一款家居智能湿度控制电路


  家居湿度控制的知识点:标准信号及变送器的概念,控制系统的组成,模拟量输入模块的数据读取,模拟量输入模块的程序编程等。

  一、家居湿度智能控制系统组成

  家居湿度智能控制系统组成如下图所示,由湿度测量变送器、FX2N、MCGS组态软件、报警、加湿器、去湿器等组成。基本原理是通过湿度测量变送器把被测房间的湿度转换成与湿度成正比的标准4~20mA模拟信号,4~20mA模拟信号经过PLC特殊模块进行A/D转换、通过PLC程序编程,并通过MCGS组态,实现了对家居湿度的实时检测、调节及报警。

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  MCGS组态软件由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。两部分互相独立,又紧密相关。如下图所示。

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  组态环境相当于一套完整的工具软件,帮助用户设计和构造自己的应用系统。运行环境则按照组态环境中构造的组态工程,以用户指定的方式运行,并进行各种处理,完成用户组态设计的目标和功能。

  下面重点介绍湿度测量变送器,PLC特殊模块的应用及其程序编程。

  二、湿度测量变送器的选型
  
  1.湿度测量变送器的选型
  
  变送器用来将电量或非电量转换为标准的直流电流或电压(如4-20mA和O- 10V),它分为电流输出型和电压输出型,电压输出具有恒压源的特性,远程传输抗干扰能力差。电流输出型具有恒流源的特性,恒流源内阻很大,PLC的模拟量输入模块输入电流时,输入阻抗很低,如≤250Ω,线路上的干扰信号在模块的输入阻抗上产生的干扰电压很低,所以模拟量电流信号适合于远程传送。

  考虑到测量精度及价钱合理性,本控制系统采用了AW3020电流输出湿度测量变送器,AW3020湿度测量变送器里面的湿度传感器采用AM2302,保证了变送器优良的长期稳定性、低延滞性。

  2.变送器的技术参数

一款家居智能湿度控制电路

一款家居智能湿度控制电路

  湿敏电容:湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时,湿敏电容的介电常数发生变化,使其电容量也发生变化,其电容变化量与相对湿度成正比。湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化。

  3.电气连接图
  
  湿度测量变送器电气连接如下图所示。

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  三、PLC特殊功能模块FX2N-2AD介绍
  
  1.布线
  
  FX2N-2AD为2通道12位A/D转换模块,可连接到FXON、FX2N和FX2NC系列PLC中。

  本控制系统采用FX2N-48MR,两个模拟量输入通道接受输入为4~20 mA。此模块占用8个I/O点。FX2N-2AD和主单元用电缆在主单元的右边进行连接。使用FROM/TO指令与PLC进行数据传输。如下图所示。

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  在使用中,不能将一个通道作为模拟电压输入而将另一个作为电流输入,这是因为两个通道适应相同的偏值量和增益值,对于电流输入,使用时短路VIN和IIN。

  接在FX2N基本单元右边扩展总线上的特殊功能模块,其编号是从最靠近基本单元的那一个开始顺次编为0~7号。下表所示为功能模块连接编号表。

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  2.缓冲存储器BFM
  
  特殊功能模块内部均有数据缓冲存储器BFM,是FX2N-2AD同PLC基本单元进行数据通信的区域,这一缓冲期区由32个16位的寄存器组成,编号为BFM#O~BFM#31,如下表所示。

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  BFM#O:由BFM#17(低8位数据)指定的通道的输入数据当前值被储存。当前值数据以二进制形式存储。

  BFM #1:输入数据当前值(高端4位数据)被储存。当前值数据以二进制形式储存。

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  3.偏置和增益的调整
  
  模块出厂时,对于电压输入为0~10VDC,偏置值和增益值调整到数字值为O~4000。

  当FX2N~2AD用作电流输入或O~5VDC输入,或根据工厂设定的输入特性进行输入时,就有必要进行偏置值和增益值的调节。偏置值和增益值的调节是对实际的模拟输入设定一个数字值,这是由FX2N-2AD的容量调节器来调节的。下图为FX2N~2AD容量调节示意图。

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  (1)增益调整
  
  增益调整可设置为任意数值,但是,为了将12位分辨率展示到最大,可使用的数字范围为0~4000。

  在电流输入时,对于20mA的模拟输入值,数字调整到4000.如下图所示。

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  (2)偏置值调整
  
  当模拟量电流输入为4~20 mA时,最好的电流输入特性应该如下图所示。

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  四、特殊功能模块的程序编程
  
  FX系列PLC基本单元与特殊功能模块之间的数据通信由FROM/TO指令来执行。FROM指令是将增设的特殊单元缓冲存储器( BFM)的内容读到PLC中的指令。TO指令是从PLC对特殊单元缓冲存储器写入数据的指令。

  1.程序编程

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  2.程序分析
  
  对应程序边的标注,分析如下:

  ①按下启动按钮后,M10触点得电,在O号特殊模块的缓冲存储器#17中,写入HO数据。(选择A/D输入通道1)
  
  ②在O号特殊模块的缓冲存储器#17中,写入H2数据。(通道1的A/D转换开始)
  
  ③从O号特殊模块的缓冲存储器#0、#1中分别读出低8位数据传送至PLC的K4MO中。(读取通道1的数据)
  
  ④把K4MO中16位数传送到数据存储器D100中。

  ⑤累加临时存放数据的存储器D114、D115清零。

  ⑥累加数据存储器D118、D19清零。

  ⑦与④中的D100构成32位,对高16位清零。

  ⑧累加次数记录⑨每个扫描周期Dl00采集的数据累加一次⑩扫描次数与20次进行比较(11)扫描次数等于20时,M133触点闭合,20次采集的数据累加除于20得出的平均数送数据存储器D110,另外M133触点闭合,程序中相关数据清零,重新取平均数。

  (12)、(15)、(16)设置湿度报警值。湿度小于20%、大于80%报警。

  (13)、(17)、(18)设置加湿值。湿度小于30%加湿、大于45%加湿停止。

  (14)、(19)、(20)设置去湿值。湿度大于70%去湿、小于55%去湿停止。

  五、单元湿度控制PLC接线
  
  下图是一个检测房间的PLC接线,如果多个房间类推。

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