染、痔疮、便秘等问题上有很大的优势。其在常用家庭座便器的基础之上，添加了便捷、舒适、健康、环保、智能化的元素。本文以 PLC 技术为核心，配合当前各种先进的外围传感器，实现了多功能的智能座便器的设计。对座圈温度调节，水温调节，洗净，烘干，除臭，冲洗这些功能进行调试、仿真及实现。关键字：智能座便器，PLC控制，传感器31 绪论1.1 研究背景及意义座便器也称为马桶，是人们生活中必不可少的家用器具。智能座便器是座便器的升级版，随着人们对生活舒适度的更高追求，座便器的功能也越来越多，越来越高科技。智能座便器盖起源于美国，用于医疗和老年保健，最初设置有温水洗净功能。后经日本卫浴公司 TOTO 引进并进行改良，于 80 年代推出全新产品“卫洗丽” ，加入了集便盖加热、温水洗净、暖风干燥、杀菌等多种功能。成为智能座便器发展的第一个里程碑。随着经济的发展，如今人们的生活物资已十分充裕，为更人性化，满足各类人士的需求，创造了许多方便、舒适的用品。座便器的舒适安全也越来越被人们所重视。如今，市场上各种类型的座便器充斥着人们的视野，大众型，豪华型、便携式、升降式的，让人们目不暇接无所是丛。然而在看重商机的当今社会，人们往往只把目光放在利益上，却忽视了一个更需要人们关注的人群那些老弱病残的那些弱势群体。为了方便这个特殊的群体，也为更好地体现社会的对他们的关爱，我们提供了这种新型的座便器便携式可升降座便器。这种便携式可升降座便器隶属于座便器的一种，它是在那种大众式座便器的基础上进一步简化和加工组装而成的，是特别为那些体弱病残的人群而设计的。本文设计了一种小型多功能座便，结构紧凑，使用方便、安全舒适，可广泛应用于各种人群，包括年老行动不便者，半身不遂者，住院病人和腿脚行动不便者，在其家属的帮助下使用，大大方便了人们的生活。其加热及冲洗装置，便于操作，尤其是对于那些残疾、腿脚不便、半身不遂、中风偏瘫患者，以及医院的病人的家属或护理人员，使用起来尤为方便，大大减轻了他们的工作量。该座便器是应用先进的 PLC 可编程逻辑控制器实现自动化控制，可编程逻辑控制器具有体积小、重量轻、功能多、维护方便、无噪音、结构紧凑、安装方便、控制精度高、使用灵活、传动效率高、使用寿命长等特点。使用时，通过传感器自动检测，将检测到的信号发送到 PLC，PLC 发出相应指令将阀门打开，完成对水的自动加热、冲洗屁股及烘干屁股的功能。工作过程平稳，简单方便，使用舒适方便安全。并且经济实用，对于那些老弱病残的群体、长途运输中的4司乘人员以及野外出行的朋友们来说，是一款不可多得的生活工具。1.2 国内外研究现状智能座便器起源于日本，现流行于日本和韩国，日本 72%的普及率和韩国45%的普及率成为智能座便器全球最大消费国、技术产品出口国，中国自 1998年首次生产只能便器以来，国内定位目标消费人群几乎是高收入人群。近年来智能座便器已慢慢走进寻常百姓家。智能座便器属于更新换代的革命性产品，迎合了未来人性化的卫浴发展趋势，智能座便器是以微电脑数字处理系统、纳米材料、激光或热合等成熟的高科技含量为技术手段，达到和实现传统的冲水式坐使器、简易式便槽根本无法解决的污染与环保相矛盾的问题。从而不仅从技术上和方式上乃至村料上都是新突破与改革。目前市面上智能座便器的功能大体有如下一些：集温水洗净、按摩、暖圈、夜光等多项功能于一身，提供更佳的洁身功效和舒适的清洗体验。双喷嘴设计，提供臀部清洁与女性清洁，清洗到位。独特脉冲冲洗模式，SPA 按摩功效。座圈及上盖使用抗菌材质，减少交叉感染，健康选择。座便圈及水温皆可加热，三档温度选择，舒适享受。水流强度 3 级可调，满足不同需求。静音缓降盖板，安静、安全。暖风烘干，无需用纸，使用更加方便舒适。抽风及臭氧双重除臭，快速清除异味。节电模式选择，省电更环保。光感启动蓝色夜光功能，方便夜间使用。52 智能座便器总体设计2.1 确定智能座便器主要功能及技术参数根据本次毕业设计的要求，本次对智能座便器的设计需要完成以下几个功能：1、需要节水，环保。2、需要具有除臭和垫圈加热功能。3、需要具有自动冲洗屁股及烘干屁股的功能。分析本次课题任务要求，初步拟定智能座便器的操作面板应具有 6 个按键：即启动、停止、除臭、垫圈加热、臀部冲洗、臀部烘干，各按键的具体功能分析如下：1、按下臀部冲洗按键，臀部冲洗喷嘴将喷射一分钟后自动停止喷射。再按一次臀部冲洗按键，将再次重复此功能。2、按下操作面板上垫圈加热按键可调节座圈温度。座圈温度可设定为适宜的温度，加热管运行加热到设定温度值如 40 摄氏度时自动停止。3、按下操作面板上臂部烘干按键，内置吹风机启动，将暖风送出，并持续烘干约 1 分钟后自动停止。暖风温度通过 PLC 程序预先设定为约 65 摄氏度。4、当人体入座 3 秒后，传感器将检测信号送入 PLC，PLC 立即启动除臭功能，开始除臭工作人体离座后 30 秒除臭停止。5、当按下停止按键即停止智能座便器的所有功能。同时，根据课题要求，智能座便器还应具有智能节电功能，并能有一定记忆能力，可根据使用者的日常生活习惯，自动预先对水温和便座加热，且用后自动停止加热，达到节能效果。在没有感应到人坐上之前，冲洗开关都不会启动，不必担心错按开关造成的尴尬，非常人性化。此外，对于直接接触肌肤的便座部分采用抗菌材料。2.2 拟订总体机械设计方案在卫浴用品中，座便器的重要性有目共睹，只有更多的了解座便器，才能让座便器发挥更大的作用。蹲式座便器结构以及相关安装方式也成了很多人研究的对象。6座便器的内部结构与工作原理座便器水箱是座便器的重要组成部分，了解座便器水箱对座便器选购很有帮助，因水箱与座便器的连接方式可将座便器分为分体座便器和连体座便器。尽管水箱的种类和款式很多但是其工作原理是一样的，下面就是座便器结构图及工作原理：座便器水箱结构图7座便器水箱内部件构成座便器水件座便器水箱构造了解座便器的内部结构对众多的消费者选购适合自身的产品具有极大的帮助。当前，市场上的座便器种类繁多、风格多样，但是其基本功能和内部结构是大同小异。根据座便器的结构形式，目前市场上存在最多的两种座便器分别是虹吸式座便器和喷射式座便器。8座便器结构图虹吸式座便器结构图喷射式座便器剖面图本座便器的结构图如上图所示，控制箱内的零件为变压器、可编程逻辑控压力传感器水流控制阀控制箱9制器 PLC 等重要部件。是整个机器的心脏、控制系统。很多消费者选购座便器的时候都非常外行，甚至有些消费者仅仅依靠座便器的外形来选择，这样的选择完全错误。座便器放在卫生间中不仅要起到实用的作用，还要让座便器和整个卫生间的空间相匹配，两者之间要完美的融合和对称才能发挥好自身的作用。蹲式座便器结构图能帮助消费者更好的了解自己购买的座便器，甚至能通过结构图发现座便器的合理之处和不合理之处。本次所设计的智能座便器结构如图所示，水箱分为两个，其中一个为预加热水箱，内部有电加热管和温度传感器，可对水进行加热，以便冲洗屁股，底部具有冲洗屁股的喷头。另外一个水箱是常规水箱，内部具有一个电机，电机通过驱动拨盘，使用摇杆摇动，摇杆与冲水活塞连接，以便能够完成自动冲水的动作。卫浴产品的品质以及设计的合理性非常的关键，座便器在设计的时候应该考虑到具体的空间，针对不同的空间设计出不同规格的座便器，消费者选购的时候能够根据自己的空间大小以及对功能的需要来选择对应的座便器，让座便器的类型以及规格能够细分化，让消费者的选择能够针对化。103 控制系统设计3.1 PLC 概述PLC 即是可编程逻辑控制器。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用来代替 继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称 PLC,plc 自 1969 年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：a、电源PLC 的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此 PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将 PLC 直接连接到交流电网上去b. 中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是 PLC 的控制中枢。它按照 PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当 PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入 I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 I/O 映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序11执行完毕之后，最后将 I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高 PLC 的可靠性，近年来对大型 PLC 还采用 双 CPU 构成冗余系统，或采用三 CPU 的表决式系统。这样，即使某个 CPU 出现故障，整个系统仍能正常运行。c、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。d、输入输出接口电路1现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是 PLC 与现场控制的接口界面的输入通道。2现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用 PLC 通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。e、功能模块如计数、定位等功能模块。f、通信模块如以太网、RS485、Profibus-DP 通讯模块等。PLC 在使用时，其工作原理及过程包括以下三个方面的内容。一. 扫描技术当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC 的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。(一) 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC 以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入 I/O 映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。12(二) 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在 I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即 I/O 指令则可以直接存取I/O 点。即使用 I/O 指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从 I/O 模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 (三) 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC 就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU 按照 I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是 PLC 的真正输出。虽然 PLC 所使用之阶梯图程式中往往使用到许多继电器、计时器与计数器等名称，但 PLC 内部并非实体上具有这些硬件，而是以内存与程式编程方式做逻辑控制编辑，并借由输出元件连接外部机械装置做实体控制。因此能大大减少控制器所需之硬件空间。实际上 PLC 执行阶梯图程式的运作方式是逐行的先将阶梯图程式码以扫描方式读入 CPU 中并最后执行控制运作。在整个的扫描过程包括三大步骤， “输入状态检查” 、 “程式执行” 、 “输出状态更新”说明如下：13步骤一“输入状态检查”：PLC 首先检查输入端元件所连接之各点开关或传感器状态（1 或 0 代表开或关） ，并将其状态写入内存中对应之位置 Xn。步骤二“程式执行”：将阶梯图程式逐行取入 CPU 中运算，若程式执行中需要输入接点状态，CPU 直接自内存中查询取出。输出线圈之运算结果则存入内存中对应之位置，暂不反应至输出端 Yn。步骤三“输出状态更新”：将步骤二中之输出状态更新至 PLC输出部接点，并且重回步骤一。此三步骤称为 PLC 之扫描周期，而完成所需的时间称为 PLC 之反应时间，PLC 输入讯号之时间若小于此 反应时间，则有误读的可能性。每次程式执行后与下一次程式执行前，输出与输入状态会被更新一次，因此称此种运作方式为输出输入端“程式结束再生” 。PLC 具有以下鲜明的特点。(1) 系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的 PID 回 路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如 DDC 和 DCS 等，实现生产过程的综合自动化。(2) 使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。(3) 能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。目前，市场上的 PLC 产品品牌主要有：美国 AB，比利时 ABB，德国西门子，日本松下、三菱，欧姆龙等。3.2 PLC 的选型14PLC控制系统温度传感按键输入座温加热水温加热热风烘干洗净冲洗除臭压力传感温度传感图3.1 系统框图智能座便器要求实现的功能中有座圈温度调节，水温调节及暖风烘干。此三项功能都需温度调节及加热设计。温度传感器能感受外界温度并将感受到的非电量转化成电量输出，因此可通过温度传感器感受温度，将所需温度传给PLC 控制系统，由其将输入数据进行处理分析后传出指令使加热电路进行相应操作。根据前述要求可知 PLC 需要以下输入信号端：启动按钮、停止按钮，手动单步操作按钮、自动连续操作信号。PLC 所需的输出信号端：用来驱动一个电动机的输出信号，此外，翻转气缸的控制采用了气缸，还需要一个输出信号控制电磁阀。则我们可作出的 PLC 的输入、输出地址分配表如表 1 所示表 1 PLC 的输入、输出地址分配表现场器件内部等效继电器地址说明 现场器件内部等效继电器地址说明按钮 SB1 X000 启动按钮 1YA Y001 步进电机启动按钮 SB2 X001 停止按钮 2YA Y002 加热管启动压力传感器 X002 自动开始运行 3YA Y003 除臭启动输入 温度传感器 X003 加热管停止 输出 4YA Y004 烘干风机启动根据以上分析，该系统的输入输出点个数不多，选择小型 PLC 即可，故我们选用三菱公司的 16MR 型号的 PLC。它共有 8 个输入、8 个输出点。1FXSPLC 的 I/O 接点的分配及 PLC 与器件的逻辑连线如图 3-5 所示15图 4-1 PLC 控制硬件接线图图中 J1、J2 为高速、低速运行中间继电器。3.3 硬件电路设计161、压力传感器压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器几种常见的压力传感器为应变片压力传感器陶瓷压力传感器扩散硅压力传感器蓝宝石压力传感器压电压力传感器电流互感器本产品为水利座便器型，由于原理需要性，我们要求的压力传感器必须具有高精度，高密度的性能而纵观传感器，它具有以下特性：1、传感器的静态特性传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。2、传感器的动态特性所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准17输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。3、传感器的线性度通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。4、传感器的灵敏度灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化y 对输入量变化x 的比值。它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度 S 是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化 1mm 时，输出电压变化为 200mV，则其灵敏度应表示为 200mV/mm。当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。5、传感器的分辨力分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨力时，其输出才会发生变化。通常传感器在满量程范围内各点的分辨力并不相同，因此常用18满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最大变化值作为衡量分辨力的指标。上述指标若用满量程的百分比表示，则称为分辨率。6、传感器的迟滞特性迟滞特性表征传感器在正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程间输出-一输入特性曲线不一致的程度，通常用这两条曲线之间的最大差值MAX 与满量程输出 FS 的百分比表示。迟滞可由传感器内部元件存在能量的吸收造成。 压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过 外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是 这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。由于节水座便器市面已经产生，而如何才能最大程度上发挥我们节水上的优势，与我们核心部件压力传感器的选择是分不开的，其次要明白相同的水箱挡位，不等于同样的节水性能。要注意，在相同节水效果的情况下，单次冲洗是否干净，这就成了选择产品的重点。性能好的水件会有好的节水效果，而且不易漏水。此外，冲洗的效果还与产品的釉面质量有直接的关系，产品釉材料好，烧制温度高，因此吸水率低，不易挂脏，自然容易冲洗干净。我们的压力传感器恰恰避免了这些，因为高精度高品质高密度的特性，非常适合我们新型节水座便器6、变压器与稳压器智能座便器设计19当变压器一次侧施加交流电压 U1，流过一次绕组的电流为 I1,则该电流在铁芯中会产生交变磁通，使一次绕组和二次绕组发生电磁联系，根据电磁感应原理，交变磁通穿过这两个绕组就会感应出电动势，其大小与绕组匝数以及主磁通的最大值成正比，绕组匝数多的一侧电压高，绕组匝数少的一侧电压低，当变压器二次侧开路，即变压器空载时，一二次端电压与一二次绕组匝数成正比，变压器起到变换电压的目的。当变压器二次侧接入负载后，在电动势 E2 的作用下，将有二次电流通过，该电流产生的电动势，也将作用在同一铁芯上，起到反向去磁作用，但因主磁通取决于电源电压，而 U1 基本保持不变，故一次绕组电流必将自动增加一个分量产生磁动势 F1,以抵消二次绕组电流所产生的磁动势 F2,在一二次绕组电流 L1、L2 作用下，作用在铁芯上的总磁动势（不计空载电流 I0),F1+F2=0, 由于 F1=I1N1,F2=I2N2,故 I1N1+I2N2=0,由式可知，I1和 I2 同相，所以得到公式：I1/I2=N2/N1=1/K由式可知，一二次电流比与一二次电压比互为倒数，变压器一二次绕组功率基本不变， （因变压器自身损耗较其传输功率相对较小） ，二次绕组电流 I2 的大小取决于负载的需要，所以一次绕组电流 I1 的大小也取决于负载的需要，变压器起到了功率传递的作用。对于精度节水来说，能够做到在最大程度上稳定电压，才能确保传感器的有效发挥。FQ-050 是一个一体化的臭氧发生器。其一体化整合了臭氧发生电路和超微型臭氧发生管、直流微型气泵 ，内置的超微型臭氧发生管。是除臭应用的最佳选择。由 PLC 控制20输出一个高电平信号后，控制电磁阀导通,使臭氧发生器开始工作。电机控制电路主要由两两对角的四个三极管导通与否控制电机的正反转，接受控制部分信号后，四个三极管中相对角的两个三极管导通，另两个对角三极管截止，此状态周而复始循环，电机进入正转反转交替执行的模式中。根据机械系统的动作要求，PLC 控制驱动了一个步进电动机，FX 系列 PLC 单元能同时输出量组 100kHz 的脉冲，是低成本控制伺服与步进电机的理想选择。在 PLC 单元中，PLS+,PLS-为步进电机驱动器的脉冲信号端子，DIR+、DIR-为步进电机驱动器的方向信号端子。根据要求，对步进电机的控制要求步进电机每旋转半圈就有一个延时动作，继而再重新启动，达到对定时冲洗的目的，因此，将步进电机细分调到 50，也就是 10000 脉冲步进电机转一圈，每 5000 脉冲步进电机完成了正转半圈，延时 2s，再运行半圈，再延时2s，如此循环。智能座便器工作状态总共有 5 个：S0：除臭、水温加热，S1：除臭、水温加热、洗净，S2：除臭、烘干，S3：除臭、冲洗，S4：所有功能关。在红外感应输入信号及压力传感器信号输入同时有效的情况下，智能座便器进入工作状态，若人为按键则跳转到下一状态，否则持续当前状态。复位则直接跳转到 S4 状态：所有功能关。图 5.9 状态转换图智能座便器工作状态如下：S4：所有功能关S0：除臭、水温加热、S1：除臭、水温加热、洗净S2：除臭、烘干S3：除臭、冲洗智能座便器设计213.4 梯形图程序的编制224 智能座便器的前景展望本次所设计的智能座便器相对于传统的抽水式座便器，具有极其明显的有时,产品优良的节水特性，有利于缓解我国用水紧张的局面，有利于国家节能减排计划的实施和实现。智能座便器是全自动新一代高效节水座便器，操作便捷，可适用于 3-10 岁儿童，孕妇，病人及老年弱者等各种人群,对于家居环境以及高档娱乐消费场所如网吧，KTV 等环境的改善提供一定的帮助随着我国经济的快速发展,人们生活物质水平不断提高, 智能座便器有利于进入千家万户,市场前景广阔。智能座便器解决了以往座便器洗用水量大，噪音大，排水阀旋转时间常产生异味的问题，达到了节水，环保，静音，造型美的目的考虑到产品的各个零部件及其所处的工作环境，本次设计的智能座便器采用了以 PLC为核心的控制系统，相关控制部件容易受到水流及其他腐蚀性液体的缓慢破坏，如果不能充分保证产品的防水性，产品的使用寿命将会受到影响。但是任何产品都无法排除其环境因素对其的影响，我们努力将影响降到最低，就需要用户积极保养和爱护产品。本全自动高效节水座便器通过引用压力传感器、水流控制阀、可编程逻辑控制器 PLC等一系列高科技自动控制装置，有效地实现了节水、静音、自动化等特性。智能座便器设计23总结我设计的题目是智能座便器设计。目前市面上有此类产品，但关于内部结构，技术路线及设计思路、方法，还有各类参数的信息量为零。不断地查阅资料后，关于设计思路还是没有一点点的头绪。然后决定先从理解各项指标入手，深刻理解要完成要求指标需要进行哪些工作，完成这项工作以后就觉得有点豁然开朗了。紧接着对各项工作进行了梳理,先从确定输入输出接口入手，对各个指标的要求进行一个电路的实现,然后编制了一套切实可行的 PLC 梯形图程序。经过不断的编写，调用，编译、仿真，一遍一遍尝试，智能座便器的设计结果终于一点点呈现在眼前，回过头有核算了一遍各项指标，将不尽人意的地方一一完善和提升。再回过头去看自己刚开始的踌躇和不知所措时觉得那些都是不存在的。本次毕业设计带给了我很多的体验、经验、知识及道理。以前的自己总会拿书本上的东西照抄照搬，很多东西只要求自己懂个大概，还有很多东西是知其然不知其所以然的。这次毕业设计复习到了很多以前学过的知识，我也学到了很多课堂上没有的新知识，更了解到与他人分担和分享的乐趣。 毕业设计是大学生涯的最后一个任务，通过紧张而忙碌的几周时间，当我快要完成老师下达的任务时好高兴，一直以来都害怕 CAD，总是说自己不会电脑画图，看看