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基于三菱PLC的电烤箱温度系统
摘要： 随着社会的不断发展，人们改造自然的能力也在不断的提高。机械技术的发明和使用，减轻了劳动人民和工作人员的劳动力也减少了工作时间，电子信息技术的发展是人们的生活越来越现代化和科技化，生活中到处都越来越方便快捷。机电控制技术与微电子技术这两项技术结合在一起产生的机械产品，是人们可以对机械机器进行人为的控制和设定，从而改变机器的运作状态和功能。
在机电技术方面，我们主要是用到的是三菱PLC和单片机两种，针对本课题的设计，采用的是三菱PLC，三菱PLC的使用在的现代的生活中已经非常普遍了，很多生活用品家电器具中都会用到它，一些生产制造的企业也会用到。在工业生产中，对产品生产环境温度的控制是非常有必要的。从石油化工到电力生产，从食品到机械对温度的要求都是严格的，有些产品的生产过程或者储存中，温度把控不好可能直接造成产品的质量问题。所以三菱PLC在这些产品中就起到很重要的作用。
本文就介绍了以三菱PLC为核心的电烤箱内部系统，主要介绍其内部的温度控制系统是如何设计和工作的。通过研究我们发现电烤箱内部的控制系统是分为硬件部分和软件部分的。本文将主要针对这两个模块来对电烤箱的温度控制系统进行详细研究和分析。文章最后也对本设计进行了总结，同时对温度控制系统的发展提出了几点个人建议。
关键词： 三菱PLC；电烤箱；温度控制
Electric oven temperature system based on Mitsubishi PLC
Abstract: With the continuous development of society, people’s ability to transform nature is also constantly improving. The invention and use of mechanical technology has lightened the labor force of working people and workers and reduced working hours. The development of electronic information technology has made people’s life more and more modern and technological, and everywhere in life is more and more convenient and fast. The mechanical products produced by the combination of electromechanical control technology and microelectronics technology is that people can control and set the mechanical machine artificially, thus changing the operation state and function of the machine.
In mechanical and electrical technology, we mainly use Mitsubishi PLC and single-chip computer. For the design of this subject, we use Mitsubishi PLC. The use of Mitsubishi PLC has been very common in modern life. It is used in many household appliances and appliances, and also in some manufacturing enterprises. In industrial production, it is very necessary to control the temperature of production environment. From petrochemical industry to electric power production, from food to machinery, the temperature requirements are strict. In the production process or storage of some products, poor temperature control may directly cause product quality problems. So Mitsubishi PLC plays an important role in these products.
This paper introduces the internal system of electric oven with Mitsubishi PLC as the core, mainly introduces how to design and work the internal temperature control system. Through the research, we find that the control system of the oven is divided into hardware and software parts. In this paper, the temperature control system of electric oven will be studied and analyzed in detail aiming at these two modules. At the end of the paper, the design is summarized, and some personal suggestions for the development of temperature control system are put forward.
Keywords: Mitsubishi PLC； Electric oven；Temperature control

目录
目 录 1
一、绪论 3
1.1 技术指标 4
1.2 控制方案 4
二、 硬件部分设计 4
2.1 三菱PLC电路设计 5
1、 中央处理器CPU 5
2、 三菱PLC引脚功能 6
3、 三菱PLC的存储器结构 7
4、三菱PLC的并行I/O端口 7
5、三菱PLC时钟电路及时序 7
6、复位电路 8
2.2 传感器电路设计 8
1、传感器概述 8
2、传感器的基本特性 9
3、热电阻的测量电路及应用 10
2.3 A/D转换电路设计 11
1、逐次逼近型A/D转换器ADC0809 11
2、三菱PLC与ADC0809接口 12

1. 8路模拟通道选择 12
2. 数据的传输方式 12
   2.4 放大器电路设计 13
   1、交流放大器电路 13
   2、直流放大器电路 16
   3、运算放大器电路 16
   4、集成运算放大器概述 16
   2.5 键盘及显示电路的设计 16
   1、键盘接口电路 16
   2、LED显示器接口电路 18
   2.6 抗干扰电路设计 19
   1、电磁干扰的形成因素 19
   2、干扰的分类 19
   3、三菱PLC应用系统电磁干扰控制的一般方法 19
   三、软件部分设计 20
   3.1 工作流程 20
   3.2 功能模块 21
   3.3 资源分配 21
   3.4 功能软件设计 21
   1、温度控制模块 21
   2、 温度检测模块 22
   3、 温度越限报警模块 23
   4、 键盘管理模块 24
   5、显示模块 27
   6、温度检测模块 29
   7、主程序和中断服务子程序 30
   四、结论 32
   4.1 本次温度控制系统设计中存在的问题及其解决方法 32
   4.2 三菱PLC控制系统的发展方向 32
   谢辞 33
   参考文献 34

一、绪论
三菱PLC出现的历史并不长，但发展迅猛。自1975年美国德克斯仪器公司首次推出8位三菱PLCTMS-1000后才开始快速发展。1976年9月，美国Intel公司首次推出MCS-48系列8位三菱PLC以后，三菱PLC正在快速发展着，这几年，许多计算机厂家也都开始研制并生产更高性能的32位三菱PLC，所以如今，三菱PLC的发展十分快，品种也很多。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。随着社会的发展，三菱PLC的具有体积小，在设备中不占太大的空间，可靠性高，稳定，使用起来也比较方便等优质特点。
根据温度控制的特点，所以本次设计的控制狠心是三菱PLC，控制算法使用数字PID的算法从而实现了对电烤箱的温度控制。通过本次设计进一步详细说明三菱PLC控制系统在社会生活中的应用。为以后进一步应用三菱PLC系统提供帮助。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制。有的过程中，温度对他的影响直接会影响所生产产品的质量问题，因此，设计出一个能够控制温度的系统是非常有必要的，他能保证生产业的产品质量。
根据温度变化快慢，并且控制精度不易掌握等特点，本文电烤箱的温度控制为模型，设计了以三菱PLC为检测控制中心的温度控制系统。
1.1技术指标
电烤箱的具体指标如下：
(1) 电烤箱的加热电炉位2千瓦，最高的加热温度为500℃。
(2) 电烤箱的箱内温度是可以预先设置的，开始运作是的过程可以进行控制并保持恒温，温度的误差控制在≤±2℃。
(3) 预先设置时可以显示我们对其设定的温度，烤干时也会实时的显示温度，温度显示精确到1℃。
(4) 温度超出预置温度±5℃时发声报警。
(5) 对升降温过程的线性没有要求。
1.2 控制方案
产品的过程不同，对温度控制的准确性上也有些不一样，对控制的计算方法上也有不同。从温度控制系统在动态特征上的角度来看，他还是处于比较滞后的阶段。系统的设计精度和温度控制系统的准确性比较高的时候，这种算法就能基本实现控制温度。
本系统是一个典型的闭环控制系统。从技术指标可以看出，该系统对控制精度要求低，对温度的上下改变过程没有特别的要求。因此，系统运用的开关设计是最普通的，也就是当温度达到设定好的温度值时，电炉就会接通，温度下降到一定值时，电路便会感知到温度下降然后开始升温加热，确保保持恒温状态。
二、硬件部分设计
该电烤箱系统在硬件部分有三菱PLC电路，A / D转换电路，放大电路，传感器电路，键盘和显示电路。以上每个部分的关系如图1所示。
图1 电烤箱温度控制系统结构
2.1 三菱PLC电路设计
随着社会的发展，三菱PLC以其体积小、可靠性高、使用方便等特点在社会生活中达到广泛应用。根据温度控制的特点，本次设计采用三菱PLC。
1、中央处理器CPU
三菱PLC的核心是中央处理器CPU，也是控制指挥中心，和一般的CPU差不多。三菱PLC内部CPU包括控制器和运算器。如图2三菱PLC内部结构简化框图。
（1）运算器
运算器电路中的算术逻辑单元ALU，不但可不进行加减法，乘法和8位二进制除法等通用算法的运算，另外它还能对8位变量执行逻辑比如“和”、“或”之类的逻辑等进行所谓的逻辑运算。累加器ACC（称为累加器A）是一个8位寄存器，是CPU中最常用的寄存器。特别存储操作数或操作结果。
①程序状态寄存器
程序状态寄存器是一个8位的状态寄存器。它的作用就是将标志寄存器储存起来，他进行的指令如果对程序的查询之后，存储状态的PSW位的状态一般都是在指令的执行期间自动设置的。根据用户的需求他可以进行精确的修改，状态寄存器配备了进位标志CY，辅助进位标志（或半进位）AC，工作寄存器组选择位RS1和RS0，溢出标志位OV，以及一个奇偶标志位P。
② 控制器
控制部件是三菱PLC的神经中枢。它首先通过发出CPU的基于主振荡频率的定时解码该指令，然后发出各种控制信号。完成一系列微操作的时序控制。用来协调三菱PLC各部分正常工作。

图2 三菱PLC内部结构简化框图
2、三菱PLC引脚功能
（1）主电源引脚
主电源引脚一共有两根：分别是VCC接+5V电源正端和VSS接+5V电源地端。
（2）外接晶体引脚两根
一根是XTAL1，用来连接外部石英体和微调电源的一端，第二根是XTAL2，用来连接外部晶体和微调电容的另一端。

图3 三菱PLC引脚图
（3）控制线
控制线共四根。
①ALE/PROG 是将地址锁住保存的有效信号输出率。
②PSEN 片外程序存储器在读取并选择通信号输出端低电平时 有效。
③RST/VPD 复位信号备用电源输入信号。
④EA/VPP 片外程序存储器选用端。
3、三菱PLC的存储器结构
三菱PLC的存储器的结构，我们将它理解为物理结构，他分为四中储存器，分别是片内数据存储器、片外数据存储器、片内程序存储器和片外程序存储器。
4、三菱PLC的并行I/O端口
各端口的功能不同，结构上也有差异，但是每个端口的8位结构是完全相同的。如图4 I/O口位结构图所示。

图4 I/O口位结构图
5、三菱PLC时钟电路及时序
（1）时钟电路
三菱PLC的时钟信号的生产方式，一共有两种，这两种方式分别是内部和外部。具体图5、6所示。

图5 内部方式时钟电路 图6 外部方式时钟电路
6、复位电路
复位是一种使三菱PLC中每个寄存器的值更改为初始值状态的方法。时钟电路工作后，三菱PLC可以继续在RST / VPD端给出高水平的两个机器周期。重置操作。复位分为两种模式：上电复位和按钮手动复位。三菱PLC复位状态如下表所示：
表1 三菱PLC复位状态
寄存器 复位状态 寄存器 复位状态
PC 0000H ACC 00H
B 00H PSW 00H
SP 07H DPTR 0000H
P0-P1 OFFH IP XXX00000B
IE 0XX00000B TMOD 00H
TCON 00H TL0、TL1 00H
TH0、TH1 00H SCON 00H
SBUF 不定 PCON 0XXX0000B
2.2 传感器电路设计
随着新技术革命的到来，世界已经开始进入信息时代。在使用信息的过程中，首先要解决的是获取准确可靠的信息。传感器是获取自然，生产和科学研究领域信息的主要途径和方法。
1、传感器概述
根据国家标准，传感器被定义为感测指定测量值并根据某一个定律，我们将其转换为一种可以将信号输出的设备系统。传感器的组成一般是有三种，分别是敏感元件，转换元件和转换电路。他的组成结构框图如图7所示。

图7 传感器组成框图
敏感元件，它可以直接感受到被测量并输出与被测量，然后确定两者之间的关系。
转换元件，它是用来将敏感元件输入的，它可以直接将输入的数据转换为电路参数，我们可以根据上述的电路参数连接到转换电路，然后就可以转换成功率再输出。
物理传感器的使用，主要是利用一些变换元件的物理性质，和一些使用的功能材料的特殊性能制作而成的一种传感器。
化学传感器的使用，主要是利用的工作原理是化学中的电化反应，他将无机和有机的化学物质成分的浓度等，转换为电信号。
生物传感器主要是一种利用生物活性物质的选择性，从而来识别并且判定生物化学物质的传感器。
由于当今社会的科技发展十分迅速，从而也推动了传感器技术能够良好快速的发展。目前，传感器技术的主要研发方向包括了新传感器，开发新的材料，采集新的工艺，将多功能化和智能化的技术相结合。
2、传感器的基本特性