基于PLC控制的定时断电插排系统设计
摘 要
在日常生活中，家电产品长时间待机不仅会造成能源的浪费，还会导致普通插排的符合增加，造成一定的安全隐患。此外，长时间待机会不损伤加电的使用寿命。为了解决这一问题，本文设计了一款拥有定时即智能感应的新型插座，不仅在功能上更加丰富，也有效避免了能源浪费现象的产生，给人们的日常生活提供了更多的便利。
该系统使用PLC系统、插座，按钮，这几个原件组成。与PLC相连的排插进行定时、延时设置是通过外设键盘进行设置的，这样就可以使其可以根据设计方案在特定的时间内执行通断操作。或者是在热释电红外传感器接收到相应的红外光信号时，触发PLC的外部中断引脚，并自动控制插头的开/关。LED指示灯指示操作模式。
软件设计使用keil uvision4，各个功能的选择菜单界面通过几个信号灯进行显示，通过按键实现各项功能之间的转换，从而保证该系统拥有良好的用户体验。根据设计目的，利用PLC实现底层驱动和各个子系统程序的设计和调试工作，保证外接开关能够根据设计要求实现各项功能，不仅能够实现只能控制，还能够在有效降低能源的浪费。
关键词：排插;PLC;
ABSTRACT
In daily life, long-term standby of household electrical appliances not only causes waste of energy, but also leads to an increase in the conformity of ordinary plugs, resulting in certain safety hazards. In addition, long-term standby will not damage the service life of power-on. In order to solve this problem, this paper designed a new type of socket with timing and intelligent induction, which not only has more functions, but also effectively avoids the waste of energy and provides more convenience for people's daily life.
This system by single chip microcomputer minimum system, QC12864B LCD screen, HC - SR501 and relay of several modules.By a peripheral keyboard connected to the relay platooninsert timing, delay set, can make it according to our wishes in the corresponding time on and off.Or by the HC - SR501 pyroelectric infrared sensor module, when sensing infrared and output electric signal from the biological triggers the SCT89C51 MCU external interrupt pin, automatic control strip on and off.Working mode and directed by the LED indicator light will work data through the LCD screen display.
The software design uses keil uvision4. The selection menu interface of each function is displayed by several signal lights, and the functions are converted by the buttons to ensure the system has a good user experience. According to the design purpose, the design and debugging of the underlying driver and each subsystem program are realized by PLC, and the external switch can realize various functions according to the design requirements, which can not only achieve control, but also effectively reduce energy waste.
Key words: socket；PLC
第1章 绪论
1.1 设计的目的和意义
随着社会的进步，全球人口数目不断上升，在物质水平生活极为丰富的今天，电子类产品更新换代的速度也越来越快，各式各样的电子类产品开始出现在日常生活之中。这些产品的出现和应用给人们的日常生活带来了极大的方便，但同时也增加了能源的消耗。目前，能源短缺已经成为全世界共同面临的重要问题，因此，节能减排成为当今社会发展的必经之路。所以，在电子产品使用的同时，尽可能的避免能源浪费是一项重要工程，也是目前亟待解决的问题之一。通过调查可以发现，目前，向电视机、空调这类常用的各类加电产品几乎都存在待机功能。在我国，由于人口数量庞大，所以电子产品的能源消耗量也相当巨大，另外经过调查得到加电产品待机消耗占到一个家庭正常能源消耗的10%左右，由此可以知道，我国每年因为加电待机产生的能源浪费情况十分严重。除了上述提到的能源问题之外，待机现象还会导致插座负荷增加，容易产生安全隐患。为人们的日常生活造成威胁。同时长时间的待机行为也会是产品使用寿命大幅下降[1]。
所以,本系统对家庭中普通插件设计更智能。我们使用PLC的控制来达到控制插拔的目的，并可以通过外围键盘设置插件的时序，使其能够根据我们的需要在进行定时设置。此外，在设计过程中还增添了人体感知功能。当然以后还有更多的功能等待我们去开发。
基于这种思维设计，不仅大大节省了能源的不必要消耗，减缓了地球能源开发的速度，延长了家电的使用时间，而且使我们的生活更加舒服和安逸。防止不必要的安全事件发生也是我们在这个设计很重要的一个功能。
1.2 国内外研究现状
目前，市场上也有大量所谓的智能插座在销售，但是这类产品只能够实现单一的电源机械式断点，功能过于简单，无法满足当下使用者真正的智能需求。智能插件可编程开关插头可根据用户的意愿定制。有必要设置功能，实现电源的自动断电和断电，这是一个很大的方便人们的生活的设计思路，可以用于并适应于这个社会节能的主题。
目前，在市场上销售的大多数智能插座之中，常见的有型管家智能插座，Kede品牌智能插座，POLYHOME智能插座等几种类型。其中，小管家插座在设计中用到了智能芯片和相应的辅助程序，用于对继电器的工作状态进行控制，从而使插座的待机功耗降大幅下降，既节能有安全。并且可以通过遥控器对电源的开光状态进行控制。该产品的应用能够起到降低待机功耗、提供智能防护等功能。Cod Smart Socket具有定时功能，并且能够设置多组将时间控制在1分钟分幅度上定时状态。另外，该产品还具有模式功能，通过这一功能使用者可以随时对电源状态进行更改。目前，在市场上销售的大多数智能插座之中，常见的有型管家智能插座，Kede品牌智能插座，POLYHOME智能插座等几种类型。其中，小管家插座在设计中用到了智能芯片和相应的辅助程序，用于对继电器的工作状态进行控制，从而使插座的待机功耗降大幅下降，既节能有安全。并且可以通过遥控器对电源的开光状态进行控制。该产品的应用能够起到降低待机功耗、提供智能防护等功能。Cod Smart Socket具有定时功能，并且能够设置多组将时间控制在1分钟分幅度上定时状态。另外，该产品还具有模式功能，通过这一功能使用者可以随时对电源状态进行更改。
目前，在智能插座产品中，用于自动断点的方式有以下几种，机械转盘的定时方式，基于单片机外加定时芯片的计时方式和用现成的单片机编程。通过旋转定时圆盘来改变机械定时插头的定时的时长;用单片机控制的的智能插件采用单片机编程来控制继电器的通断情况来控制电路的通断，就是用定时芯片的功能来解决定时的问题;定时芯片工作原理是通过芯片的作用实现定时断电，从而减小不用的时候的用电量，不让电器一直处于通电待机的情况。更加先进设计就是用无线网来控制智能芯片，使用无线网络进行相关信息的传输，家中覆盖无线网络之后，芯片就能够自动登录，只需要使用者在首次使用时进行连接操作即可，就能通过手机在世界上的任何角落进行监视。
自动断电插排高效率的解决了家电长期待机用点多的情况，延长了家用电器的损害时间，让我们的节能事业向前面迈出了一大步。它还解决了日常中的很多可能存在的安全问题。可以用来在电视，笔记本、微波炉等用电量较多的家庭电器上。跟着科学的不断发展需要插座的功耗不断增加。除了能用在家里，未来也可以用在更多的工厂里面，这样就能节省更多的能源。
1.3 论文主要内容与思路
该系统基于PLC的控制设计，达到了自动插排的定时断电的目的，可通过外围键盘来进行定时。这样我们就能想怎么定时就怎么定时，想让他什么时候断电，就让他什么时候断电。
论文各章的主要内容如下：
第一章是绪论，介绍了定时断电插排的必要性，插排的发展历史，以及本篇论文的大体结构。
第二章主要介绍本次设计的整体方案。首先对系统框架进行设计，然后在此基础上针对关键模块进行重点介绍。
第三章介绍系统的硬件设计部分。首先对系统的运行机理进行阐述，然后针对PLC进行细致介绍，最后结合原理图逐一分析所有的电路模块的工作运行情况。
第四章针对软件开发情况进行介绍。并详细阐述各个模块的功能情况。
第五章介绍了插排的拓展功能。
第六章是本文的总结和对老师的感谢。
目录
第1章 绪论 1
1.1 设计的目的和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 论文主要内容与思路 3
第2章 自动断电插排系统的总体设计 4
第3章 可编程控制器PLC 6
3.1 PLC简介 6
3.2 PLC内部结构 6
3.3 PLC的选型 9
第4章 硬件电路设计 10
4.1 智能插座的工作原理 10
4.2控制设计 10
第五章 系统的IO分配表及其介绍。 18
第六章 系统的电气原理图 20
第7章 总结与展望 21
7.1 总结 21
7.2展望 21
参考文献 22
致 谢 23
附录 24
参考文献
[1] 徐伟.智能插座在智能家居系统中的设计和应用[J].中国仪器仪表，2010.
[2] 姚文轩.多功能智能插座设计[J].企业技术开发，2010.
[3]杨妤. 打破行业格局 纽曼自创“节电插座”[J]. 中国品牌与防伪 , 2007,(10).
[4] 万文略.《单片机原理与应用》[M].重庆大学出版社，2004.
[5] 谭浩强.《MCS-51 单片机应用教程》[M].主编.清华大学出版社，2000.
[6] 徐爱钧.《单片机原理实用教程》[M].电子工业工业出版社，2012.
[7]百度文库LCD12864液晶屏数据手册[EB/OL].
(http://wenku.baidu.com/view/dc1d625cbe23482fb4da4cce.html?re=view)。
[8]百度文库DS1302 芯片数据手册[EB/OL].
(http://wenku.baidu.com/view/9eee892b4b73f242336c5f92.html?re=view)。
[9]百度文库BISS000I芯片资料手册[EB/OL].
(http://wenku.baidu.com/link?url=y7ghhiX5AE7PhKCRZlfyUc2dUaOSvSvlbXlx-vKYu4TaYk9FNh40hrS96ebhxch96MOF_1z1AEy2gGsva6dNVnalZnan_Nfqauv5bDaHfEW)
[10] 刘志名.《电路分析》[M].西安电子科技大学出版社，2001.
[11] 谭浩强.C程序设计[M].北京:清华大学出版社，2005.
