智能窗户控制系统毕业设计.docx

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1、毕业设计说明书（论文）设计（论文）题目：智能窗户控制系统设计专业：机电一体化班级：学号：姓名：指导教师：目录第1章绪论11.1智能窗户研究的背兔及意义11.1.1智就商户的发展现状及趋势11.1.2智能窗户的研究内容1第2章智能窗f力S统设计32.1 智能窗户的控制要求32.2 智能窗户的执行方案32.3 控制系统功能及组成52.4 检测系统功能及工作原理6第3章智能窗户硬件选型及电气设计83.1机械系统重要部件选型83.2控制系统硬件选型83.2. 1P1.C的选择83.2.2P1.C功能选用93. 3传感元件选型103.3. 1风速检测装置的选择103.3.2 温度传感器103.3.3 湿

2、度传感器的选择IO3.3.4 烟雾传感器113.4光开关的选择.113.5按钮及指示灯、蜂鸣器的选择123.5.1指示灯的选择123.5.2报警的123.5.3按钮开关(SB)12第4章P1.C控制程序设计144.1 控制流程图1442P1.CI(154.2 .I梯形图154.3 .2I/O端口的分配204.4 .3系统元器件清单215P1.CC225.1 界面设计22第6章口常维护与保养256.1 P1.C的日保养256.2 步进电机的日常维护25第7章结论26致谢27I1.摘要窗户作为室内与外界“交流”的通道，与人们的健康生活息息相关。而智能窗户的出现,给人们的生活带来了更多的方便和安全“

3、它是智能家庭的重鬟组成部分.窗户的智能化捽制是以检测传感技术为基础,将可染程控制器作为控制单元,使窗体在面临不同的外界环境实现自动化控制，将科能化控制应用于家居窗户保证了家居的安防工作，提高了上班族的生活质址.本文设计一套由P1.C、步进电机、滚珠丝杠、温湿度传感器和风速传感器等主要设备构成的全自动化智能窗户。本文主要对智能窗户的系统组成和机械原理进行了阐述,根据控制要求进行了电气设计、P1.C程序设计和触摸屏设计，并对程序进行了仿真。智能窗户可根据用户设定的开闭时间、室外风速，室内光线，空气湿度等参数，进行窗户的自动开闭，以调节室内的光级和空气质量，未来家居的智能化是一种新的发展趋势，因此本

4、文的设计研究有其一定的实用价位“关键字：P1.C：智能窗户：滚珠丝杠：步进电机：传感器第1章绪论1.1 智能窗户研究的背景及意义社会在进步，人们生活水平在迅速提高，各种生活便利的自动控制系统，在人们的生活中扎根，智能建筑已深入到多个领域.未来的智能家居必然是一个发展趋势。要求以生活方便及提高舒适性为目的，进行智能窗户加设计，以此为鹿进行毕业设计具有较高的实际意义和经济价值;同时也有助于学生实现控制器、执行器和传感器等知识的实际应用，提高了知识和技能理论的综介应用能力,提高J数据检索的能力和解决实际问题的能力.因此，我们设计的智能窗是以智能家居为背景,采用可编程控制器技术、自动控制技术、系统设计

5、和安全技术和应用的传感器技术实现智能窗系统,窗口切换动作可以是一个可旅和环境中的异常情况，如风、雨、天黑、陌生人自动识别等。以使人们能够更安心的工作，同时也保证居民生活的舒适以及生命财产不受威胁。1.1.1 智能窗户的发展现状及趋势现在的智能窗户系统一般由控制器、传感器以及驱动元器件等组成，主要包含/声、光、电、机、通讯等设备，同时也是未来智能窗户设计的理想选择,这也是木设计的在要研究方向和目标。主要利用P1.C的料能化控制，以传感那为中间传输器件，将信号传给P1.C,通过控制电机来控制窗户开合P1.C作为控制核心，智能性高,逻辑控制能力强,还具有.通讯功能，并且体积与功耗较小.利用率较高。通

6、过它控制窗户的开合，实现通风或者封闭功能，从而实现各种保护功能。1.1.2 智能窗户的研究内容本设计的主要内容是采用P1.C智能控制，风、雨、天黑均能自动关闭窗户和防止盗情出现等功能，P1.C完成编程并实现各种操作。设计过程中，参考各种文献资料并进行分析;智能窗户的机械结构设计，包括总体方案,各功能元的安装方案:结合西门子P1.C、传撼器及机电控制技术方面的知识进行智能商户控制系统的设计，包括主控制端程序设计、辅助功能单元程序设计；根据所设定的数据进行选择检测传感电路以及各传感元件：用可编程控制器(P1.C)输入程序实现风大自动关窗、“下雨天自动关窗、天想自动关窗、防盗以及煤烟报警等一系列功能

7、。拟解决的向网主要包括:对现有的智能窗户及相关产品进行市场调研；智能琳户总体方案及其程序设计,包括窗体开合的执行结构设计，主控系统及各功能控制系统的设计，确保其便捷性及舒适性;步进电动机的选型;轴承的选择;滚珠丝杠的选择、检测传感器设计以及各传感元件的选择等。根据致荷重量及智能窗户的开含状态，本文窗户参数如表1-1衣1-1窗户基本参数窗体移动速度4mminIOkg宽度600ITnI高度150011m第2章智能窗户系统设计2.1 智能窗户的控制要求本设计系统主要是基于P1.C的控制,根据外界的空气状况、室内情况以及陌生人的接近控制窗户的开合。本设计主要有以卜几个控制要求：（D当室内温度超过30度

8、时可以自动开窗换气,保证室内空气的清新（此时指花没有风雨天气和然情的基础上）。（2）若室内的湿度达到一定的数值时（此时数值可以自己设定），窗户可以自动开启以通风换气.（3）若室外风力超过一定等级时（风级自己设定），由传感那检测到信号,并传给P1.J控制窗户的关闭。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、聚俄亚胺、酪酸剧酸纤维等。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,其电容变化盘均相对湿度成正比.此次选择的是JWS1.-2AT型号湿度变送涔，该传感涔是温湿度变送沿，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

9、省了项目的经济成本。3. 3.4烟雾传感器1）烟客报警器，别称火灾烟雾报警器、烟雾传感器、烟雾感应器等。-般将独立的，实物产晶电池供电、或交流电供电电池为备电,现成报警时能发出用光指示的，称为独立式烟雾报警黑。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-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FiI烟雾报警器。3）详细简介：离子烟雾报警器时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尊粒子的感应较灵效，对灰烟、黑烟响应差枝。当发生熊熊大

10、火时，空气中烟雾的微小粒子校多，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.产生了大量的烟客的微小粒子，离子烟雾报警器会比光电烟客报警器先报警。这两种烟尊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校好。另一类闷烧火灾发生后，产生了大出的稍大的烟雾粒子，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尊报警器。如果想将两者的长处就而有之，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。3.4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，当光战暗到一一定程度时，

11、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、工作可就、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、12Y、15V,交流220V交直流工作.常开5!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。常闭里光控开关:光或强的时候F1.1.路自动接通,光或暗的时候F1.1.路自动断开.光控开关的主要技术参数：1、工作电压:10-14V2、静态电流:10.2亳安3、开关打开时电流

12、:32.1蔻安规格：直流12Y4:50mm3211md21mm交流220Y型：6ImmX36wnX21nun3.5按钮及指示灯、蜂鸣器的选择3.5.1指示灯的选择选择绿色指示灯一只，用于反应IE常工作中的工作状态。型号：红绿指示灯1.Dn-22B24V绿和红。3.5.2报警器的选择该报警器主要用于检测到声音后的报警，所以选择24V的声控报警器。如图3-3图3-3声控报警器3.5.3按钮开关(SB)本设计按钮结合共作用选择选择点触式开关(不用自锁)型号AN-12.如图3-4.图3-4按钮开关第4章P1.C控制程序设计4.1控制流程图智能窗户的运行过程:当打开电源开关时，P1.C电源接通,并通过扫

13、描方式运行.一系列信号模块将信号传递给P1.C.P1.C接收信号后通过控制电机来达到控制窗户的开合.煤气烟雾检测模块的作用：分别将煤气烟雾设定一个标准值，当模块检测到煤烟的含最超过设定他时，便将该信号传给PIcPI.C将控制电机等执行机构实现开窗通风、及时报警、排气扇排气等-系列动作。当活动窗体接触到右限位开关时,电机停止转动，若此时室内煤气与烟雾的含量低于设定值时，便停止工作，否则，将继续报警器与持气扇的工作,直到燥烟含抗低于设定值为止。如图4-1.图4-1控制流程图温度检测模块的作用：对于室内温度可设定-一个标准值，如设定为30摄氏度,当温度传播器检测到温度超过设定值30时，将信号传给P1

14、.C通过P1.C控制活动窗的开启，当然，开启的前提是红外探测潺并没有检测到有陌生人闯入以及温度传感器也为检测到异常的情况下，才可执行此动作。此目的是为了保持居住人的生命财产安全,以及室内装饰免遭淋雨。防盗检测：模块的作用：若有陌生人从窗户问入时，将阻断红外探测器接收信号，此时报警器将公发出报瞽信号，提醒室内主人，也可以警醒入侵者，使其知难而退，但这种情况要在窕内煤烟未超标的前提下，凡事以人身安全为先。若室内一切正常时，活动窗将关闭（向左移动），直到接触到左限位开关时,电机停止运转.湿度监测模块的作用：下雨时，湿度传感沿接收到信号，并将其传给P1.C,同上述情况相同，若室内一切正常，则活动窗做左

15、移关闭，若室内存在煤烟超标现象，则不关闭，带到室内正常时，再关闭活动窗，以上为整个窗户的整个运行过程，反发循环，即P1.C进入到下一个周期，接收传感器的信号，进而控制执行机构，直至P1.C停止运行（由自动状态调用为手动状态）。4. 2P1.C软件设计4. 2.1梯形图第一次扫描温度和光强度。程序段1：注旧1M10*OUTIXMW204三R,XMW202-r图4-2程序开始温度升高，开窗.到技2：珏温度降低，关窗。库腿3:甥光度升高，开窗.armJ温度过高、光度过低都会关窗.程用用6：三匕图1-7关窗程序有人停招超过5s也会关窗。I程用段7：图4-8关窗程序开窗时定时递增位置直至一百.勘皆8:建

16、XQOO:烧,UmOOW囱林三,OockIOHfT1.1；|IP1.Ww200IN1OuT-ZR固IN2。100xm604IMWOo*9-5,砒1图4-9窗户控制程序关窗时定时递减位置直至为零。，防皆9：XQ01WIMMOO三PfeS,IMIM1.OOOSUB,dock_10H,Auto(Irt)-IP1.EN-：m05WOOIMW200“W翻适IN1.OuTTP超1-IN2图ITO窗户控制程序开关窗户动作相反.程旗10：捕XQO.1MP,XQOOWTImu：MOVEW206COUTi.鞭洞图4-U停留时间4.2.2I/O端口的分配本文选用了S7-1200型P1.C,有24点基本输入端子和16

17、点输出端子。表4-1I/O分配表P1.CI/O表序号地址类型地址泳件名称备注1DI10.0启动按钮点动2D1.10.1停止按钮点动3DI10.2手动自动选择按钮自镇按钮4DI10.3气敏传感器5DI10.4湿改传感照6DI10.5烟雾传感需7DI10.6红外探测器8DI10.7左限位开关9DI11.0右胤位开关10QI11.1手动开窗11D1.11.2手动关窗12DI11.3温度传感器13DOQO.0手动自动指示灯14DO00.1电机正转（开窗）15IX)Q0.2电机反转关窗16DOQ0.3排气扇17DOQ0.4报警器18DOQO.5工作指示灯4.2.3系统元器件清单衰4-2元器件与单农符号名

18、称型号及规格单位数量备注IQFDK空开DZ47-6OC1.ODZ47-6OC16只22SB1-SB5按钮ZB2-BE102C只53H1.1.T1.1.2指示灯XB2-BVB31.C只24FM蛀鸣器D16-22SMDC24V只15XI:1.-X1.:30接戌端子UK2.5B只326PE接地端了UT4-PE只17Rn-FU2保险端子USI6只28DY24v开关电海DRP-210-24只19KA1-KA9中间继电器只910P1.CS7-12001215DCDa)C只I西门子5.1界面设计第5章P1.C仿真图5-1初始画面图5-2仿真画面有人停留超过五秒时，就会关窗。nuUtorSIEMENSSIMA

19、TICHMI基于西门子1200智能窗户UMEt电MiUra5-3有人停留关窗有人停留未超过五秒或无人停留时，就会关窗。nu1.UM图5-4无人停窗开窗光度低于20CD时，就会关窗。1.MMiV八图5-5光度度过低关窗温度高于30*时，就会关窗.IMJUtor图5-6湿度过高关窗第6章日常维护与保养6.1P1.C的日常保养（1）每半年或季度检查PI-C柜中接线端子的连接情况,若发现松动的地方及时it新坚固连接。2）对柜中给主机供电的电源每月亚新测量工作电压.（3）每六个月或季度时P1.C进行清扫，切断给P1.C供电的电源把电源机架、CP1.r主板及辘入/输出板依次拆下，进行吹扫、清扫后再依次原位

20、安装好，将全部连接恢复后送电并启动P1.C主机。认真消扫P1.C箱内卫生。6.2步进电机的日常维护（1）检查步进电机，确保外部没有致命的损伤。（2）检查步进电机的固定部件，确保连接牢固。（3）检查步进电机输出轴.确保施转流畅。（4）检查步进电机的编码潜连接线以及步进电机的电源连接器，确认其连接牢固.（5）检查步进电机的散热风扇是否转动正常。（6）及时清理步进电机上面的灰尘、油污，确保步进电机处于正常状态。第7章结论本i殳计针对智能家居系统的使用要求，采用P1.C、传感器与窗户等进行了全自动智能化设计，克服了传统窗户的可靠性较低，通风性不好，稳定性较差，自动化程度不高的缺点,逐步实现可毒性强,使

21、用方便,高效利用，维护简单等特点定程度上解决了外界环境给人们日常生活中的很多烦劳.本设计具有以下三个优点：1)自动化程度高,采用自动与手动相结合，确保安防系统的准确运行：(2)系统具有故障和管理能力，即可以通过自动、手动控制两种方式来确保窗户的开启与关闭：(3)P1.C与传感那相结合，设计校合理，运用校先进.致谢转眼间，我的大学生涯即将结束，在此，非常感谢李老坤的用心指导，李老师深厚的方业功底，朴实积极的工作精神,待人为善的人格魅力深深的影响了我，督促我不断前进，不仅使我树立J长远的目标,掌握基本的研究方法，而旦还让我明白了很多书不能学习生活的理念。在论文的完成过程中,我还得到了室友的帮助和支

22、持,在遇到-一些困难的时候.他们也能尽力地帮助于我.同时，我要向一直默默支持我,关心我的父母致以深深的谢意。他们无私而伟大的爱一直鼓励和支持着我，让我有面对-一切困难的勇气，在今后的人生道路中我也会继续坚持，用自己的实际行动来回报父母.通过毕业设计，加深了我对机械专业知识的了解，而且需要学习一些相关的知识，但更贞要的是让我们掌娓了学习的方法。毕业设计是我们走向工作岗位的一-次演习，时以后的工作有着深刻的影响.在此我还要感谢三年来所有老坤们我的关心和帮助，在你们的教导下我在不断成长，现在的我已可以成功地走出校园、自信地走向社会，在以后的人生道路中我会继续不断努力，为社会创造价值并实现自我价值，来

23、回报在我的人生路程中给我帮助和关怀的人们！最后，丧心感谢在百忙之中评阅论文的各位老师！参考文献【1】.机电工程技术,王耿燃，201612】.可编程控制器教程，张凯,2005【3】.机械设计实用手册,张建民，2001【I】传感技术及其应用，谢文和，将等技术出版社,200315】.可编程控制器及其应用，邱志宏,2005【6】.电气控制与P1.C实训教程,邓松，人民邮电出版社,20067.自动检测与转换技术，梁森，机械工业出版社，2001【8】.机电一体化系统设计，张建民，需等教仔出版社,2007【9】.智能家居，向忠宏，人民邮电出版社,2002【10】.传感器应用电路400例，王煜东，2008.【11.最新传感器选用手册，卿太全，2003【12,基于多传感器的智能窗系统，李硕，电子设计工程.2011【13】.无线传感器的研究与实现，程永辉，2010【14.智能窗户，刘丽华，2003【15】新型传感器集成电路应用手册，人民邮电出版社,2008