智能浴室的集散控制系统设计

郑州轻工业学院

本科毕业设计（论文）

题 目学生姓名专业班级学 号院 （系）指导教师完成时间

智能浴室的集散控制系统设计 自动化 10-02 电气信息工程学院 年06月01日 541001010 2014郑州轻工业学院电气信息工程学院

本科毕业设计任务书

题目： 智能浴室的集散控制系统设计 专业 自动化 班级 10-2 学号 54100101 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等：

主要内容：浴室与人们的生活息息相关，故本毕业设计顺应实际生活的

需求，设计了基于PLC的针对浴室环境的智能集散系统。该测量系统不仅能自动对浴室环境进行测量、显示、智能控制，而且还能通过中央电脑进行直观的监测与管理。

基本要求:

1、 查阅相关原始资料，书写文献综述，英文资料翻译

2、 理解相关资料，确定系统功能、性能指标，选择系统组成方案，并进

行方案论证

3、 选择系统方案，设计硬件结构原理图及电气原理图；编制相关软件 4、 撰写研究报告及结果分析，书写毕业论文。

主要参考资料：

1、《现代电气控制技术及PLC应用技术》王永华主编、北京航空航天大学出版

社。

2、《PLC应用开发技术与工程实践》求是科技编，人民邮电出版社。 3、各种与课题相关的期刊文章、学位论文等

完 成 期 限： 2014.02.15～2014.06.01

指导教师签名： 专业负责人签名：

2014年 01 月 10 日

智能浴室的集散控制系统设计

智能浴室的集散控制系统设计

摘 要

本论文设计了一个针对浴室的智能集散控制系统，适用于公共浴室、温泉酒店等各种场合。本设计采用多台PLC为从机，一台PC机为主机。从机对锅炉水温、浴室环境，淋雨出水温度，室内外照明等进行分散智能控制，可以自动保持锅炉温度恒定、水箱水位水温恒定、并且自动开关照明设备等，同时将浴室相关的各项环境指标集中地显示在PC机上，可从PC端进行监测。

本设计自动化程度高、方便实用、成本低廉、易于搭建、适用范围广、有着良好的市场前景。

关键词 智能浴室 集散控制 PLC

智能浴室的集散控制系统设计

The Design of Distributed Control System

for Intelligent Bathhouse

ABSTRACT

This paper designed a distributed control system for the intelligent bathhouse, which is suitable for public bathhouses, hot spring hotels and,etc. This design uses multiple PLC as lower machines, a PC as upper monitor. Lower machines intelligently control the environment of bathroom, the temperature of water, the lighting, and can automatically keep indoor temperature steady, make the constancy of water level and temperature and so on. At the same time, the various environmental indicators of the bathhouse can be displayed and obviously seen in the PC.

The design has a high degree of automation.It is convenient and practical, at the same time it costs low and is easy to build，which can be applied widely and has a good market prospect.

KEY WORDS Intelligent Bathhouse Distributed Control System PLC

智能浴室的集散控制系统设计

目 录

中文摘要 ............................................................................................... I 英文摘要 ............................................................................................. II 1 绪论 .......................................................................................... 1 1.1 课题简介 ...................................................................................... 1 1.2 课题背景及意义 .......................................................................... 1 1.3 国内外发展现状 .......................................................................... 3 2 设计方案 ................................................................................... 4 2.1 总体设计 ...................................................................................... 4 2.2 具体方案 ...................................................................................... 5 3 锅炉温度控制系统 ..................................................................... 7 3.1 系统硬件设计 .............................................................................. 7

3.1.1 S7-200PLC选型 ............................................................................... 7 3.1.2 EM235模拟量输入/输出模块 ......................................................... 8 3.1.3 热电式传感器 ................................................................................... 9 3.1.4 可控硅加热装置 ............................................................................ 10 3.1.5 PPI总线 ......................................................................................... 10

3.2 系统的软件设计 ............................................................... 11

3.2.1 输入输出点配置 ............................................................................. 11 3.2.2 系统程序编译 ..................................................................... 11

4 照明系统简单设计 ................................................................... 15

智能浴室的集散控制系统设计

4.1 系统硬件设计 ............................................................................ 15

4.1.1 数据采集电路 ................................................................................ 15 4.1.2 环境光采集电路 ............................................................................ 16 4.1.3 人体红外线传感器的工作原理 .................................................... 16

4.2 系统软件设计 ............................................................................ 17

4.2.1 照明程序流程图 ............................................................................ 17 4.2.2 系统程序编译 ................................................................................ 19

5 系统组态界面设计 ................................................................... 23 6 结论 ........................................................................................ 33 参考文献 ............................................................................................ 34 致 谢 ............................................................................................ 35

智能浴室的集散控制系统设计

1 绪论

1.1 课题简介

本课题的主要目的是将智能控制引入公共浴室系统，使公共浴室实现自动化、智能化。浴室系统中最重要的部分是温度的控制，如：锅炉温度、水箱温度、暖气温度。本设计提出了一套关于智能浴室的集散控制方案，并在文中着重阐述了关于锅炉温度的控制方法。

1.2 课题背景及意义

公共浴室是北方人民的生活之中不可或缺的一部分。不管是在在北方的城市还是农村，公共浴室都遍布在大街小巷之中。尽管公共浴室是如此的普遍，但大多都是靠人工使用锅炉烧热水，人工控制空调的开关与照明等等。这种情况造成了水温过高或过低、室内环境难以及时通风以及人力浪费等诸多问题。面对这种情况，许多的自动化设备应运而生，比如水箱自动上水，智能照明等等。然而，这些设备不能统一管理，也无法实时监测环境情况，一旦出现问题很难及时发现与处理。

现有的浴室中存在着很多问题：首先是沐浴用水的温度。宾馆与家庭之中广泛的使用的是机械式混水阀，其类型多种多样。主要有以下几种：冷热水手调式、单把开关调温式等等。虽然这些混水阀的外形设计丰富多变、美观大方，但是洗浴者对水温的调节都是依靠机械式混水阀对热水管道与冷水管道阀门的开启比例来实现的。其操作过程往往需要操作者通过肢体触觉进行测量，来反映混合后水温是否合适，使用多有不便，并且容易导致混水阀门的使用寿命缩短。而公共浴室中旧式的淋浴器水温也不太稳定,有时会突然冒出冷水或热水,使淋浴者苦不堪言。同时以上洗浴系统都是通过手动阀对水温进行调节，这种系统的缺点是热水的温度难控制，热水利用率不高，给人们洗澡造成了一些不便，也增加了水温水位控制的劳动量，同时存在一定的浪费现象。

而更衣室的通风换气大多数也需要人的感觉来控制，如果工作人员过于繁忙或不够细心，很可能造成更衣室湿度过高或者温度过低等诸多问题，让顾客们感到不适，因而影响经济收入。暖气的开关、室内外的照明，等各种设备也都有着各种不同问题。

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智能浴室的集散控制系统设计

位于浴室系统核心地位的锅炉，当前发展的现状也不容乐观。不单单是应用于浴室系统，锅炉在日常生活生产中的影响也非常大。在锅炉里面燃烧化石燃料（比如说煤、石油、天然气等）产生的热水或水蒸汽的可直接提供工农业生产和生活所需要的热能。早在200多年前锅炉就已经问世，但锅炉在工业方面的应用和发展是最近几十年才开始的。在国外，工农业中对锅炉的控制在五六十年代发展的最快，于七十年代发展至最高点。反观我国，锅炉在新中国成立以后才开始建立和发展在工农业方面的应用。上海在1953年率先成立了一座上海锅炉厂。

在锅炉日渐为工农业生产生活提供方便的时候，问题也随之产生，那就是对于锅炉的控制问题。随着科学技术发展，控制理论和技术也有了很大的发展，对于锅炉的自动化控制的掌握程度也在慢慢的提高。

目前，大多数公共浴室所使用的仍然是燃煤锅炉。这种锅炉技术比较落后，自动化程度较低，煤的燃烧也不充分，会产生大气污染。温度控制也主要是依靠人工，很难达到恒温控制，生产方式比较粗犷。由于近年来煤价的上涨以及国家对环境污染的日益重视，很多公共浴室更换了电加热锅炉。电加热锅炉相较于燃煤锅炉有着很多优点。首先，电加热不会产生任何废气、废料，清洁环保，不会对大气产生任何污染，不会对人的身体造成伤害。其次，关于电加热的研究已经相对成熟，电加热更加易于控制，可保持出水温度恒定不变，从而解决浴室水温过高或过低的问题。最后，电加热的耗电量虽然较大，但相比于煤的用量与单价还是更加低廉的。因此在本设计中采用的也是结合了计算机与PLC控制的电加热锅炉设计。

结合计算机控制的电加热锅炉有着相当久的历史。

从六十年代第一台计算机在控制中的应用开始，并随着计算机科学技术以及通信、控制技术等等的快速发展，人们对于锅炉的自动化控制中也逐渐的采用了计算机。

锅炉的自动控制技术从三四十年代的单参数仪表控制开始，经历了四五十年代单元组合仪表、综合参数仪表控制，一直到六十年代兴起的计算机过程控制，越来越说明了计算机正在成为这一领域的主要角色并且在锅炉的自动控制的适用范围越来越广。

在工农业生产生活中，对于一些工艺过程，温度的浮动直接会对产品的质量以及产量产生影响，在这种情况下，设计出一套针对温度的较为理想的控制系统会非常有价值。

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1.3 国内外发展现状

国外的浴室主要还是私人浴室，究其原因，是由于国外的家庭都有恒温的暖气，以及淋浴的温度控制也非常成熟。对于温度的控制，国内还是比较落后的。

国外从1970左右就开始研究如何对温度进行控制。在1970年至1979年这段时间内，温度控制技术简单来说就是利用模拟式的组合仪表来采集工农业生产过程中的信息，然后再进行计算、推导，对温度进行记录和控制。一直到1989年左右分布式系统才第一次出现在世人面前。到了21世纪10年代，也就是2012年，世界各国的科学家们已经在开始研发那种由计算机来采集和控制信息的“多因子综合控制系统”了。随着科学技术的快速发展，温度控制技术也随之逐步提高，甚至有些国家已经在向着更高的自动化控制水平——无人化自动控制发展了。

中国虽然在世界上影响力不小，但是中国的发展并比不上发达国家。作为发展中国家，相对于其他发达国家，我国的科学家们在1980年才开始在汲取其他国家技术的基础上慢慢地学习并掌握针对单项环境因子的温度室内微机技术。现如今，我国对涉及到微机的温度控制技术已经由吸取经验到简单应用再向着综合应用方向发展。但是现在我们还没有真正的多参数综合控制系统，比起其他国家，我国在技术上还是落后不少。眼下我国的温度测控技术比起国外工厂化的温度测控技术仍然差得很远，在实际生产中我国的温控系统的软件、硬件资源还是不能共享，不能达到很高的产业化水平，装备也不能很好的配套，这些难题都需要科学家、技术人员去解决。 到现在为止，我国在温度的测量控制方面仍然比较落后，总体水平处于20世纪80年代中后期水平，比起发达国家还是差别比较大，要想用于一些控制滞后、复杂、时变的温度系统控制，还是有不小的困难。至于更高控制要求的智能化、自适应控制仪表，我们与发达国家相比还是有一定的差距。在形成商品化、控制参数自整定方面，我们还没有开发出性能可靠的自整定软件，控制系统的参数的确定大多都是依靠经验或者现场调试。

随着科学技术的不断发展，温度控制系统的需求已越来越苛刻，高精度、智能化、人性化是国内外温度测控系统发展的必然趋势。

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2 设计方案

2.1 总体设计

本设计智能浴室监控和管理自动化系统主要对以下系统实行监控和管理： 锅炉温度自控系统：

送、排风自控系统； 暖气用水自控系统； 给、排水自控系统；

及照明控制系统。如图2-1所示：

智智智智智智智智智智锅炉温度自控系统送、排风自控系统暖气用水自控系统照明设备自控系统给、排水自控系统 图2-1 智能浴室自动控制系统功能图

下面就几个系统简述： （1）锅炉内胆温度自控系统

①对锅炉内胆温度进行监测和显示。 ②根据需要设定锅炉内胆的温度。

③自动加热，保持锅炉内胆温度与设定温度相符。

④根据时间或者程序设置，控制锅炉内胆加热的启动和停止，并且智能调节加热器的电压，节约电能。 （2）送、排风自控系统

①时间或程序控制风机启停，同时监视其运行状态和计算运行时间。 ②故障监测报警。

③需要通风换气或过渡季节加大新风时，开启换气、排风系统。

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智能浴室的集散控制系统设计

工作原理：当PT100在0℃的时候他的阻值为100Ω，之后它的阻值会随着温度上升而匀速增长。

应用范围： 医疗、电机、工业、温度计算、阻值计算等高精温度设备，应用范围非常之广泛。

组成的部分：常见的Pt100感温元件有陶瓷元件，玻璃元件，云母元件，它们是由铂丝分别绕在陶瓷骨架，玻璃骨架，云母骨架上再经过复杂的工艺加工而成

主要技术参数如下：

测量范围：-200℃～+850℃； 允通电流 ≤ 5mA。

另外，Pt100 温度传感器的精度高，热补偿性较好。在0~100 ℃之间变化时，最大非线性偏差小于0.5 摄氏度。还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。

3.1.4 可控硅加热装置

可控硅，是可控硅整流元件的简称，是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件，亦称为晶闸管（Silicon Controlled Rectifier,SCR）。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。

可控硅加热装置一般按可控硅工作方式分两种： 1. 移相触发加热

可控硅导通角被调整，电压随之变化，从而调整加热功率; 2. 过零触发加热

即通常所说的固态继电器，加热时，电压不变化，实际是脉冲通断信号。 本系统采用三相可控硅移相触发装置，移相触发加热是动态降低电压，对延长加热元件寿命有好处。输入控制信号为4～20mA标准电流信号，其移相触发角与输入控制电流成正比，输出交流电压来控制电加热器的端电压，从而实现锅炉温度的连续控制。

3.1.5 PPI总线

本次设计使用的是西门子的PPI总线，PPI（点对点接口）是一种专为SIMATIC S7-200而开发的集成接口。PPI网络通常连接S7-200设备。然而，其它 SIMATIC S7控制器（例如S7-300和S7-400）或操作员面板均可与PPI网络中的S7-200进行通讯。

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PPI是一种主站-从站协议，通过该协议主站设备可向从站设备发送请求。从站设备并不启动消息，而是一直等到主站设备发送请求或轮询响应。通讯将通过常用的PPI连接来执行。

3.2 系统的软件设计

3.2.1 输入输出点配置

设计中输入与输出都由EM235模块控制，对内存地址分配如表4-1、表4-2所示：

表4-1 PLC的内存地址分配

地址 VD5 VD7 VD9 VD20 VD604 VD608 VD612 说明 锅炉出口水温度存放地址 锅炉内胆水温存放地址 主控制器PID输出存放地址 目标设定温度存放地址 控制器Kc存放地址 主控制器Ti存放地址 主控制器Td存放地址 表4-2 PID指令回路表 地址 VD0 VD4 VD8 VD12 VD16 VD20 VD24 名称 调节器过程变量（PVn） 调节器给定值（SPn） 调节器输出值（Mn） 调节器增益（Kc） 调节器采样时间（Ts） 调节器积分时间（Ti） 调节器微分时间（Td） 说明 必须在0.0~1.0之间 必须在0.0~1.0之间 必须在0.0~1.0之间 比例常数，可正可负 单位为s，必须是正数 单位为min，必须是正数 单位为min，必须是正数

3.2.2 系统程序编译

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锅炉内胆实际温度的检测是要把测得的温度量转化为0.0到1.0之间的数以便于PLC能够识别。因为PID只能针对浮点型实数进行运算，因此要先把温度变送器输出的值转换成16位的整型存储在累加寄存器AC0中，再将AC0中的值转化为32位的双整型继续存放于AC0中，接着把AC0中的数由双整型转化为实型，仍然存放到AC0中。鉴于实型数的小数点有6位，所以其相对来说还是比较精确的。接下来就要把实数再转化成PLC能够识别的0.0~1.0之间数。用到的公式如下:

RNorm?(RRaw/Span)?offset

其中 Rnorm 标准化的实数值

Rraw 没有标准化的实数值或原值 offset 偏差。单极性为0.0，双极性为0.5

Span 值域大小。可能的最大值减去可能的最小值。 单极性是32000（典型值） 双极性是64000（典型值） 系统程序如图3-3所示：

图3-3 将采集实际温度转换为PLC计算数值的程序

S7-200的编程软件Micro/WIN提供了PID指令向导，PID控制程序可以通过指令向导自动生成，但是PID指令也能够被程序自动调用。本设计的子程序如图3-4所

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示。

图3-4 子程序

对于系统输出量的处理，所用程序如图3-5所示。

图4-8 输出控制程序图

输出量和PID控制的输入是一样的，也要被从整型转换成实型数据。在这次设

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计里面，我用了5伏的电压变送器反相模块，相对应的最大值就变成了32000。

另外，由于Pt100铂热电阻传感器因为制造的工艺不同，其测温范围也有所不同，本设计中设定的最大量程为100摄氏度。

PLC的模拟输入/输出最大位是32000，但由于我使用的200PLC的模拟量模块的量程是4-20mA，因此最大值要减去6400的差值。如果输出是0~100之间的某个数值，那么输出值要用25600减掉测定值才能够跟反向调压模块相适应，输出值由模拟输出端A1W0输出。

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4 照明系统简单设计

在本章中对浴室更衣室内的照明进行简单介绍。在这部分设计中根据I/O口的需求，选用的是S7-200系列中的CPU224。

4.1 系统硬件设计

根据浴室内照明设计的要求，PLC与外部设备的硬件接线图如图4-1所示。

智智智智智智智智智智智智智智智智智1智智智智智2智智智智智3智智智智智4智智智智智5智智智智智1智智智智智2智智智智智3智智智智智4智智智智智5 I0.0 I0.1 I0.2 Q0.0 I0.3I0.4Q0.1 I0.5 I0.6Q0.2 I0.7 I1.0Q0.3 I1.1 I1.2Q0.4 CPU224AC220VL1L2L3L4L5I1.3 I1.4M L 图4-1 PLC与外部设备的硬件接线图

4.1.1 数据采集电路

浴室中的环境光和人体存在与否是系统的主要输入参数，因此环境光和人体存在成为系统数据采集的主要对象。

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常见的环境光采集器件光电传感器有光敏二极管和光敏三极管，光敏三极管可以认为是光敏二极管与三极管的一体化结构，其特性是光敏二极管的输出特性再加上三极管的特性。根据需求，选用灵敏度较高的光敏三极管。

4.1.2 环境光采集电路

光电传感器是一种能够将光感转换成电量的传感器。采用的光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外，还有对电信号放大的功能。在无光照时三极管的穿透电流很小，为暗电流Iceo。有光照时，产生的Ib增大，成为光电流Ie。光电流的大小与光照强度成正比，于是在负载上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。

环境光采集电路原理图如图4-2所示。当自然光强大于一定程度时，光敏三极管D6呈现低阻态状态小于1K欧，三极管Q12的基极电压升高，Q12管饱和导通，集电极输出低电平。当自然光强小于一定程度时，光敏三极管D6呈现高阻态状态，100k欧，使三极管Q12截止，集电极输出高电平。其中可变电阻R26可调节，调R26阻值的大小，使Q12三极管受环境光影响在适当的亮度下导通。

+5VD6R2510KP37Q12NPNR26470K

图4-2 环境光采集电路原理图

4.1.3 人体红外线传感器的工作原理

本系统采用热释红外传感器，人体红外线传感器主要采用的是红外传感器的原理。人体红外传感器的热释电红外探头的工作原理及特性如下：

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人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10um左右的红外线，被动红外探头就靠探测人体发射的10um左右的红外线而进行工作的。人体发射的10um左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源。红外感应源采用的是热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就产生由人体存在的信号。人体传感器透镜的信号采集敏感区示意图如图4-3所示。

传感

图4-3 信号采集敏感区示意图

最敏感

当有人进入时，移动人体发出的红外线被红外线传感器接收，则人体存在被感应，并输出高电平。而当人体进入最不敏感移动方向时，则人体传感器所体的信号就会不理想，有时还会产生误动作，所以要特别注意人体传感器的安装方向。

4.2 系统软件设计

4.2.1 照明程序流程图

红外线传感器检测是否有人 教室内各个区域的红外线传感器和光 光电传感器检测光照的强弱

检测所得信息通过 PLC对照明灯进行图4-4 系统框图

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开始 Y 是否是23：N 关闭照明智能控制器 若电视打开,电视处06：00—18：00 18：00—23：00 光亮是否充Y 是否有N Y N 关灯 是否有Y N 关灯 开灯 开灯 关灯 图4-5 程序流程图

由于浴室更衣室面积较大而且一般是单面采光，所以浴室中会有不同区域光照程度差别很大的现象，而且由于浴室人员的流动性大以及选择位置的不确定性，故设想将更衣室分为不同的区域，利用红外线传感器以及光电传感器对整个更衣室进行分区控制，以最大程度地达到节能效果。这种控制方案的思路如图4-4所示：

如图4-5所示程序流程图，智能系统先是通过时间来判断的，例如如果时间段在23点到6点之间，智能系统控制灯光的功能会进入休眠状态，此时更衣室灯光的控制只能通过手动开关来控制。

另外，如果时间段不在23点到6点之间，系统才会通过判断光照是否充足和有没有人体存在，来合理开关灯的。在更衣室，还要考虑电视的情况，如果更衣室中的

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电视开关开启，系统会延时60秒后，不管电视附近的灯是否开启，智能系统都会关闭电视附近的灯。

4.2.2 系统程序编译

关于浴室设计的系统输入、输出点及地址：

启动开关I0.0、停止开关I0.1、红外探测器I1.0～I1.4、光照传感器I0.3～I0.7、电视开关I0.2。T37和T38为定时器。为了减少输出点数，一个区域作为一个输出点，其地址Q0.0～Q0.4。表4-1为I/O地址分配表。

表4-1 I/O地址分配表。

输入点 元件名称 启动开关 停止开关 电视开关 光照探测器 红外探测器 地址编码 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3～I0.7 I1.0～I1.4 输出点 元件名称 电视区域灯 区域1灯 区域2灯 区域3灯 区域4灯 地址编码 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4

用SETP7软件编写的控制程序如下所示。 网络1 ：

启动开关I0.0闭合后，中间继电器M0.0通电并自锁，只有当停止开关I0.1按下后，M0.0才断开。见图4-6：

图4-6 网络1

网络2和网络3：

M0.0保持通电时，计时器T37计时3000*100ms=5分钟后，其常开触点闭合，计数器C1计数一次，同时网络2中T37的常闭触点断开。

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T37常闭触点重新闭合后，T37重新开始计时，如此重复，当计数器C1计数到288次，即288*5min=1440min，即24小时，计数器复位并重新开始计数。见图4-7所示。

图4-7 网络2和网络3

网络4、5、6：

图4-8 网络4、5和6

为分时控制梯形图程序，系统在仿真运行时，设定其初始时间为6:00，即C1>=0时，当计数器C1计数范围在0~144之间，即这12个小时内，中间继电器M0.1都保持导通。另外，M10.1代表在时间段6.00—18.00保持导通状态，M0.2代表在时间段18.00—23.00保持导通状态，M0.3代表在时间段23.00—6.00保持导通状态。但是要

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确定的是M0.1、M0.2、M0.3这3个时间段的继电器，在任何时候只有一个能保持导通状态。见图4-8。

网络7为本系统的输出梯形图程序，其中I0.3至I0.7代表光照探测器的控制触点，I1.0至I1.4为红外探测器的控制触点，Q0.0至Q0.4代表教室5个区域的灯。见图4-9所示。

图4-9 网络7

网络8为电视的梯形图程序。当投影仪开关I0.2开启后，定时器T38开始计时，当其计时到600*100ms即60s时，其网络7中的常闭触点会断开，从而会使电视区域的灯关闭。可以使顾客体验到更好的电视效果，不需人为的去关闭灯光。见图4-10所示。

图4-10 网络8

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本程序设计的基本原理和工作过程如下：

（1）当时间段在6.00—18.00时，常开触点M0.1保持导通状态，假设此时更衣室中5个区域都有人在，各个区域的红外探测器会感应到相应区域的人体，并使常开触点I1.0至I1.4闭合导通，如果更衣室中每个区域光线都很充足，光照探测器会使常开触点I0.3至I0.7保持断开，反之，若光线不足，光线探测器会使其闭合，从而使整个回路导通，各个区域的灯会点亮。假设更衣室全部区域都有人而且灯都亮着，某区域的人突然全部走完了，红外探测器会自动感应到该区域的人体存在情况，从而反馈到其控制的常开触点，从而控制灯光的开和关。

（2）当时间段在18.00—23.00时，此时M0.2处于导通状态，因为此时一般光线比较暗，已不需要光照探测器工作，只需红外探测器来感应人体的存在与否来控制教室相应区域的灯光开关情况。

（3）当时间段位于23.00—6.00时，此时M0.3的常闭触点会断开，无论是光照探测器还是红外探测器，都会停止工作，此时只能手动来控制灯光的开与关了 。

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5 系统组态界面设计

（1）打开MCGS6.2（通用版）界面，新建一个工程，在用户窗口中新建4个窗口，分别为窗口0、窗口1、窗口2、窗口3。如图5-1所示：

图5-1 新建窗口

（2）在“窗口属性”中将窗口名称分别改为“锅炉内胆”、“锅炉内胆数据显示”、“曲线显示”和“退出提示”四个窗口。如图5-2、图5-3所示：

图5-2 设置窗口

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图5-3 设置完成

（4）打开“锅炉内胆”，设计用户界面。 先打开工具箱，图标开和关闭常用图符工具箱。

图标

用于从对象元件库中读取存盘的图形对象；如图5-4.

用来在编辑图形的时候选取指定的图像；图标

用于打

图5-4 读取存盘图形对象

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智能浴室的集散控制系统设计

打开“对象元件列表”中的“图形对象库”，然后选择对应的图形放入桌面。如果想要画出水流，只需要点击工具箱里面的如图5-5所示：

（流动块）来进行制作和调整。

图5-5 画“流动块”

在MCGS组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中双击“数据显示”进入，在“工具箱”中单击“实时曲线”

图标，拖放到适当位置调整大小。双击

曲线，弹出“实时曲线构件属性设置”窗口，按图5-6设置：

图5-6 实时曲线构件属性设置

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智能浴室的集散控制系统设计

按“确认”即可，在运行环境中单击“数据显示”菜单，就可看到实时曲线。双击曲线可以放大曲线。在“用户窗口”中双击“数据显示”进入，在“工具箱”中单击“历史曲线”

图标，拖放到适当位置调整大小。双击曲线，弹出“历史曲线构

件属性设置”窗口，按图5-7设置：

图5-7 历史曲线构件属性设置

然后进入各个窗口进行图形编辑，最后生成成品图如图5-8、图5-9、图5-10、图5-11所示：

图5-8 “锅炉内胆”窗口界面

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图5-9 “锅炉内胆数据显示”界面

图5-10 “历史曲线”界面

图5-11 “退出”界面

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选择菜单项 “文件” 中的“保存窗口”，则可对所完成的画面进行保存。 （4）鼠标点击工作台的“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页。 按“新增对象” 按钮，在窗口的数据变量列表中，增加新的数据变量，多次按该按钮，则增加多个数据变量。

选中变量，按“对象属性”按钮或双击选中变量，则打开对象属性设置窗口。如图5-12所示：

图5-12 对象属性设置窗口

设置完成后点击“确认”保存数据对象。图5-13是设置完成后的画面：

图5-13 数据对象设置完毕

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（5）鼠标点击工作台的“设备窗口”窗口标签，进入设备窗口页。

点击“设备窗口”图标，进入设备窗口后，选择“设备工具箱”选择需要的设备，然后保存。如图5-14所示：

图5-14 选择所需设备

双击所选设备，设置设备属性。如图5-15、图5-16所示：

图5-15 设置设备属性 图5-16 设置设备属性

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双击子设备，对I/O点进行分配，如图5-17、图5-18所示：

图5-17 分配I/O通道

图5-18 分配I/O完毕

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（6）设置各个变量的动态属性。如下图5-19所示：

图5-19 设置动态连接

（7）直接按“F5”或直接点击工具条中5-20、图5-21、图5-22所示：

图标，就可以进入运行环境。如图

图5-20 运行

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图5-21 设定温度

图5-22 设置成功

另外本设计还制作了水箱水位的组态软件，过程略，如图5-23所示：

图5-23 水箱水位控制组态界面

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6 结论

这次毕业设计我成功地运用西门子S7-200PLC以及MCGS6.2设计了一个能够监控锅炉内胆温度的温度控制系统和一个简单的更衣室照明控制系统。锅炉温度控制系统通过对铂热电阻对锅炉内胆温度的监测，将测量值与设定值相比较后进行控制。灯光照明主要是根据室内人员分布以及光照情况对更衣室内的照明进行智能控制，从而达到节约电能的目的。

当然，这个控制系统还有很多不足的地方。例如，由于系统是通过自身散热来降温的，所以在不同的环境下这个系统的控制精度是不一样的。另外，在使用MCGS设计人机界面的时候我没有使用报警系统，如果加上的话，这个控制系统的结构就更完整了。

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参考文献

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致 谢

时间流逝的很快，不知不觉我已经要结束在大学的生活了，毕业设计是学校给我们的最后一次考试，考查我们在大学四年是是否荒废，学到了多少东西。我的毕业设计是在导师陈志武老师的悉心指导下完成的。陈老师学识渊博，他治学态度严谨，对待工作一丝不苟，对学生认真负责。在我们毕业设计期间遇到的各种问题陈老师都会详细耐心地给我们解答，我们都非常的敬佩他。跟着陈老师做毕业设计期间我学到了很多东西，在此谨向陈老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意！

通过这次毕业设计，我对于本专业的知识有了更深入的了解。以前只是为了通过考试而死记硬背一些课本上的东西，但是在毕业设计期间，所有的东西都需要自己动手去做，不懂的地方也要自己去查找资料，陈老师也鼓励我们多了解、学习相关的软件、硬件，为以后的工作打基础。在设计过程中，我学到了很多东西，并且大大的锻炼了我的自学能力和动手能力，可以说是受益匪浅。另外，在毕业设计期间我也得到了同组其他同学的帮助，在此我表示衷心的感谢！

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