【电气工程及其自动化】基于plc的多路多功能智能时控系统

本科生毕业设计论文YYGY基于PLC的多路多功能智能时控系统二级学院信息科学与技术学院专业电气工程及其自动化完成日期2015年5月26日论文题目（楷体_GB2312；二号；居中；加粗）专业名称作者姓名指导教师论文答辩小组组长成员（可增加、删减行数）论文成绩A基础理论B应用研究C调查报告D其他目录1绪论111多路多功能智能时控系统简介112多路多功能智能时控系统应用背景及设计意义113系统功能简介114控制方案的确定12系统硬件设计121PLC选型1211输入模块选择1212输出模块选择1213I/O分配122触摸屏的选型1221触摸屏技术原理简介1222触摸屏工作原理及优缺点对比1223电机的选择1224继电器的选型1225湿敏电阻的选择123其他硬件的选择1231紧急停止按钮的选择1232限位开关的选择1233直流电源的选择1234熔断器的选择1235PLC断路器的选择1236、微安表的选择13多路多功能智能时控系统软件设计131多路多功能智能时控系统基本功能132系统实现功能及PLC程序133触摸屏操作界面的设计14系统组装与调试141硬件的组装与调试142系统的软件调试15结论与展望151结论152展望1参考文献1附录1附录A多路多功能智能时控系统PLC梯形图1附录B系统总接线图1致谢基于PLC的多路多功能智能时控系统摘要本文针对时间控制，以三菱FX2N系列可编程控制器作为主控单元，用触摸屏输入，设置参数，选择功能，设计成多路多功能智能时控系统，通过集中控制多路输出实现智能家居的控制。关键词智能时控可编程控制器触摸屏智能家居THECONTROLSYSTEMOFMULTIFUNCTIONMULTICHANNELINTELLIGENTTIMERBASEDONPLCABSTRACTTHISPAPERFOCUSESONTIMINGCONTROLSYSTEMWITHMITSUBISHIFX2NPLCASTHEMAINPROCESSINGUNITATOUCHSCREENISUSEDTOINPUT,SETPARAMETERS,ANDSWITCHBETWEENDIFFERENTFUNCTIONALOPTIONSTHESYSTEMISDESIGNEDASAMULTIFUNCTIONALMULTICHANNELMULTIFUNCTIONWITHINTELLIGENTTIMINGCONTROLSYSTEM,THROUGHTHECENTRALIZEDCONTROLANDMULTIPLEOUTPUT,THECONTROLSYSTEMFORTHESMARTHOMEWASCOMETRUEKEYWORDSINTELLIGENTTIMEPROGRAMMABLELOGICCONTROLLERTOUCHSCREENSMARTHOME1绪论11多路多功能智能时控系统简介多路多功能智能时控系统是指具有多个输出信号输出，控制多个设备及设置相关参数的控制系统，通过比较当前时间与设定时间是否吻合从而达到指定时间发出信号控制外部设备工作或者利用各种控制时间的程序实现延时输出信号，延时切断信号，定时发出信号等，控制外部设备的工作方式，集中控制、多路输出、智能时间控制是多路多功能智能时控系统的最大优点，可自由设计达到控制所需的预想效果。12多路多功能智能时控系统应用背景及设计意义人类最早使用的定时工具是沙漏或水漏，但在钟表诞生发展成熟之后，人们开始尝试使用这种全新的计时工具来改进定时器，达到准确控制时间的目的。定时器确实是一项了不起的发明，使相当多需要人控制时间的工作变得简单了许多。人们主要用于工业控制领域，甚至将定时器用在了军事方面，制成了定时炸弹，定时雷管。随着科技越来越人性化的发展和普及，现在的定时器被设计得更能人性化，更加智能，智能时间控制系统应运而生，在工业控制中，智能时间控制系统是什么重要的一环，因为智能时间控制关系着产品生产的质量数量等情况，关系着一个企业的经济效益，因此一个好的智能时间控制系统不仅能更好地管理设备，减少人力物力的投入，还能提高效率，成本的减少，管理的方便，与效率的提高相结合将是为企业创造更多的利益。在日常生活中，随着现在的不少的家用电器都安装了时间控制器控，这也就是我们日常所说的智能家居的由来。而随着智能家居的普及，人们对于智能家居的要求也越来越高，智能家居的核心，也就是时间控制系统做得越好就将越大限度的给人们带来舒适和便利的生活体验，增加人们幸福感。由于PLC具有操作简单、抗干扰性强、输入输出接口多、运行速度快、稳定可靠、维护与维修方便,等优点，因此以PLC设计的多路多功能智能时控系统统不仅安全可靠而且具有良好的社会前景及社会意义。13系统功能简介该多路多功能智能系统设计面对的是智能家居的智能时间控制，系统有多个输出接口，分别对应控制着家庭里的不同用电设备，实现智能家居的目的。系统是以PLC为核心控制，触摸屏作为输入控制方式。通过对触摸屏的操作，可以设置所控制用电设备的工作方式、时间，还可以监控每一路的输出情况，是否接通或者断开。输出则根据实际情况连接变频器，中间继电器，驱动器等。不同输出接口之间选择不同的功能组合起来也可以实现只用一个输出接口实现不了的功能，例如电机的星三角启动，顺序启动逆序停止等。方便地解决在实际应用中所遇到的不同问题。多路多功能智能时控系统如图1图1多路多功能智能时控系统原理触摸屏PLC继电器继电器继电器继电器继电器继电器继电器继电器继电器电视机电饭煲饮水机电热毯电动车充电热水器浇水电机宠物喂养机电机正转宠物喂养机电机反转强停按钮14控制方案的确定目前主要的系统控制核心有单片机和PLC两种方式，两种控制系统的优点和缺点如下单片机控制系统以单片机为中心控制系统工作的定时控制系统，由于现在单片机的价格相对都比较低，而且外围电路的元器件价格也不高，所以整体设计起来，成本比较低。可以对外部存储容量根据需要进行扩展，设计可以相对比较灵活。现存有许多已经设计很完善的子程序，在系统软件设计中可以直接调用，减少较大工作量。单片机适合于实时工业控制，相对于PLC它价格较为低廉，可编程性和可扩展性强。但单片机存在着一些本身不能克服的缺点，系统硬件设计相对比较复杂，电路设计工作量相对较大，且单片机的指令系统相对复杂，对程序员本身要求较高；其次，在设计控制系统硬件时，要有多种电路保护装置，如电流保护电压保护、过载保护、过热保护及欠压保护等等，这样不但增加了硬件的复杂性，而且隐含较高的故障率，还无形地增加了维修成本费用。PLC控制系统PLC是专为在工业环境下应用而设计的工业计算机，它与普通微机一样，以通用或专用CPU作为字处理器，实现字运算和数据存储，另外还有位处理器，进行点、位运算与控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、易维修、编程简单、灵活性强等特点。1、可靠性对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。（1）PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。（2）PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，使可靠性提高。（3）PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。（4）PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程错误率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。（5）在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先进的工艺制造流水线制造；对干扰的屏蔽、隔离和滤波等；对电源的断电保护；对存储器内容的保护等。（6）PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波等；软件自诊断；简化编程语言等。2、易操作性PLC的易操作性表现在下列几个方面（1）操作方便PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用了CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上显示。（2）编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。（3）维修方便PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求减低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。3、灵活性PLC的灵活性表现在以下几个方面（1）编程的灵活性。PLC采用的编程语言有梯形图、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。（2）扩展的灵活性。PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、A/D和D/A的扩展、应用和控制范围的扩展。以PLC为核心的多路多功能定时系统的优点（1）在多路多功能定时控制系统中采用了PLC，用软件实现对各输出设备的自动控制，可靠性大大提高。（2）结合触摸屏，使控制过程更加直观，并且可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。（3）PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。PLC控制系统也存在一定的缺点，PLC价格较高，增加设备成本，而且PLC的体系结构是封闭的，各PLC厂家的硬件体系互不兼容，编程语言及指令系统也各异，当用户选择了一种PLC产品后，必须选择与其相应的控制规程，并且学习特定的编程语言。2系统硬件设计21PLC选型PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争最佳的性能价格比。选择时应主要考虑到合理的结构型式,安装方式的选择,相应的功能要求,响应速度要求,系统可靠性的要求,机型尽量统一等因素。一合理的结构型式PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。整体式PLC的每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜,且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中而模块式PLC的功能扩展灵活方便,在I/O点数、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类等方面选择余地大,且维修方便,一般于较复杂的控制系统。二安装方式的选择PLC系统的安装方式分为集中式、远程I/O式以及多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I/O硬件,系统反应快、成本低远程I/O式适用于大型系统,系统的装置分布范围很广,远程I/O可以分散安装在现场装置附近,连线短,但需要增设驱动器和远程I/O电源多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制,又要相互联系的场合,可以选用小型PLC,但必须要附加通讯模块。三相应的功能要求一般小型低档PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能,对于只需要开关量控制的设备都可满足。对于以开关量控制为主,带少量模拟量控制的系统,可选用能带A/D和D/A转换单元,具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。对于控制较复杂,要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能,可视控制规模大小及复杂程度,选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵,一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。四响应速度要求PLC是为工业自动化设计的通用控制器,不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC,或者某些功能或信号有特殊的速度要求时,则应该慎重考虑PLC的响应速度,可选用具有高速I/O处理功能的PLC,或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。五系统可靠性的要求对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统,应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。六机型尽量统一一个企业,应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑到以下三方面问题（1）机型统一,其模块可互为备用,便于备品备件的采购和管理。（2）机型统一,其功能和使用方法类似,有利于技术力量的培训和技术水平的提高。（3）机型统一,其外部设备通用,资源可共享,易于联网通信,配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。综上以及根据设计的要求和结合实际应用的情况，本次设计采用了大众品牌三菱FX2N系列的PLC。FX2N系列的PLC在中小型控制系统中比较占有优势和市场,它的特点是集成型高性能，可以以最小8点为单元连接输入输出扩展设备，最大可以扩展输入输出256点；运算速度高；拥有丰富的存贮资源，可以扩展到最大16000步。它适用于工业洗衣机的设计，不仅编程简单，价格便宜，而且维修也容易。211输入模块选择本次设计采用的是触摸屏输入方式，但为避免一些特殊情况，如触摸屏出现故障无法输入而导致系统不能正常运行，故此也增加一些按钮以备不时之需。所以也需要对输入模块作出选择。输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号，将信号转换为PLC内部接受的低电压信号，并实现PLC内、外信号的电气隔离。输入模块有直流输入、交流输入和交流直流输入三种类型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接；交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用输入模块的输入信号的电压等级有直流5V、12V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。一般5V、12V、24V用于传输距离较近场合，如5V输入模块最远不得超过10米。距离较远的应选用输入电压等级较高的模块。本设计只涉及数字输入模块，其选择原则按工艺要求。根据上述选择原则和输入点数的要求，本设计选用了数字输入模块。212输出模块选择输出模块是将PLC内部低电压信号转换成驱动外部输出设备的开关信号，并实现PLC内外信号的电气隔离。输出模块的输出电流驱动能力必须大于PLC外接输出设备的额定电流。用户应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流选择输出模块时，还应考虑能同时接通的输出点数量。同时接通输出设备的累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值，公共输出端的电流通常要比此输出设备的累计电流值小得多。一般来讲，同时接通的点数不要超出同一公共端输出点数的60。输出模块有继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出三种方式。这次设计由于通断不频繁，故选择继电器输出型。继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载，又可用于直流负载，带能力强载而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但其属于有触点元件，动作速度较慢，寿命较短、可靠性较差，适用于不频繁通断的场合。410213I/O分配表1多路多功能定时系统I/O分配表输入点功能输出点功能X0电动车充电启动Y0定时电动车充电X1定时电热毯启动Y1多定时电热毯X2定时煮饭启动Y2定时煮饭X3定时热水器启动Y3定时热水器X4智能饮水机启动Y4智能饮水机X5定时电视机启动Y5定时电视机X6湿敏传感器继电器输出信号Y6自动浇水电机X7自动宠物喂养功能启动Y7自动宠物喂养机电机正转（开门）X10全部紧急停止Y10自动宠物喂养机电机反转（关门）X11自动宠物喂养机开门行程开关X12自动宠物喂养机关门行程开关根据I/O分配表可知，本次设计有8个输入8个输出，考虑1015的裕量，故选择32点I/O输出口的PLC，再估算程序所需步数，扩展模块的数量，以及设计，性能和和价格等方面的考虑这次设计选择了三菱的型号为FX2N32MR001的PLC。输入模块参数为输入信号电压DC24V102，输入信号电流7MA/DC24VX010以后为5MA/DC24V，输入ON电流45MA以上X010以后为35MA/DC24V，输入OFF电流15MA以下，输入点数16点，分两组每组8点。输出类型为继电器型，继电器型输出方式是较为常用的输出接口电路类型，具有较强的负载能力，外接电源为DC24V,CPU运算处理速度008S/基本指令，在I/O方面，有16个输入点，16个输出点，扩展模块可用点数为2432，内附8K步RAM，最大可达16K。41022触摸屏的选型由于本次设计的系统比较灵活，每个定时功能的参数都需要用户自己设置，而且所需设置的参数过多，用按键输入的话将给用记带来极大的不便，因此本次设计中选用触摸屏输入方式。221触摸屏技术原理简介从技术原理来区别触摸屏，可分为五个基本种类矢量压力传感技术触摸屏、电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波技术触摸屏。其中矢量压力传感技术触摸屏已退出历史舞台；红外线技术触摸屏价格低廉，但其外框易碎，容易产生光干扰，曲面情况下失真；电容技术触摸屏设计构思合理，但其图像失真问题很难得到根本解决；电阻技术触摸屏的定位准确，但其价格颇高，且怕刮易损；表面声波触摸屏解决了以往触摸屏的各种缺陷，清晰不容易被损坏，适于各种场合，缺点是屏幕表面如果有水滴和尘土会使触摸屏变的迟钝，甚至不工作。222触摸屏工作原理及优缺点对比按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质，把触摸屏分为四种，它们分别为电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式。每一类触摸屏都有其各自的优缺点，对比如表2表2五种工作原理触摸屏优缺点对比四线电阻屏声波屏五线电阻屏红外屏电容屏寿（年）35322维护免2次/年免1次/年免防爆性一般好一般好好稳定性高较高高高一般透明度一般好好好一般安装形式内置或外挂内置或外挂内置或外挂外挂内置触摸物任何物体手指、软胶任何物体截面尖锐物不可输出分辨率40964096409640964096409697773740964096抗强光干扰性好好好差差响应速度10MS10MS15MS20MS15MS跟踪速度好第二点速度慢好好好误抬笔动作好一般好好好传感器损伤晾影响较小较大较小较小较小污物影响没有较大没有较大较大漂移没有较小较大较大较大适用显示器纯平纯平均可纯平最好均可防水性好一般好一般好防电磁干扰好一般好好一般适用范围室内或室外室内室内或室外室内室内或室外首先从环境方面选择，由于在工业生产中，作业环境有很大差异，不同的厂家的生产环境可能都不相同，例如室内室外，防水、防尘，污染等都有重要的影响。再从系统的稳定性选择，作为厂家都希望自己的生产设备少出故障，检修方便，容易维护，操作不易出错，响应速度快等。从以上两点出发，再结合比较表1以及价钱方面考虑，本次设计选择的触摸屏是工作原理为四线电阻式，型号为S430A的触摸屏型号为S430A的触摸屏,工作电压DC24V,工作电流01A。分辨率为480272，显示色彩为65536，画面足够清晰；支持RS232通讯协议，能与各大品牌PLC通讯，较为方便；功能强大且价格便宜，适合家庭安装。223电机的选择在本次设计中，宠物喂养功能中的宠物喂养机中和自动浇水系统中需要电机驱动。对于自动浇水功能，由于一般家庭都是只用花盆种养植物，故选择额定工作电压为DC12V,额定电流1A的电机可满足要求。宠物喂养机中，倾倒宠物粮食的门6W的电机足够驱动，所以选择额定工作电压DC6V,额定电流1A的电机。224继电器的选型继电器的选型要遵循以下几点原则1继电器线图使用电源的选择一般情况下，在电路设计时大都采用直流电的继电器，也可以根据控制电路的特点来考虑继电器使用电源的种类。其次要考虑继电器所消耗的功率，如果供给继电器线圈的功率较大，而且有足够的地方安装，又对继电器的重量没有什么特殊要求，则可选用一般小型继电器如果设计中供给继电器线圈的功率较小且所用设备是便携式的，则可选用一般超小型继电器对于微型电子装置来说，则选用微型继电器。2继电器额定工作电压的选择在使用继电器时，首先要了解继电器所在电路中的工作电源电压，继电器工作电压应等于这一电压，或者电路电源电压为继电器工作电压80，也可以保证继电器正常工作，但千万不能使电路中的电源电压大于继电器的额定工作电压，否则容易损坏继电器线圈。3触点容量的选择首先应根据继电器所控制的电路特点来确定触点的数量及形式，再以触点控制电路中电流的种类、电压及电流的大小来选择触点容量的大小。触点容量的大小是反映加在触点上的电压和通过触点电流的能力一般触点的负载不应超过触点的容量。例如一只继电器的容量标称为DC24/10A，那么这只继电器的触点只能工作在直流电压为24V的电路中，通过触点的电流最大可以到IDA，若超过这一规定就有可能烧坏触点。4确定继电器的动作时间及锋放时间应根据实际电路对被控对象动作的时间要求，选择继电器的动作时间和释放时间。也可以在继电器电路中附加电子元器件来1M速或延缓继电器的动作及释放时间，以满足不同的要求。图75A所示电路是附加RC加快继电器动作时间的电路，当输入电压时，瞬时电流可从电容器C通过，使继电器动作加快。当电流稳定后，电容器C不再起作用，此时流过继电器的电流由电阻器R确定。在图75B中，电感器L串入继电器回路，它可以使时间常数增大，延缓磁通的增长过程，从而可使继电器的动作时间延长。图75C所示电路是继电器并联二极管电路，当断开电师、时继电器线圈产生的自感电动势的电流可经二极VD环流，延迟继电器的释放时间。图75D所示电路是继电器并联RC电路，当断开电源时，继电器线圈中的电流经RC放电，使电流衰减缓慢，从而可延长衔铁的释放时间。5工作环境条件选用继电器时还应考虑以下工作环境条件环境的泪度与湿度继电器需要工作的寿命继电器在非固定设备上使用时的加速度大小和运动方向，以及振动时的频率和幅的大小。本次设计的系统继电器要选择两种型号，一种为湿度传感器电路输出信号继电器，根据PLC的输入模块参数，7MA/DC24V；以及湿度度传感器电路启湿度增大超过70输出电压DC12V,所以选择型号为LY4NJ，线圈吸合电压DC12V，线圈吸合电流30MA的类型,触点最大负载负载10A，240VAC或者10A，28VDC，数量一个。第二种是用于PLC输出控制用电设备的继电器，PLCL输出电压24V，所需要驱动的电压为220V,所以选择型号同样为LY4NJ，但线圈吸合电压为DC24V的类型,触点最大负载负载10A，240VAC或者10A，28VDC因为这种电磁继电器具有价格便宜,触点容量大，触点多，四常开四常闭，工作环境适应性广，能在40到55的环境工作等优点，适合本次设计的要求。数量9个。225湿敏电阻的选择湿敏电阻是温度检测电路的核心元件，本次设计中需要检测的是土壤中的温度，必须将湿敏电阻直接埋在土壤中实时检测，故此主要考虑湿敏电阻的防水性以及防污腐蚀，且性能稳定，所以选择的是MS01B型湿敏电阻。MS01型湿敏电阻具有以下特点。1体积小、重量轻、寿命长、价廉，且具有优良的机械强度。2抗水性好。可在湿度很大和很小100ORH的环境中重复使用。3响应时间短。如20时，把电阻从30RH环境移入90RH环境中，当电阻值改交全量程的63（即响应时间）时不大于5S。4抗污染能力强。在微量的碱、酸、盐及灰尘环境中可以照常工作，不会失效。5阻值变化范围大（见图663）。20时，相对湿度在3090变化时，电阻值在L06L03数量级变化，常用阻值位于一个容易测量的范围内70RH时电阻约40K。3623其他硬件的选择231紧急停止按钮的选择因为本系统设计以触摸屏作为输入方式，为防止触摸屏出现故障时无法停止系统运行，需要一个紧急停止按钮，由于只要一个且用于停止系统，故选择型号为LAY37，颜色为红色的按钮。232限位开关的选择在本次设计中，限位开关用于自动宠物喂养机中，当自动门到达一定位置时及时关关停电机，由于自动门功率不大，故选用小型的行程开关，型号为LX19的限位开关。233直流电源的选择本次设计主要需要4个直流电源的,PLC输出端外接电源，触摸屏工作电源，自动浇水功能中抽水电机电源以及自动宠物喂养中自动门电机电源。PLC输出共八个输出继电器，线圈吸合电压DC12V，线圈驱动电流30MA,因为最多同时驱动七个输出继电器，故此PLC输出端外接电流最大210MA,选择输出直流电压24V，500MA电源可满足要求，数量一个。浇水电机及自动宠物喂养机中自动门电机均为额定电压6V，所以选择额定电流1A,选择输出直流电压6V，输出电流1A的电源可满足要求，数量两个。型号为S430A的触摸屏,工作电压DC24V,工作电流01A。所以选择触摸屏的电源为输出直流电压24V,输出电流01A的电源可满足要求，数量一个。234熔断器的选择由于PLC，属于比较精密的设备以及保护系统的安全，需要在PLC的输入电源处接入熔断器，三菱FX2N32MR001工作功率45W，工作电压AC220V,得出工作电流约02A，按照熔断器容量为额定电流的15倍的原则以及考虑到延迟，所以FU1选择05A容量的断熔器。另外，在本次设计中，家用电器较多，且考虑到其它一些家用电器，以及一般家庭的用电情况，得出最大用电功率8000W左右，按熔断器为最大电流15倍计算，所以系统总电路熔断器FU2选择为50A。235PLC断路器的选择从PLC所选择的熔断器可知，控制系统最大电流为05A,熔断器应比熔断器最大承受电流大，所以选择触点容量1A的断路器，选择型号DZ47C型。236、微安表的选择在湿度检测电路中，湿度的变化将引起湿敏电阻的阻值变化，土壤湿度越高湿敏电阻阻值越小，电路中的电流就越大，这样就可以用微安表读出湿度值。经计算，选用量程1到1000微安的微安表可以满足本次设计要求。3多路多功能智能时控系统软件设计31多路多功能智能时控系统基本功能在本次设计中，集中控制多个家用电器实现智能家居的目的，所实现的功能如下1、定时电动车定时充电对电动车的进行智能充电，电动车插上充电电源后，通过触摸屏设置充电开始的时刻，充电的时间，设置好即可根据设置参数自动接通电源，当充电时间到达所设置的充电时间时，自动断开电源，避免充电时间过长，损伤电池以及浪费电能。2、定时热水器如果一直开着热水器会不停地加热，既不安全而且费电，通过设置热水器的打开和关断时间实现自动加热和自动断开电源。3、定时煮饭出门逛街，六点半回家，出门前淘好米，定好六点时自动通电煮饭，回到家便有饭吃。4、定时电热毯家里有老人使用电热毯，经常开着就忘了关，不安全也浪费电。预算好要使用的时间，然后设置打开和关闭的时间实现自动断电功能。延时断开模式5、智能饮水机许多的饮水机都处于常开的状态，众所周知，饮用水加热六小时以上会产生亚硝酸盐，可致癌、产生血管等疾病。定时开关是最好的解决方案，从而也延长了饮水机的使用寿命、节约了电能。6、定时电视机电视遥控器关闭电视后，电视机电源仍旧供电，不仅耗电，而且电视机仍旧处于工作状态，不断损耗元件寿命，由于电压经常性不稳定，给电视电路不断造成冲击，大大缩短电视使用寿命，夏天雷击更危险。但每看电视到半夜起床关电视又太麻烦。通过系统设置可在指定时间自动接通和关断电视机的电源7、自动浇水家里种有植物，但没时间照料，经常忘记浇水，可以设置每天的浇水时间以及根据浇水时的流量大水设置浇水的时长，并且通过埋在植物土壤中的温度传感器判断植物实时湿度决定是否浇水，设置湿度检测电路检测土壤湿度超过70时发出一个开关信号，这样即使每天的浇水时间到了也不会启动抽水机浇水，如下雨天，实现智能自动浇水功能。8、自动宠物喂养家里养有宠物但因工作出差或旅游无人照料，如家里养有猫，预先把猫粮倒到宠物喂养机中，设置每日喂养的时间，以及每次喂养的量，则不必但心宠物无人喂养，实现自动喂养功能。9、当前时间设置另外，当PLC需要断开电源或者发生停电时，有可能造成PLC内部时钟与当前时间不符合，这时候需要使用时间设置功能。打开时间设置界面，提前1到2分钟设置好时间，等时间到达设定时间按下确定即可。多路多功能智能时控系统运行流程图如图2是否系统启动电动车充电定时电热毯定时煮饭定时热水器智能饮水机定时电视机植物自动浇水自动宠物喂养参数设置启动功能执行中是否停止功能执行完成功能选择部分选择部分图2多路多功能智能时控系统运行流程图32系统实现功能及PLC程序1、电动车定时充电功能实现流程；是否图3定时充电功能运行流程图系统启动电动车充电功能参数设置充电开始时间输入充电时间长度输入（小时）充电时间到达，充电开始，充电电源接通是否停止充电结束，充电电源断开功能选择部分选择部分2、定时热水器功能实现流程；启动是否图4，定时热水器运行流程图定时热水器参数设置热水器开始加热时间输入热水器停止加热时间输入加热时间到达，热水器接通电源，开始加热是否停止停止时间到达，热水器电源断开，停止加热系统启动功能选择部分选择部分3、智能饮水机功能实现流程；启动是否否是智能饮水机参数设置饮水机开始使用时间输入饮水停止使用时间输入使用时间到达，饮水机接通电源是否到达停止时间停止时间到达系统启动饮水机单次加热时间输入（分）饮水机单次停歇时间输入（分）饮水机开始加热饮水机停止加热热水器电源断开，停止加热是否停止功能选择部分选择部分图5智能饮水机运行流程图4、自动浇水功能实现流程；启动否是是否自动浇水功能参数设置每日自动浇水时间输入每次浇水时间长度是否停止浇水时间长度完成，电机停止，断开电源系统启动湿度检测浇水时间到达温度是否大于70浇水功能执行完成功能选择部分选择部分图6自动浇水功能流程图5、自动宠物喂养功能流程；是否自动宠物喂养参数设置每日喂养时间及次数设置宠物喂养量设置喂养时间到达，宠物喂养功能开启是否停止停止时间到达，热水器电源断开，停止加热系统启动启动功能选择部分选择部分图7自动宠物喂养功能流程图33触摸屏操作界面的设计1、如图8，功能选择界面图8输出监控及接口选择界面2、如图9，电动车智能充电参数设置界面图9电动车智能参数充电设置界面3、如图10，定时电热毯参数设置界面图10，定时电热毯参数设置界面4、如图11，定时煮饭参数设置界面图11定时煮饭参数设置界面5、如图12，定时热水器参数设置界面图12定时热水器参数设置界面6、如图13，定时电视机参数设置界面图13，定时电视机参数设置界面7、如图14，智能饮水机的参数设置界面图14智能饮水机的参数设置界面8、如图15，自动浇水的参数设置界面图15，自动浇水的参数设置界面9、如图16，自动宠物喂养参数设置界面图16，自动宠物喂养参数设置界面10、如图17，更改时间参数设置界面图17，更改时间参数设置界面4系统组装与调试41硬件的组装与调试系统的组装包括硬件的组装分两部分，一部分是系统总的硬组装件包括PLC，触摸屏，继电器，各用电设备，按钮等，系统接线原理图如图18图18系统接线原理图另外，本次系统一个重要的组成部分，土壤温度检测电路，电路原理图如图19图19土壤湿度测试电路该电路的工作原理是图29中MS01B型湿敏电阻的阻值随湿度变化而变化，使用时，把湿敏电阻埋入土壤里。在土壤湿度为70时，电阻值为40K左右。当湿度增加时，电阻就开始减小。由于这种湿敏电阻不能应用在直流电路中，所以图29中将RS湿敏电阻放在变压器次级与整流电路之间，整流之后直流电流渡过微安表。显然，环境湿度越高RS的阻值越小，通过微安表的电流就越大，这样就可以方便地从微安表中读出湿度值，起到检测的目的。运放A接成电压比较器的形式，湿度较低时，通过R4的电流较小，运放的反相输入端电压就低，它的电压绝对值低于加于同相端的电压值（此值由R2调整）。这样，继电器线圈K9导通，继电器，其常闭触点打开，PLC的输入端收到输入信号，当到达浇水时刻时，浇水电机启动，实现智能浇水。7