MQ-7+PLC煤气报警系统设计+仿真图+梯形图摘要：为了实现实时监测煤气的浓度并能及时报警，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用PLC结合传感器技术而开发设计了这一烟雾监控系统。本课题设计的煤气报警采用了西门子S7-200为报警器的核心部件对煤气报警器进行控制。通过MQ-7一氧化碳气体传感器对煤气进行检测，当检测到有煤气泄漏会发生报警信号，从而实现家庭和工厂对煤气泄露的监控。整个系统的硬件电路设计合理，结构简单、使用方便、智能化、性能安全可靠。4738关键词：煤气检测；PLC；报警PLC-:-,,.er(PLC).arm’-.-tion,,..,,,,.:;PLC;Alarm目录摘要1引言11.煤气报警器国内外发展状况及本文研究目标21.1煤气报警器的发展状况.21.2气体传感器的发展及分类.31.3本文研究目标.32.元件介绍及硬件设计42.1传感器MQ-7.42..3S7-20082.4硬件设计.93.软件设计103.1流程图103.2程序编制114.系统仿真135.结论16参考文献16致谢17基于PLC的煤气报警系统设计我国在70年代初期刚踏入可燃性气体报警器生产研制的领域，在吸收国外的先进生产工艺和技术的前提上，进而开发更加先进的适合自己使用的传感器。

现如今所能研制的传感器应用范围已经涉及到各种所需的的内型，品种齐全、多种多样[2]。近年来，在气体选择性和产品稳定性上也有很大进步。燃气报警器可分两大系列产品。(1)民用可燃气体报警器：此类家用煤气报警器一般安装在厨房，当检测到房间内里一定浓度的泄漏可燃气体时，报警器进行声音报警和灯光报警，同时也可以连接外接的一些设备。比如有的报警器启动后可关闭燃气开关以防燃气继续泄漏；有的可自动开启排气扇，把泄漏的可燃气体排出房间；(2)工业用有毒有害气体报警器和可燃性气体报警器：它们的原理相同，区别在检测探头上。根据检测环境的不同，也可分为检漏仪、控制器和探测器[3]。1.2气体传感器的发展及分类目前，气体传感器逐渐趋向两个方面发展：一方面降低能耗和生产成本，简化电路，缩小尺寸，与应用整机相结合，这也是气体传感器待完成的首要任务。比如日本费加罗公司研制出了低功耗硫化氢气体传感器，美国IST推出了使用时间能够达到10年的气体传感器，美国的生物模拟型低功耗一氧化碳气体传感器等。另一方面是强化稳定性和可靠性，达到电路和元件的多功能化和集成化，开发Means技术，开发现场适用的变送器和智能传感器。

比如美国公司将微处理器嵌入气体传感器中，使其具有监视故障情况和校准控制作用，从而实现传感器的智能化；还有美国IST公司的“”传感器也嵌入了微处理器，达到了多功能化和智能化。作为新型敏感元件传感器的代表，气敏元件传感器受到了国家的重点支持，发展迅速，目前在国内市场已经有了稳固的基础。现在的情况是：传感器按照工作原理可分为：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电式传感器、压电式传感器等。在这个设计中选择煤气、天然气气体传感器属于电阻式传感器，传感器型号为MQ-7。MQ-7能够同时检测煤气和天然气两种气体，与分别用两种气体传感器检测相比，明显减少设计成本。其原理是在1.5V条件下加热，采用温度循环检测的方法，传感器的电导率伴随着一氧化碳气体在空气中的浓度增加而变大。设置简单的电路就可以将该电导率的变化转化成为相对应的一氧化碳气体浓度输出信号。MQ-7传感器最大的优点是在各种环境中对一氧化碳都很灵敏。MQ-7可检验到多种一氧化碳的混合气体，是一种多种用途的廉价低成本传感器[5]。图2MQ-7图3MQ-7MQ-7气敏元件如图2、3所示，它由二氧化锡敏感层和微型三氧化二铝陶瓷管,以及固定在塑料腔体里的由加热器和电极组成的敏感元件构成。

由于外界被传感器加热室用活性炭过滤层隔开，所以气敏元件有了必要的工作条件[6]。并且MQ-7气敏元器件对不同浓度和不同种类的气体都有相对应的电阻值。MQ-7性能参数如下表：表1MQ-7性能参数探测范围10~加热功率约350mW特征气体一氧化碳测量电压≤24V加热电阻31Ω±3Ω环境温度-20℃~+55℃加热电压5.0V±0.2V/1.5V±0.1V灵敏度/≥52.2 PLC2.2.1 可编程序控制器简介可编程控制器( Logic )简称PLC，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。(4) 用于接入信号输入继电器没有线圈，输入接入的继电器晶体及晶闸管才能实现。2.语句表：也就是常说的指令表，跟计算机汇编语言形式差不多，通过相应的指令的助记符来编程。

STL具有以下特点：(1) 通过助记符代替操作功能，书写简单，使用方便，容易掌握，更方便记忆；(2) 在编程器的键盘上就可以进行编程设计，便于操作；(3) 语句表和梯形图在一般情况下可以相互替换使用；(4) STL能编程LAD或其他编程语言不能编译的程序。3.功能块图：使用类似于数字逻辑门电路的符号，表达直观，编程简单方便，大范围的逻辑问题都可以实现。FBD具有以下特点：(1) 从控制功能着手以功能模块为单位，更加方便理解和分析控制方案；(2) 通过用图形化的方法描述功能，功能模块方便了组态和编程，易操作；(3) 可以较清晰的表达控制关系较复杂、控制规模较大的系统，因此可以缩短调试、编程以及组态的时间[8]。2.2.4 PLC的特点PLC的特点有可靠性高、抗干扰能力强；通用性强，灵活性好，功能齐全，编程简单，使用方便；模块化结构；安装简便，调试方便；可以进行网络通信；体积小，能耗低等。2.3 S7-200合理选择PLC对于提高PLC控制系统的性价比起着重要作用，PLC的选择应包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等几个方面。在恒温控制系统中，经过调研、分析，选择了西门子公司生产的S7-200系列PLC作为系统的控制器。

S7-200系列PLC是公司推出的一种整体式小型可编程控制器。S7-200系列PLC包含了一个单独的S7-和各种可选则的扩展模块，可以十分方便的组成不同规模的控制器。S7-可以方便地组成PLC-PLC网络和微机PLC网络，从而完成规模更大的工程。因此本人选用的是德国公司的S7-200型号的可编程序控制器产品[9]。6路路路路20KHZ脉冲输出(DC)2路路路路路20KHZ续表2 S7-200系列CPU的基本配置模拟电位器11122实时时钟配置时钟卡配置时卡内置内置内置通讯口1RS-----485本系统采用了德国西门子PLC S7- 200 型号，此类型PLC无论独立运行，还是联接网络都能完成各种控制任务。它的使用范围可以覆盖从替代继电器的简单控制到复杂的自动控制，其应用领域包括各种机床、纺织机械、塑料机械、电梯、生成流水线等行业[10]。S7- 200 通讯功能完善，具有极高的性能价格比是很突出的特点，也是我们采用它的主要原因。

2.4 硬件设计图4 PLC外部接线图如图4根据I/O地址的定义，PLC外部输入输出信号各个端口都有不同的作用，外部与电源、接触器、传感器等直接相连，共同完成整个控制任务。系统的外部接线如图4，I/0分配表如下表3。输入端I.0、I0.1分别接高低电，代表气体传感器和手动按钮，低电平代表断开，高电平代表闭合。I0.0闭合表示气体传感器收到气体信号，I0.1闭合表示发现气体泄漏按下手动按钮。I0.2接复位端，按下后，系统停止报警。输出端Q0.0、Q0.1、Q0.2端，分别接报警灯、报警铃、排气扇。当I0.0或者I0.1闭合时，报警灯、报警铃、排气扇分别开始工作。表3 I/0分配表PLC输入端地址PLC输出端地址5. 结论本文从整体到部分详细介绍了家用煤气泄露报警控制器的设计。通过仿真实现了实时监测煤气的浓度并能及时报警，其可靠性和稳定性都达到了很好的效果，有很大的研究意义。本课题实用性强，综合应用了传感器技术、PLC等电气工程及其自动化大学本科教育的主要基础知识，实现了设计目标。我们还要不断的学习，不断的丰富和更新我们的知识，提出更高的要求。 就在当前社会科学技术高速发展的情况下，电子产品增长的唯一方案是数字化。在数字化的时代,呈现出了数字化的无限魅力，今后将会迎来新的高潮。 MQ-7+PLC煤气报警系统设计+仿真图+梯形图(6):