plc課程設(shè)計(jì)--四路擬量采集顯示系統(tǒng)

1、<p><b>　　PLC設(shè)計(jì)與調(diào)試</b></p><p>　　課程名稱 電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目 四路擬量采集顯示系統(tǒng) </p><p>　　專業(yè)班級(jí) </p><p>　　姓 名

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　起止時(shí)間 </p><p><b>　　電氣與信息學(xué)院</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)考核和成績?cè)u(píng)定辦法</p>

3、<p>　　課程設(shè)計(jì)的考核由指導(dǎo)教師根據(jù)設(shè)計(jì)表現(xiàn)、設(shè)計(jì)報(bào)告、設(shè)計(jì)成果、答辯等幾個(gè)方面，給出各項(xiàng)權(quán)重，綜合評(píng)定。該設(shè)計(jì)考核教研室主任審核，主管院長審批備案。</p><p>　　成績?cè)u(píng)定采用五級(jí)分制，即優(yōu)、良、中、及格、不及格。</p><p>　　參加本次設(shè)計(jì)時(shí)間不足三分之二或曠課四天以上者，不得參加本次考核，按不及格處理。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)

4、結(jié)束一周內(nèi)，指導(dǎo)教師提交成績和設(shè)計(jì)總結(jié)。</p><p>　　設(shè)計(jì)過程考核和成績?cè)诮處熓謨?cè)中有記載。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容、格式各專業(yè)根據(jù)專業(yè)不同統(tǒng)一規(guī)范，經(jīng)教研室主任審核、主管院長審批備案。</p><p>　　注： 1. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書和指導(dǎo)書在課

5、程設(shè)計(jì)前發(fā)給學(xué)生，設(shè)計(jì)任務(wù)書放置在設(shè)計(jì)報(bào)告封面后和正文目錄前。</p><p>　　2. 為了節(jié)省紙張，保護(hù)環(huán)境，便于保管實(shí)習(xí)報(bào)告，統(tǒng)一采用A4紙，實(shí)習(xí)報(bào)告建議雙面打?。ㄕ牟捎盟误w五號(hào)字）或手寫。</p><p>　　11/12學(xué)年第二學(xué)期</p><p>　　PLC應(yīng)用技術(shù) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目：

6、 基于PLC的四路擬量采集顯示系統(tǒng)</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的PLC控制技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論，加以綜合運(yùn)用，進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初等訓(xùn)練，掌握運(yùn)用PLC進(jìn)行系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)的原則、設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)步驟，為從事PLC相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計(jì)或今后的工作需要打下良好的基礎(chǔ)。</p>

7、<p>　　課程設(shè)計(jì)內(nèi)容（包括技術(shù)指標(biāo)）</p><p>　　1、本系統(tǒng)主要由四路0-5V模擬量、MAD02模擬量采集模快、歐姆龍CPM2A、7段數(shù)碼管顯示四部分組成。</p><p>　　2、四路0-5V模擬量分別取自WD5穩(wěn)壓電源來獲得0-5V的可變電壓。</p><p>　　3、MAD02是與PLC配套的模擬量轉(zhuǎn)換模塊，其輸出端直接與PLC的輸入通

8、道相接，設(shè)置字端口與PLC的輸出通道相連接。在采集數(shù)據(jù)時(shí)，只需對(duì)PLC的輸入輸出通道進(jìn)行操作即可，其具體步驟為：PLC通過13通道向MAD02模塊寫入設(shè)置字，啟動(dòng)MAD02進(jìn)行轉(zhuǎn)換，等待一段時(shí)間，從PLC的輸入通道（02、03通道）直接讀取數(shù)據(jù)即可。</p><p>　　4、將0-5V的模擬量劃分為0-1V、1-2V、2-3V、3-4V、4-5V五個(gè)范圍，將采集到的實(shí)際模擬量與每一個(gè)范圍的上、下限進(jìn)行比較，以確定

9、在那個(gè)電壓范圍之內(nèi)。顯示時(shí)，只顯示實(shí)際模擬量所屬電壓范圍的上限值。</p><p>　　5、設(shè)置兩個(gè)按鈕和四個(gè)指示燈。按動(dòng)按鍵實(shí)現(xiàn)四路模擬量輪流顯示，指示燈則分別指示當(dāng)前顯示的是哪一路模擬量。</p><p>　　6、設(shè)置報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)實(shí)際模擬量大于5V或小于0V時(shí)，系統(tǒng)停止采集并進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)。</p><p><b>　　三、課程設(shè)計(jì)原則</b>

10、;</p><p>　　1、盡可能地滿足被控對(duì)象的控制要求；</p><p>　　2、在滿足控制的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)；</p><p>　　3、保證控制系統(tǒng)安全可靠；</p><p>　　4、考慮到被控對(duì)象的改進(jìn)，在選擇PLC的I/O數(shù)量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有余量；</p><p><b>　　四、課程

11、設(shè)計(jì)步驟</b></p><p>　　1、對(duì)控制系統(tǒng)任務(wù)和要求作深入的調(diào)查研究，明確控制任務(wù)：</p><p>　　2、選擇和確定用戶I/O設(shè)備：</p><p>　　根據(jù)傳統(tǒng)控制線路，確定出PLC改造所需的各種輸入/輸出設(shè)備，即各種按鈕、開關(guān)、繼電器和接觸器等。</p><p>　　3、確定系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案，選擇PLC型號(hào)<

12、;/p><p>　　確定系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案十分重要，要在全面了解控制要求的基礎(chǔ)上確定電氣控制方案。根據(jù)所選用的電器或元件的類型和數(shù)量，計(jì)算所需PLC的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，選擇合適的點(diǎn)數(shù)。由于本設(shè)計(jì)中只涉及到開關(guān)量，因此在選擇PLC型號(hào)時(shí)，只需考慮I/O點(diǎn)數(shù)，并有一定的余量（10%~15%）選擇小型PLC。</p><p>　　4、控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）

13、主電路的設(shè)計(jì)；</p><p>　?。?）確定出輸入、輸出信號(hào)，畫出PLC的I/O接線圖；</p><p>　　5、控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）首先分別設(shè)計(jì)出全自動(dòng)洗衣機(jī)各部分的控制軟件梯形圖；</p><p>　?。?）整體控制軟件梯形圖設(shè)計(jì)；</p><p><b>　　6、聯(lián)機(jī)調(diào)試；&

14、lt;/b></p><p>　　7、撰寫設(shè)計(jì)說明書。</p><p><b>　　五、時(shí)間安排</b></p><p><b>　　基本要求</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┱n程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　1．控制流程圖一張（

15、A4）（手繪）</p><p>　　2．控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)圖一張；（A4）（手繪）</p><p>　　3．控制系統(tǒng)軟件梯形圖一張；（A4）（手繪）</p><p>　　4．設(shè)計(jì)說明書一份，包括以下內(nèi)容</p><p>　　寫出設(shè)計(jì)計(jì)劃和基本步驟。</p><p>　　寫出控制要求并畫出設(shè)計(jì)流程圖。</p>

16、<p>　　畫出I/O分配表和I/O接線圖。</p><p>　　畫出具體設(shè)計(jì)的梯形圖，并加以注釋。</p><p>　　寫出調(diào)試過程和結(jié)果。</p><p><b>　　寫課程設(shè)計(jì)小結(jié)。</b></p><p><b>　?。ǘ┏煽?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p&

17、gt;　　對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面考核，重點(diǎn)考核設(shè)計(jì)圖紙、說明書質(zhì)量；獨(dú)立思考、獨(dú)立工作能力，綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；平時(shí)的工作態(tài)度及表現(xiàn)；答辯情況。</p><p>　　最后按平時(shí)表現(xiàn)、報(bào)告質(zhì)量、答辯成績，其權(quán)重分別為0.2、0.4、0.4綜合評(píng)定成績，分優(yōu)、良、中、及、不及格五個(gè)等級(jí)。</p><p><b>　　組長：付倩</b></p><p>　　

18、組員：李明祿　柳枝　齊彥龍　沈喆 王德祥　謝天鵬</p><p><b>　　任務(wù)分配：</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘　要1</b></p><p><b>　　1緒論2</b></p>

19、<p>　　1.1 PLC四路摸擬量采集顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2</p><p>　　1.2 PLC四路摸擬量采集顯示系統(tǒng)的原理2</p><p>　　1.3 0~5V電壓模擬量采集分段顯示數(shù)值2</p><p><b>　　2 題目分析3</b></p><p>　　2.1 7段數(shù)碼管顯示方法

20、3</p><p>　　2.2 四路模擬量采集方案4</p><p>　　2.3 PLC的選擇5</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)組成5</p><p>　　3.2 WD5穩(wěn)壓電源6</p><p><b>　　3.3硬件

21、原理6</b></p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.1 總體設(shè)計(jì)思路12</p><p>　　4.2 時(shí)序圖14</p><p>　　5 實(shí)驗(yàn)步驟14</p><p>　　6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果15</p><p><b>　

22、　7參考文獻(xiàn)15</b></p><p><b>　　8附錄16</b></p><p>　　附錄1： 硬件連接圖16</p><p>　　附圖2：系統(tǒng)流程圖17</p><p>　　附錄3： T型圖18</p><p><b>　　摘　要</b>&

23、lt;/p><p>　　當(dāng)今社會(huì)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，人工智能技術(shù)在社會(huì)的發(fā)展當(dāng)中占據(jù)了主導(dǎo)地位。當(dāng)然，智能設(shè)備的發(fā)展也滿足了科技發(fā)展的需求。其中，可編程邏輯控制器（PLC）就是一個(gè)典型的代表。本設(shè)計(jì)以“PLC的四路摸擬量采集顯示系統(tǒng)”為設(shè)計(jì)課題，以歐姆龍CPM2A-40CD型PLC為試驗(yàn)臺(tái)，通過利用歐姆龍PLC編程的傳送指令、子程序調(diào)用指令和邏輯語指令等應(yīng)用指令對(duì)“MAD02模擬量采集模塊及7段數(shù)碼管顯示模塊”進(jìn)行P

24、LC模擬量輸入通道的數(shù)據(jù)采集、處理和顯示的操作，其中包括梯形圖設(shè)計(jì)、流程圖設(shè)計(jì)以及硬件連接。</p><p>　　關(guān)鍵詞： PLC 人工智能 模擬量 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)處理</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Nowadays the rapid development of computer

25、technology，in the development of the society the artificial intelligence is in a favorable position，of course，the development of the intelligence equipment also meet the demand of the development of the technology. This

26、design of 4 ways of "PLC simulation signal gathering display system" for design task, taking Omron CPM2A-40CD type PLC for test bench, elaborate use the transfer instructions, subroutine calling instructions, l

27、ogic language instruction a</p><p>　　Key words：PLC artificial intelligence simulation signal data collection data process</p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　在工業(yè)控制系統(tǒng)中，除了

28、遇到開關(guān)量信號(hào)外，還會(huì)遇到另一類物理量，即模擬量，例如：溫度、壓力、速度、電壓、電流等等，他們是連續(xù)變化的物理量。由于計(jì)算機(jī)的CPU智能處理數(shù)字量，因此凡是遇到有模擬量的地方必須進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換。PLC已經(jīng)為模擬量控制提供了良好的硬件和軟件環(huán)境。它提供了4路完全獨(dú)立的模擬量輸入通道和2路完全獨(dú)立的模擬量輸出通道。并且PLC可以使用梯形圖語言來編程控制，更方便、直觀，大大縮短了設(shè)計(jì)調(diào)試周期。</p><p>

29、　　1.1 PLC四路摸擬量采集顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　PLC四路摸擬量采集顯示系統(tǒng)由穩(wěn)壓電源、滑動(dòng)變阻器、歐姆龍CPM2A-40CD型PLC、歐姆龍CPM1A-MAD02模擬量采集模塊和7段數(shù)碼管顯示模塊組成。</p><p>　　穩(wěn)壓電源及滑動(dòng)變阻器用來提供0~5V電壓，即0~5V可調(diào)節(jié)電壓。</p><p>　　歐姆龍CPM2A-40CD型PLC

30、是為需要每臺(tái)PC有10~120點(diǎn)I/O的系統(tǒng)控制操作而設(shè)計(jì)，有著強(qiáng)大的綜合性能。本例使用其模擬量設(shè)定功能。</p><p>　　歐姆龍CPM1A-MAD02模擬量采集模塊是與歐姆龍CPM2A-40CD型PLC配套的模擬量采集模塊，其輸出端直接與PLC的輸入通道相接，設(shè)置字端口與PLC的輸出通道相連接。它的輸入信號(hào)范圍:0-10V/1-5V/4-20mA，輸出信號(hào)范圍:0~10V/-10~10V/4~20mA，分辨

31、率:1/256，精度:1.0%(滿量程)。</p><p>　　7段數(shù)碼管顯示模塊是由8段發(fā)光二極管組成，其中7段發(fā)光二極管組成數(shù)字顯示，另外一個(gè)圓形的發(fā)光二極管顯示小數(shù)點(diǎn)?？蛇M(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示與靜態(tài)顯示，本例采用靜態(tài)顯示。</p><p>　　由以上設(shè)備組成四路摸擬量采集顯示系統(tǒng)，并通過應(yīng)用指令實(shí)現(xiàn)其模擬量采集顯示功能。</p><p>　　1.2 PLC四路摸擬量采

32、集顯示系統(tǒng)的原理</p><p>　　滑動(dòng)滑動(dòng)變阻器，使其和電源裝置輸出0~5V中任意電壓，輸入到CPM1A-MAD02模擬量采集模塊，使其模塊采集電壓數(shù)據(jù)。然后通過MOV指令將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)讀入PLC中，最后，通過邏輯轉(zhuǎn)換指令數(shù)據(jù)的高8位與低8位進(jìn)行分離，并將分離后的數(shù)據(jù)送入DM區(qū)。數(shù)據(jù)處理時(shí)，我們將0~5V電壓模擬量劃分為0~1V、1~2V、2~3V、3~4V、4~5V五個(gè)范圍，將采集到的實(shí)際模擬量與每一個(gè)范圍的

33、上、下限進(jìn)行比較，以確定在那個(gè)電壓范圍之內(nèi)。顯示時(shí)，應(yīng)用MOV指令將要顯示的上限數(shù)值的段碼送給7段數(shù)碼管顯示模塊進(jìn)行顯示，并對(duì)四路分別進(jìn)行測量顯示。</p><p>　　1.3 0~5V電壓模擬量采集分段顯示數(shù)值</p><p>　　將采集電壓的模擬量劃分為0~1V、1~2V、2~3V、3~4V、4~5V這5個(gè)范圍，0~1V顯示1V；1~2V顯示2V；2~3V顯示3V；3~4V顯示4V；

34、4~5V顯示5V。</p><p><b>　　2 題目分析</b></p><p>　　2.1 7段數(shù)碼管顯示方法</p><p>　　如果想點(diǎn)亮一位LED顯示器，需要控制段碼線和位選線兩部分，段碼線控制顯示的字型，位選線控制該顯示位的亮或暗，如圖所示。</p><p><b>　　圖2.1</b&

35、gt;</p><p>　　為使LED顯示器顯示不同的字母，數(shù)字或符號(hào)，要給LED顯示器提供段碼，使LED顯示器中相應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮或熄滅。提供給LED顯示器的段碼正好是一個(gè)字節(jié)，各段與字節(jié)中的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：</p><p><b>　　表2.1</b></p><p>　　由于LED顯示器有共陰極和共陽極兩種，因此段碼也分為共陰極段碼和共陽極

36、段碼兩種，部分段碼可見表</p><p><b>　　表2-1</b></p><p>　　LED顯示器共有兩種工作方式：靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。</p><p>　　LED顯示器在靜態(tài)顯示方式下，各位LED顯示器的位選線連接在一起，共陰極接地或共陽極接+5V，顯示器的每一位可獨(dú)立顯示，只要在該位的段碼線上保持相應(yīng)的段碼電平，該位就能保持相

37、應(yīng)的顯示字符。靜態(tài)顯示方式原理簡單，顯示亮度高，無閃爍；能穩(wěn)定地同時(shí)顯示各自的字符并維持不變，知道顯示下一個(gè)字符并維持不變，直到顯示下一個(gè)字符為止，在運(yùn)行過程中，僅僅在需要更新顯示內(nèi)容時(shí)，CPU才執(zhí)行一次顯示更新子程序，這樣大大節(jié)省了CPU的時(shí)間，提高了CPU的工作效率，在顯示位數(shù)不多時(shí)采用靜態(tài)顯示方式，而在位數(shù)較多時(shí)往往采用動(dòng)態(tài)顯示方式。</p><p>　　LED顯示器在動(dòng)態(tài)顯示方式下，各位LED顯示器的段碼

38、線共同連接在一起共用一個(gè)8位I/O口，形成段碼線的多路復(fù)用，而各位LED顯示器的位選線分別由一根相應(yīng)的I/O口線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。每一個(gè)時(shí)刻只能選通其中一位LED顯示器，同時(shí)在段碼線上送出該LED顯示器的段碼。電路的接法決定了必須采用位動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。在輪流點(diǎn)亮掃描過程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組

39、穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。動(dòng)態(tài)顯示器的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省硬件資源，成本較低，但在控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，要保證顯示器正常顯示，CPU必須每隔一段時(shí)間執(zhí)行一次顯獅子程序，這占用了CPU的大量時(shí)間，降低了CPU工作效率，同時(shí)顯示亮度較靜態(tài)顯示器低。</p><p>　　綜上所述，并且由于本設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)只有一位數(shù)碼顯示器，因此本課程設(shè)計(jì)采用靜態(tài)顯示。</p><p>　　2.2 四路模擬量采集方案<

40、;/p><p><b>　　電壓模擬量分段法：</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)將電壓模擬量分為5段。</p><p>　　本系統(tǒng)通過滑動(dòng)變阻器將電源電壓控制在0~5V，再通過CPM1A-MAD02模擬量采集模塊將電壓采集并進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從PLC的輸入通道直接讀取數(shù)據(jù)即可，最后通過LED數(shù)碼管顯示。</p><p>　　將0~

41、5V的模擬量劃分為0~0.5V、0.5~1V、1~1.5V、1.5~2V、2~2.5V、2.5~3V、3~3.5V、3.5~4V、4~4.5V、4.5~5V這10個(gè)范圍，將采集到實(shí)際模擬量與每一個(gè)范圍的上、下限進(jìn)行比較，確定其電壓范圍。顯示時(shí)，顯示實(shí)際模擬量所屬電壓范圍上限值，即0~0.5V顯示0.5V；0.5~1V顯示1V；1~1.5V顯示1.5V；1.5~2V顯示2V；2~2.5V顯示2.5V；2.5~3V顯示3V；3~3.5V顯示

42、3.5V；3.5~4V顯示4V；4~4.5V顯示4.5V；4.5~5V顯示5V。</p><p>　　2.3 PLC的選擇</p><p>　　PLC可編程邏輯控制器以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各種機(jī)器或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，已

43、完成工藝流程的操作。</p><p>　　可編程序控制器隨著其功能和外圍接口模塊的不斷增加，在工業(yè)控制場合的應(yīng)用越來越廣泛，將逐漸取代工業(yè)控制中的某些專用設(shè)備，從而使控制系統(tǒng)的成本降低、體積縮小、控制方式易于改變。PLC的功能很強(qiáng)，除邏輯運(yùn)算外還可以完成復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算和完善的通信能力，用PLC超強(qiáng)的功能實(shí)現(xiàn)模擬量采集裝換，可以減少系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高系統(tǒng)的性價(jià)比。</p><p>　　根據(jù)設(shè)

44、計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)使用環(huán)境，對(duì)于四路模擬量采集系統(tǒng)這樣，選擇使用歐姆龍CPM2A-40CD型PLC。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)組成</p><p><b>　　系統(tǒng)組成框圖:</b></p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)組成框圖</p

45、><p>　　如上圖所示，將滑動(dòng)變阻器與WD5穩(wěn)壓電源相連接，然后連接至有歐姆龍CPM1A-MAD02模擬量采集模塊和7段數(shù)碼管顯示模塊的歐姆龍CPM2A-40CD型PLC上。</p><p>　　操作時(shí)，啟動(dòng)CPM1A-MAD02模擬量采集模塊，然后操作滑動(dòng)變阻器，使WD5穩(wěn)壓電源提供0~10V電壓被控制在0~5V，并使任意0~5V電壓輸入，再對(duì)輸入電壓進(jìn)行采集，然后通過編程應(yīng)用指令將轉(zhuǎn)換的

46、數(shù)據(jù)讀入PLC中，最后通過7段數(shù)碼管顯示模塊進(jìn)行測量數(shù)值顯示。</p><p><b>　　硬件設(shè)備選擇</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)所使用設(shè)備：WD5穩(wěn)壓電源、滑動(dòng)變阻器、歐姆龍CPM2A-40CD型PLC、歐姆龍CPM1A-MAD02模擬量采集模塊、7段數(shù)碼管顯示模塊組成。</p><p>　　PLC四路模擬量采集顯示所需設(shè)備：&

47、lt;/p><p>　　3.2 WD5穩(wěn)壓電源</p><p>　　穩(wěn)壓電源（stabilized voltage supply）是能為負(fù)載提供穩(wěn)定交流電源或直流電源的電子裝置。包括交流穩(wěn)壓電源和直流穩(wěn)壓電源兩大類。 本次課程設(shè)計(jì)我們用的是直流可調(diào)穩(wěn)壓電源。</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是一種將220V交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定輸出直流電的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓

48、四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成。一般有電源變壓器、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。工頻交流電源經(jīng)過變壓器降壓、 整流、濾波后成為一穩(wěn)定的直流電。圖中其余部分是起電壓調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作 穩(wěn)壓電源工作原理圖用的控制部分。電源接上負(fù)載后，通過采樣電路獲得輸出電壓，將此輸出電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。如果輸出電壓小于基準(zhǔn)電壓，則將誤差值經(jīng)過放大電路放大后送入調(diào)節(jié)器的輸入端，通過調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)使輸出電壓增加，直到和基準(zhǔn)值相等；如果輸出電壓大于基準(zhǔn)電壓，則通過調(diào)節(jié)器使輸出

49、減小。</p><p>　　可調(diào)直流穩(wěn)壓電源是采用當(dāng)前國際先進(jìn)的高頻調(diào)制技術(shù)，其工作原理是將開關(guān)電源的電壓和電流展寬，實(shí)現(xiàn)了電壓和電流的大范圍調(diào)節(jié)，同時(shí)擴(kuò)大了目前直流電源供應(yīng)器的應(yīng)用與傳統(tǒng)電源相比高頻直流電源就較具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也為大功率直流電源減小體積創(chuàng)造了條件，此電源又稱高頻可調(diào)式開關(guān)電源。可調(diào)直流穩(wěn)壓電源保護(hù)功能齊全，過壓、過流點(diǎn)可連續(xù)設(shè)置并可預(yù)視，輸出電壓可通過觸控開關(guān)控制。<

50、/p><p><b>　　3.3硬件原理</b></p><p>　　3.3.1歐姆龍CPM2A-40CD型PLC</p><p>　　CPM2A在一小巧的單元內(nèi)綜合有各種性能，高速計(jì)數(shù)器能方便地測量高速運(yùn)動(dòng)的加工件、同步脈沖控制提供方便的脈沖比例調(diào)整、帶高速掃描和高速中斷的高速處理、可方便的與OMRON的可編程控制終端（PT）相連接、通過脈沖輸出

51、可實(shí)現(xiàn)各種基本的位置控制、可進(jìn)行分散控制和模擬量控、模擬量設(shè)定、間隔計(jì)時(shí)器中斷和時(shí)鐘功能，以及完善的通信能力等。CPM2A CPU單元又是一個(gè)獨(dú)立單元，能處理廣泛的機(jī)械控制應(yīng)用，所以它是在設(shè)備內(nèi)用作內(nèi)裝控制單元的理想產(chǎn)品，完整的通信功能保證了與個(gè)人計(jì)算機(jī)，其它OMRON PC和OMRON可編程終端的通信。這些通信能力使用戶能設(shè)計(jì)一個(gè)經(jīng)濟(jì)的分布生產(chǎn)系統(tǒng)。</p><p>　　基本構(gòu)成：電源、中央處理單元(CPU)、

52、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、功能模塊：如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊、通信模塊 </p><p>　　主要功能：中斷、高速計(jì)數(shù)器、脈沖輸出、同步脈沖控制、快速響應(yīng)輸入、模擬量設(shè)定、輸入時(shí)間常數(shù)、日歷/時(shí)鐘、擴(kuò)展單元功能（模擬量I/O單元功能、CompoBUS/S從站單元功能）。</p><p><b>　　外部端子分布圖:</b></p><p><

53、;b>　　1、輸入端子</b></p><p>　　啟動(dòng)后,必須設(shè)定范圍,設(shè)置可以通過在輸出通道寫入</p><p><b>　　FF0X（見下表）</b></p><p><b>　　通道分配</b></p><p><b>　　通道的IR位分配</b>&l

54、t;/p><p><b>　　S：符號(hào)位</b></p><p><b>　　0：正電壓輸出</b></p><p><b>　　1：負(fù)電壓輸出</b></p><p><b>　　b： 斷線位</b></p><p><b>

55、;　　0：沒斷線</b></p><p><b>　　1：斷線</b></p><p>　　注：1.只有當(dāng)使用±10V量程時(shí)，符號(hào)位才有用。</p><p>　　2.斷線位在設(shè)置為1-5V/4-20mA, 電壓/電流輸入低于1 V/4mA.</p><p><b>　　輸出接線圖：<

56、/b></p><p><b>　　輸入接線圖</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換</b></p><p><b>　　輸出</b></p><p><b>　　輸入</b></p><p>　　可編程控制器CPM2

57、A系列系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　可編程控制器CPM2A系列系統(tǒng)構(gòu)成</p><p>　　3.3.2滑動(dòng)變阻器</p><p>　　滑動(dòng)變阻器由電阻材料制成的、阻值可根據(jù)需要而改變的電器元件。變阻器能在不斷開電路的條件下，有級(jí)地或無級(jí)地改變電阻值，以調(diào)節(jié)電路的電壓或電流。變阻器的主要技術(shù)參數(shù)與電阻器相同。變阻器根據(jù)材料分為金屬變阻器、液體變阻器、碳變阻器和頻敏變

58、阻器，常用的是頻敏電阻器和液體變阻器。</p><p>　　滑動(dòng)變阻器電阻絲的材料一般為康銅絲或鎳鉻合金絲，將康銅絲或鎳鉻合金絲繞制在絕緣筒上，兩端用引線引出，變阻器的滑片接觸電阻絲并可調(diào)節(jié)到兩端的距離，從而改變金屬桿到電阻絲兩端的電阻，這就組成了滑動(dòng)變阻器。還有就是用電阻材料（比如碳質(zhì)材料）“鍍”在絕緣基板上，由中間的滑片來調(diào)節(jié)電阻的滑動(dòng)變阻器。 </p><p>　　滑動(dòng)變阻器是電學(xué)中

59、常用器件之一，它的工作原理是通過改變接入電路部分電阻線的長度來改變電阻的?；瑒?dòng)變阻器在電路中的作用是：(1)保護(hù)電路，即連接好電路，開關(guān)閉合前，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使滑動(dòng)變阻器接入電路部分的電阻最大。(2)通過改變接入電路部分的電阻來改變電路中的電流，從而改變與之串聯(lián)的導(dǎo)體(用電器)兩端的電壓。在連接滑動(dòng)變阻器時(shí)，要求：一上一下，各用一個(gè)接線柱；實(shí)際連接應(yīng)根據(jù)要求選擇下面的接線柱。 </p><p><

60、;b>　　圖3.3.2</b></p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 總體設(shè)計(jì)思路</p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)課題的軟件編程中，整體的設(shè)計(jì)思路是采用模塊化，也就是采用主程序調(diào)用子程序編程思想。分為初始化、主程序、顯示子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、按鍵和指示燈子程序五部分。<

61、;/p><p>　　初始化：在上電的第一個(gè)周期對(duì)歐姆龍CPM1A-MAD02模擬量采集模塊的量程進(jìn)行設(shè)置，采用MOV指令向其寫入控制字并且啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，初始化時(shí)數(shù)碼管顯示“0”。</p><p>　　主程序：采用子程序調(diào)用指令SBS，實(shí)現(xiàn)對(duì)子程序的調(diào)用并且使系統(tǒng)按照時(shí)序進(jìn)行有序地工作。</p><p>　　顯示子程序：采用MOV指令向PLC的10通道送數(shù)碼管段碼，將主程序的

62、入口參數(shù)給顯示子程序。SBN指令范圍是0~1023，就是定義子程序的入口，以RET作為子程序的結(jié)束。</p><p>　　數(shù)據(jù)處理子程序：在每路的數(shù)據(jù)采集之后，將采集到的數(shù)據(jù)和各個(gè)分段范圍中的電壓上限值進(jìn)行比較，數(shù)據(jù)分離采用邏輯與（ANDW）指令、數(shù)據(jù)比較采用CMP比較指令。歐姆龍CPM1A-MAD02模擬量采集模塊數(shù)據(jù)輸出的2通道的高八位為第二路模擬量轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，低八位是第一路模擬量轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)；3通道的高八位為

63、第四路模擬量轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)，低八位為第三路模擬量轉(zhuǎn)換時(shí)候的數(shù)據(jù)。</p><p>　　按鍵和指示燈子程序：指示燈顯示采集數(shù)據(jù)來自哪一路，7段數(shù)碼管被點(diǎn)亮，如采集數(shù)據(jù)為0-5V，則顯示為所采集數(shù)據(jù)的上限值，如超過此范圍，則顯示為“0”，起到報(bào)警的作用。</p><p>　　PLC的I/O端子表和模擬量模塊的I/O端子表</p><p>　　PLC的I/O端子表：<

64、;/p><p>　　模擬量模塊的I/O端子表：</p><p><b>　　系統(tǒng)調(diào)試情況</b></p><p>　　在硬件連接好，軟件開始運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓從0~5V變化，數(shù)碼管依次顯示1~5五個(gè)數(shù)。</p><p><b>　　4.2 時(shí)序圖</b></p><p

65、><b>　　5 實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p>　　1. 熟悉歐姆龍CPM2A的組成結(jié)構(gòu)，MAD02模擬量采集模塊的結(jié)構(gòu)組成，7段數(shù)碼管的工作原理。</p><p>　　2.熟悉并操作CX-Programmer</p><p>　?。?）CX-Programmer簡介</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)使用軟

66、件為CX-Programmer，用此軟件在歐姆龍CPM2A-40CD型PLC實(shí)現(xiàn)調(diào)試。使用軟件為CX-Programmer。CX-Programmer是OMRON公司新的編程軟件，適用于C、CV、CSI系列PLC，它可完成用戶程序的建立、編輯、檢查、調(diào)試以及監(jiān)控。</p><p>　　理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并應(yīng)用CX-P軟件繪制T形圖</p><p><b>　　連接硬件連接圖。</

67、b></p><p>　　編輯試驗(yàn)程序找出是否有錯(cuò)誤，并多次修改直至程序正確。</p><p><b>　　下載并調(diào)試</b></p><p><b>　　6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果</b></p><p>　　通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)電壓為0~1V時(shí)LED數(shù)碼管顯示1V；電壓為1~2V時(shí)LED數(shù)碼管顯示

68、2V；電壓為2~3V時(shí)LED數(shù)碼管顯示3V；電壓為3~4V時(shí)LED數(shù)碼管顯示4V；電壓為4~5V時(shí)LED數(shù)碼管顯示5V。</p><p><b>　　7參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]　電氣控制技術(shù) 韓順杰，呂樹清，蔡長青 北京大學(xué)出版社</p><p>　　[2]　《電氣控制與PLC技術(shù)》 向曉漢 人民郵電出版社 2009&l

69、t;/p><p>　　[3]　《可編程控制器原理與應(yīng)用》 范次猛 北京理工大學(xué)出版社 2006</p><p>　　[4]　《電氣控制及PLC》 胡曉明 機(jī)械工業(yè)出版社 2007</p><p>　　[5] OMRON CPM2A可編程控制器操作手冊(cè) 1999年4月 </p><p>　　[6] CPM1A-MAD02-CH模擬量輸

70、入/輸出單元使用說明 上海歐姆龍自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司</p><p>　　[7] PLC模擬量控制的應(yīng)用/葛守峰 杜馨 余勝利 平頂山工學(xué)院學(xué)報(bào) 2007.5</p><p>　　[8] PLC模擬量輸入通道及其在數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用/趙金榮 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) 2003.4</p><p>　　[9] PLC工程應(yīng)用實(shí)例解析/呂衛(wèi)陽 徐昌榮 中國電

71、力出版社 2007.4</p><p>　　[10] CPM1/CPM1A/CPM2A/CPM2AH/COM2C/SRM1(-V2)可編程序控制器編程手冊(cè) 2003.12</p><p>　　[11] OMRON CPM2A可編程控制器操作手冊(cè) 1999.4 </p><p>　　[12] 可編程序控制器模擬量及PID算法應(yīng)用案例/霍罡 曹輝 高等教育出版社&