【畢業(yè)論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)】水箱水位控制系統(tǒng)

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1、 水 箱 水 位 控 制 系 統(tǒng) 指導(dǎo)老師： 姓 名： 班 級(jí)：08電氣三班 學(xué) 號(hào)：2008010103001 日 期：2011.03.17 摘要

2、 在人們?nèi)粘Ｉ罟┧?，房頂水箱水位大都未能?shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，水箱中水位的高低通常由水電管理人員進(jìn)行管控，非常麻煩，并且時(shí)常出現(xiàn)高層樓房斷水和水箱溢水事故。這給居民的生活帶來(lái)了極大地不變，同時(shí)也造成了不必要的水資源流失。為了解決經(jīng)常停水和有效地避免水資源的浪費(fèi)，節(jié)約能源，設(shè)計(jì)了一個(gè)適用于城鎮(zhèn)居民樓房，特別是農(nóng)村住宅樓房生活用水水箱水位控制器。 本設(shè)計(jì)主要介紹水箱水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理及其水箱水位自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)。 目錄 一、 設(shè)計(jì)思想 二、 系統(tǒng)介紹 三、 設(shè)計(jì)過(guò)程 四、 重要部件介紹 五、 結(jié)論 六、 參考文

3、獻(xiàn) 七、 致謝 一 設(shè)計(jì)思想 水箱水位控制，其控制方案無(wú)非有下面幾種形式：（1）用單片機(jī)進(jìn)行控制；（2）用PLC進(jìn)行控制；（3）用常規(guī)儀表進(jìn)行控制；（4）用數(shù)字電路和模擬電路結(jié)合起來(lái)進(jìn)行控制等。在水位的檢測(cè)方面，浮球、杠桿、電極、變送器、干簧管和探針等用的較多；在水泵電機(jī)的控制方面通常采用交流接觸器。多年來(lái)的實(shí)踐證明，這些常規(guī)的檢測(cè)與控制方法或多或少存在一些問(wèn)題。該水箱水位控制器在水位的監(jiān)測(cè)與轉(zhuǎn)換，以及對(duì)電機(jī)的控制方面進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新。首先，在水位的測(cè)量檢測(cè)方面，采用了紅外光電傳感器進(jìn)行水位檢測(cè)，將電與水隔離，不互相產(chǎn)生影響，從而避免了采用浮球、杠桿等

4、所帶來(lái)的卡死、漏水和不穩(wěn)定等現(xiàn)象，水位檢測(cè)的可靠性大大提高；其次，在驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)方面，將常用的交流接觸器改用雙向晶閘管，變過(guò)去的有觸點(diǎn)控制，完全克服了觸電頻繁動(dòng)作和‘‘打火”帶來(lái)的后患，延長(zhǎng)了控制器的使用壽命，保證了供水安全。 本次設(shè)計(jì)主要運(yùn)用了PLC控制技術(shù)進(jìn)行控制水泵的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)水箱水位的液面自動(dòng)控制，從而達(dá)到用戶(hù)對(duì)水需求的目的。 二 系統(tǒng)介紹 1． BAS系統(tǒng) 建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)BAS（BUILDING AUTAMATION SYSTEM）是一個(gè)對(duì)建筑物或建筑群內(nèi)電力、照明、空調(diào)、給排水、防災(zāi)、保安、車(chē)庫(kù)管理等設(shè)備或系統(tǒng)

5、的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、控制和統(tǒng)一管理的自動(dòng)化系統(tǒng)，是智能建筑的重要組成部分。它的主要任務(wù)是為用戶(hù)提供安全、高效、經(jīng)濟(jì)和舒適的工作和生活環(huán)境，保證整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并提供智能化管理。它的內(nèi)容包括空調(diào)系統(tǒng)、冷水機(jī)組、供水系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、自發(fā)電機(jī)組、電梯、照明等設(shè)備的控制和管理。 BAS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有集散式控制系統(tǒng)和全分布式控制系統(tǒng)兩種。集散式控制系統(tǒng)是目前廣泛采用的一種體系結(jié)構(gòu)。集散式控制系統(tǒng)以分布在現(xiàn)場(chǎng)被監(jiān)控設(shè)備附近的多臺(tái)DDC控制器，在中央控制室設(shè)置具有很強(qiáng)的數(shù)字通信、顯示和豐富控制管理功能的管理計(jì)算機(jī)，用它來(lái)完成集中操作、顯示報(bào)警、打印輸出與優(yōu)化控制等任務(wù)。典型的集散式BAS系統(tǒng)如圖所

6、示。 2.給排水系統(tǒng) 給排水監(jiān)控子系統(tǒng)的作用是為了保證供水／排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，其基本監(jiān)控內(nèi)容是各級(jí)水泵、排水泵、污水泵及飲用水泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)各水箱及污水池的水位、給水系統(tǒng)壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)這些監(jiān)測(cè)信息，控制相應(yīng)的水泵啟／?；虬茨撤N節(jié)能方式運(yùn)行。 3.給水系統(tǒng) 給水系統(tǒng)是由水泵、水箱、管道、閥門(mén)等設(shè)備組成，我們?cè)O(shè)計(jì)的給水系統(tǒng)包括以下幾個(gè)方面的監(jiān)控： （1） 監(jiān)視水泵的運(yùn)行和控制水泵的啟、停； （2） 監(jiān)視水泵發(fā)生過(guò)載等故障付出報(bào)警信號(hào)； （3） 監(jiān)視水箱的水位，當(dāng)水位越限時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 4. 水箱水位自動(dòng)控系統(tǒng) 組成：

7、水箱水位自動(dòng)控系統(tǒng)由PLC(核心控制部件) 、高低水位箱的水位檢測(cè)電路（高低水位信號(hào)傳輸給PLC）、水泵電動(dòng)機(jī)控制電路（PLC控制啟停及主備切換）、設(shè)備控制臺(tái)（BAS監(jiān)控中心）四部分組成。 5. 高低位水箱的水位檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 高層建筑為了保證供水一般都在樓頂上設(shè)有水箱，因此水箱水位的自動(dòng)控制在高層建筑中是一種被得到廣泛應(yīng)用的技術(shù)。本設(shè)計(jì)采用光電傳感器作為水位檢測(cè)器具。主要運(yùn)用光電傳感器的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)，其原理將在下面的篇幅中詳細(xì)講解。 6. 電泵電動(dòng)機(jī)控制電路的設(shè)計(jì) （1）三相異步電動(dòng)機(jī)及其單向旋轉(zhuǎn) 給排水工程中常使用鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。水泵上的電動(dòng)

8、機(jī)一般都是單向旋轉(zhuǎn)，應(yīng)有以下控制： a. 有手動(dòng)切換按鈕和刀開(kāi)關(guān)，可人工控制。 b. 用交流接觸器控制電動(dòng)機(jī)，在其他觸點(diǎn)動(dòng)作的同時(shí)其輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合， 形成自鎖。該觸頭稱(chēng)為“自鎖觸頭”，自鎖觸頭是電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期工作的保證。 c. 過(guò)載保護(hù)：用熱繼電器FR做電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)，出現(xiàn)過(guò)載時(shí)，雙金屬片受熱彎曲而使其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，交流接觸器KM斷電釋放，使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。 （2）水泵電動(dòng)機(jī) 生活給水泵能否正常工作是建筑內(nèi)人們用水和消防安全的關(guān)鍵問(wèn)題之一。為保證水泵可靠長(zhǎng)期的工作，在水泵電動(dòng)機(jī)控制電路中我們?cè)O(shè)計(jì)成一工作一備用兩臺(tái)給水泵，互為備用，定時(shí)交替工作，當(dāng)工作泵發(fā)生故障，備用泵延時(shí)

9、自動(dòng)投入工作，并發(fā)出故障報(bào)警。 三 設(shè)計(jì)過(guò)程 1. PLC硬件設(shè)計(jì) a 控制方式的確定 隨著微處理器及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)上正在越來(lái)越多的采用以微處理器為核心的各種數(shù)字化智能化儀表和裝置。在次基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的PLC（可編程控制）綜合了計(jì)算機(jī) 自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，具有控制 自診斷 報(bào)警 監(jiān)控等功能。 b 高地位水箱積水系統(tǒng) 我們采用由高低水箱組成的積水系統(tǒng)。在建筑的樓頂設(shè)一個(gè)高位水箱，在低處設(shè)一個(gè)低位水箱。室外網(wǎng)管的來(lái)水先進(jìn)入低位水箱，然后再由水泵從低位水箱中抽水向高位水箱給水，再通過(guò)高位水箱提供給用戶(hù)水并保證用戶(hù)水壓的要求。水泵運(yùn)行工況除監(jiān)視和手動(dòng)外，還應(yīng)該由高低位

10、水箱的水位信號(hào)控制其自動(dòng)運(yùn)行。對(duì)該控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)要求如下： （1） 在自動(dòng)運(yùn)行控制方式下，水泵可以根據(jù)高低水水箱水位變化自動(dòng)開(kāi)停，為此設(shè)水位開(kāi)關(guān)H1 L1 H2 L2； （2） 對(duì)低水位的限制：當(dāng)水位低于L2時(shí)候，低位水箱處于缺水狀態(tài)，水泵必須停止；當(dāng)水位高于H2時(shí)候，低位水箱處于充滿(mǎn)狀態(tài)，允許水泵啟動(dòng)。 （3） 對(duì)高位水箱的限制：當(dāng)水位低于L1時(shí)候，高位水箱處于放空狀態(tài)，水泵必須啟動(dòng)供水，當(dāng)水位高于H1時(shí)候，高水位充滿(mǎn)，水泵應(yīng)該停止。 c PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)的設(shè)計(jì) 可編程控制器FX2N-48MR，它有24個(gè)注入點(diǎn)數(shù)和24個(gè)輸出點(diǎn)數(shù)我們?cè)O(shè)計(jì)的控制過(guò)程需輸入點(diǎn)數(shù)12個(gè)

11、，輸出點(diǎn)數(shù)10個(gè)。選用FX2N-48MR的可編程控制器足以滿(mǎn)足系統(tǒng)的控制需要。輸入、輸出點(diǎn)的地址序號(hào)為： 輸入：X0-X7 X12-X15 輸出：Y0-Y7 Y10-Y11 2. PLC軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)采用梯形圖語(yǔ)言編程，使用編程器FX2N系列的FX2N-48MR輸入程序時(shí)候，采用語(yǔ)言表達(dá)式、系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，PLC依次讀取程序存儲(chǔ)器中的程序語(yǔ)句，解釋內(nèi)容并執(zhí)行。系統(tǒng)工作過(guò)程如下： （1）1號(hào)泵手動(dòng)、自動(dòng)控制：當(dāng)水泵處于手動(dòng)狀態(tài)時(shí)（X006點(diǎn)接通），啟動(dòng)1號(hào)水泵(X000)，通過(guò)SB1與SB2按鈕控制其啟動(dòng)與停止。當(dāng)水泵處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)也就是高位水箱低水位沒(méi)水時(shí)（X007）接通

12、，由水箱高水位可控制其停止，并且同時(shí)累計(jì)水泵的運(yùn)行時(shí)間（D2）。 （2）2號(hào)水泵手動(dòng)，自動(dòng)控制：當(dāng)水泵處于手動(dòng)狀態(tài)時(shí)（X006接通），啟動(dòng)2號(hào)水泵（X002）,通過(guò)SB3與SB4按鈕控制其啟動(dòng)與停止。當(dāng)水泵處于自動(dòng)狀態(tài)，也就是高位水箱低水位沒(méi)水時(shí)（X007接通），由水箱高水位信號(hào)可控制其自動(dòng)控制其停止，并且同時(shí)累計(jì)水泵的運(yùn)行時(shí)間（D0）。 （3）液位報(bào)警：當(dāng)?shù)臀凰涮幱诘退唬╕11）、高水位(Y10)時(shí)，液位報(bào)警；當(dāng)高位水箱處于低水位（Y007）、高水位（Y006）時(shí)，液位報(bào)警。 本設(shè)計(jì)研制的用PLC控制的高層建筑水箱水位的自動(dòng)控制系統(tǒng)已成功應(yīng)用于建筑設(shè)備中，系統(tǒng)工作穩(wěn)定、安全、

13、高效、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了建筑設(shè)備自動(dòng)化控制和管理。 3. PLC的I/O分配表： 輸入 輸出 作用 輸入元件 輸入繼電器 作用 輸出元件 輸出繼電器 1號(hào)泵啟動(dòng) SB1 X0 1號(hào)泵啟動(dòng) KM1 Y0 1號(hào)泵停止 SB2 X1 2號(hào)泵啟動(dòng) KM2 Y1 2號(hào)泵啟動(dòng) SB3 X2 1號(hào)泵運(yùn)行指示 LED Y2 2號(hào)泵停止 SB4 X3 2號(hào)泵運(yùn)行指示 LED Y3 1號(hào)泵故障 FR1 X4 1號(hào)泵故障指示 LED Y4 2號(hào)泵故障 FR2 X5 2號(hào)泵故障指示 LE

14、D Y5 手動(dòng)控制 SD X6 高位水箱高水位報(bào)警 LED Y6 自動(dòng)控制 ZD X7 高位水箱低水位報(bào)警 LED Y7 高位水箱高水位 X12 低位水箱高水位報(bào)警 LED Y10 高位水箱低水位 X13 低位水箱低水位報(bào)警 LED Y11 低位水箱高水位 X14 低位水箱低水位 X15 4. PLC的I/O接線(xiàn)圖 5. 梯形圖： 6. 指令表：

15、四、重要部件介紹 1. PLC的工作原理 1.1 PLC的工作方式 1）輸入采樣階段，在此階段，順序讀入所有輸入緞子通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存，接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行時(shí)，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，內(nèi)存中輸入信息也不變化，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才能讀入信息。 2） 程序執(zhí)行階段：plc對(duì)用戶(hù)程序掃描。 3）輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢通過(guò)隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大器，電路是輸出端子向外界輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 1.2 PLC的特點(diǎn) PLC 作為控制器件是因?yàn)榭删幊炭刂坪诵氖且慌_(tái)計(jì)算機(jī)，它是專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它

16、具有高可靠性豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力；它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算數(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模塊式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程；它采用模塊化結(jié)構(gòu)，編程簡(jiǎn)單，安裝簡(jiǎn)單，維修方便。其特點(diǎn)可歸納為以下幾點(diǎn)： 1、編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易學(xué)易懂； 2、采用模塊化結(jié)構(gòu)，安裝維修簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，維護(hù)工作量少； 3、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)； 4、體積小于繼電器控制裝置； 5、數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)； 6、用戶(hù)程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K。 1.3 PLC的優(yōu)點(diǎn) 1.實(shí)時(shí)性

17、 由于控制器產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)是基于控制為前提，信號(hào)處理時(shí)間短，速度快?；谛盘?hào)處理和程序運(yùn)行的速度，PLC經(jīng)常用于處理工業(yè)控制裝置的安全聯(lián)鎖保護(hù)。更能滿(mǎn)足各個(gè)領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項(xiàng)目。 2.高可靠性 所有的I/O輸入輸出信號(hào)均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與控制器內(nèi)部電路之間電氣上隔離。各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms。各模塊均采屏蔽措施，以防止噪聲干擾。采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。對(duì)采用的元器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采取有效措施，以防止故障擴(kuò)大。大型控制器還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU

18、構(gòu)成表決系統(tǒng),以及實(shí)現(xiàn)電源模塊冗余、IO模塊冗余，使可靠性更進(jìn)一步提高。 3.系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單靈活 控制器 產(chǎn)品種類(lèi)繁多，規(guī)模可分大、中、小等。I/O卡件種類(lèi)豐富，可根據(jù)自控工程實(shí)現(xiàn)功能要求不同，而進(jìn)行不同的配置。滿(mǎn)足控制工程需要前提下，I/O卡件可靈活組合。 4.豐富的I/O卡件 控制器針對(duì)不同的工業(yè)自控工程的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開(kāi)關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等,有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、傳感器及變送器、電磁線(xiàn)圈、控制閥等直接連接。 另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話(huà)的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它

19、還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊等。 5.控制系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型控制器以外，絕大多數(shù)控制器均采用模塊化結(jié)構(gòu)。控制器的各個(gè)部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶(hù)的需要自行組合。 6.價(jià)格優(yōu)勢(shì) 質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，性?xún)r(jià)比高。 7.安裝簡(jiǎn)單，維修方便 可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶(hù)了解運(yùn)行情況和查找故障。 由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶(hù)可以通過(guò)更換模塊的方法，使系

20、統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 1.4應(yīng)用指令MOV 數(shù)據(jù)傳送指令包括MOV（傳送）、SMOV（BCD碼移位傳送）、CML(取反傳送)、BMOV（數(shù)據(jù)塊傳送）、FMOV（多點(diǎn)傳送）、XCH（數(shù)據(jù)交換）。本次設(shè)計(jì)主要用了MOV指令，這里簡(jiǎn)單做一下介紹。 傳送指令MOV將源操作數(shù)傳送到指定目標(biāo)，其指令代碼為FNC12，源操作數(shù)[S.]可取所有所有的數(shù)據(jù)類(lèi)型即K、H、KnX、KnY、KnM、 KnS、T、 C、D、V、Z，其目標(biāo)操作數(shù)[D.]為 KnY 、KnM、 KnS、T、C、D、V、Z 。 MOV 指令格式 指令名稱(chēng) 助記符 功能號(hào) 操作數(shù) [S] [D] 傳 送

21、 MOV FNC12 K H KnX KnY KnM KnS T C D V Z KnY KnM KnS T C D V Z 2 光電傳感器原理 2.1 概述 光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此,光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。 　　光電傳感器是各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號(hào)（紅外、可見(jiàn)及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件。 光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測(cè)直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成

22、分分析等；也可用來(lái)檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了新的一頁(yè)。 2.2 工作原理 由光通量對(duì)光電元件的作用原理[1]不同所制成的光學(xué)測(cè)控系統(tǒng)是多種多樣的,按光電元件(光學(xué)測(cè)控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類(lèi),即模擬式光電傳感器和脈沖(開(kāi)關(guān))式光電傳感器.模擬式光電傳感器是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換 成連續(xù)變化的光電流,它與被測(cè)量間呈單值關(guān)系

23、.模擬式光電傳感器按被測(cè)量(檢測(cè)目標(biāo)物體)方法可分為透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻檔)三大類(lèi).所謂透射式是指被測(cè)物體放在光路中,恒光源發(fā)出的光能量穿過(guò)被測(cè)物,部份被吸收后,透射光投射到光電元件上;所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測(cè)物上,再?gòu)谋粶y(cè)物體表面反射后投射到光電元件上;所 謂遮光式是指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測(cè)物光遮其中一部份,使投射剄光電元件上的光通量改變,改變的程度與被測(cè)物體在光路位置有關(guān). 　　光敏二極管是最常見(jiàn)的光傳感器。光敏二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的管殼上開(kāi)有一個(gè)嵌著玻璃的窗口，以便于光線(xiàn)射入，為增加受光面積，PN結(jié)的面積做得較大，光敏二極管工作

24、在反向偏置的工作狀態(tài)下，并與負(fù)載電阻相串聯(lián)，當(dāng)無(wú)光照時(shí)，它與普通二極管一樣，反向電流很?。ǎ?micro;A），稱(chēng)為光敏二極管的暗電流；當(dāng)有光照時(shí)，載流子被激發(fā)，產(chǎn)生電子-空穴，稱(chēng)為光電 載流子。在外電場(chǎng)的作用下，光電載流子參于導(dǎo)電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱(chēng)為光電流。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號(hào)。 光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的功能外，還有對(duì)電信號(hào)放大的功能。光敏三級(jí)管的外型與一般三極管相差不大，一般光敏三極管只引出兩個(gè)極——發(fā)射極和集電極，基極不引出，管殼同樣開(kāi)窗口，以便光線(xiàn)射入。為增大光照，基

25、區(qū)面積做得很大，發(fā)射區(qū)較小，入射光主要被基區(qū)吸收。工作時(shí)集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。在無(wú)光照時(shí)管子流過(guò)的電流為暗電流Iceo=（1+β）Icbo（很?。纫话闳龢O管的穿透電流還??；當(dāng)有光照時(shí)，激發(fā)大量的電子-空穴對(duì)，使得基極產(chǎn)生的電流Ib增大，此刻流過(guò)管子的電流稱(chēng)為光電流，集電極電流Ic=（1+β）Ib，可見(jiàn)光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度。 2.3電路圖 五 結(jié)論 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我得到了一次用專(zhuān)業(yè)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的鍛煉機(jī)會(huì)。使我在PLC的基本原理、PLC應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、傳感器應(yīng)用技術(shù)過(guò)程中，以及在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧的掌

26、握方面都向前邁了一大步。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到各種問(wèn)題和困難，理論和實(shí)際總是有這樣那樣的差異，理論上能夠通過(guò)的實(shí)際并不一定能夠?qū)崿F(xiàn)，因此這方面要耗費(fèi)很多時(shí)間，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中足額到了很多的知識(shí)，是自己的專(zhuān)業(yè)水平得到了提高。 趁著做課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，我對(duì)課本知識(shí)有了鞏固和加強(qiáng)，平時(shí)學(xué)習(xí)時(shí)不理解的知識(shí)，這次設(shè)計(jì)中得到了充分的理解鞏固，使我對(duì)很多元件的功能有了更多的認(rèn)識(shí)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我懂得了理論和實(shí)際相結(jié)合的重要性，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正去指導(dǎo)實(shí)際，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力。同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的

27、不足之處，對(duì)以前所學(xué)知識(shí)理解的不夠深刻，掌握的不夠牢固，致使這次設(shè)計(jì)花費(fèi)了很多時(shí)間。 一次又一次的學(xué)習(xí)，探索，我們慢慢地在體會(huì)，研究和感悟，終于開(kāi)始領(lǐng)會(huì)到將近成功的那一份喜悅，從撰寫(xiě)開(kāi) 報(bào)告，查找資料，程序設(shè)計(jì)，到整理每一個(gè)次的調(diào)試，我們學(xué)會(huì)了細(xì)心和耐心，也品嘗到了酸、甜、苦、辣，無(wú)數(shù)的成功與失敗更加肯定了我們 的研究成果。興趣是自發(fā)形成的，而默契是慢慢培養(yǎng)出來(lái)的。當(dāng)前的社會(huì)，科技迅速發(fā)展，知識(shí)更新速度大大加快，只有我們共同去探索，用自己的雙手去征服每一片天空，用我們新的力量去打造一片創(chuàng)新的領(lǐng)域。 六 參考文獻(xiàn) [1] 郭艷萍. 電氣控制與PLC應(yīng)用 北京：人民郵電出版社，2010. [2] 郭艷萍. 電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn) 北京：北京師范大學(xué)出版社，2008. [3] 張萬(wàn)忠《可編程控制器入門(mén)與應(yīng)用實(shí)例》北京：中國(guó)電力出版社2004 [4] 廖常初:PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用,北京機(jī)械工業(yè)出版社, 2004 七 致謝