基于PLC的现代家居智能窗设计.doc

摘要:本文设计了一套由步进电机、滚珠丝杠、雨滴传感器、风速传感器等主要设备构成的全自动智能窗户。主要研究内容是通过所设计的传感检测电路循环检测室外湿度，实现当室外下雨时窗户能自动关闭，防止潮湿空气或雨水进入房间；利用所设计的传感检测电路并基于PLC的自动控制，实现刮风、天黑、报警自动关窗，完成编程并设计出实物模型。所设计的智能窗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、车间的窗户设计。

近年来随着各种方便生活的自动控制系统逐渐渗透人们的生活，未来家居的智能化必然是一种发展趋势。因而，本文的设计研究有重要的实用价值。

关键词 智能窗户；滚珠丝杠；步进电机；PLC

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1智能窗户研究的背景及意义-1

1.2智能窗户的发展现状-1

1.3智能窗户的研究内容-2

2 现代家居智能窗总体设计-3

2.1 智能窗户的设计要求-3

2.2 执行机构方案设计-3

2.2.1拟定执行机构方案-3

2.2.2确定执行机构方案-4

2.3 控制系统总体设计-5

2.3.1控制原理-5

2.3.2控制系统的组成-6

3 智能窗户执行机构的设计计算-8

3.1 窗户的组成参数-8

3.2 滚珠丝杠副的尺寸选择计算-8

3.2.1初算导程-8

3.2.2额定动载荷-8

3.2.3估算丝杠允许最大轴向变形-8

3.2.4估算滚珠丝杠底径-8

3.2.5确定丝杠的规格型号-9

3.2.6计算预紧力-9

3.2.7计算行程补偿值-9

3.2.8预拉伸力-9

3.2.9滚动轴承型号选择-9

3.3 联轴器选型-9

3.4 电动机选型与校核-10

3.4.1电动机选择计算-10

3.4.2压杆稳定性计算-12

3.4.3系统刚度的计算-13

3.5 机构的非标准件设计-13

3.5.1滑槽的设计-13

3.5.2衬套的设计-13

3.5.3 L型连接块的设计-14

4 系统的硬件电路设计-15

4.1 光敏传感器-15

4.2 雨滴传感器-15

4.3 烟雾传感器-16

4.4 风速传感器-17

4.5 防盗检测-18

4.6 电机驱动电路-18

5 智能窗户的控制系统设计-20

5.1 系统模块分析-20

5.1.1模块初始化-20

5.1.2自动运行模块-20

5.1.3手动控制模块-21

5.2 元件明细表-21

5.3 PLC I/O端口的分配-22

5.3.1输入信号I/O端口的分配表-22

5.3.2输出信号I/O端口的分配表-22

5.4 PLC外部接线图-23

5.5 程序设计-24

5.5.1程序编写-24

5.5.2程序分析-26

5.6 模拟调试-27

结论-28

致谢-29

参考文献-30

附录-31

附录1 窗户执行机构的装配图-31

附录2 窗户执行机构的部分零件图-31