MQ-7+PLC煤气报警系统设计+仿真图+梯形图(3)
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2 MQ-7图3 MQ-7
MQ-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1 MQ-7性能参数
探测范围 10~1000ppm 加热功率 约350mW
特征气体 100ppm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 R in air/R in typical gas≥5
2.2 PLC
2.2.1 可编程序控制器简介
可编程控制器(Programmable Logic Controller)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。
在可编程序控制器研制出来前，继电器控制在工业控制中占首要地位。这种由继电器控制系统缺陷很明显：体积大、可靠性低、耗电量大，可使用时间短、反应慢，如果运用在生产工艺多变的系统，适应性会更差。当生产要求和工艺改变时，就需要改变内部结构，重新设计，导致人力、物力、金钱的浪费[7]。
可编程序控制器的发展与计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展密切相连。他们的进步促进了可编程序控制器的进步，而可编程序控制器的发展反过来又对这些高新技术作出了新的要求，推动了高新科技的发展。
2.2.2 PLC的工作原理
PLC的运行可分为以下三个阶段：
(1) 输入采样阶段：在这个阶段，逐步读取所有输入的通断情况，然后存入读取到的内容，接下来开始程序执行，在程序执行时，内存中输入信息不会随着输入型号的变化而变化。当处于下一个扫描周期的输入采样阶段时，才能读入信息。
(2) 程序执行阶段：PLC对所写程序进行扫描。
(3) 输出刷新阶段：在所有指令进行完后，经过隔离电路和放大器，然后向外界输出信号，驱动外部负载进行外部控制。
2.2.3 PLC的主要编程语言
采用面向问题、面向控制过程、简单直观的PLC编程语言，经常用到的有:梯形图，语句表，功能图等。 1.梯形图：这种从继电器控制逻辑演变来的编程语言与继电器控制逻辑有些相似，但梯形图编程语言功能更强大，使用起来更方便。 LAD具有以下特点： (1) 从左到右，从上到下的排列,母线为左右两边互相平行的直线。每一行都开始于左边的母线； (2) 在梯形图中使用的继电器名称不是真正的物理继电器，又叫“软继电器”； (3) 梯级中经过的概念电流从左到右，母线两端有电源；