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智能温湿度远程网络控制系统的设计与实现

一、选题简介、意义

此次毕业设计课题为“智能温湿度远程网络控制系统的设计与实现”，该系统可以通过网络智能远程控制温度以及湿度。

本设计采用了基于西门子S7-1200系列的PLC（可编程逻辑控制器）、MCGS组态软件（触摸屏）和工业以太网实现远程温湿度控制系统，可以实时的远程集中监控数据，能够实时修改数据，调节温湿度。

本次设计将各种传感器采集到的温湿度送入PLC当中，有PLC将其与设定的值比较，再发出相应的指令驱动执行设备来调节温度和湿度，从而实现智能控制。另外采用工业以太网和触摸屏远程控制，实现了远程人工控制的智能化和可视化。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

（一）主要内容：

本课题要求利用PLC结合MCGS组态软件及工业以太网实现远程温湿度控制系统，可以实时的远程集中监控数据，能够实时修改数据，调节温湿度。

（二）拟解决的问题：

1.智能温湿度远程网络控制系统的总体结构设计；

2.智能温湿度远程网络控制系统的硬件构成及控制板电路扩展设计；

3.智能温湿度远程网络控制系统的软件设计；

（三）预期目标：

根据项目需求，能够通过网络能够实时的远程集中监控数据，能够实时修改数据，调节温湿度

（四）研究步骤

本课题的工作步骤分为五个阶段：

第一阶段：查找相关资料，了解相关技术，确定课题方案

第二阶段：进行系统方案的设计、论证，确定相关参数及选型；

第三阶段：完成疲劳测试系统设计，触摸屏画面及PLC程序；

第四阶段：完成调试，整理技术资料，完成毕业设计论文；

第五阶段：完善毕业论文，准备答辩。

（五）工作方法及措施：

工作方法：本课题主要采用实验法。

措施：基于在实训室所获得的实践经验，在教师指导下，以PLC、MCGS组态软件以及工业以太网为基础，设计与实现智能温湿度远程网络控制系统。

 

目录

摘要： 1

第一章　绪论 2

1.1概述 2

1.2 电气自动化在中国的发展现状 2

1.3设计背景 3

1.4本课题的简介与意义 3

第二章 智能温湿度远程网络控制系统的总体结构 4

2.1 PLC简介 4

2.1.1 PLC的概述 4

2.1.2 PLC的特点及其应用 4

2.2  系统功能要求 6

2.3 设计思路 6

第三章　电路构造 8

3.1硬件选型 8

3.1.1 PLC的选型 8

3.1.2触摸屏的选型 9

3.1.3电动机的选型 10

3.1.4 工业以太网 11

3.1.5 传感器 11

3.1.6 变送器的选型 11

3.1.7变压器 12

3.1.8交换机 12

3.1.9 电磁阀 13

3.1.10  A/D模块的选型 13

3.2 电路设计 14

3.2.1主电路图 14

3.2.2 PLC的I/O分配表 15

3.2.3智能温湿度远程网络控制系统的流程图 16

第四章 软件程序设计 17

4.1 PLC程序编写 17

4.2 MCGS组态软件设计触摸屏画面 20

4.2.1 触摸屏与PLC通信设置 20

4.2.2 触摸屏画面制作 22

4.3 工业以太网连接通信 24

第五章　调试运行 28

总结 29

致谢 30

参考文献 31

 

第一章　绪论

1.1概述

远程监控系统顾名思义也是一个远程数据采集以及监控的系统，它利用了计算机技术、网络通信技术以及测控技术来实现对远程设备和工艺参数的采集、存储、计量、控制以及分析。现在，我们可以在多种领域看到远程监控技术的身影。

PLC，我们也可以称它为可编程逻辑控制器，它是指一种以计算机技术为基础的新型的工业控制装置。随着PLC的不断的发展与进步，现如今的PLC具备有以下的几个优点：（1）它的可靠性能高，而且抗干扰能力强；（2）它配套齐全，功能比较完善，而且适用性强；（3）它易学易用，深受广大工程技术人员的欢迎与喜爱；（4）它的系统的设计、建造工作量小，而且维护比较方便，并且容易改造；（5）它的体积小，重量轻，而且能耗低。PLC是现代自动化技术里的一个不可或缺的设备，它具有强大的数据采集功能和逻辑控制能力，可以说一个功能完善的远程监控系统离不开PLC的帮助。

工业以太网，之所以被人们叫做工  业  以  太  网，我们可以通俗地按着字面上的意思讲就是一种被人们应用于工业上的以太网。工业以太网具有以下几个优点：应用广泛；通信速率高；资源共享能力强；可持续发展潜力大。相对来说，一个简单高效的运程监控系统就需要工业以太网的帮助。

MCGS组态（触摸屏）在运程监控系统中具有“眼睛”和“大脑”的作用，顾名思义“眼睛”它可以用来显示数据，它对整个系统的运行状态以及物理量进行监视，“大脑”—处理数据，根据物理量的变化对系统的运行作出控制。

1.2 电气自动化在中国的发展现状

众所周知，单一的发展是不可能实现自动化其真正价值的，我们必须要重视工作系统各个部分的相连接。当然，如今的自动化技术已经解决了许多缺陷，可以说是解决了信息之间的通用以及功能之间互补的问题。不仅如此，随着计算机技术的发展，电气自动化实现了虚拟操作的体系，这使得操作更加方便。与此同时，操作人员对电力系统的控制与监测更加的方便和安全，在这种趋势下，逐渐形成了一种以计算机控制运行系统的操作模式。

当今，PC技术日渐被人们熟练运用在电气自动化界面上，传统的电气自动化界面垄断局势被打破，这让我们更加直观的观察操作界面，并且操作起来更加的便捷。我们知道PC技术是很先进的，在各个工业领域都具有很重要的意义，由于测量控制系统的新增，使PC与测量表相连接，并且进行数据实时性传输、程序按要求转变，使得通信和计算功能更加成熟，从而形成一个很强大的控制操作体系。

1.3设计背景

在现在工业高速发展的大背景下，一个高精度的、运行稳定性能强的系统对于人们来说越来越重要，一个系统的稳定性也将直接影响到生产商的经济利益。

本次设计的课题为智能温湿度远程网络控制系统的设计与实现，本次设计将针对系统中物理量的变化来对系统中设备运行作出控制，并进行多次测试，最终完成一个完善的运作系统。

1.4本课题的简介与意义

此次毕业设计课题为“智能温湿度远程网络控制系统的设计与实现”，该系统可以通过网络智能远程控制温度以及湿度。本设计采用了基于西门子S7-1200系列的PLC（可编程逻辑控制器）、MCGS组态软件（触摸屏）和工业以太网实现远程温湿度控制系统，可以实时的远程集中监控数据，能够实时修改数据，调节温湿度。本次设计将各种传感器采集到的温湿度送入PLC当中，有PLC将其与设定的值比较，再发出相应的指令驱动执行设备来调节温度和湿度，从而实现智能控制。另外采用工业以太网和触摸屏远程控制，实现了远程人工控制的智能化和可视化。

 

参考文献

[1] 郭琼.PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2] MCGS组态软件参考手册.

[3] 西门子S7-1200系列PLC编程手册.

[4] 西门子S7-1200系列PLC硬件手册.

[5] 孔凡才.自动控制原理与系统.第2版.北京：机械工业出版社，1999.

[6] 周国珍.PLC分析与设计应用[M].北京：电子工业出版社，2004.

[7] 梁森，王侃夫，黄杭美.自动检测与转换技术.第3版.北京：机械工业出版社，2013.

[8] 网昌明.传感与检测技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.

[9] 刘存.现代检测技术[M].北京：机械工业出版社，2005.

[10] 李正军.现场总线与工业以太网及其应用技术[M].北京：机械工业出版社，2011.

[11] 奚茂龙，陆荣.小型综合自动化系统集成[M].北京：西安电子科技大学出版社，2008.