基于通用太阳能清洁装置的自动化设计与应用
摘要：太阳能作为现代新兴清洁能源，发展前景远大，是未来能源发展的趋势所在，在现代社会一般用作发电或为热水器提供能源。自动化控制是现代企业和家庭不可缺少的一部分，它提高了生产效率，减轻了人类的负担。它能按人类预先设定的程序自动运行，无需人为操作。可编程逻辑控制器(简称PLC）就是主要代表。
本文提出一种基于通用太阳能的清洁装置的自动化设计。利用光电装换装置将太阳能转化为电能为清洁装置提供电能。可编程逻辑控制器（简称PLC）是种为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在它的内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、和算数运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。
PLC具有可靠性高，编程容易，组态灵活，功能模块齐全，安装方便，运行速度快等特点。近年来，随着微处理器的大量运用，大大加强了PLC的能力，使PLC与微型机控制系统之间的差别俞小。
本设计为以太阳能为能源的清洁装置进行其自动化设计。
关键词：太阳能；自动化；可编程逻辑控制器
Abstract: solar energy, as a modern new and clean energy source, has great prospects for development. It is the trend of energy development in the future. In modern society, solar energy is generally used to generate electricity or provide energy for water heaters. Automatic control is an indispensable part of modern enterprises and families. It improves production efficiency and reduces the burden on humans. It can run automatically according to human pre-set programs, without artificial operation. Programmable logic controllers(abbreviated as PLCs) are the main representatives.
In this paper, an automatic design of cleaning device based on universal solar energy is proposed. The solar energy is converted into electric energy by optoelectric equipment to provide electrical energy for cleaning equipment. Programmable logic controller(abbreviated as PLC) is a digital operation electronic system designed for application in an industrial environment. It uses a programmable memory that performs instructions for logical operations, sequential control, timing, counting, and arithmetic operations in its internal storage to control various types of mechanical equipment through digital or analog input input. Or production process.
PLC has the characteristics of high reliability, easy programming, flexible configuration, complete functional modules, convenient installation, and fast running speed. In recent years, with the large-scale use of microprocessors, the ability of PLC has been greatly strengthened, making the difference between PLC and microcomputer control systems small.
This design is an automatic design of the cleaning device with solar energy as the energy source.
Key words: solar energy; Automation; Programmable logic controller
目录
第一章 绪论 4
1.1.1 课题来源及研究意义 4
1.1.2 国内外发展状况 5
1.2 太阳能的发展和运用 6
1.3 清洁装置的发展和运用 7
1.4 PLC的发展和运用 9
第二章 装置基本要求与部件应用原理 11
2.1 太阳能的应用原理 11
2.2 清洁装置的组成和结构简述 12
(装置简图) 13
2.3 PLC的控制原理和应用 13
第三章 硬件设计与选用 14
3.1 工作系统的设计及硬件选择 14
3.1.1 电路接线图 16
3.1.2 电气原理图 17
3.1.3太阳能电池板发电原理及选用 18
3.1.4 红外传感器的工作原理及设计运用 20
3.1.5 气缸的选用 21
第四章 结构与程序设计 23
4.1装置设计结构框图 23
4.2 I/O分配表设计 24
4.3 PLC程序的设计 26
第五章 结论与总结 27
结论 27
总结 28
参考文献 30
致谢 30
第一章 绪论
1.1.1 课题来源及研究意义
随着科技的不断发展，人类生活水平的不断提高，自动化机器装置和技术迅猛发展，以满足人类日益扩大的需求。太阳能装置的普遍运用，大量的光伏产品现已飞入寻常百姓家，太阳能电池板被大量运用，家用的自动清洁机器人可用太阳能电池板为其提供足够电能，且节能、环保、占地面积小。自动化机器人在工业生产、家庭应用中的地位显得越来越重要。本课题主要方向为改进和研究清洁机器人的自动化程序控制，让其更加智能化，简单化，更易适应家庭使用的要求。
清洁机器人是为人类服务的机器装置，主要从事家庭卫生的清洁、清洗工作。并按照应用范围和用途不同，清洁机器人也有不同类型。有了清洁机器人扫地省时省力，噪音小，轻便小巧。本课题研究的清洁机器人利用太阳光获取电能，节能环保。运用PLC可编程逻辑控制器编写程序以控制清洁机器人的工作方式。PLC生产中专门为数字操作设计的一种电子设备，它的内部存储程序使用一种可编程的存储器，可以执行逻辑操作、顺序控制、计时、计数和算数操作等方面向用户的指令，并通过数字或模拟输入输出控制各种类型的机械或生产过程，它是机器控制的核心部分。随着几十年的发展，PLC已经标准化，简单化，它编程简单，接线方便，体积小，稳定性好。
扫地机器人也被称为懒人扫地机器。这是一种智能家用电器，可以自动真空地面。因为它可以测试房间大小、家具摆放、地面清洁等因素，并依靠内建程序开发出合理的清洁路线，具有一定的智能，因此被称为机器人。目前，扫式机器人的智能水平没有想像中的先进，但作为智能家园新概念的领导者，最终将进入千户为机器人注入正能量。
本课题机器人着重在编写程序方面做了研究和改进，目的是为了更好的解决家庭清洁问题和满足人类的生活需求。能更好的执行人类清洁的指令，更好的解决困难的问题。
1.1.2 国内外发展状况
我国扫地机器人行业起步较晚，处于发展初期阶段相比于国际发达国家，我国服务机器人产业起步较晚，目前仍处于发展初期阶段。2010 年左右国外扫地机器人产品进入中国市场，由于价格偏高，大部分消费者难以接受，而且受生活习惯和消费理念的影响，大部分国内人群在室内清洁方面还是主要采用人工清洁方式或吸尘器设备，因此，扫地机器人在中国清洁家电消费市场的渗透率不高。
我国清扫机器人产业发展迅速，发展前景较好。虽然我国扫地机器人起步较晚，但发展速度较快，未来发展空间较大。2010年至2015年，随着国民经济的不断发展，人均可支配收入水平不断提高，人均住房面积不断增加。在城市化和智能的影响下，清扫机器人逐渐被消费者所接受。尤其是，它受到了年轻一代消费者的青睐。同时，随着科学技术的进步，我国消费者的消费观念也在不断变化，对智能产品的需求也在逐步增加。此外，城市化进程带来的快速生活节奏，使得人们的国内劳动时间减少，人口结构逐渐向老龄化发展，使得人们对家用机器人的刚性需求越来越明显。
随着科学技术的进步和社会的发展，特别是由于生活节奏的加快和工作压力的日益增大，人们希望摆脱日常繁琐的家庭清洁。这无疑是市场对清洁机器人进入家庭的需求。
清洁机器人又称智能吸尘机器人或自动吸尘器，它是目前家用电器领域最具挑战性的热门研发课题，但是难度极大。比如日本日立自上世纪八十年代后期便开始研发，至今尚未有成熟的产品面世；其它日本松下、韩国三星、LG、Hanool Robotics、瑞典伊莱克斯、荷兰飞利浦、德国Karcher、英国Dyson、澳大利亚Floorbotics、美国Eureka及iRobot、Evolution Robotic、台湾联腾电子等公司均在或曾积极开发并提供了一些样品或小批量产品。目前，国内市场已拥有几十家清洁机器人品牌，但是，本土成立且具备核心研发能力的清洁机器人企业占比并不高。
近年来，清洁机器人以惊人的速度扩散，市场迅速增长。在开发初期，清洁机器人主要致力于提高清扫性能。目前，清洁机器人在保证了更好的清洁效果后，势必转向多传感器融合、导航、路径规划等智能核心技术的发展方向。
参考文献
［1］电气控制与PLC应用技术/黄永红编著.—北京：机械工业出版社，2011.8
［2］电气控制与PLC：西门子S7-300机型/柳春生编著.—北京：机械工业出版社，2010.2
［3］机电设备PLC控制技术/邵泽强，滕士雷主编.—北京：机械工业出版社，2012.8
［4］机电专业英语/刘建武主编.—西安：西安交通大学出版社，2014.8
［5］PLC应用技术与实践/向晓汉主编.—北京：电子工业出版社，2014.12
［6］电气控制与PLC技术/向晓汉主编.—2版.—北京：人民邮电出版社，2012.9
［7］液压与气动控制/曾文萱主编.—北京：机械工业出版社2012.1（2014.6重印）
