dec传感器 结合实例讲解三菱PLC指令的应用之停车场控制程序
结合实例讲解三菱PLC指令的应用之停车场控制程序
一、功能要求 ：
某停车场最多可同时容纳车辆99个，用2位数码管显示空车位的数量。用出入传感器检测进出的车辆，进入1辆车，车位加1，出去一辆车，车位减1.
场内空车位的数量大于5时，入口处红灯亮，允许入场；等于和小于5时，绿灯闪烁，提醒车位车位即将满场；等于0时，红灯亮，禁止后续车辆入内。
二、接线图
三、程序讲解
3.1 程序总览
3.2 程序解读
第一段：这里用到特殊软元件M8002.MOV指令
a、什么特殊软元件：从PLC运行的角度，预先准备的内置功能动作的软元件。
这里用到的是初始脉冲(M8002,M8003)：在PLC开始运行以后，仅瞬间（第一个扫描周期）为ON(M8002)或OFF(M8003)，这个脉冲可以作为程序初始化或写入规定值等程序中的初始设定信号使用。
b、动作时序
c、MOV指令：将软元件的内容传动（复制）到其他软元件中的指令。
动作说明：MOV是16位运算，
当指令输入为ON，在传送源S.的内容传送给目标D.。最多传送16个（4的倍数）位软元件。简单举例如下：
结合本例：当PLC初次启动，将常数99送到D0中。
第二、三段程序解读：
X0为入口车辆检测，X1位出口车辆检测，当X0检测上升沿，则将D0中的数减1，X1检测上升沿则D0数加1.
指令讲解：
a、INC：指定软元件数据中加1指令。为16位运算。
b、DEC：指定软元件数据中减1指令。为16位运算。
第4段程序解读：
a、RUN监控(M8000,M8001)：
动作时序：
b、BCD转换指令：将BIN（2进制）转换成BCD（10进制）后传送的指令。在PLC中的运算按照BIN数据进行处理，在带BCD译码的7段显示器中显示数制时可使用本指令。16位运算。
本例中时2位数，所以是BCD K2M0，就是M0~M7。
c、SEGD七段码译码：数据译码后，点亮7段数码管（1位数）指令。译码表如下图所示：
本例中，将M0~M4点亮数码管个位，M4~M7点亮数码管十位。
第五段解读：
比较指令：当D0中的数制大于5则Y20为1，
当D0中的数值小于等于5大于0，同时调用内部1s时钟8013，来实现Y20闪烁。
第六段解读：
比较当D0中数值小于等于0，则Y21为1.
科学家制备水伏离子传感器，能用于可穿戴式汗液电解质检测
从环境监测到人体汗液电解质水平分析，离子传感器都是一个重要的核心元器件。尤其是汗液电解质监测，对于运动中补充电解质以维持良好身体水离平衡有着重要的指导意义。
固体接触离子选择电极（SC-ISE，solid-contact ion-selective electrodes）的电极膜电位，与待测离子含量之间的关系，符合能斯特这一方程式。
即 10 倍的离子活度变化对应着 59.2/zi mV 的电位变化（即灵敏度，其中 zi 为离子价态）。
另一方面，SC-ISEs 在使用时往往需要先进行标定等操作。因此，中国科学院苏州纳米所李连辉博士和所在团队希望可以制备一种能被简便使用的高灵敏自供能离子传感器。
图 | 李连辉（来源：李连辉）
几年前，学界提出了蒸发驱动的水伏效应：即利用水的蒸发驱动水溶液流过纳米通道，在固-液相互作用下持续产生电能。
此后，一系列研究都聚焦于提升水伏器件的产电性能上，而该团队也在这一方向有着丰富积累。
研究中，他们发现纯粹的水伏器件可以产生较大的开路电压（超过 3V），且会受到溶液中的离子浓度影响。
这让他们产生了独辟蹊径的想法，即将这种新效应用于离子传感领域，制备一种高灵敏、宽响应范围的水伏离子传感器。
此外，从高性能水伏器件构建角度来说，材料表面特性和通道的尺寸是两个最关键的因素。尤其是通道尺寸，它会显著影响通道内的溶液流动阻力。
通过合成高表面极性材料再组装的方法，是一种增强纳米通道离子选择性的可靠方法。但是，材料组装构成的纳米通道尺寸相对固定，难以实现通道尺寸的最优化。
为此，他们提出了纳米通道精细调控策略，实现了纳米通道的尺寸调控、表面极性增强与结构绑定。
这样一来水伏器件的室温开路电压达到 4.82V，离子传感的灵敏度最大达到了 1.37V dec-1，从而能够用于可穿戴汗液传感和环境微量离子检测，借此展示了将水伏效应应用于离子传感的潜力。
（来源：Advanced Materials）
事实上，水伏器件不仅对离子展现出高灵敏度和宽响应范围的传感特性，同时基于该效应的水伏器件形态丰富，尺寸和模量都可以被可调节。
因此这款柔性水伏离子传感器非常适合于可穿戴式的汗液电解质检测，故能为运动健康、疾病康复提供可靠的数据支撑。
另外，对于环境中包括水质、空气等的离子监测，水伏离子传感器也可以发挥作用。同时，水伏器件本身还具备产电能力，因此可以作为电子器件的能源供给平台。
对于将蒸发驱动的水伏效应应用于离子传感，李连辉等人在起初是充满忧虑的。2017 年，在蒸发驱动水伏效应提出之后，人们开始将其应用于产能领域。
但是，目前该领域的大多数研究依旧聚焦于提升其产电性能。此时，将这样一个新效应应用于离子传感，他们十分担心这个方向是否可以走得通，以及能否被同行专家所认可。
李连辉说：“恰巧那时我一个会议上遇见了郭万林院士，他很看好水伏这个方向，并认为水伏现在是问题最多的时候、也是机遇最多的时候。而他们团队的张珽研究员也非常支持我们去探索新方向。”
于是，他们联合完成了本次研究。最终，相关论文以《基于丝素蛋白调控纳米通道的柔性水伏离子传感》（Silk Fibroin-Regulated Nanochannels for Flexible Hydrovoltaic Ion Sensing）为题发在 Advanced Materials[1]，葛长磊是第一作者，李连辉和张珽担任共同通讯作者。
图 | 相关论文（来源：Advanced Materials）
尽管本次工作证明水伏效应在离子传感上拥有巨大的应用潜力，但是距离可靠的应用还面临着许多挑战。例如，水伏离子传感器的响应时间、稳定性等问题还等待解决。
下一步，他们将围绕这些挑战，通过对纳米通道和表面特性的进一步优化，来实现水伏离子传感器的响应时间、稳定性甚至离子选择性的提升。
最终，他们希望结合深度学习等技术构建完整的检测-反馈系统，将水伏器件变成测得准、测得快、测得稳的离子传感器。
参考资料：
1.Ge, C., Wang, Y., Wang, M., Zheng, Z., Wang, S., Kong, Y., ... & Zhang, T. (2023). Silk Fibroin‐Regulated Nanochannels for Flexible Hydrovoltaic Ion Sensing.Advanced Materials, 2310260.
排版：朵克斯
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