机械毕业设计论文基于PLC的智能窗帘控制系统设计说明书+CAD+SOLIDWORKSWord文档下载推荐.docx
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3.1.3PLC的用途.........................................23
3.2PLC的组成.........................................................................................................23
3.2.1中央处理单元.............................................................................................24
3.2.2存储器.........................................................................................................24
3.2.3输入输出单元.............................................................................................24
3.2.4通讯接口.....................................................................................................25
3.2.5智能接口模块.............................................................................................25
3.2.6编程装置...................................................................................................26
3.2.7电源...........................................................................................................26
3.3输入输出点分配........................................27
3.4PLC的选择............................................27
3.5智能窗帘PLC控制系统接线图............................28
第四章、智能窗帘控制系统PLC控制程序的实现............28
结论........................................................29
致谢........................................................30
参考文献....................................................31
摘要
可编程序控制器（PLC）是一种新型的通用的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，是功能加强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。
PLC的应用领域已经拓宽到了各个领域，PLC的发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。
在传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。
PLC最基本最广泛的用于开关量的逻辑控制，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制，顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。
如注塑机，印刷机，订书机，组合智能窗帘，磨床，包装等。
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁，石油，化工，电力，建材，机械制造，汽车，轻纺，交通运输，环保及文化娱乐等各个行业，使用广泛。
如今伴随着信息时代的到来，人们的生活水平日益提高，方便、快捷、自动、智能成为时代的主题，在现代家庭生活环境中，居家环境早已不仅仅局限在物理空间上，人们更为关注的是一个安全、方便、舒适的环境，自动化的电子产品自然成为人们追求的目标。
窗是人心灵的眼睛，窗帘则是眼睛上的睫毛，窗帘在防止强光射入，帮助人们合理的安排时间，美化室内环境，保证个人隐私，增强居家环境方面有重要作用。
随着人们生活节奏的加快，窗帘的自动化随之产生。
本产品是在学习机械原理及设计和电工学等知识，通过实践，观察，思考的基础上设计而成的，且人性化的思想理念也体现了科学技术在人们生活中的作用。
通过几个月的努力，使我们深刻感受到了电学，力学，加工工艺，理论知识与实践相结合在机械设计中的重要性。
加强和拓展这些方面的知识对机械学子们是很有必要的。
本设计将以PLC为核心设计了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案，在保留了原始智能窗帘的基本功能的同时又增加了一系列的实用功能并简化其电路结构，其将以控制方便，灵活，只要改变输入PLC的控制程序，便可改变智能窗帘的颜色，开合，从而使得人们的家居生活不断完美。
关键字:
PLC;
智能窗帘;
S7-300型;
系统结构图。
absraote
Withdevelopmentofallkindofsciencetechnologyandglobaleconomy,Pneumaticmanipulatorisaautomateddevicesthatcanmimicthehumanhandandarmmovementstodosomething，aslocanaccordingtoafixedproceduretomoving
objectsorcontroltools.Itcanreplacetheheavylaborinordertoachievetheproductionmechanizationandautomation,andcanworkindangerousworkingenvironmentstoprotectthepersonalsafety.
Thereforewidelyusedinmachinebuilding,metallurgy,electronics,lightindustryandatomicenergysectors.Thepneumaticpartofthedesignisprimarilytoreasonablepneumatiatcompressedneceengththdirectionprocedurework.Theinvertedpendulumisatypicalhighordersystem,withmultivariable,non-linear,strong-coupling,fleetandabsolutelyinstable.Itisrepresentativeasanidealmodeltoprove
newcontroltheoryandtechniques.Duringthecontrolprocess,pendulumcaneffectivelyreflectmanykeyproblemssuchasequanimity,robust,follow-upandtrack,th
methodofdoubleinvertedpendulum.Firstofaerefore.Thispaperstudiesacontrol
ll,themathematicalmodelofthedoubleinvertedpendulumisestablished,thenmakeacontroldesigntodoubleinvertedpendulumonthemathematicalmodel,anddeterminethesystemperformanceindexweightmatrix,byusinggeneticalgorithmin
ordertoattainthesystemstatefeedbackcontrolmatrix.Finally,thesimulationofthesystemismadeby.Afterseveraltestmatrixvaluetheresultsarenotsatisfactoryresponse,thenweoptimizematrixbyusingGeneticAlgorithm.Simulationresultsshow:
ThesystemresponsecanmeetthedesignrequirementseffectivelyafterGeneticAlgorithmoptimization.Smalltwistedpaperbrokenmachineforordinarhome,notonlycanbeusedformincedmeat.thesystemstatefeedbackcontrolmatrix.Keyword:
PLC;
cylinder;
pneumaticloop;
S7-300type;
.systemstrucer
全套设计，请加12401814
第一章绪论
1.1课题的研究背景和历史意义
机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。
不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。
机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。
现代机械工程创造出越来越精巧和越
来越复杂的机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。
人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。
新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。
这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。
人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂的工作，从而更促进手的功能。
手的实践反过来又促进人脑的智慧。
在人类的整个进化过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。
人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。
过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。
计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。
智能窗帘是带有一定自我反应、调节、控制功能的窗帘。
如根据室内环境状况自动调光线强度。
使得达到室内人体适应的光线亮度而不至于对人眼睛的伤害为了解决这些生活中碰到的实际问题，智能窗帘设计便应运而生。
1.2智能窗帘的发展现状及应用
目前，国外已大量应用机器人技术，机器人自动化生产线成套装备已成为自动化成套装备的主流以及未来自动化生产线的发展方向。
随着国民经济的发展和科学技术水平的提高，特别是计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术的迅猛发张，生活现代化得以实现，居住环境向舒适化、安全
化发展。
家居智能化在这种形势下应运而生。
本次设计是基于PLC控制技术的随光线强弱来自动控制型智能窗帘。
每个人对坏境室内光线强弱适应能力不同，室内主人可根据自己的需求自行调节所适应的最佳光线强度，连接电源并选择控制类型（自动控制/手动控制）。
选择自动控制时，智能窗帘由室内光线强度的变化，而经由相关器件接收、处理、控制信号，达到自行调节窗帘的开合程度，从而使光线的强弱程度达到主人所预先设定的值范围。
选择手动控制时，由于室内主人在黑夜白天的特殊需求而自行来控制窗帘的开合（例如在晚上、睡觉等时候，根据主人的需要是要求把窗帘闭合，而不影响睡眠质量，但是根据预先设定和程序设定，智能型窗帘是会依设定值打开窗帘的，所以需要手动控制来关闭窗帘）。
第二章、智能窗帘总体结构的设计2.1智能窗帘控制系统的控制原理
智能窗帘控制系统是通过西门子PLC控制系统控制直流电机，从而带动窗帘自动的上升和下降的系统，并且能够通过光电传感器感应到环境光度以及亮度的强弱，反馈信号给PLC，然后PLC控制系统就会根据光电传感器反馈的信号改变智能窗帘颜色的系统，其结构布局图如下:
2.2机械传动部分的设计计算
2.2.1智能窗帘结构系统中直流电机的选型计算
已知整个智能窗帘控制系统中窗帘与零件的重量，我们取总重量为10Kg，范围
为50mm~200mm，窗帘上升、下降速度为1~2r/min。
即:
G,mg,10X10,100N
V,,Dn,3.14X0.01X40,1.75mm/s
具体的电机设计计算如下:
G,W
N=,0.18（KW）
G,电机的负载
,传动效率，取0.75
所以根据N,0.18kw，n,1500r/min，查B1表10-4-1选用Y112M-4，再查B1表10-4-2得Y112M-4电机的结构。
2.2.2联轴器的选型计算
根据公式
PI4.953mm3dmin,A0,112,30nI960
d12d12输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器
TKTcaA,2的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。
联轴器的计算转矩，查《机械
KA,1.3设计（第八版）》表14-1，由于转矩变化很小，故取，则TKTcaA,2=1.3X49.24=64012N.Mm
查《机械设计课程设计》表14-4，选Lx3型弹性柱销联轴器其工称转矩为
d121250N.m，而电动机轴的直径为25mm所以联轴器的孔径不能太小。
取=25mm，半联轴器长度L=82mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度为60mm。
轴向滚动丝杠副
Nmm.丝杠轴，选HL1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000，半联轴器的
孔径25mm，半联轴器长度42mm。
2.2.3转轴的设计计算
轴是组成精密机械的重要零件之一。
一切作为回转运动的零件，都必须在轴上才能传递运动和动力。
在本课题所使用的轴，承受的负荷比较小，尺寸也比较小，制造精度高，要求材料具有足够高的机械强度和良好的加工性能。
因此，选用材料45#，传动轴最大外圆直径30，热处理为对轴进行调质处理。
此转轴大致图形如下:
2.3光电传感器的选型计算
本测量系统采用的是光穿透型光电传感器，这里我们采用的是基恩士的LS-7000系列:
1）LS-7000系列产品特性
LS-7000系列产品是一款高速、高精度的数字测微计，无需接触目标物即可对其尺寸进行测量。
该系列用途广泛，可应用于联机测量和脱机测量。
每秒2400次的高速采样可以确保达到两倍于普通型号的采样速度。
这样就可以对挤压制品进行连续测量以及对运动工件进行联机测量。
重复精度为?
0.15μm配备最新的光学系统，确保两倍于普通型号的重复精度，从而为高精度产品的制造提供了有力的支持。
连接两个测量头进行双渠道同步测量结合使用两个测量头可对两个目标物进行同步测量。
利用阈值更改功能对透明目标物进行稳定的检测DE处理器支持阈值更改功能，这样就可以对透明目标物进行稳定的检测。
2）测量原则
高亮度GaN绿色LED辐射光能够通过专用的散射模组和准直装置镜头变成均匀的平行光，并照射到测量范围内的目标物上。
然后目标物的影像即通过远心光学系统显示在HL-CCD（高速线性CCD）上。
HL-CCD（高速线性）的输出入射信号将由控制器中的DE（数字边缘检测）处理器和CPU进行处理。
因此，目标物的尺寸规格就可以被显示和输出。
第三章、智能窗帘的PLC控制系统的设计3.1PLC简介
3.1.1PLC的定义
PLC即可编程控制器（ProgrammableLogicController），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
在1987年国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义;
PLC英文全称ProgrammableLogicController，中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:
一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。
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。
PLC是可编程逻辑控制电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC。
PLC的发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。
PLC最基本最广泛的用于开关量的逻辑控制，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制，顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。
如注塑机，印刷机，订书机，智能窗帘，磨床，包装等。
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁，石油，化工，电力，建材，机械制造，汽车，轻纺，交通运输，环保及文化娱乐等各个行业，使用广泛。
随着应用领域的日益扩大，PLC技术及其产品仍在继续发展，主要朝着以下的方面发展。
1）微型化、网络化、开放性;
2）智能模块化;
3）编程语言的标准化和高级化;
4）网络通信功能标准化。
5.7PLC的选型及硬件配备
根据上述控制特点，采用小型PLC即可满足功能要求。
由于西门子S7-200系列属于小型PLC，其许多功能达到大、中型PLC的水平，而价格却和小型PLC的一样。
特别是S7-2000PU22*系列PLC，由于它具有多种功能模块和人机界面可供选择，
所以系统的集成非常方便，并且可以很容易地组成PLC网络。
可用梯形图、语句表和功能图三种语言来编程。
且指令功能强，易于掌握、操作方便。
近年来，S7-200PLC已在工业各领域得到了广泛的应用。
S7-200CPU22*系列PLC共有五种CPU模块其各自的技术指标见表3.2。
，由于存在模拟量输入输出，需要增加模拟量输入输出模块，在西门子S7-200系列PLC中有专门的模拟量I/O扩展模块。
3.1.2PLC的用途
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。
1、开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。
如注塑。
2、模拟量控制
在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。
为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。
PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
3、运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。
从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用16路的运动控制模块。
如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。
世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、智能窗帘、机器人、电梯等场合。
4、过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。
作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。
PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。
大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。
PID处理一般是运行16路的PID子程序。
过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
5、数据处理
现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。
这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信号与设定的压力信号经过PID运算后，通过控制变频器的输出频率来调整电动机的转速，保持供水压力的恒定，这样
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