毕业设计论文排版格式样例,供参考

南京信息职业技术学院

毕业设计论文

作者 高宝 学号 20911P13

系部 机电学院

专业 机电一体化技术

题目 智能窗户的设计与制作

指导教师 贺道坤 赵海峰

评阅教师 王春峰 完成时间： 2012 年 05 月 15 日

智能窗户的设计与制作

摘要：本课题针对智能家居安防系统要求，设计了一套由PAC、触摸屏、窗户等主要设备构成的全自动智能窗户。主要研究内容是利用控制器PAC智能窗户的自动化控制，实现刮风、下雨、天黑自动关窗，温湿度变化节能提醒，实现燃气、火灾、非法闯入的检测与报警，完成PLC的软件编程，实现所设计的各个动作，并设计出实物模型，完成模型的接线与调试，实现既定动作，能够实现手动控制和自动化运行。本系统具有以下的特点：采用了可靠性高、使用简单、编程灵活的工控设备PAC 和QUICK PANEL VIEW CONTROL系列的触摸屏作为主要控制设备，通过自动和手动控制，以及模拟量输入模块准确采集模拟量信号，确保安防系统安全稳定的运行。同时采用以太网模块，系统实现了计算机、触摸屏和PLC的有效结合，可通过

IP地址访问，具有远程监视与控制能力，管理方便，可用于智能楼宇或大型仓

储、车间的窗户管理。

关键词：智能窗户自动化PAC控制传感器

Title : The design an d production of Smart windows

Abstract:The topic for the intelligent home security systems requirements set by the PAC, the touch screen, windows and other major equipment constitute automatic intelligent windows. The main research is the use of automatic control of the controller PAC smart windows, wind, rain, darkness automatically close the window, temperature and humidity changes in energy-saving reminders, the realization of gas, fire, illegal intrusion detection and alarm, to complete PLC software programming, the various actions designed to achieve, and design mock-ups to complete the wiring and debugging of the model to achieve the established action, manual control and automatic operation. This system has the following characteristics: high reliability, easy to use, flexible programming, industrial equipment, PAC and the QUICK PANEL VIEW CONTROL series of touch-screen as the main control device, the simulation accurately captured by the automatic and manual control, and the analog input module signals to ensure safe and stable operation of the security system.Ethernet module, the system achieves an effective combination of computer, touch screen and PLC can access by IP address, remote monitoring and control capabilities, easy management, and can be used for intelligent building or large warehouse, shop windows management.

Keywords: intelligent Windows, programmable, PAC, sensor

目录

1 绪论 (1)

1.1 智能窗户的产生及意义 (1)

1.2 国内外发展的现状及趋势 (2)

1.3 智能窗户的研究内容 (4)

2 系统的理论分析及方案的确定 (5)

2.1 系统的理论分析 (5)

2.2 系统主要实现的功能 (6)

2.3 系统包括的模块及特点 (6)

2.4 方案的确定 (7)

3 智能窗户硬件的选择及设计 (8)

3.1 智能家居安防系统的基本构成 (8)

3.2 智能家居安防系统的控制要求 (8)

3.3 机械部分设计 (9)

3.4 控制器的选择 (10)

3.5 Proficy Machine Edition编程软件 (14)

3.6 传感器的选择 (14)

3.7 按钮及指示灯、蜂鸣器的选择 (17)

4 智能窗户控制系统的设计 (18)

4.1 PLC I/O点的分配 (18)

4.2 电气主回路设计 (20)

4.3 传感器电路接线设计、 (20)

4.4 PAC外围硬件线路设计 (22)

4.5 电气控制柜的设计 (23)

4.6 软件的设计 (25)

4.7 程序的编写 (27)

4.8 触摸屏的设计 (29)

4.9 运行调试设备 (32)

5 本课题存在的问题与展望 (34)

结论 (34)

致谢 (35)

参考文献 (35)

附录1 电气图(共13页) (36)

附录2 成果照片 (50)

1绪论

1.1智能窗户的产生及意义

随着国民经济的发展，人民的生活水平日益提高，人们对其住宅的要求也越来越高，表现在不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对其安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。但是，一些建筑由于疏忽大意时常会出现一些火灾或煤气泄露险情以及财物被盗的情况，给家庭和企业社会带来巨大的损失，现代的自动化技术除了在工业控制上大展拳脚外，同时为我们的生活提供了太多的便利，在生活的各个方面，人们迫切需要一种智能型的家庭安全自动关窗系统，能可靠的进行日常的开关工作，在环境大风或下雨的情况下，自动识别大风或下雨天气，实现自动关窗动作，以便人们能够更安心的工作，同时也保证了居民生活的舒适和生命财产不受损失。

为此，我们此次项目研究的智能窗户是以智能家居为背景，利用综合布线技术、PAC技术，系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、电脑远程控制技术等将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。智能家居将让用户有更方便的手段来管理家庭设备。

窗户是建筑最重要的组成部分之一，窗户的自动化程度直接影响到建筑的智能化程度。智能窗户是智能家居系统的一部分，其中智能家居又称智能住宅，在国外常用Smart Home表示。与智能家居含义近似的有家庭自动化（Home Automation）、电子家庭（Electronic Home、E-home）、数字家园（Digital Family）、家庭网络（Home Net/Networks for Home）、网络家居（Network Home）、智能家庭/建筑（Intelligent Home/Building），在我国香港和台湾等地区，还有数码家庭、数码家居等称法。智能家居是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。智能家居系统的产生给人们的生活带来了巨大的方便与快捷，符合科技渐渐主导和渗入生活社会发展趋势，推进了人工智能化的生活的实现，与此同时，足以见得智能家居系统广阔的发展前景和可观的市场经济效益。

每年发生数以万起因煤气泄漏引发的火灾和入室犯罪案件，都已表明对居家

环境的安全防范迫在眉睫。有鉴于此，开发一套功能齐全的智能窗户无论是从社会意义还是从经济价值角度分析，都有广泛的发展前景；从治安角度考虑，如果智能家居安防系统能够得到广泛应用，必能会对犯罪分子形成强有力的震慑作用，减少入室盗窃、机动车盗窃等家居相关案件的发生，为构建社会主义和谐社会贡献一份力量。

除此之外，随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便生活的自动控制系统进入了人们的生活，智能窗户已经深入一些高级写字楼，将来普通楼宇及家居的智能化必然是一种发展趋势，这样不但能给人们生活带来方便，提高生活舒适性，而且为广大居民提供了安全稳定可靠的居住环境。

作为智能家居的一个组成部分，智能窗户可以承载越来越多的功能，对于家庭，窗户是家庭采光和空气循环的主要途径，同时也是盗窃非法进屋的一个重要途径，既能实现通风采光同时又能防盗是智能窗户的一项必备功能。同时，很多家庭为了防盗通常采用钢筋结构的防盗网加固在窗户外，这样是起到了防盗功能，但一旦发生火灾等紧急情况，窗外的防盗网大大的降低了人们求生或逃生的机会。所以智能窗户对于建筑的基本功能要求不能降低，同时还要兼顾美观并为人们提供更好的智能化服务，包括防盗、煤气安全报警及通风、刮风下雨自动开关窗等等。

1.2国内外发展的现状及趋势

1.2.1国内发展现状及趋势

智能窗户一般是指安装了先进的防盗、防劫、报警、自动关窗等系统的窗户。智能窗户以前在一些公共场所、高档商品房、商场中运用广泛，现在正向普通家庭普及。 智能窗户控制系统一般由无线遥控器、主控器、控制器、驱动器等组成，现在的智能窗户系统集现代声、光、机、电、通讯为一体，是智能居家的理想选择。另一种智能窗是由玻璃或透明塑料等基材和调光材料所组成的具有调光功能的器件， 在一定的物理条件( 如电场、 温度)下，这种器件可以改变自身的透明度或颜色，从而选择性地吸收和反射外界热辐射和阻止内部热扩散，达到调节光强度或室内温度的目的。

随着经济的发展，社会信息化的程度不断提高，智能家居的概念逐步走进了

人们的生活。我国将住宅小区智能化定义为, 利用4C即(计算机、通讯与网络、自控、IC卡")技术，通过有效的传输网络，将多元信息服务与管理、物业管理与安防、住宅智能化系统集成，为住宅小区的服务与管理提供高技术的智能化手段，以期实现快捷高效的超值服务与管理，提供安全舒适的家居环境。由于智能化家居系统能够为人们提供更加轻松、有序、高效的现代生活方式，在不久的将来，没有智能家居系统的住宅将会像今天不能上网的住宅那样不合潮流。目前智能化住宅之所以能够作为房地产开发的卖点，也说明了智能化住宅本身有它的市场需求。但是由于媒体炒作和开发商一些夸张的宣传，消费者对智能化的认识也存在着误区。一是认为简单的监控设施，网络设施的堆砌，便是实现了信息化、智能化，如设置一个可视电话，可视门铃等。二是认为智能化深不可测，打开手机热水器便开了，甚至把冰箱，微波炉等都上网络，都打手机遥控。

智能窗户是住宅智能化的核心部分，目前我国的智能家居市场有三个特点：一是市场潜力大，现在的房地产业在全国的发展都很火爆，作为其下游产业，智能家居市场前景还是非常乐观的。第二点就是产品多，厂家多，大部分集中在上海、北京、深圳、广州等地。但到目前为止还没有一家形成规模化。第三，就是目前国家对智能家居行业还没有实施统一的行业标准，使得很多中小企业各自为政，按自己对市场的理解来开发产品，相互间的产品不具备兼容性，这种局面有点春秋战国时代诸侯争霸的感觉。

1.2.2 国外发展现状及趋势

自从世界上第1幢智能建筑1984年在美国出现后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛的应用。新加坡模式的家庭智能化系统包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和系统软件配置等。

目前在智能家居系统方面的国外品牌主要有：美国Control4 、易居智能家居Easyhouse 、安明斯、KOTI智能家居、韩国现代、A VTRONSYS 艾维创美国Honeywell 、意大利Dada Home、美国快思聪、法国VITY、霍尼韦尔普力特等。

根据美国该行业之某专业顾问公司的统计资料显示：2010年，美国一个家庭要安装家庭自动化设备的平均费用在7000至9000美元之间。 2011年美国家庭已使用先进家庭自动化设备的比率为0.62％，看来市场真正启动尚需时日。预计这五年内，家庭自动化的市场年平均增长率为8％。该公司的资料亦显示：到2015年，家庭网络市场总额可达57亿美元。据国际专家预测，到2013年底国际智能家居的产品销售额可达24亿美元。 2020年可达148亿美元。

1.2.3智能窗户发展的趋势

智能窗户系统正在向集成化、多功能化、智能化的方便快捷的方向发展。根据目前国内智能门窗市场特点，今后几年智能家居市场会进入一个行业整合阶段，最终可能会出现几家规模比较大，品牌影响力好的厂家。从产品角度来讲，以后的智能家居产品会朝着实用化、傻瓜化（操作简单）、模块化的方向发展，所谓模块化就是产品开发商把智能家居产品做成模块化的，可以根据用户的实际需求任意搭配。这样不仅可满足不同层次用户的需要,而且可以节约成本，也可以节约不必要的端口模块的浪费。

近几年来，我国建筑业的良好发展势态极大促进了智能门窗行业的全面发展，我国的建筑门窗行业正在进入一个崭新的发展阶段，在技术和管理方面，正在走向正规化，成熟化和智能化。国内多功能智能门窗企业为了获得更大的投资收益，在生产规模和产品质量上不断提高。但是受国际金融危机、外部政策环境、产业上下游需求等众多因素的影响，多功能智能窗户行业在未来几年的市场状况及价格走势备受关注。

随着高科技和信息技术的广泛应用，安全、舒适、便利的生活环境已经不再是一个遥远的梦想。由于智能家居系统能够为人们提供更加轻松、有序、高效的现代生活环境，因此已经成为房地产商追逐的热点。在未来，没有智能家居系统的住宅将像今天不能上网的住宅那样不合潮流。相信不远的将来，智能家居一定会更好地造福人类。

1.3智能窗户的研究内容

根据该项目前期的主要研究工作任务的安排，本文的主要研究内容是利用控

制器PAC智能窗户的自动化控制，实现刮风、下雨、天黑自动关窗，温湿度变化节能提醒，实现燃气、火灾、非法闯入的检测与报警，完成PLC的软件编程，实现所设计的各个动作，并设计出实物模型，完成模型的接线与调试，实现既定动作，能够实现手动控制和自动化运行。主要包括：系统的硬件设计、软件设计、人机界面设计和调试等几个阶段，论文主要内容如下：

1）.对智能窗户国内外的现状与发展作简单的介绍，明确背景知识与选型根据；

2）.系统硬件设计，包括总体的结构设计、窗户模型机械部分设计、控制器的选型、传感器的选型、执行机构的选型、控制柜的设计与制作。控具体有：控制柜底板元器件布置设计、开关量传感器连接电路设计、风速传感器连接电路设计、温湿度传感器连接电路设计、控制柜面板设计等；

3）.可编程控制器部分的软件设计，包括I/O接口的分配确定、系统主程序、安防系统程序、风速检测程序、温湿度检测程序、电机控制程序的软件设计等等。

4）.人机界面的设计以及程序的调试及完善。

5）.系统硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术的研究与实现。

根据本课题欲实现的功能和所要研究的内容，应采取以下研究步骤来实现：1）.进行系统整体方案设计与可行性研究、合理的将整个系统划分成各个功能模块；

2）.各个功能模块的硬件选型、电路原理设计、元器件(芯片)选择与特性测试；

3）.各个功能模块的软硬件调试、各个功能模块的整体调试、系统整体电路调试、系统整体软件调试、最后进行联机调试。

2系统的理论分析及方案的确定

2.1系统的理论分析

智能窗户是智能家居的重要组成部分。这部分主要承担着家庭里的安防、自动开关窗、煤气泄漏报警、火灾报警、防盗报警等，以为我们提供方便、安全、舒适的生活、人性化的工作空间。

一套完整的智能窗户系统统应包括以下方面：

(1)主人在家模式（活动情况/睡眠情况下）

(2)主人外出模式

(3)外来侵入模式

(4)环境指标的检测

首先确定以三菱FX2N-32MR-D型可编程控制器为控制核心，结合三菱GOT1000系列触摸屏，对整个智能家居安防系统进行远程控制，与此同时，通过电脑来实现安防设备状态的远程监视

2.2系统主要实现的功能

该系统是基于可编程控制器PLC控制的智能窗户系统，能根据外界的天气情况和室内的气体情况以及外人接近情况来控制着窗户的开启和关闭。

本系统有以下几个控制要求：

1)当室内的温度超过30度时能开窗换气，保持室内空气的清新，当然这一动作是以外界没有下雨和盗情为前提的。

2)当室内的湿度达到一定数值(可以自己设置)时，智能窗户开动排气扇通风换气。

3)当室外刮起大风时，传感器检测到信号，此时会给PLC信号，接着PLC 控制窗户的关闭。

4)当外界下雨时，湿敏传感器检测到这一下雨信号并将信号传送给PLC，PLC控制着电机及时关闭窗户，防止雨水进入室内损坏室内的装饰和物品。

5)当室内可燃性气体、烟雾等超过一定的标准时，窗户自动打开，并启动排气扇进行排气，同时报警器也会响起来提醒主人危险的存在，防止煤气中毒或火灾事故的发生。

6)当窗户外有人驻留时，阻断了红外线探测器的发射接收通路，窗户会立刻关闭并发出高分贝声音报警，起到防盗的作用。

7)当白天转为黑夜时，光控传感器会检测到信号，接着传给可编程控制器，然后电机带动窗户关闭。

2.3系统包括的模块及特点

系统主要的模块包括：电机驱动模块、煤气检测模块、烟雾检测模块、湿度

检测模块、温度检测模块、红外线探测模块、按钮模块等。

在所制作的窗户上适当的位置配置一些传感器：包括红外传感器、温度传感器、湿度探测器、烟雾传感器，电容接近开关、电感接近开关、行程开关等，可以设定当这些传感器处在某种状态时，执行一系列的动作，例如，当家中有非法闯入时，通过蜂鸣器发出报警、同时窗户自动关闭……

2.4方案的确定

经过论证之后决定采用该方案。因为该方案实施起来具有以下特点：

1、电脑远程监视：利用组态软件、实现安防设备状态的远程监视。

2、电脑远程控制：利用电脑客户端，通过IP地址进行访问设备，实现安防设备的远程控制。

3、在现有条件下，制作过程更为简单可行，节省成本。

4、所实现的功能贴近生活所需，实现推广起来较为容易

其系统组成结构如图2-1所示：

图2-1 系统实施方案

3智能窗户硬件的选择及设计

3.1智能家居安防系统的基本构成

智能窗户控制系统主要由可编程控制器、各种传感器、控制按钮、指示灯、报警器、触摸屏等组成，其中以GE PAC控制器为控制核心，结合GE QUICK PANEL CONTROL系列触摸屏，对智能窗户进行远程控制，与此同时，通过以太网来实现安防设备状态的远程监视。

当各种传感器被触发时，信号会传给PAC，PAC控制电机对窗户进行打开与关闭。同时，整个系统运行过程中，相应的指示灯、报警器也会产生各自的信号，除此之外，还可通过各种控制按钮对安防系统进行手动控制。

图2-2智能窗户系统的基本组成

3.2智能家居安防系统的控制要求

打开电源开关后，PAC的电源就接通了，PAC启动后以扫描的方式开始工作。可燃性气体传感器、烟雾传感器、光电传感器、电容式传感器、光控开关、电感式传感器、温度传感器等将检测到的信号传人到PAC中，PAC根据这些信息控制

着窗户的开启或关闭。其中可燃性气体传感器检测到的信号优先级别最高，窗户执行关闭的前提是未检测到可燃性气体。

(1)当室内可燃性气体、烟雾等超过一定的标准时，窗户自动打开，进行自动通风，并启动排气扇进行排气，同时报警器也会响起来提醒主人危险的存在，防止煤气中毒或火灾事故的发生等。

(2)当窗户外有人驻留时，阻断了光电传感器的发射接收通路，窗户会立刻关闭并发出高分贝声音报警，起到防盗的作用，但前提是室内未检测到可燃性气体。

(3)当外界下雨时，电容式传感器检测到这一下雨信号并将信号传送给PLC，PLC控制着电机及时关闭窗户，防止雨水进入室内损坏室内的装饰和物品，前提也是未检测到室内有可燃性气体，才执行关窗命令。

(4)当室内未检测到有可燃性气体，且光控开关没有接收到光信号或者是天黑光线变暗时，电机被驱动，此时自动执行关闭窗户。

(5)当外界刮起风，电感式传感器检测到风力达到了一定值，为了防止室内的物品被吹乱、损坏，此时就会自动关闭窗户，前提是未检测到室内有可燃性气体。

(6)当室内的温度低于10度或高于30度时，且未检测到室内有可燃性气体，窗户会自动执行关闭，同时空调指示灯变亮，这时就提醒主人可以手动打开空调。

(7)同时湿度传感器会时时报告室内空气湿度，由此提醒主人是否需要改变室内的湿度。

如此反复循环，PLC进入到下一个工作周期，继续处理传感器采集到的信号，直到将PLC停止(由RUN状态到STOP状态)。

3.3机械部分设计

根据要实现的基本功能，窗户需要能够实现自动打开和关闭，其结构设计如3-1所示:

右限位开关

左限位开关

直流减速机

固定窗

活动窗

排气扇

元器件安装板

图3-1 窗户结构图

3.4 控制器的选择

可编程逻辑控制器（PLC ）作为一种快速和可靠的解决方案，满足了工厂对于使用环境和可靠行的要求，其编程方式也非常适合机电工程师的思维习惯，所以自PLC 问世以来在自动化控制系统领域已经独领风骚二十多年。一些大中型PLC 已经具备了比较强的浮点运算能力和比较丰富的通讯能力，能完成更为复杂的自动控制技术。在当前的自动化应用领域，对自动化控制系统已经提出了更高的要求，PAC(Programmable Automation Controller)的概念随之被提出，克服了PLC 长期过于封闭化、专有化的导致其技术发展缓慢的缺点，PAC 消除了PLC 与PC 机间不断扩大的技术差距的瓶颈，并作为近年来自动化产业最为重要的发展趋势之一，PAC 受到了自动化业界及终端用户的广泛关注。

RX3i 拥有300MHz Intel 微处理器和10Mbytes 用户内存的控制器。PAC Systems RX3i 拥有一个单一的控制引擎和一个通用的编程环境，它能方便地应用在多种硬件平台上，并且提供集中控制选择。 可与40多种I/O 模块配合使用；此外，系统还提供多种网络接口模块。PCI 总线背板其总线速度为 27MHz ，，其

中一个非常独特的特点是背板总线支持带电插拔功能,有一点要注意的是CPU不能热插拔，图3-2是Rx3i可以相接的外围产品。

图3-2 PAC Systems RX3i控制器外围产品

3.4.1电源模块选用及特点

RX3i的电源模块像I/O一样简单地插在背板上，并且能与任何标准型号RX3iCPU协同工作。每个电源模块具有自动电压适应功能，无需跳线选择不同的输入电压。电源模块具有限流功能，发生短路时，电源模块会自动关断来避免硬件损坏。RX3i电源模块与CPU性能紧密结合能实现单机控制、失败安全和容错。其他的性能和安全特性还包括诊断机制和内置智能开关熔丝。

我们选择的电源为IC695PSD040模块， IC695PSD040电源的输入电压范围是18VDC - 39 VDC，提供40W的输出功率。+5.1 VDC 输出，+24 VDC继电器输出，可以应用在继电器输出模块上的电源电路，+3.3 VDC，这种输出只能在内部用于IC695产品编号RX3i模块中。

3.4.2 CPU模块选用及特性

Rx3i的 CPU 是具有高速运算和高速数据吞吐的处理器。控制器在多种标准的编程语言下能处理可达32KI/O。这种CPU具有300Mhz的处理器和10Mbytes 的用户内存，RX3i支持多种 IEC 语言和 C 语言，使得我们编程更加灵活。该

系统配置的CPU模块为IC695CPU310模块，RX3i CPU有一个300MHZ处理器，支持32K 数字输入，32K 数字输出、32K模拟输入、32K模拟输出。CPU 能够支持多种语言，包括：继电器梯形图语言、指令表语言、C编程语言、功能块图、Open Process、用户定义的功能块、结构化文本、SFC和符号编程我们采用梯形图语言进行编程。

3.4.3以太网通信模块的选用及特性

以太网通信模块选用IC695ETM001模块，用来连接PAC系统RX3i控制器至以太网。RX3i控制器通过它能够与其他PAC系统和90系列、VersaMax控制器进行通讯。以太网接口模块提供与其他PLC，运行主机通讯工具包或编程器软件的主机，和运行TCP/IP版本编程软件的计算机的连接。以太网接口模块有两个自适应的10Base T / 100Base TX RJ-45屏蔽双绞线以太网端口，用来连接10BaseT或者100BaseTX IEEE 802.3网络中的任意一个。这个接口能够自动检测速度，双工模式（半双工或全双工）和与之连接的电缆（直行或者交叉），而不需要外界的干涉。

3.4.4数字量输入模块

数字量输入模块采用IC694MDL645,,提供一组共用一个公共端的16个输入点。该模块既可以接成共阴回路又可以接成共阳回路，输入特性兼容宽范围的输入设备，例如按钮，限位开关，电子接近开关。电流输入到一个输入点会在输入状态表（%I）中产生一个逻辑１。现场设备可由外部电源供电。在本系统中，用该模块采集系统中传感器及按钮等信号。

3.4.5数字输出模块选用及特性

数字输出模块采用IC694MDL754,提供两组（每组16个）共32个输出点。每组有一个共用的电源输出端。这种输出模块具有正逻辑特性；它向负载提供的源电流来自用户共用端或者到正电源总线。输出装置连接在负电源总线和输出点之间。这种模块的输出特性兼容很广的负载，例如：电动机、接触器、继电器，BCD 显示和指示灯。用户必须提供现场操作装置的电源。每个输出端用标有序号的发光二极管显示其工作状态（ON/OFF）。这个模块上没有熔断器。

3.4.6模拟输入模块选用及特性

模拟输入模块选用IC695ALG600，提供8通道通用模拟量输入模块，。

模拟量输入模块能在每个通道的基础上配置电压、热电偶、电流、RTD和电阻输入。有30多种类型的设备可以在每个通道的基础上进行配置。通用模拟量输入模块提供广泛的诊断机制，如断路、变化率、高、高/ 高、低、低/ 低、未到量程和超过量程的各种报警。每种报警都会产生对控制器的中断。

通用模拟量模块 IC695ALG600 提供八个通用的模拟量输入通道和两个冷端温度补偿（CJC）通道。输入端分成两个相同的组，每组有四个通道。通过使用Machine Edition 的软件，可以独立配置通道：具有8 路电压、热电偶、电流、RTD 和电阻输入的通道，可以进行任意组合。在这里我们采用热电阻输入通道和电流输入通道，分别采集电机温度和气泵压力。

3.4.7底板

有两种通用背板可以用于RX3i PAC 系统：16 插槽的通用背板(IC695CHS016)和12 插槽的通用背板(IC695CHS012)。本生产线控制系统用的是12插槽的通用背板。绝大多数的模块占用一个插槽，一些模块例如CPU 模块以及交流电源，两倍宽，占用两个插槽。

通用背板最左侧的插槽是0插槽。只有IC695电源的背板连接器可以插在0插槽上（注意：IC695 电源可以装在任何插槽内）。然而两个插槽宽的模块的连接器在模块底部右边，如CPU310，可以插入1 插槽连接器并盖住0 插槽。在配置以及用户逻辑应用软件中的槽号是参照CPU 占据插槽的左边插槽的槽号。例如，如果CPU 模块装在1插槽，而0插槽同样被模块占据，考虑配置和逻辑，CPU 就被认为是插入0 插槽。

从插槽1到11，每槽有两个连接器，一个用于RX3i PCI总线，另一个用于RX3i串行总线。每个插槽可以接受任何类型的兼容模块：IC695电源，IC695CPU 或者IC695, IC694以及IC693 I/O或选项模块。

3.4.8人机界面选用

Quick Panel View/Control，它是紧凑型控制计算机。Quick Panel View/Control 提供不同的配置来满足使用需求，既可以作为全功能的HMI（人机界面），也可以作为HMI与本地控制器和分布式控制应用的结合。由微软Windows CE .NET 嵌入式控制操作系统支持，与其他版本Windows 的统一性，简化我们对已存在程序代码的移植。我们采用的是Quick Panel View/Control 6寸触摸屏，它基于Intel

微处理器，将多种I/O选项结合到一个高分辨率的操作员接口。通过选择这些标准接口和扩展总线，可以将它与大多数的工业设备连接。

Quick Panel View/Control 配有各种类型的存储器，一个32MB的动态随机存取存储器（DRAM）分配给操作系统、工程存储单元和应用存储单元。支持32MB 或64MB闪存，作为虚拟的硬盘驱动器，被分配给操作系统和应用程序的长久存储。保持存储器包括一个由电池支持的512 KB 静态存储器（SRAM）来存储数据，保证重要数据即使在断电的情况下也不会丢失。

工作时由外部提供24VDC工作电压，通过电源插孔接入。它可扩展外部设备，如鼠标、键盘等输入设备。Quick Panel View/Control有一个10/100BaseT自适应以太网端口(IEEE802.3)，可以通过在外壳底部的RJ45连接器将以太网电缆（无屏蔽，双绞线，UTP CAT 5）连接到模块上。端口上的LED指示灯指示通道状态。可以通过Windows CE 网络通讯或用户应用程序访问端口。在使用前需要进行IP地址的设定。

3.5 Proficy Machine Edition编程软件

Proficy Machine Edition 是一个高级的软件开发环境和机器层面自动化维护环境。它能由一个编程人员实现人机界面、运动控制和执行逻辑的开发。

GE Fanuc的Proficy Machine Edition 是一个适用于人机界面开发、运动控制及控制应用的通用开发环境。Proficy Machine Edition 提供一个统一的用户界面，全程拖放的编辑功能，及支持项目需要的多目标组件的编辑功能。支持快速、强有力、面向对象的编程，Proficy Machine Edition 充分利用了工业标准技术的优势，如XML、COM/DCOM、OPC和ActiveX 。Proficy Machine Edition也包括了基于网络的功能，如它的嵌入式网络服务器，可以将实时数据传输给企业里任意一个人。

Proficy Machine Edition组件主要包括Proficy 人机界面、Proficy 逻辑开发器－PC、Proficy 逻辑开发器－PLC和Proficy 运动控制开发器。在本系统的开发中我们主要使用Proficy人机界面和Proficy 逻辑开发器－PLC组件。

3.6传感器的选择

1、光电传感器的选择

光电检测方法具有精度高,反应快,非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,体积小.近年来,随着光电技术的发展,光电传感器已成为系列产品,其品种及产量日益增加,用户可根据需要选用各种规格产品,在各种轻工自动机上获得广泛的应用。

综合以上考虑，我们最终选择了OMCH的型号为E3S-GS30E4的NPN型光电传感器，该传感器的性价比在同一类产品中还是比较高的。

2、温度传感器的选择

温度传感器用于检测室内温度，并显示在触摸屏上。器件选用JWSL—2AT，JWSL—2AT通过两个接口发送和接收信息，因此在中央处理器和JWSL—2AT 之间仅需两根连接线，用与读写和转换的电源可从外部电源获取，节省硬件资源。

3、湿度传感器的选择

湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。

湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。

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、酪酸醋酸纤维等。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。

此次选择的是JWSL—2AT型号湿度变送器，该传感器是温湿度变送器，可以检测温度、湿度两个信号，输出的为模拟量信号，温湿度的双重作用大大节省了项目的经济成本。

4、烟雾传感器的选择

1)烟雾报警器，别称火灾烟雾报警器、烟雾传感器、烟雾感应器等。一般将独立的，实物产品电池供电、或交流电供电电池为备电，现成报警时能发出声光指示的，称为独立式烟雾报警器。由总线供电，总线上可以连接有多个，与火灾报警控制器联网、通讯组成一个报警系统，报警时现场无声音，主机有声光提示，这类感烟报警装置一般称之为感烟探测器。

2)烟雾报警器从使用的传感器来分为离子烟雾报警器、光电烟雾报警器。

3)详细简介：离子烟雾报警器对微小的烟雾粒子的感应要灵敏一些，对各种

烟能均衡响应；而前向式光电烟雾报警器对稍大的烟雾粒子的感应较灵敏，对灰烟、黑烟响应差些。当发生熊熊大火时，空气中烟雾的微小粒子较多，而闷烧的时候，空气中稍大的烟雾粒子会多一些。如果火灾发生后，产生了大量的烟雾的微小粒子，离子烟雾报警器会比光电烟雾报警器先报警。这两种烟雾报警器时间间隔不大，但是这类火灾的蔓延极快，此类场所建议安装离子烟雾报警器较好。另一类闷烧火灾发生后，产生了大量的稍大的烟雾粒子，光电烟雾报警器会比离子烟雾报警器先报警，这类场所建议安装光电烟雾报警器。如果想将两者的长处兼而有之，可以在要求安装烟雾报警器的地方将两种烟雾报警器都安上。

如下图所示即为烟雾报警器实物图。但是考虑到成本的关系，我们只是购买了烟雾传感器，其报警功能采用蜂鸣器来实现。

5、可燃性气体传感器

MQ-9气体传感器的气敏材料，是用在清洁空气中电导率低的二氧化锡(SnO2)。采用高低温循环检测方式低温（1.5V加热）检测一氧化碳，传感器的电导率随空气中一氧化碳气体浓度增加而增大，高温（5.0V加热）检测可燃气体甲烷、丙烷并清洗低温时吸附的杂散气体。使用简单的电路即可将电导率的变化，转换为与该气体浓度相对应的输出信号。

MQ-9传感器对一氧化碳、甲烷、液化气的灵敏度高，这种传感器可同时检测含一氧化碳及可燃性的气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。

通过实际需求，我们选择一款工作电压为12V的可燃气体传感器。

6、光控开关的选择

光控开关是一种新型的光线自动控制开关。控制器输入端接交流220V电压，当外界光线强时，输出呈关断状态，当光线暗到一定程度时，控制器接通并输出交流220V电压。广泛应用于路灯自动控制、监控智能灯光补偿、广告灯箱自动控制、节日彩灯以及家居节能等需要光线控制领域，实现自动控制。

光控开关体积小巧、造型美观、工作可靠、安装方便、自身功耗低、控制功率大、并具有防雨设计，是一种用途广泛的自动光控节能开关。此产品可以根据用户要求，可以提供直流6V、12V、15V，交流220V交直流工作。

常开型光控开关：光线强的时候电路自动断开，光线暗的时候电路自动接通。

常闭型光控开关：光线强的时候电路自动接通，光线暗的时候电路自动断开。