毕业设计(论文)基于单片机的可程控顺序系统论文.doc

1 引言 1.1 程序控制顺序系统意义 单片机控制技术应用十分广泛，其核心技术是单片机控制系统的设计。其中单片机在控制系统中的应用是越来越普遍了。单片机控制系统是以单片机（CPU）为核心部件，扩展一些外部接口和设备，组成单片机工业控制机，主要用于工业过程控制。要进行单片机系统设计首先必须具有一定的硬件基础知识；其次，需要具有一定的软件设计能力，能够根据系统的要求，灵活地设计出所需要的程序；第三，具有综合运用知识的能力。最后，还必须掌握生产过程的工艺性能及被测参数的测量方法，以及被控对象的动、静态特性，有时甚至要求给出被控数学模型。 1.2 顺序控制的历史以及发展状况 20世纪50年代大多采用继电器，50年代后期采用二极管，到60年代末出现。70年代以来，顺序控制技术迅速发展，并逐步采用微型计算机，向小型化和大型多功能方向发展。图1示出了。检测元件测出被控对象（如加热反应炉）的状态（如加料完毕），测量信号送到顺序控制器处理并发出控制信号，通过执行器使被控对象改变到一个新的状态（如接通加热器）。顺序控制器常采用各种开关（如限位开关、接近开关）、光电转换元件、穿孔纸带等来设定工作条件；常用的执行器有电磁阀、电机、电磁铁、电热器等（图2）。它们接通或断开时便改变被控对象原来的状态。顺序控制器分为固定式顺序控制器、矩阵式顺序控制器和可编程 图1-1 顺序系统控制结构 图1-2 顺序控制器常用的控制元件和执行器 序控制器三类。由于微型机和配套芯片的发展，可编程序控制器应用日益广泛。顺序控制器一般用于生产过程的开关量控制。动力设备的起动和停止、加热或冷冻设备的接通和断开、信号灯的亮与灭等都是开关量信号。生产线、自动机床和各种设备都有许多开关量信号需要顺序控制。因此，顺序控制器广泛应用于机械、冶金、电力、石油、化工、煤炭、建材、纺织、2 顺序控制的设计任务及方案论证 2.1 可程控的顺序系统 ●系统可以程序控制； ●第一步至第二步各为XXX秒； ●第三步至第四步各为XXXX秒； ●显示顺序过程XXX步XXX秒X循环； ●设计过程显示电路； ●设计中断扫描方式的键盘输入； ●设计直流电源。 2.2 方案论证 方案1：采用PLC作为核心控制部件。使用PLC步进控制，结构如图2-1所示，步1的M1得电条件是受控机械原位开关X1处于压合状态（若受控机械有多个执行机构，则要求每个执行机构的原位开关均处于压合状态），满足原位条件后按起动按钮X0才能得电。M1得电后自锁，并为步2提供步进条件信号（M1的常开触点）。步1的执行动作完成时触发的行程开关信号X2作为步2的转步条件信号。步2的M2的输入满足其步进条件和转步条件后得电自锁，并为步3提供步进条件信号。按此规律即可实现后续每一工作步辅助继电器的得电和自锁。停止步M5的步进条件信号和转步条件信号分别为：最后一个工作步M4发出的步进条件信号（M4的常开触点）和该步动作完成时所触发的转步信号X1。由于M5的得电信号令控制系统失电，所以M5的回路不自锁，而且要将其常闭触点串联在步1回路的最左端。从步2起后续各个步的回路构成分支回路。一旦M5得电便使整个系统失电。如不用分支回路的结构，把M5常闭触点分别串联在每步辅助继电器的回路上。应该注意的是：无论工作步还是停止步，如果某步的转步令信号有多个，则应将多个转步信号互相串联尽管单片机集成度高，内部含有I/O控制线，ROM，RAM和定时/计数器。但在组成单片机系统时，扩展若干接口仍是设计者必不可少的任务。扩展接口有2种方案，一种是购置现成的接口板，另一种是根据系统实际需要，选用适合的芯片进行设计控制系统。就后一种而言，主要包括以下几个方面的内容。 基本系统的构成：一个独立的单片机核心系统，一般由时钟电路、地址锁存器电路、地址译码器、存储器扩展、模拟量输入通道的扩展、模拟量输出通道的扩展、开关量的I/O接口设计、键盘输入和显示电路等组成。 (1)存储器扩展 由于单片机有4种不同的存储器，且程序存储器和数据存储器是分别编址的，所以单片机的存储器容量与同样位数的微型机相比扩大了一倍多。扩展时，首先要注意单片机的种类；另一方面要把程序存储器和数据存储器分开。 (2)模拟量输入通道的扩展 主要有以下2个问题：一个是数据采集通道的结构形式，一般单片机控制系统都是多通道系统。因此选用何种结构形式采集数据，是进行模拟量输入通道设计首先要考虑的问题。多数系统都采用共享A/D和S/H形式。但是当被测参数为几个相关量时，则需选用多路S/H，共享A/D形式。对于那些参数比较多的分布式控制系统，可把模拟量先就地进行A/D转换，然后再送到主机中处理。对于那些被测参数相同（或相似）的多路数据采集系统，为减少投资，可采用模拟量多路转换，共享仪用放大器、S/H和A/D的所谓地电