PLC全自动厕所冲水设计毕业论文设计

毕业设计（论文）题目：PLC全自动厕所冲水设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：

指导教师签名：日期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日

导师签名：日期：年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：（签名）单位：（盖章）

年月日

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：（签名）单位：（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：□优□良□中□及格□不及格教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：（签名）

年月日

毕业设计（论文）任务书

开始日期：2015 年 11 月11 日完成日期：2015 年 11 月 18 日

答辩日期：2015 年 11 月 20 日

1、设计目的

我国是一个水资源极其短缺的国家，水环境日益严峻，公共场所水资源浪费现象更是十分严重因此，加强公共场所的节约用水势在必行，而自动冲水装置可以很好的解决这一问题。

2、设计题目

plc全自动厕所冲水设计

3、设计内容和要求

内容：

将传感器和PLC技术相结合，采用热释电传感器对入厕的人员计数，当有人如厕后，人次达到预先设定值，或待人上完厕所离开一定时间后放水冲洗，而后系统恢复。以待下次使用，这样不仅简便易用而且在保证厕所干净整洁的同时节约珍贵的水资源。

将传感器和PLC技术相结合，采用热释电传感器对入厕的人员计数，当有人如厕后，人次达到预先设定值，或待人上完厕所离开一定时间后放水冲洗，而后系统恢复。以待下次使用，这样不仅简便易用而且在保证厕所干净整洁的同时节约珍

贵的水资源。

4、设计报告要求（1）论文构成：封面、目录、摘要、关键词、正文、结束语、附录、参考文献及封底；

（2）正文各级标题序号依次为：1、1.1、1.1.1、……

（3）每个自然段起头空两格；

（4）用A4标准白纸，计算机打印，若有图纸用A3纸打印横装，上边距2.8cm、下边距2.5cm、左边距2.5cm、右边距2.5cm、装订线0.5cm、页眉1.6cm、页脚1.5cm；

（5）从目录开始至最后一页，每页的最上方加页眉“山西职业技术学院毕业论文”用五号宋体左对齐，页眉之下划一条线；页眉右上角标注页码（用阿拉伯数字）。

（6）正文采用小四号宋体，标题采用四号黑体，字间距设置为标准字间距，行距设置为加宽0.2磅（每页按36行设置）；

毕业设计（论文）进度计划表

日期工作内容执行情况指导教师签

字

2015.11 .11

选定设计课题Plc厕所冲水设计

2015.11 .12

构思设计思路

自动厕所冲水的步骤

2015.11 .13

查找有关PLC、

运用在全自动厕所冲水上的相关资料

2015.11 .14 设计厕所冲水硬件方面的要求

2015.11 .15 编辑全自动厕所冲水程序

2015.11 .16 整合所有知识内容，编写论文

2015.11 .17 完成毕业设计（论文）

教师对进

度计划实

施情况

总评

签名

年月日

目录

1、绪论 (3)

1.1概述 (3)

1.2系统的总体设计 (3)

2、PLC的简介 (3)

2.1PLC简介........................................................................................................ 错误！未定义书签。

2.2PLC的特点 ................................................................................................... 错误！未定义书签。

2.3PLC的基本结构......................................................................................... 错误！未定义书签。

2.4PLC的工作原理 (5)

2.5PLC发展新动向 (6)

2.6PLC发展历史 (7)

2.7PLC的选型 (8)

3、系统的硬件设计与实现 (9)

3.1红外线检测模块 (9)

3.2PLC计时计数器 (11)

3.3电磁阀 (13)

4、系统工作原理 (14)

4.1探测信号 (14)

4.2信号传输过程 (14)

4.3冲水动作的触发 (14)

4.4水箱注水控制 (15)

5、PLC程序的设计 (16)

5.1程序流程图 (16)

5.2I/O分配表 (17)

5.3工作原理梯形图 (18)

附录 (19)

结束语 (20)

谢辞 (20)

参考文献 (21)

摘要

众所周知，我国是一个水资源极其短缺的国家，水环境日益严峻，公共场所水资源浪费现象更是十分严重因此，加强公共场所的节约用水势在必行，而自动冲水装置可以很好的解决这一问题。目前在诸如公厕等公共场有些没有自动冲水控制装置，有些所采用的自动冲水装置有的停留在机械原理控制，有的使用强电工作，布线不方便，不能很好的达到节水节电目的。而我们介绍的自动冲水装置运用模数电原理，结构简单以及低电压控制的电磁阀实现上述控制，从而达到节能、优化控制的目的，适宜实际使用与广泛推广。

文章介绍了一种应用PLC自动冲水节水智能控制系统。当有人入厕的时候，热释电红外线传感器能够以非接触的方式检测出人体发出的红外线辐射，并且转化为电信号，触发PLC电路。克服了传统冲水系统的缺点，实现了精确的计数。

1、绪论

1.1 概述

随着我国经济社会的不断发展，对水资源的需求越来越大，而我国作为一个水资源极度短缺的国家，与此形成了鲜明的对比，加强节约用水尤其是公共场所的节约用水尤为关键，而自动冲水装置可以很好的解决这一问题。自动冲水装置可广泛用于学校，饭店、商场、超市、博物馆、展览观、车站、码头、银行等场公共场所。目前在诸如公厕等公共场有些没有自动冲水控制装置，有些所采用的自动冲水装置有的停留在机械原理控制，有的使用强电工作，布线不方便，不能很好的达到节水节电目的。本文介绍一种自动冲水节水智能控制系统。它的特点是：将传感器和PLC技术相结合，采用热释电传感器对入厕的人员计数，当有人如厕后，人次达到预先设定值，或待人上完厕所离开一定时间后放水冲洗，而后系统恢复。以待下次使用，这样不仅简便易用而且在保证厕所干净整洁的同时节约珍贵的水资源。

1.2 系统的总体设计

图1-1系统总体设计

2、什么是PLC

2.1PLC简介

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。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。随着个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。

2.2 PLC的特点

可编程控制器之所以能够得到迅速发展和广泛运用，主要是由于它具有以下特点：

1. 可靠性高，抗干扰能力强。用软件实现大量的开关逻辑运算，克服了因继电器触点接触不良造成的故障；输入采用采用直流低电压，更加可靠、安全；面向工业环境设计，采取了滤波、屏蔽、隔离等抗干扰措施，适应于各种恶劣的工业环境，远远超过了传统的继电器控制系统和一般的计算机控制系统。

2. 编程简单，易于掌握。PLC采用梯形图方式编写程序，与继电器控制逻辑的设计相似，具有直观、简单、容易掌握等优点。

3. 功能完善，灵活方便。随着PLC技术的不断发展，其功能更加完善，不仅具有开关量逻辑控制功能和步进、计算功能，而且还有模拟量处理、温度控制、位置控制、网络通信等功能。既可单机使用、也可联网运行，既可集中控制、也可分布控制或者集散控制。而且在运行过程中，可随时修改控制逻辑，增减系统功能。

4. 体积小、质量轻、功耗低。于采用了单片机等集成芯片，其体积小、质量轻、结构紧凑、功耗低。

2.3 PLC的基本结构

1.中央处理器（CPU）

中央处理器（CPU）是PLC的控制核心。它按照PLC系统程序赋予的功能：a.接收并存储从用户程序和数据；b.检测电源，存储器，I/O以及警戒定时器

的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。

2.存储器

可编程控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。存放系统软件（包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其各种管理程序）的存储器称为系统程序存储器；存放用户程序的存储器称为用户程序存储器，所以又分为用户存储器和数据存储器两部分。

输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种，以开关量最普遍。

4.输出信号电路

可编程控制器的输出有：继电器输出（M）、晶体管输出（T）、晶闸管输出（SSR）三种输出形式。

5.电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。一般小型PLC的电源输出为两部分：一部分供PLC内部电路工作；一部分向外提供给现场传感器等的工作电源。

2.4 PLC的工作原理

PLC则是采用循环扫描的工作方式。一个扫描周期主要可分为3个阶段。

1.输入刷新阶段

在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成输入端刷新工作后，将关闭出入端口，转入程序执行阶段。在程序执行期间即使输入端状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，而这些变化必须等到下一步周期的输入刷新阶段才能被读入。

2.程序执行阶段

在程序执行阶段，根据用户输入端的控制程序，从第一条开始逐步执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助存储器和输出状态寄存器。当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输入刷新阶段。

3.输出刷新阶段

当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路

（输出映像寄存器），并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。由此可见，输入刷新、程序执行和输出刷新三个阶段构成PLC一个工作周期，因此称为循环扫描方式。显示扫描周期的长短主要取决于程序的长短。扫描周期越长，响应速度越慢。由于每个扫描周期只进行一次I/O刷新，即每一个扫描周期PLC只对输入、输出状态寄存器更新一次，所以系统存在输入输出之后现象，这在一定程度上降低了系统的响应速度。但是由于其对I/O的变化每个周期只输出刷新一次，并且只对有变化的进行刷新，这对一般的开关量控制系统来说是完全允许的，不但不会造成影响，还会提高抗干扰能力。总之，PLC采用扫描的工作方式，是区别于其他设备的最大特点之一。

2.5 PLC发展新动向

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC已经广泛应用于钢铁、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，它具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活，易学易用、体积小，重量轻，价格便宜的特点。

1：产品规模向大、小两个方向发展大：I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。 2：PLC在闭环过程控制中应用日益广泛 3：不断加强通讯功能 4：.新器件和模块不断推出高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM 或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。 5：编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC指令系统 6：发展容错技术采用热备用或并行工作、多数表决的工作方

式。 7：追求软硬件的标准化。

2.6 PLC发展历史

起源：1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 PDP—14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。1969年，美国研制出世界第一台PDP-14

1971年，日本研制出第一台DCS-8

1973年，德国研制出第一台PLC

1974年，中国研制出第一台PLC

发展：20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。

20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。

20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。

20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30～40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。

2.7 PLC的选型

现在应用最广泛的PLC有三菱、西门子、欧姆龙、松下等。

三菱PLC结构灵活、传输质量高、速度快、带宽稳定、范围广、成本低、适用面广但是数据处理比西门子弱。

西门子PLC性能强大、可操作性强、有相配套的伺服系统和组态软件但是价钱太高。

3、系统的硬件设计与实现

3.1 红外线检测模块

红外技术的内容包含四个主要部分：红外辐射的性质，其中有受热物体所发射的辐射在光谱、强度和方向的分布；辐射在媒质中的传播特性：反射、折射、衍射和散射；热电效应和光电效应等。红外元件、部件的研制，包括辐射源、微型制冷器、红外窗口材料和滤光电等。把各种红外元件、部件构成系统的光学、电子学和精密机械的组成部分。红外技术在军事上和国民经济中有着广泛的应用。

红外技术有很多应用，例如在夜晚可以用看见物体的红外线来确定物体的位置;用一个红外线发射器和一个红外线接收器在生产上可以计算商品的数量；军

事上可以用来防止敌人侵入,当红外线发射器和接收器被挡住, 警报就会响; 在

医学上还可以查看人的病情等等。红外线计数器分为对射式和反射式两种电路。对射式红外线是一个发射头和一个接收头在中间如有物件通过就遮挡一下光线，输出脉冲信号触发计数电路；反射式红外线是把发射头和接收头做在一块成为一个红外探头，当探头前有一个物件出现就把发射头的红外线反射给接收头，探头输出一个脉冲给计数器计数。

图2-1 红外线接收管

本文所设计的计数器是采用红外线遮光方式，利用红外对射管作计数传感器, 当有物体通过时光被遮挡住,接收模块输出一个高电平脉冲,对此脉冲进行计数, 就可实现对产基于这种光电检测原理, 配合组成集成电路,就可品的统计。设计

测物对光束的遮挡或反射，由同步回光电传路感应反射回来的光的强弱而检测物体的存在与否。感器首先发出红外线光束到达或透过物体，物体或镜面对红外线光束进行反射，光电传感器接收反射回来的光束，根据光束的强弱判断物体的存

在，多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。红外对射管的种类很多，有镜反射式光电开关、漫反射式、槽式、对射式、光纤式等。

红外检测电路如图所示，当红外对管之间红外对射管将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。每当物件通过红外对射管中间一次，红外光被遮挡一次，光电接收管的输出电压发生一次变化，这个变化的电压将产生一个脉冲信号。对射式红外线计数器。该装置抗干扰能力强,工作稳定, 计数准确。

目前常用的红外线对射管是根据物体对近红外线光束的反射原理。

图2-2红外检测模块

图2-3工作原理图

3.2 PLC计时计数器

计时器的分辨率有三种，1Ms 、10Ms 、100Ms三种。计时器的值每增加一个数字表示多长时间。计时器号决定定时器的分辨率T0 T64 T32 T96 时间分辨率是1Ms。T1－T4 等时间分辨率是10Ms ，T5－T31等时间分辨率是100Ms。

S7－200系列PLC中定时器一共三种：

（1）接通延时计时器 TON

（2）断开延时计时器 TOF

（3）保持型接通延时计时器 TONR

接通延时计时器，TON工作原理

PLC上电时，计时器的常开接点断开，常闭接点闭合，计时器当前值为0。当IN断开时，计时器的常开接点断开，常闭接点闭合，计时器当前值为0。当IN闭合时，计时器从0开始记时，当计时值大于或等于设定值时，计时器的常开接点闭合，常闭接点断开，定时器的值记到32767为止。在计时的中间，如果IN断开，则计时器的当前值回到0，常开接点断开，常闭接点闭合。

断开延时计时器，TOF工作原理

PLC通电时，其常开接点断开，常闭接点闭合，其当前值为0。当IN接通时，其常开接点立即闭合，常闭接点立即断开，其当前值为0。当IN从接通变到断开时，定时器从0开始记时，当当前值等于设定值时，常开接点断开，常闭接点闭合，其当前值保持不变。