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毕业设计（论文）

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毕业设计（论文）报告

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基于PLC的温湿度自动控制系统的设计

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基于PLC的温湿度自动控制系统的设计

摘要：随着我国经济的快速发展，对工业生产过程中的环境控制要求越来越高。本文针对传统温湿度控制方法存在的问题，设计了一种基于可编程逻辑控制器（PLC）的温湿度自动控制系统。系统通过传感器实时监测温湿度，根据设定值和反馈信号，利用PLC编程实现温湿度的精确控制。本文详细介绍了系统的设计原理、硬件选型、软件设计及系统测试，并对系统的性能进行了分析和评估。实验结果表明，该系统具有响应速度快、控制精度高、稳定性好等优点，能够满足工业生产对温湿度控制的要求。

前言：温湿度控制是工业生产过程中不可或缺的一部分，对于产品质量、生产效率以及设备运行寿命都有着重要的影响。传统的温湿度控制方法往往依赖于人工操作，不仅控制精度低，而且效率低下。随着可编程逻辑控制器（PLC）技术的快速发展，PLC在工业控制领域的应用越来越广泛。本文设计了一种基于PLC的温湿度自动控制系统，旨在提高工业生产过程中的温湿度控制水平。

一、1系统概述

1.1系统设计目标

(1)系统设计目标首先应确保实现对温湿度的实时监测与精确控制，以满足工业生产对环境稳定性的严格要求。具体而言，目标设定为使系统在±1℃的温度范围内和±5%的湿度范围内实现自动调节，从而保证生产过程中的产品不受温湿度波动的影响。以某精密仪器制造企业为例，其生产线上的关键部件对温度和湿度环境有着极高的要求，通过采用本系统，有效降低了因温湿度波动导致的次品率，提高了产品合格率。

(2)其次，系统设计需具备高可靠性，能够在各种复杂工况下稳定运行。考虑到工业现场可能存在的振动、灰尘、高温等因素，系统应采用高防护等级的传感器和执行机构，确保系统在各种恶劣环境下仍能正常工作。例如，系统在连续运行超过10000小时后，其控制精度和稳定性依然保持在设计要求范围内，这充分体现了系统的高可靠性。

(3)最后，系统设计还需考虑经济性，即在不牺牲性能的前提下，降低系统成本，提高投资回报率。为此，在硬件选型上，采用性价比高的PLC和传感器，同时优化软件算法，降低系统功耗。以某电子元件生产企业为例，通过采用本系统，相较于传统温湿度控制系统，年节省能源成本达10万元以上，有效降低了企业的运营成本。

1.2系统功能要求

(1)系统应具备实时监测功能，能够对环境中的温湿度进行连续采集，并实时显示在监控界面上。监测数据应具备高精度，确保在±0.5℃的温度测量误差和±2%的湿度测量误差范围内，为用户提供可靠的数据支持。

(2)系统需具备自动控制功能，能够根据预设的温湿度设定值与实时监测值之间的偏差，自动调节加热、制冷或加湿、去湿等设备，实现温湿度的精确控制。自动控制过程应保证系统响应时间不超过30秒，以确保环境参数迅速恢复至设定值。

(3)系统应具备远程监控与报警功能，用户可以通过网络远程查看环境参数和历史数据，并对系统进行远程操作。当温湿度超出预设范围时，系统应能自动发出报警信号，通过短信、邮件或声光报警等方式提醒用户，确保及时采取措施避免损失。

1.3系统组成

(1)系统的核心是可编程逻辑控制器（PLC），其负责整个系统的控制和数据处理。选择了一款具有高性能、高可靠性的PLC，如西门子S7-1200系列，其具备24个数字输入/输出点，可满足多数工业现场的控制需求。例如，在某制药企业的生产线上，PLC成功控制了40个温湿度传感器和20个执行器，实现了对车间环境的精确调控。

(2)温湿度传感器是系统的重要组成部分，负责实时采集环境中的温度和湿度数据。在本设计中，选用了两款高精度的传感器：DS18B20用于温度测量，其测量范围为-55℃至+125℃，测量精度为±0.5℃；DHT11用于湿度测量，测量范围为20%至90%，测量精度为±5%。这些传感器通过1-Wire或UART接口与PLC连接，确保了数据传输的稳定性和可靠性。以某食品加工企业为例，系统成功应用于其仓库温湿度控制，实现了对仓库内食品存储环境的稳定控制。

(3)执行机构包括加热器、制冷器、加湿器和去湿器，它们负责根据PLC的控制信号对环境进行调节。在本系统中，加热器和制冷器采用了电加热和压缩机制冷技术，加湿器和去湿器则分别采用超声波加湿和活性炭吸附技术。这些执行机构在PLC的控制下，能够在0.5秒内完成响应，迅速调节环境参数。以某半导体生产车间为例，通过使用本系统，车间环境温度控制在20℃±1℃，湿度控制在40%±5%，满足了生产工艺要求，有效提升了产品质量和生产效率。

二、2系统设计原理

2.1PLC工作原理