基于三菱PLC的電烤箱溫度系統(tǒng)

第第頁共11頁基于三菱PLC的電烤箱溫度系統(tǒng)摘要：隨著社會的不斷發(fā)展，人們改造自然的能力也在不斷的提高。機械技術(shù)的發(fā)明和使用，減輕了勞動人民和工作人員的勞動力也減少了工作時間，電子信息技術(shù)的發(fā)展是人們的生活越來越現(xiàn)代化和科技化，生活中到處都越來越方便快捷。機電控制技術(shù)與微電子技術(shù)這兩項技術(shù)結(jié)合在一起產(chǎn)生的機械產(chǎn)品，是人們可以對機械機器進行人為的控制和設(shè)定，從而改變機器的運作狀態(tài)和功能。在機電技術(shù)方面，我們主要是用到的是三菱PLC和單片機兩種，針對本課題的設(shè)計，采用的是三菱PLC，三菱PLC的使用在的現(xiàn)代的生活中已經(jīng)非常普遍了，很多生活用品家電器具中都會用到它，一些生產(chǎn)制造的企業(yè)也會用到。在工業(yè)生產(chǎn)中，對產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境溫度的控制是非常有必要的。從石油化工到電力生產(chǎn)，從食品到機械對溫度的要求都是嚴格的，有些產(chǎn)品的生產(chǎn)過程或者儲存中，溫度把控不好可能直接造成產(chǎn)品的質(zhì)量問題。所以三菱PLC在這些產(chǎn)品中就起到很重要的作用。本文就介紹了以三菱PLC為核心的電烤箱內(nèi)部系統(tǒng)，主要介紹其內(nèi)部的溫度控制系統(tǒng)是如何設(shè)計和工作的。通過研究我們發(fā)現(xiàn)電烤箱內(nèi)部的控制系統(tǒng)是分為硬件部分和軟件部分的。本文將主要針對這兩個模塊來對電烤箱的溫度控制系統(tǒng)進行詳細研究和分析。文章最后也對本設(shè)計進行了總結(jié)，同時對溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展提出了幾點個人建議。關(guān)鍵詞：三菱PLC；電烤箱；溫度控制ElectricoventemperaturesystembasedonMitsubishiPLCAbstract:Withthecontinuousdevelopmentofsociety,people'sabilitytotransformnatureisalsoconstantlyimproving.Theinventionanduseofmechanicaltechnologyhaslightenedthelaborforceofworkingpeopleandworkersandreducedworkinghours.Thedevelopmentofelectronicinformationtechnologyhasmadepeople'slifemoreandmoremodernandtechnological,andeverywhereinlifeismoreandmoreconvenientandfast.Themechanicalproductsproducedbythecombinationofelectromechanicalcontroltechnologyandmicroelectronicstechnologyisthatpeoplecancontrolandsetthemechanicalmachineartificially,thuschangingtheoperationstateandfunctionofthemachine.Inmechanicalandelectricaltechnology,wemainlyuseMitsubishiPLCandsingle-chipcomputer.Forthedesignofthissubject,weuseMitsubishiPLC.TheuseofMitsubishiPLChasbeenverycommoninmodernlife.Itisusedinmanyhouseholdappliancesandappliances,andalsoinsomemanufacturingenterprises.Inindustrialproduction,itisverynecessarytocontrolthetemperatureofproductionenvironment.Frompetrochemicalindustrytoelectricpowerproduction,fromfoodtomachinery,thetemperaturerequirementsarestrict.Intheproductionprocessorstorageofsomeproducts,poortemperaturecontrolmaydirectlycauseproductqualityproblems.SoMitsubishiPLCplaysanimportantroleintheseproducts.ThispaperintroducestheinternalsystemofelectricovenwithMitsubishiPLCasthecore,mainlyintroduceshowtodesignandworktheinternaltemperaturecontrolsystem.Throughtheresearch,wefindthatthecontrolsystemoftheovenisdividedintohardwareandsoftwareparts.Inthispaper,thetemperaturecontrolsystemofelectricovenwillbestudiedandanalyzedindetailaimingatthesetwomodules.Attheendofthepaper,thedesignissummarized,andsomepersonalsuggestionsforthedevelopmentoftemperaturecontrolsystemareputforward.Keywords:MitsubishiPLC；Electricoven；Temperaturecontrol一、緒論三菱PLC出現(xiàn)的歷史并不長，但發(fā)展迅猛。自1975年美國德克斯儀器公司首次推出8位三菱PLCTMS-1000后才開始快速發(fā)展。1976年9月，美國Intel公司首次推出MCS-48系列8位三菱PLC以后，三菱PLC正在快速發(fā)展著，這幾年，許多計算機廠家也都開始研制并生產(chǎn)更高性能的32位三菱PLC，所以如今，三菱PLC的發(fā)展十分快，品種也很多。其中最常用的主要有：AT89系列三菱PLC、AVR三菱PLCMotorola公司的M68HC08系列三菱PLC以及PIC三菱PLC。隨著社會的發(fā)展，三菱PLC的具有體積小，在設(shè)備中不占太大的空間，可靠性高，穩(wěn)定，使用起來也比較方便等優(yōu)質(zhì)特點。根據(jù)溫度控制的特點，所以本次設(shè)計的控制狠心是三菱PLC，控制算法使用數(shù)字PID的算法從而實現(xiàn)了對電烤箱的溫度控制。通過本次設(shè)計進一步詳細說明三菱PLC控制系統(tǒng)在社會生活中的應(yīng)用。為以后進一步應(yīng)用三菱PLC系統(tǒng)提供幫助。溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過程控制。有的過程中，溫度對他的影響直接會影響所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量問題，因此，設(shè)計出一個能夠控制溫度的系統(tǒng)是非常有必要的，他能保證生產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)溫度變化快慢，并且控制精度不易掌握等特點，本文電烤箱的溫度控制為模型，設(shè)計了以三菱PLC為檢測控制中心的溫度控制系統(tǒng)。技術(shù)指標電烤箱的具體指標如下：(1)電烤箱的加熱電爐位2千瓦，最高的加熱溫度為500℃。(2)電烤箱的箱內(nèi)溫度是可以預(yù)先設(shè)置的，開始運作是的過程可以進行控制并保持恒溫，溫度的誤差控制在≤±2℃。(3)預(yù)先設(shè)置時可以顯示我們對其設(shè)定的溫度，烤干時也會實時的顯示溫度，溫度顯示精確到1℃。(4)溫度超出預(yù)置溫度±5℃時發(fā)聲報警。(5)對升降溫過程的線性沒有要求。1.2控制方案產(chǎn)品的過程不同，對溫度控制的準確性上也有些不一樣，對控制的計算方法上也有不同。從溫度控制系統(tǒng)在動態(tài)特征上的角度來看，他還是處于比較滯后的階段。系統(tǒng)的設(shè)計精度和溫度控制系統(tǒng)的準確性比較高的時候，這種算法就能基本實現(xiàn)控制溫度。本系統(tǒng)是一個典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)。從技術(shù)指標可以看出，該系統(tǒng)對控制精度要求低，對溫度的上下改變過程沒有特別的要求。因此，系統(tǒng)運用的開關(guān)設(shè)計是最普通的，也就是當溫度達到設(shè)定好的溫度值時，電爐就會接通，溫度下降到一定值時，電路便會感知到溫度下降然后開始升溫加熱，確保保持恒溫狀態(tài)。硬件部分設(shè)計該電烤箱系統(tǒng)在硬件部分有三菱PLC電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，放大電路，傳感器電路，鍵盤和顯示電路。以上每個部分的關(guān)系如圖1所示。圖1電烤箱溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1三菱PLC電路設(shè)計隨著社會的發(fā)展，三菱PLC以其體積小、可靠性高、使用方便等特點在社會生活中達到廣泛應(yīng)用。根據(jù)溫度控制的特點，本次設(shè)計采用三菱PLC。中央處理器CPU三菱PLC的核心是中央處理器CPU，也是控制指揮中心，和一般的CPU差不多。三菱PLC內(nèi)部CPU包括控制器和運算器。如圖2三菱PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化框圖。（1）運算器運算器電路中的算術(shù)邏輯單元ALU，不但可不進行加減法，乘法和8位二進制除法等通用算法的運算，另外它還能對8位變量執(zhí)行邏輯比如“和”、“或”之類的邏輯等進行所謂的邏輯運算。累加器ACC（稱為累加器A）是一個8位寄存器，是CPU中最常用的寄存器。特別存儲操作數(shù)或操作結(jié)果。①程序狀態(tài)寄存器程序狀態(tài)寄存器是一個8位的狀態(tài)寄存器。它的作用就是將標志寄存器儲存起來，他進行的指令如果對程序的查詢之后，存儲狀態(tài)的PSW位的狀態(tài)一般都是在指令的執(zhí)行期間自動設(shè)置的。根據(jù)用戶的需求他可以進行精確的修改，狀態(tài)寄存器配備了進位標志CY，輔助進位標志（或半進位）AC，工作寄存器組選擇位RS1和RS0，溢出標志位OV，以及一個奇偶標志位P。②控制器控制部件是三菱PLC的神經(jīng)中樞。它首先通過發(fā)出CPU的基于主振蕩頻率的定時解碼該指令，然后發(fā)出各種控制信號。完成一系列微操作的時序控制。用來協(xié)調(diào)三菱PLC各部分正常工作。圖2三菱PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化框圖三菱PLC引腳功能（1）主電源引腳主電源引腳一共有兩根：分別是VCC接+5V電源正端和VSS接+5V電源地端。（2）外接晶體引腳兩根一根是XTAL1，用來連接外部石英體和微調(diào)電源的一端，第二根是XTAL2，用來連接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。圖3三菱PLC引腳圖（3）控制線控制線共四根。①ALE/PROG是將地址鎖住保存的有效信號輸出率。②PSEN片外程序存儲器在讀取并選擇通信號輸出端低電平時有效。③RST/VPD復(fù)位信號備用電源輸入信號。④EA/VPP片外程序存儲器選用端。三菱PLC的存儲器結(jié)構(gòu)三菱PLC的存儲器的結(jié)構(gòu)，我們將它理解為物理結(jié)構(gòu)，他分為四中儲存器，分別是片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器、片內(nèi)程序存儲器和片外程序存儲器。4、三菱PLC的并行I/O端口各端口的功能不同，結(jié)構(gòu)上也有差異，但是每個端口的8位結(jié)構(gòu)是完全相同的。如圖4I/O口位結(jié)構(gòu)圖所示。圖4I/O口位結(jié)構(gòu)圖5、三菱PLC時鐘電路及時序（1）時鐘電路三菱PLC的時鐘信號的生產(chǎn)方式，一共有兩種，這兩種方式分別是內(nèi)部和外部。具體圖5、6所示。圖5內(nèi)部方式時鐘電路圖6外部方式時鐘電路6、復(fù)位電路復(fù)位是一種使三菱PLC中每個寄存器的值更改為初始值狀態(tài)的方法。時鐘電路工作后，三菱PLC可以繼續(xù)在RST/VPD端給出高水平的兩個機器周期。重置操作。復(fù)位分為兩種模式：上電復(fù)位和按鈕手動復(fù)位。三菱PLC復(fù)位狀態(tài)如下表所示：表1三菱PLC復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HACC00HB00HPSW00HSP07HDPTR0000HP0-P1OFFHIPXXX00000BIE0XX00000BTMOD00HTCON00HTL0、TL100HTH0、TH100HSCON00HSBUF不定PCON0XXX0000B2.2傳感器電路設(shè)計隨著新技術(shù)革命的到來，世界已經(jīng)開始進入信息時代。在使用信息的過程中，首先要解決的是獲取準確可靠的信息。傳感器是獲取自然，生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域信息的主要途徑和方法。1、傳感器概述根據(jù)國家標準，傳感器被定義為感測指定測量值并根據(jù)某一個定律，我們將其轉(zhuǎn)換為一種可以將信號輸出的設(shè)備系統(tǒng)。傳感器的組成一般是有三種，分別是敏感元件，轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路。他的組成結(jié)構(gòu)框圖如圖7所示。圖7傳感器組成框圖敏感元件，它可以直接感受到被測量并輸出與被測量，然后確定兩者之間的關(guān)系。轉(zhuǎn)換元件，它是用來將敏感元件輸入的，它可以直接將輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電路參數(shù)，我們可以根據(jù)上述的電路參數(shù)連接到轉(zhuǎn)換電路，然后就可以轉(zhuǎn)換成功率再輸出。物理傳感器的使用，主要是利用一些變換元件的物理性質(zhì)，和一些使用的功能材料的特殊性能制作而成的一種傳感器。化學(xué)傳感器的使用，主要是利用的工作原理是化學(xué)中的電化反應(yīng)，他將無機和有機的化學(xué)物質(zhì)成分的濃度等，轉(zhuǎn)換為電信號。生物傳感器主要是一種利用生物活性物質(zhì)的選擇性，從而來識別并且判定生物化學(xué)物質(zhì)的傳感器。由于當今社會的科技發(fā)展十分迅速，從而也推動了傳感器技術(shù)能夠良好快速的發(fā)展。目前，傳感器技術(shù)的主要研發(fā)方向包括了新傳感器，開發(fā)新的材料，采集新的工藝，將多功能化和智能化的技術(shù)相結(jié)合。2、傳感器的基本特性（1）傳感器的技術(shù)性能指標及改善性能途徑（一）傳感器的技術(shù)性能指標①傳感器的動態(tài)性能指標A.量程指標：包括測量范圍、過載能力等。B.靈敏度指標：包括靈敏度、分辨力、滿量程輸出、輸出輸入阻抗等。C.精度有關(guān)指標：包括精度（誤差）、重復(fù)性、線性、滯后、靈敏度誤差、閥值穩(wěn)定性、漂移等。D.動態(tài)性能指標：包括固有頻率阻尼系數(shù)、時間常數(shù)、頻響范圍、頻率特性、臨界頻率、臨界速度、穩(wěn)定時間等。②環(huán)境參數(shù)指標A.溫度指標包括工作溫度范圍、溫度誤差、溫度漂移、溫度系數(shù)、熱滯后等。B.抗沖擊振動指標：包括各向沖擊振動的頻率、振幅、加速度、沖擊振動引入的誤差等。C.其他環(huán)境參數(shù)：包括抗潮濕、抗介質(zhì)腐蝕能力、抗電磁場干擾能力等=3\*GB3③可靠性指標：包括工作壽命，平均故障時間，保險期、疲勞性能、絕緣電阻耐壓弧性能等=4\*GB3④其他指標A.使用方面：包括供電方式，供電的方式也就是直流電、交流電、頻率還有波形等，另外還有電壓幅度與穩(wěn)定性功能以及各項分布參數(shù)等。B.結(jié)構(gòu)方面：名手外形尺寸質(zhì)量、殼體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點等C.要裝連接方面：包括安裝方式、饋成、電纜等（二）改善傳感器性能的技術(shù)途經(jīng)A.差動技術(shù)B.平均技術(shù)C.零示法和微差法D.閉環(huán)技術(shù)E.屏蔽隔離子干擾抑制F.補償修正技術(shù)G.穩(wěn)定性處理。根據(jù)本次課題設(shè)計的要求，我選用了熱電式傳感器來進行研究。將測量的變化轉(zhuǎn)換成熱電動勢的傳感器稱為熱電傳感器或熱電傳感器，其可以將溫度和溫度相關(guān)的信號轉(zhuǎn)換成電量輸出，具有熱阻的熱電型傳感器，熱敏電阻和熱電效應(yīng)。我們在平常的測量范圍都是在-20℃到150℃之間的，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，其承受溫度的范圍也在不斷擴大中，最低溫可以測量到1K~3K，高溫已經(jīng)可以測量到1000.C~1300.C。熱電阻傳感器的主要優(yōu)點是：A.熱電阻的測量精度高，所以所用電阻的溫度特性也要相對穩(wěn)定，不會有熱電偶參比端誤差的問題出現(xiàn)；B.測量的范圍比較寬，特別是在低溫方面，就很適合在自動測量或者距離比較遠的測量中使用。我們常用的熱電陰材料有鉑、銅、鎳、鐵等。3、熱電阻的測量電路及應(yīng)用熱阻通常用于進入橋。引線有兩種，三線和四線兩種版本。當采用兩種淺連接方法（例如圖8中所示的Rt的連接）時，導(dǎo)線連接到橋的一個臂。當溫度由于環(huán)境溫度或電流而變化時，產(chǎn)生額外的電阻。導(dǎo)致測量誤差，因此當熱阻值較小時，通常使用三線和四線連接來消除接線電阻和引線電阻的影響。所謂三線式接法，就是將具有相同溫度特性的兩條導(dǎo)成互相連接于相鄰兩個橋臂上，這個時候，因為附加電阻引起的電阻變化是相同的，所以我們根據(jù)電橋的特性，電橋的輸出就會被互相抵消掉。圖8熱電阻傳感器的接線方式四線式接法R2=R3為固定電阻，R1可調(diào)，熱電阻Rt,通過電阻為r1、r2、r3、r4的四要導(dǎo)線和電橋連接，r1、r4分別串聯(lián)在相鄰的兩橋臂內(nèi)，r2、r3與電源去路串聯(lián)，將開關(guān)接通，調(diào)節(jié)R1使電橋平衡，則R1+r1=Rt+r4再將開關(guān)接通B，重新調(diào)整R1，使電橋達到新的平衡，則R1’+r1=Rt+r1兩式相加得：Rt=四線式測量方法比較麻煩，一般用于精度要求較高的場合。2.3A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計1、逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809（1）ADC0809的引腳及各引腳功能圖8ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖ADC0809的引腳入各引腳雙引直插式封裝，其引腳排列見圖10所示2、三菱PLC與ADC0809接口ADC0809與AT89051三菱PLC邊接如圖11所示，電路連接主要涉及兩個問題，一是不是路模擬信號通道選擇，二是A/D轉(zhuǎn)換完成后數(shù)據(jù)的傳送1.8路模擬通道選擇對系統(tǒng)來說，地址鎖存器是一個輸出口，為了把三位地址寫入，還要提供口地址。2.數(shù)據(jù)的傳輸方式A.定時傳輸方式B.查詢方式C.中斷方式圖11ADC0809與三菱PLC的連接2.4放大器電路設(shè)計傳感器是將待測的物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號輸出。根據(jù)具體情況可采用分立元件放大器和集成元件放大器兩種。1、交流放大器電路（1）共發(fā)射極放大電路①工作點不穩(wěn)定狀態(tài)靜態(tài)工作點Ib≈，Ic=βIb,Uce=Ec-IcRc交流等效電路R'fz=Rc//Rfz圖12工作點不穩(wěn)定狀態(tài)放大電路輸入電阻rsr≈rbe（當rbe〈〈Rb時）輸出電阻rsc≈≈Rce放大倍數(shù)K'=此放大器特點：放大倍數(shù)大。②工作點穩(wěn)定狀態(tài)a.靜態(tài)工作點由（-Ube1）≈交流等效電路R'fz1=Rc1//rbe，R'fz2=Rc2//Rfz輸入電阻rsr≈rbe2（當rbe1〈〈R1//R2時）輸出電阻rsc≈Rc放大倍數(shù)K'=≈β1β2（當RC1>>rb2時）此放大電路特點放大倍數(shù)大，工作點穩(wěn)定b.靜態(tài)工作點Ub≈，Ua=Ub-Ube，Ie=，Uce≈Ec-Ic（Re+Rc）交流等效電路R'fz=Rc//Rfz輸入電阻rsr=rbe（當rbe〈〈Rb1//Rb2）輸出電阻rsc≈Rc放大倍數(shù)K'=圖13工作點穩(wěn)定狀態(tài)a類放大器電路此放大電路特點rsr較大，|K|〉1且與晶體管參數(shù)幾乎無關(guān)。圖14工作點穩(wěn)定狀態(tài)b類放大器電路c.靜態(tài)工作點Ub、Uc同左，但Ie=，Uce≈Ec-Ic（Rc+Re+RF）交流等效電路R'fz=Rc//Rfz輸入電阻輸出電阻（當<<時）放大倍數(shù)（當）此放大電路特點大，小，圖15工作點穩(wěn)定狀態(tài)c類放大器電路①共集電極放大電路靜態(tài)工作點，，交流等效電路輸入電阻放大倍數(shù)圖16共集電極放大器電路2、直流放大器電路慢速DC信號被應(yīng)用于稱為DC放大器的各種設(shè)備。它與上述AC放大器的不同之處在于，在AC放大器級和級之間增加了三個隔離的直流電容器（即耦合電容器），并且在DC放大器級和級之間沒有這樣的電路，因此DC放大器也稱為直接耦合放大器。3、運算放大器電路（1）概述在DC差分放大器的輸出端子之間連接各種網(wǎng)絡(luò)（例如電阻器R1，電容器C等），以形成用于信號組合和操作的運算放大器。運算放大器通常由放大器電路組成。級（第一級）由晶體管T1和T2組成。差分放大鏡電路T3和T4是T1和T2的有效負載。T9是恒流源，第二級放大電路由晶體管T5和T6組成，T10是恒流源（T6的有源負載）。為了獲得輸出阻抗，輸出級（第三級）由晶體管T7和T8組成。采用互補的對稱放大電路。4、集成運算放大器概述在該信號的放大，波形的信號（加法，方法，乘法，除法，對數(shù)，反對數(shù)，平方，平方根），信號（濾波，調(diào)制）的處理，并生成和轉(zhuǎn)換的操作時，運算放大器是其核心部分是由多級直接耦合的放大器電路的，主要包括，總體而言，偏置電路，單位增益轉(zhuǎn)換，電平移位，恒定電流反饋，振動減少補償?shù)取?.5鍵盤及顯示電路的設(shè)計1、鍵盤接口電路①鍵盤的工作原理A.按鍵的確認在三菱PLC應(yīng)用系統(tǒng)中，所述按鈕用于設(shè)置的控制功能或數(shù)據(jù)可以在開關(guān)狀態(tài)被輸入。鍵的半積分反映在電壓為高電平或低電平。如果它是，則低級別裝置封閉的，所以電平的高電平狀態(tài)的檢測使得可以識別該按鈕是否被連接或不連接。B.按鍵的抖動處理當按鈕被強迫按下或釋放，它通常伴隨著接觸的機械振動的一定的時間，然后將其排他是穩(wěn)定的，抖動時間通常為5?10毫秒，并且該過程必須在使用過程中去抖。去抖動已經(jīng)硬件和軟件二者的方法，硬件常用的方法除了通過RS連接觸發(fā)器鍵搖動，咱軟件使用的方法的其它方法搖晃，在檢測過程中，當按鈕被按下時，在約10ms的程序ZanAfter即，如果關(guān)鍵仍然關(guān)閉，確認，關(guān)鍵是在討債狀態(tài)。類似地，檢測所述鍵的釋放之后，胎圈步驟應(yīng)被確認。從而可消除抖動的影響。②獨立工按鍵獨立式按鍵是直接用I/O口線構(gòu)成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會其他I/O口線的狀態(tài)③矩陣式按鍵三菱PLC系統(tǒng)中，若使用按鍵分明，通常采用矩陣式（也稱行列式）鍵盤，如圖17：圖17矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)其中，矩陣式鍵盤有以下幾種工作方式：a.編程掃描方式鍵盤掃描程序一般應(yīng)飫以下內(nèi)容：1差別有無鍵按下降鍵盤掃描取得閉合鍵的行、列值3用計算法或查表法得到鍵值4判斷閉合鍵是否釋放，如釋放則繼續(xù)等待5將閉合鍵鍵號保存，同時轉(zhuǎn)去執(zhí)行該執(zhí)行該閉合鍵的功能。b.定時掃描方式定時掃描方式就是每隔一段時間對鍵盤掃描一次，它利用三菱PLC內(nèi)部的定時器產(chǎn)生一定時間的定時，當定時時間到就產(chǎn)生定時溢出中斷，CPU響應(yīng)中斷后對鍵盤進行掃描，并左有鍵按下時，識別出該鍵，再執(zhí)行該鍵的功能程序定時掃描方式的硬件電路與編程掃描方式相同c.中斷掃描方式為提高CPU工作效率，可采用中斷掃描工作方式其工作過和如下：當無鍵接下時，CPU處理自己的工作，當有鍵接下時產(chǎn)生中斷請求，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤掃描子程序，并識別鍵號。圖18為矩陣式鍵盤與三菱PLC接口圖。圖18矩陣式鍵盤與三菱PLC接口2、LED顯示器接口電路常用的LED顯示器有LED狀態(tài)顯示器（俗稱發(fā)光二極管）LED七段顯示器。①數(shù)碼管工作原理共陽極數(shù)碼管的8個發(fā)光二級管的陽極（二極管正端）連接在一起。通常會共陽極接高電平1.一般接電源1.當某個陰極接低電平時，則該數(shù)碼管導(dǎo)通并點亮。共陰極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負端）連接在一起。公共陰極接低電平（一般接地）當某個陽極接高電平，則該數(shù)碼管并點亮。②靜態(tài)顯示接口靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。這種顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨立，公共端恒定接地（共陰極）獲接正電源（共陽極）每個數(shù)碼管的8個字段分別與一個8位I/O地址相連，I/O口只要有斷碼輸出，相應(yīng)字符即顯示出來并保持不變直動I/O口輸出新的端碼采用靜態(tài)顯示方式。③動態(tài)顯示接口動態(tài)顯示是一位一位地輪流點亮各位數(shù)碼管。這種逐位點亮顯示的方式稱為位掃描。通常各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起由8位的I/O口控制。各位的位選線（公共陰極或陽極）有另外的I/O口線控制。依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時顯示的感覺。圖19數(shù)碼管與三菱PLC接口2.6抗干擾電路設(shè)計隨著強電弱電設(shè)備在通信計算機自動化等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。電磁干擾已成為許多電子設(shè)備與系統(tǒng)在環(huán)境正常操作運行的主要障礙之一。1、電磁干擾的形成因素電池干擾由電磁干擾源發(fā)射經(jīng)過耦合途徑傳輸?shù)奖桓蓴_設(shè)備（敏感設(shè)備）因此形成電磁干擾的要素有：電磁干擾源、傳輸通到、敏感設(shè)備。2、干擾的分類①按干擾源分為自然干擾和人為干擾。②按噪聲波形及性質(zhì)分為持續(xù)正弦波干擾和浪涌脈沖波形干擾以及脈沖列干擾。3、三菱PLC應(yīng)用系統(tǒng)電磁干擾控制的一般方法三菱PLC應(yīng)用系統(tǒng)的干擾源分為內(nèi)部干擾源和外部干擾源。其中內(nèi)部干擾源主要來自于印制電路板的布局及布線。本次采用硬件抗干擾技術(shù)中的屏蔽技術(shù)。通過合理的硬件抗干擾措施，可以消除絕大部分電磁干擾。應(yīng)用硬件抗干擾措施是經(jīng)常采用的一種方法。下面做詳細介紹。硬件抗干擾措施①屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)能有效地抑制通過自由空間傳播的電磁干擾，通過應(yīng)用屏蔽技術(shù)，可以限制系統(tǒng)內(nèi)部的輻射電磁能對外部元件和裝置的干擾，同時也防止來自系統(tǒng)外部的輻射干擾進入系統(tǒng)內(nèi)部。屏蔽接地其原理可分為電場屏蔽。磁場屏蔽和電磁場屏蔽。屏蔽分析一般采用兩種方法：一種是應(yīng)用電路理論。另一種是應(yīng)用場理論.②接地技術(shù)“工作基準地“是指信號回答的基準導(dǎo)體（如控制電源的零電位）又稱“系統(tǒng)地“這是的所謂接地是指將各單元，裝置內(nèi)部各部分電路信號返回線與基準導(dǎo)體之間的連接。這種接地的目的是為各部分提供穩(wěn)定的基準電位。電氣設(shè)備接地的目的有三個：其一是為各電路的工作提供基準電位;其二是為了安全，其三是為了抑制干擾。根據(jù)電氣設(shè)備回路性質(zhì)和接地目的，可將接地方式分為三類：安全接地、工作接地和屏蔽接地。此外電磁干擾源硬件控制技術(shù)還有濾波技術(shù)、隔離技術(shù)、電路平衡結(jié)構(gòu)、雙絞線抗干擾接地、信號線間的抑制。漏電干擾防止措施等。三、軟件部分設(shè)計3.1工作流程溫度檢測系統(tǒng)不斷定時檢測當前溫度，并送往顯示器顯示，達到預(yù)定值后停止加熱并顯示當前溫度；當溫度下降到下限（比預(yù)定值低2℃）時再啟動加熱。3.2功能模塊根據(jù)上面對工作流程的分析，系統(tǒng)軟件可以分為以下幾個功能模塊：(1)鍵盤管理：監(jiān)測鍵盤輸入，接收溫度預(yù)置，啟動系統(tǒng)工作。(2)顯示：顯示設(shè)置溫度及當前溫度。(3)溫度檢測及溫度值變換：完成A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)字濾波。(4)溫度控制：根據(jù)檢測到的溫度控制電爐工作。(5)報警：當預(yù)置溫度或當前爐溫越限時報警。3.3資源分配為了便于閱讀程序，首先給出三菱PLC資源分配情況。如表3-1所示。程序存儲器：EPROM2764的地址范圍為0000H~1FFFHI/O口：P1.0~P1.3——鍵盤輸入；P1.6、P1.7——報警控制和電爐控制。A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809：通道0~7的地址為7FF8H~7FFFH，使用通道0。3.4功能軟件設(shè)計1、溫度控制模塊將當前溫度與預(yù)置溫度比較，當前溫度小于預(yù)置溫度時，繼電器閉合，接通電阻絲加熱；當前溫度大于預(yù)置溫度時，繼電器斷開，停止加熱；當二者相等時電爐保持原來狀態(tài)；當前溫度降低到比預(yù)置溫度低2℃時，再重新啟動加熱；當前溫度超出報警上下限時將啟動報警，并停止加熱。由于電爐開始加熱時，當前溫度可能低于報警下限，為了防止誤報，在未達到預(yù)置溫度時，不允許報警，為此設(shè)置了報警允許標志F0。模塊流程見下圖。溫度控制子程序CONT：CONT： MOV A，TEMP0 ；當前溫度-預(yù)置溫度（雙字節(jié)減） CLR C SUBB A，ST0 MOV B，A ；低8位相減的差值暫存B MOV A，TEMP1 SUBB A，ST1JNC LOFF；無借位，表示當前溫度≥預(yù)置溫度，轉(zhuǎn)LOFFJNB F0，LON；當前溫度<預(yù)置溫度，判是否達到過預(yù)置溫度MOV A，B；若達到過預(yù)置溫度，判二者差值是否大于2CLR CSUBB A，#02HJNCACC.7，LOFF；差值不大于2，轉(zhuǎn)LOFFLON：CLR P1.7 ；開電爐 SJMP EXIT ；返回LOFF： SETB F0 ；設(shè)置允許報警標志 SETB P1.7 ；關(guān)電爐EXIT： RET在此，也可加入PID算法程序來實現(xiàn)PID控制。圖20溫度控制流程圖溫度檢測模塊為提高數(shù)據(jù)采樣的可靠性，對采樣溫度進行數(shù)字濾波。數(shù)字濾波的算法很多，這里采用4次采樣取平均值的方法。如前所述，本系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果乘2正好是溫度值，因此，4次采樣的數(shù)字量之和除以2就是檢測的當前溫度。檢測結(jié)果高位存入50H，低位存入51H。溫度越限報警模塊假設(shè)我們將報警的上限溫度值設(shè)置為5℃，如果當前的溫度值加熱到高于預(yù)置溫度5℃時，報警器就會檢測到并且進行報警，然后停止加熱箱內(nèi)的加熱操作；如果我們將報警下限溫度設(shè)置為-5℃，那么只要內(nèi)部溫度低于所設(shè)置的-5℃時，報警就會進行報警操作，這是為了防止開始從較低溫度加溫時誤報警，在報警同時也會直接關(guān)閉電爐。報警子程序ALARMALARM： MOVA，TEMP0 ；當前溫度低字節(jié)→A CLR C SUBB A，ST0 ；（當前溫度低字節(jié)-預(yù)置溫度低字節(jié)）→AMOVB， A；低字節(jié)相減結(jié)果送B暫存 MOVA，TEMP1；當前溫度高字節(jié)→A SUBB A，ST1；（當前溫度高字節(jié)-預(yù)置溫度高字節(jié)）→AJC LA0；有借位，當前溫度小于預(yù)置溫度轉(zhuǎn)LA0 SETBF0 ；當前溫度≥預(yù)置溫度，允許報警 AJMPLA1LA0：MOVA，ST0；預(yù)置溫度低字節(jié)→A CLR C SUBBA，TEMP0；（預(yù)置溫度低字節(jié)-當前溫度低字節(jié)）→A MOVB，A ；低字節(jié)相減結(jié)果送B暫存 MOVA，ST1；預(yù)置溫度高字節(jié)→A SUBBA，TEMP1；（預(yù)置溫度高字節(jié)-當前溫度高字節(jié)）→ALA1：XCHA，B；高低字節(jié)互換，判斷相減結(jié)果是否大于5 CLR C SUBB A，#05H ；（低字節(jié)差-5）→A XCH A，B ；（低字節(jié)差-5）→B，高字節(jié)差→A SUBB A，#00H ；（高字節(jié)差-0）→A（因為5的高字節(jié)為0） JC LA2 ；相減結(jié)果小于5，不報警返回 JNB F0，LA2 ；相減結(jié)果≥5，判是否允許報警，不允許則返回CLR P1.6 ；啟動報警 SETB P1.7 ；關(guān)電爐 LCALL D0.6s ；報警延時0.6s SETB P1.6 ；關(guān)報警LA2： RETD0.6s： ；延時0.6s子程序鍵盤管理模塊上電或復(fù)位后系統(tǒng)處于鍵盤管理狀態(tài)，其功能是監(jiān)測鍵盤輸入，接收溫度預(yù)置和啟動鍵。程序設(shè)有預(yù)置溫度合法檢測報警，當預(yù)置溫度超過500℃時會報警并將溫度設(shè)定在500℃。鍵盤管理子程序流程圖如圖所示。鍵盤管理子程序KIN：KIN：ACAL CHK 預(yù)置溫度合法性檢測MOV BT1，ST1 MOV BT0，ST0 預(yù)置溫度送顯示緩沖區(qū)ACALL DISP 二次調(diào)用顯示子程序延時去抖 ACALL KEY再檢測有無鍵按下表3-1溫度控制軟件數(shù)據(jù)存儲器分配表 LCALL DISP顯示預(yù)置溫度KIN0：ACALL KEY讀鍵值 JZ KIN0無鍵閉合和重新檢測 ACALL DISP JZ KIN0 無鍵按下重新檢測 JB ACC.1，S10 MOV A，#100 百位鍵按下 AJMPSUM圖21鍵盤管理子程序流程圖S10：JB ACC.2，S1 MOV A，#10；十位鍵按下 AJMP SUMS1： JB ACC.3，S0 MOV A，#01 ；個位鍵按下SUM： ADD A，ST0；預(yù)置溫度按鍵+1 MOV ST0，A MOV A，#00HADDC A，ST1 MOV ST1，AKIN1：ACALLKEY ；判斷閉合鍵釋放 JNZ KIN1 ；未釋放繼續(xù)判斷 AJMP KIN ；閉合鍵釋放繼續(xù)掃描鍵盤S0：JNBACC.0，KIN ；無鍵按下重新掃描鍵盤 RET ；啟動鍵按下返回KEY：MOV A，P1 ；讀鍵值子程序 CPL A ANL A，#0FH RET 預(yù)置溫度合法性檢測子程序CHK(用雙字節(jié)減法比較預(yù)置溫度是否大于500℃(01F4H))：CHK： MOV A，#0F4H ；預(yù)置溫度上限低8位送A CLR C SUBB A，ST0 ；低8位減，借位送CY MOV A，#01H ；預(yù)置溫度上限高8位送A SUBB A，ST1 ；高8位帶借位減 JCOUTA ；預(yù)置溫度越界，轉(zhuǎn)報警 MOV A，#00H ；預(yù)置溫度合法標志 RETOUTA： MOV ST1，#01H ；將500寫入預(yù)置溫度數(shù)據(jù)區(qū) MOV ST0，#0F4H CLR P1.6 ；發(fā)報警信號0.6s ACALL D0.6s SETB P1.6 ；停止報警 RET5、顯示模塊顯示子程序的功能是將顯示緩沖區(qū)57H和58H的二進制數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)換成三個BCD碼，分別存入百位、十位和個位顯示緩沖區(qū)（54H、55H和56H單元），然后通過串口送出顯示。顯示子程序DISP：DISP：ACALLHTB；將顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為BCD碼 MOVSCON，#00H；置串行口為方式0 MOVR2，#03H；顯示位數(shù)送R2 MOVR0，#T100；顯示緩沖區(qū)首地址送R0LD：MOVDPTR，#TAB；指向字型碼表首地址MOVA，@R0 ；取顯示數(shù)據(jù) MOVCA，@A+DPTR ；查表 MOV SBUF，A ；字型碼送串行口WAIT：JBCTI，NEXT ；發(fā)送結(jié)束轉(zhuǎn)下一個數(shù)據(jù)并清中斷標志 SJMPWAIT ；發(fā)送未完等待NEXT：INC R0 ；修改顯示緩沖區(qū)指針 DJNZ R2，LD ；判3位顯示完否，未完繼續(xù) RETTAB：… ；字型碼表BCD碼轉(zhuǎn)換子程序HTB：HTB： MOV A，BT0 ；取二進制顯示數(shù)據(jù)低8位 MOV B，#100；除100，確定百位數(shù) DIV AB MOV T100，A ；百位數(shù)送54H單元 MOV A，#10 ；除10，確定十位XCHA，BDIVA，BMOVT10，A；十位數(shù)送55H單元MOV T，B ；個位數(shù)送56H單元MOV A，BT1；取二進制顯示數(shù)據(jù)高8位JNZ LH1 ；高位不為0轉(zhuǎn)LH1繼續(xù)高8位轉(zhuǎn)換RET ；高位為0結(jié)束，返回LH1：MOV A，#06H；高位不為0，低位轉(zhuǎn)換結(jié)果加256（因為溫度數(shù)據(jù)不會大于500，所以高8位最多為01H，即256）ADD A，T DAA ；個位加6（十進制加）MOV T，A ；結(jié)果送回個位MOV A，#05HADDC A，T10DAA ；十位加5（十進制加）MOV T10，A ；結(jié)果送回十位MOV A，#02HADDC A，T100DAA ；百位加2（十進制加）MOV T100，A ；結(jié)果送回百位 RET6、溫度檢測模塊A/D轉(zhuǎn)換采用查詢方式。為提高數(shù)據(jù)采樣的可靠性，對采樣溫度進行數(shù)字濾波。數(shù)字濾波的算法很多，這里采用4次采樣取平均值的方法。如前所述，本系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果乘2正好是溫度值，因此，4次采樣的數(shù)字量之和除以2就是檢測的當前溫度。檢測結(jié)果高位存入50H，低位存入51H。溫度檢測子程序流程圖如圖所示。溫度檢測子程序TIN：TIN：MOVTEMP1，#00H ；清檢測溫度緩沖區(qū) MOVTEMP0，#00HMOVR2，#04H ；取樣次數(shù)送R2 MOVDPTR，#7FF8H ；指向A/D轉(zhuǎn)換器0通道LTIN1：MOVX@DPTR，A ；啟動轉(zhuǎn)換HERE：JNBIE1，HERE ；等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 MOVXA，@DPTR ；讀轉(zhuǎn)換結(jié)果ADD A，TEMP0 ；累加（雙字節(jié)加法） MOV TEMP0，A MOVA，#00H ADDC A，TEMP1 MOV TEMP1，ADJNZ R2，LTIN1 ；4次采樣完否，未完繼續(xù) CLR C ；累加結(jié)果除2(雙字節(jié)除法) MOV A，TEMP1 RRC AMOV TEMP1，AMOV A，TEMP0RRC A MOV TEMP0，A RET圖22溫度檢測子程序流程圖7、主程序和中斷服務(wù)子程序主程序采用中斷嵌套方式設(shè)計，各功能模塊可直接調(diào)用。主程序完成系統(tǒng)的初始化，溫度預(yù)置及其合法性檢測，預(yù)置溫度的顯示及定時器0設(shè)置。定時器0中斷服務(wù)子程序是溫度控制體系的主體，用于溫度檢測、控制和報警等。主程序MAIN：（數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的定義和初始化部分略） ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP PT0 ORG 0030HMAIN：MOV SP，#59H ；設(shè)定堆棧指針 MOVTMOD，#01H ；定時器0初始化MOV TL0，#0B0H ；定時器定時時間100ms MOV TH0，#3CH MOV R7，#150 ；置15s軟計數(shù)器初值 ACALL KIN；調(diào)鍵盤管理子程序 SETB ET0 ；允許定時器0中斷