基于组态王的智能家居温湿度控制

《控制工程》课程设计论文论文题目：基于组态王的智能家居温湿度控制学院计算机与信息科学学院、软件学院专业自动化年级2012级学生姓名学号指导教师日期2015-08-03目录TOC\o"1-3"\f摘要 41.项目概述 41.1课程设计题目 4基于组态王的智能家居温湿度控制。 41.2项目背景 41.3设计目的 51.4功能 52.项目实施方案 52.1设计方案及程序流程 52.1.1设计方案 52.1.2人员分工及进度安排 63.项目实施过程 73.1设计图 73.2元器件说明 8（2）RS485温湿度传感器说明书 10通讯协议 123.3编码过程 123.4制作过程 134.项目成果 174.1实物照片 174.2测试结果 195.总结 195.1收获 195.2难点、创新点 205.3不足、改进措施 20基于组态王的智能家居温湿度控制苏雷西南大学计算机与信息科学学院，重庆400715摘要本系统设计通过温湿度传感器采集信号，经MODBUS扩展模块传输信号到485-232转串口把信号传递到计算机上，计算机在组态王软件的协助下对温湿度分析比较设置读取温湿度变化，获得温湿度动态曲线，设置参数报表等。输入额定温湿度之后，按语言命令编程的要求发出警报同时发送信号到MODBUS模块的继电器模块，使连接继电器的风扇接受指令转动或者停止，从而达到对室内温湿度的智能控制。这是智能家居的初步设定，如果有其他传感器也可以连接到计算机上控制的内容可以更多，市场开发前景也很好。关键词：温湿度传感器；组态王软件；风扇控制；串口通信。1.项目概述1.1课程设计题目基于组态王的智能家居温湿度控制。1.2项目背景温湿度传感器的特点是感应读取外界温湿度，当接收到信号时通过发送IO离散信号到计算机，通过相应软件读取温湿度，如果想对温湿度进行控制就需要外加电风扇或者加湿器等其它的器材，我们这里只有风扇，所以只对风扇进行控制，实际操作中可以控制多个继电器对其他改变温室的的器具进行控制。如果额定值大于采集到的温室度则继电器工作风扇转动。这个系统可以用于室内智能温湿度控制，使温湿度保持在客户需要的值。也可用于工厂、仓库等对温湿度要求比较高的地方，运用前景很好。1.3设计目的通过对控制工程的分析与设计，并在实验室进行控制工程设计的实现与应用检验，获得面向工业生产过程系统分析与设计的实践知识，初步掌握控制工程设计、开发和应用的技能。让各位组员了解系统分析设计的过程，熟悉相关软、硬件知识，并亲身参与到系统设计中，了解系统设计各个阶段的工作，提高分析问题和解决问题的能力。培养大家团结协作、互帮互助的精神。1.4功能（1）实现温湿度的采集和实时显示；（2）实现实时时间的显示和动态曲线以及生成报表；（3）对额定温室的的设定使风扇产生相应动作，从而达到对室内温湿度的调节。项目实施方案2.1设计方案及程序流程2.1.1设计方案本系统设计通过温湿度传感器采集信号，经MODBUS扩展模块传输信号到485-232转串口把信号传递到计算机上，计算机在组态王软件的协助下对温湿度分析比较设置读取温湿度变化，获得温湿度动态曲线，设置参数报表等。输入额定温湿度之后，按语言命令编程的要求发出警报同时发送信号到MODBUS模块的继电器模块，使连接继电器的风扇接受指令转动或者停止，从而达到对室内温湿度的智能控制。确定方案确定方案数据库操作算法设计界面设计数据库操作算法设计界面设计结果测试结果测试2.1.2人员分工及进度安排人员分工：本小组由四名成员组成，王永浩（组长）、苏雷（组员）、文星（组员、吴云飞（组员），王永浩主要负责对modbus模块原理以及组装，组态王资料库建立逻辑关系的负责；文星主要负责调试信号，以及风扇的组装；吴云飞主要负责对温湿度传感器的原理和组装以及串口知识的汇总，苏雷主要负责组态王控制画面，语言编程和演示。虽然分工比较多，其实基本上都是组员集体讨论和调试的结果。周期进度：1、确立任务目标，设计思路，基本框架图，相关元器件原理熟悉，初步编写代码；2、配置元器件，继续编写完善程序，尝试初连接；3、联机操作，完善配置，开始调节，看是否实现目标，改进；4、改进配置要求，调节，分析，完善；5、演示提交，结合设计产品，修改完善论文。3.项目实施过程3.1设计图系统原理框图如下图，采用组态王软件，有传感器模块，modbus模块，显示模块，控制模块等组成。（如图）温湿度传感器温湿度传感器MODBUS模块USB转串口驱动安装组态软件MODBUS模块USB转串口驱动安装组态软件屏幕显示曲线图屏幕显示曲线图温度湿度温度湿度温度报警照度报警温度报警照度报警MODBUS模块继电器模块 高 高 MODBUS模块继电器模块风扇启动后风扇启动风扇启动后风扇启动3.2元器件说明（1）MODBUS扩展模块ER-4D4A2O-M34数字量4模拟量输入2输出模块模块特性：Ø4路光电隔离开关量采集.Ø4路10位4-20mA/（0-5V）模拟量采集Ø2路30A继电器输出ØRS485/RS232标准接口.ØMODBUS_RTU标准协议控制.Ø软件设定地址等参数Ø标准工业导轨安装Ø提供控制示例程序.Ø可与组态王、三维力控等组态软件连接Ø可按客户要求定制协议工作特性:Ø工作环境温度：-20℃～65℃Ø相对湿度：95％（无凝结）Ø电源电压12V(可定制其它电压)典型应用:Ø各种工业数据数据采集ØPLC接口接扩展引脚描述引脚名称描述1Vin12V电源正.2Gnd电源地;Rs232地.3TXDRS232数据发送4RXDRS232数据接收5D+RS485数据D+(A)6D-RS485数据D-(B)7AG模拟地8A1第一路模拟量输入端9A2第二路模拟量输入端10A3第三路模拟量输入端11A4第四路模拟量输入端12AG模拟地13Nc1继电器1常闭端14No1继电器1常开端15Co1继电器1公共端16Nc2继电器2常闭端17No2继电器2常开端18Co2继电器2公共端19X1第一组开关量输入20X2第二组开关量输入21X3第三组开关量输入22X4第四组开关量输入23Com开关量输入公共端24Vio开关量输入电源端RS485温湿度传感器说明书SM1910B温湿度传感器,配合美国瑞士专用温湿度传感器及RS485总线技术,基于工业用MODBUS-RTU协议，实现低成本温湿度状态在线监测的实用型一体化传感器，本传感器可应(1)SMT行业温湿度数据监控(2)电子设备厂温湿度数据监控(3)冷藏库温湿度监测(4)仓库温湿度监测(5)药厂GMP监测系统(6)环境温湿度监控(7)电信机房温湿监控（8）宾馆温湿度监控（9）档案室温湿度监控（10）智能家居温湿度监控(9)其它需要监测温湿度的各种场合等。为便于工程组网及工业应用，本传感器采用工业广泛使用的MODBUS-RTU通讯协议，支持二次开发。用户只需根据我们的通讯协议即可使用任何串口通讯软件实现传感器数据的查询和设置。特点与特色采用进口传感器，精度高RS485远距离通信接口，最远可达1.2公里指令简单标准工业导轨安装6-37V宽电源供电组网方案，每个传感器都有一个地址，可任设意设置地址高性价比技术参数参数值显示测温范围-40℃~+123.8℃测温精度±0.5℃显示测湿范围0~100%RH测湿精度默认:±4.5%RH（可选SM1910B2:±3%RHSM1910B3：±2%RH波特率9600通讯端口RS485供电电源总线供电，DC6V-36V1A耗电1W存储温度-40-85℃运行环境：-40-85℃-40℃～+85℃外形尺寸90×66×26mm³接口其引脚定义如下：标号引脚说明1V+DC6-37V电源正2V-DC6-37V电源负3B-RS485B-4A+RS485A+通讯协议温度寄存器40001无符号整型USHORT湿度寄存器40002无符号整型USHORT3.3编码过程打开组态软件，组态王；根据整体思路和电路构造，规划整个控制执行画面；编写组态软件中的数据结构，执行语句，变量定义，对象设置；模拟运行，检查错误。3.4制作过程确定实验目标选定方案，根据方案选择元器件，并检验元器件是否完好无损在实验所需电脑上安装好USB转串口驱动及相关组态软件运行组态软件，新建工程“温室控制”在左侧栏“文件-画面”下新建“温湿度传感器”画面在设备栏新建“I/O设备”其地址与传感器串口地址相对应进行温湿度变量定义，设置变量类型、连接设备、寄存器以及数据类型对于Modbus寄存器串口设置参数类别地址内容操作Modbus协议地址（16进制/10进制）PLC地址（10进制）测量值0000H/000040002湿度的测量值(实际值*100)只读0001H/000140001温度的测量值(实际值*100)只读0002H/000240003保留位只读设置本站点的温湿度显示，并对其在画面命令语言中加以编辑。该项目中湿度：等于（实际值*100），单位为百分号。温度：等于（实际值*100）。温度举例:假如软件读取到温度值为:28301(十进制)实际温度用T表示:T=28301/100=28.3(℃)插上传感器电源，画面切换到“view”，进行调试。点击智能风扇，打开显示画面，观察温湿度是否显示。若显示，则传感器与组态软件连接正常；不显示，则连接不正常，加以检查。直到传感器与组态软件连接正常。当传感器与组态软件正常连接后，再通过ER-4D4O-M0四进四出485继电器模块，对风扇模块进行设置。项目成果4.1实物照片实物搭建画面如下：组态软件中的演示画面如下：智能家居温湿度控制演示画面：实时曲线和参数显示画面：报警画面报表：4.2测试结果温度<=额定温度时，为绿灯，热气风扇启动,实现升温；湿度>=额定湿度时，为绿灯，增湿度风扇启动，实现加湿功能。总结5.1收获技术方面了解控制仪表通讯协议和网络连接；掌握了组态软件与传感器的连接方式；熟悉一种计算机控制系统设计软件、编程软件；了解计算机控制系统的操作系统、数据库软件，画面的设计；学习方面整个设计通过了软件和硬件上的调试。设计中遇到了很多实际性问题，在实际设计中发现，书本上理论性的东西与在实际运用中是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。一切问题必须要靠自己一点一滴的解决，而在解决的过程当中你会发现自己在飞速的提升。可以说系统的设计是软件和硬件的结合，二者是密不可分的。还有感谢这次参与设计的其他两位成员，他们两个学的知识比我全面，所以很多东西都请教他们和大家团队合作，这也提高了我的团结协作能力，对今后参加工作和实际生活有很大帮助。通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经清楚，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，有些东西也需请教老师和其他同学以及自己查询多方资料才得以解决，做任何事都要经过一番努力才得以成功。5.2难点、创新点如何实现监控组态软件与元器件的正确连接，并将相应参数在组态软件上显示出来供用户使用，并作出达到相应的控制目的。如何调试实际电路与组态软件显示的一致性，使得纠正电路和组态画面中的错误。5.3不足、改进措施不足：由于时间比较紧，整个系统的功能和硬件电路比较简单。我只是对这些硬件的功能和使用方法掌握了，对其根本原理基本熟悉，由于我对组态王软件的熟练度不够所以最后的警报画面显示的参数比较少，这也是需要不断的学习熟练才能提高。在一个由于器材的局限性，我们的设计功能比较单一，只有对风扇的启开控制，也只用到了一个继电器，我想的话可以增加一些加热器什么的产生热源，这样对温湿度的控制将会更加完美，在投入市场的时候也需要更多的完善。改进措施：由于其他人都是对固定温湿度的调节所以有时候在调试的时候会不好控制，在这里我加入了两个额定变量使控制的范围更加广泛，在实际操作中可以改变任意温湿度调节，这样给用户带来更大的选择范围和对不同环境的适应能力也大大增加。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发锅炉的单片机控制系统HYPERLINK"/detail.htm?38