【正文】 研究背景 ........................................................................................................................ 1 研究的目的及意義 ........................................................................................................ 3 研究的主要內(nèi)容 ............................................................................................................ 4 第 2 章 PLC 和單片機的簡介 ..................................................................................................5 PLC 的簡介 ..................................................................................................................... 5 可編程控制器結(jié)構(gòu) .............................................................................................. 5 可編程控制器的硬件系統(tǒng)。這種非晶合金具有許多獨特的 優(yōu)秀 性能， 如 導(dǎo)磁率高、機械應(yīng)力產(chǎn)生的影響小、隱藏性高、難以仿制等， 因此 從 80 年代以來國內(nèi)外材料科學(xué)界的研發(fā) 重點 就是 非晶材料 。第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計，介紹的是 硬件的設(shè)計方案 和工作原理 ， 包括一些經(jīng)常用到 的元器件 。 但是 接二連三的 失竊與內(nèi)盜已經(jīng)成為現(xiàn)代零售的一塊 “心病 ”。在此系統(tǒng)中，激勵電源為發(fā)射線圈提供一個高頻電流，使之產(chǎn)生足夠強度的激勵磁場。一般檢測特定諧波存在與否主要是依靠防盜儀來判斷是否發(fā)生失竊。 而 磁性防盜技術(shù)的 迅猛 發(fā)展所 依靠的 就 是非晶 態(tài) 材料的 發(fā)明 。 以上優(yōu)點 可以表明 ，非晶態(tài)合金材料 幾乎是為磁性標簽 量身定做的 。在 這個 系統(tǒng)中，振蕩器產(chǎn)生交流信號 轉(zhuǎn)化成 交變電流需要經(jīng)過 電流放大器 ， 通過 電容 傳送 到勵磁線圈上， 這樣就 形成 了 一個交變磁場 用來 覆蓋整個 需要 監(jiān)測的區(qū)域 。 我們最終 設(shè)計完成 的防盜磁條的樣品如 圖 11 所示： 下面是設(shè)置的鋼帶長、段長和段數(shù)，設(shè)置完后才能 進行生產(chǎn)操作。由于 非晶磁條未被 機械化 地 大批量生產(chǎn) ，導(dǎo)致從 全國來 看 非晶磁條 還處于 起步階段 ， 普及率不高 ， 由于 缺少成熟的制作工藝 ， 大多數(shù)的公司 的生產(chǎn) 效率非常低，市場上不斷加大的需求 也 無法 對 這樣的 生產(chǎn)效率 滿意。市場需求 的膨脹 也被大量生產(chǎn)的非晶磁條趕上 ，使非晶磁條的使用者 大大喘了 一口氣 并且提高了收益和信譽度 。 PLC 的控制下的 整個控制系統(tǒng) 成本不高 ，體積小巧 ， 具有十分優(yōu)秀 的市場前景 。 PLC 的硬件系統(tǒng)由主機、輸入輸出擴展部件及外部設(shè)備組成。 （ 1） 中央處理單元（ Central Processing Unit——CPU） PLC 的核心部分就是 CPU， 計算機 的運算核心和控制核心 就是 CPU 的具體作用 ， 計算機指令 并 處理計算機 軟件 中的 數(shù)據(jù) 依靠的 就是 CPU。單片機是 一塊集成 了 部分存儲器、微處理器、部 分輸入輸出的接口和連接它們的控制接口電路等功能 的處理器 ，具有集 功能強、可靠性高、成本低、 成度高、速度快等 各種 優(yōu)點。 用戶存儲器 則 是 由隨機存取存儲器（ RAM）組成 的 ，它 分為 工作數(shù)據(jù)存儲區(qū) 及用戶程序存儲區(qū)兩大部分 。 （ 3） 輸入 /輸出部件 輸入 /輸出 端 口是 現(xiàn)場 I/O 設(shè)備 和 PLC 或者 另外的 外部設(shè)備之間的連接 的 功能 部件。 而 PLC 的I/O 擴展接口 可以 對系統(tǒng)進行擴展。 PLC 與一些外部設(shè)備相連，如 編程器，也可以和其他 PLC 或者上位計算機相連。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般擴展環(huán)節(jié)可以簡單型 和 智能型 兩種 。 （ 1） 編程設(shè)備 編程器是一個 將 數(shù)據(jù)寫到可編程的集成電路 上的外部設(shè)備 ,主要用于存儲器和單片機之類芯片 的程序編寫。這種外部設(shè)備已經(jīng)越 來越多的出現(xiàn)在 PLC 身上 。 （ 4）輸入輸出設(shè)備 通常輸入輸出設(shè)備用來 輸出 或者 接收信號，便于與 PLC 進行人機對話。 系統(tǒng)程序 主要 用來 控制 PLC 的運行， 由于 系統(tǒng)程序是重要數(shù)據(jù) 并且需要長期保存 ，所以其采用 EPROM 存儲器或 ROM。編譯程序 的 功能是 將 程序語言翻譯成機器語言。 9 用戶程序 是 用戶利用企業(yè)提供的程序編譯語言編制出 符合 生產(chǎn) 要求的 程序 的 應(yīng)用程序。編程語言 基本 采用 匯編語言和高級語言 ，一些 公司 也有提供相應(yīng)編程軟件 以方便用戶編程 。 出入信息交換 的 實現(xiàn)主要依靠運行 位 PLC 內(nèi)存中的程序。 需要 什么控制就 可以編制 什么用戶程序。 PLC 體積的大部分 都是 由這些模版組成 ，但由于 這些模版 都是 高度 集成化的，所以 PLC 的 體積 并不是很大 。 知識接受模擬信號 的輸入電路需要 先將 模擬信號 轉(zhuǎn)換 為 數(shù)字信號 ，然后在將轉(zhuǎn)換 完成 的數(shù)字信號 存入 PLC 中的 內(nèi)存單元中。可把輸入電路 傳送的 輸入信息 通過 輸入刷新 存入 PLC 里面的 輸入映射區(qū) 內(nèi) ；輸出映射區(qū) 通過運行用戶程序 得到 經(jīng)過變換 的信息；再 通過 輸出刷新，輸出鎖存器 可以通過輸出電 路產(chǎn)生相應(yīng)的輸出 來顯示輸出映射區(qū)的狀態(tài) 。 單片機引腳圖 89C51 單片機引腳圖如圖 25 圖 24 單片機結(jié)構(gòu)框圖 P0 P1 P2 P3 數(shù)據(jù)存貯器 程序存貯器 內(nèi)部中斷 時鐘 OSC ALE CPU 串行口 4K 字節(jié)RAM 4╳ 8 I/O 口 128 字節(jié)RAM 中斷控制 外部中斷 定時器 1 定時器 0 外部計數(shù) 脈沖 總線控制 PSEN TXD RXD 13 單片機中 CPU 的工作原理 CPU 在執(zhí)行程序過程中起關(guān)鍵作用，它是由運算器和控制器組成。 CPU 通過單片機的內(nèi)部總線，將單片機內(nèi)的各部分：數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、程序存儲器 (ROM)、定時 /計數(shù)器、串行接口、并行接口和中斷系統(tǒng)等聯(lián)系在一起。這樣能保證程序順序地往下執(zhí)行。 正常使用觸摸屏的 操作離不開所加入的開關(guān)電源 ， 磁條的長度、鋼帶的長度和段數(shù) 可以 直接 在觸摸屏上 進行設(shè)定， PLC 接收到 的信息就是用戶在觸摸屏上所設(shè)置的 ， 用戶設(shè)置的 磁條長度和鋼帶長度通過 PLC 換算成脈沖，非晶磁條、膠帶和鋼帶 在 設(shè)置完成后 才能 傳送 ，膠帶有黏性的一面?zhèn)魉偷侥硞€點與非晶磁條黏合，下方膠帶有黏性的一面?zhèn)魉偷搅硗庖粋€點跟切斷的鋼帶黏合，再由送料步進電機將黏合鋼帶的膠帶以及黏合非晶磁條的膠帶壓實復(fù)合，最后將成型的非晶磁條按規(guī)定的長度切斷，到此非晶磁條的生產(chǎn) 過程結(jié)束 。利用 觸摸屏技術(shù)，用戶只要用手指輕輕地指碰計算機屏幕上的文字、 圖標 就能實現(xiàn)對主機的操作，從而使人機界面更為直截了當，這種觸摸屏技術(shù)極大便利了那些不懂電腦操作的用戶。 觸摸屏控制器 和 觸摸檢測部件 構(gòu)成 了 觸摸屏 的主要部分 。 觸摸屏技術(shù)是一種 全新 的 數(shù)據(jù) 輸入方式， 相對于 鼠標 鍵盤 這種 傳統(tǒng)的輸入方式，觸摸屏 可以更加 清晰 地 顯示輸入情況 ， 同時觸摸屏對與 不懂 電腦操作 的 用戶來說更加友好，觸摸屏 加上 識別軟件 還可以 通過 手寫進行輸入 ?？刂破骷捌潆娫?可分為內(nèi)置式和外掛式兩種 。 通過 在觸摸屏上設(shè)置 所需 鋼帶的長度、磁條的長度 和 段數(shù)， PLC 通過 觸摸屏技術(shù) 收到來自 觸摸屏 上 用戶設(shè)置 的 信息 ， 需要將這些信息轉(zhuǎn)化成 脈沖信息 ， 觸摸屏接收到這些控制 信息 的脈沖 ， 這樣設(shè)計完成 的基于 PLC 的 人機界面 就 具有 簡單而又方便的特點 。步進電機驅(qū)動器 其中 OPTO 端口接 的是 5V DC， DIR 連接 接 PLC 的IR1002， FREE 連 接 的 是 PLC 的 IR1003， CP 與 PLC 的 IR1000 相連 ， A+、 A、 B+、B則 與步進電機 中 的 S1A+、 S1A、 S1B+、 S1B相連， 注意 S1A+接口內(nèi)是紅 顏 色的 長線 ， S1A接口內(nèi)是綠顏色長 線， S1B+接口 內(nèi)是黃 顏 色的長的線，而 S1B接口 內(nèi)是藍 顏色的長 線，最重要的一點 紅色短線和綠色短線必須 懸空 ， 黃短線和藍短線 全 部連 接懸空， 不能剪短電機 中原來就有的引線 。 切料步進電機的接線設(shè)計 設(shè)計切料步進電機的接線情 況 還是 根據(jù)上 圖 41 中 來設(shè)計 。 DIR 端口接著 89C51 單片機上的 端口 ， FREE 接口 接的是 89C51 單片機上的 接口 ， CP 接口 接的是單片機上的 接 口， 而 步進電機驅(qū)動器上 面 的兩個 AC 接口接 的事 變壓器上的 T_AC R_AC3，A+、 A、 B+、 B這四個 接口 則 分別與切鋼帶步進電機的 Q1A+、 Q1A、 Q1B+、 Q1B這四個端口相連，必須注意 Q1A+、 Q1A、 Q1B+、 Q1B的內(nèi)線的要求和 S1A+、 S1A、S1B+、 S1B內(nèi)的要求完全 相同的，另外 紅色綠色黃色藍色四根短線 接懸空 ， 不能 剪短電機 內(nèi)原有的引線 。 PLC 上 COM 端口和 電源 的 正極接 24V DC，負極 則 接DC GND 端口 ， PE 直接 接地 這樣能保證 PLC 不會因 為 電量過大 的 原因 而 損壞 。我們選擇的 是功率放大驅(qū)動器芯片DT620xxA、施密特觸發(fā)器芯片 74HC14 和 光電隔離器芯片 PC817。 如 圖 45 所示 ， 74HC14 則是一個施密特觸發(fā)器。 單片機控制原理圖設(shè)計 如圖 47 則表示 的是 89C51 單片機控制原理圖， 89C51 單片機上的 +5V 接 DC5P、GND 接 DC GND， 切鋼帶步進電機上的 CP、 FREE、 DIR 三個接 口和 P0 接 口上的 、 三個接 口 相連接 ， PLC 上的 IR0004 端口則與 端口 連 接 ； 切磁條步進電機上的 CP、 FREE、 DIR 三個接口連接 P2 口上的 、 、 三個接 口 ，另外PLC 上的 IR0005 接口連接 接口 ； PLC 上 IR100 IR100 IR1100、 IR1101 這四個端口連接 P1 接口上的 、 、 、 接口 ， 切鋼帶步進電機的原點和 P1圖 45 74HC14 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 46 DT620xxA 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 畢業(yè)設(shè)計說明書 23 接 口的 接口 連 接 ， 切磁條步進電機的原點連接 接 口 ； 接下來就是將 端口連接上 PLC 上的 IR1102 端口就能完成設(shè)計 。若是狀態(tài) 01 高速 則其他 要求 與10 相同。如上圖所示：寄存器 DM400、 DM40 DM404 中存放 的就是 觸摸屏上設(shè)置的參數(shù)值在 PLC 中的運算結(jié)果即總長數(shù)、鋼帶長 和 段數(shù)， 三個寄存器 DM500、 DM50 DM504 就是 操作的過程中就 將這些 具體 的 運算結(jié)果 存放的 地方 。 動作段梯形圖設(shè)計 DM6619 用來 設(shè)置的是 PLC 掃描周期 的 長度 ：一個周期 的長度 ， 一共 要走周期 數(shù)量 。設(shè)置 完成之 后 進行操作 使得 步進為on， 再重新設(shè)置脈沖 頻率 和脈沖數(shù) ， 此時設(shè)置完成 送料電機 1 的第一次送料。而 裁切電機 1EER0 狀態(tài)為 off、手動切斷 1 狀態(tài)為 off、 連續(xù)切斷 1 狀態(tài) 為 on、原點搜尋 1 狀態(tài)是 off 的時候單片機上的 接口剛剛 好 搜索到裁切電機 1 完成連續(xù)裁切鋼帶 操作的 的原點。而裁切電機 1 和裁切電機 2 的出錯設(shè)計 基本相同 。 參數(shù)設(shè)置段梯形圖設(shè)計 下 圖 513 中主要 作用 是在觸摸屏上設(shè)置 所需 的 總長、鋼帶長、段長。 以上，基本 完成了任務(wù)所需的軟件設(shè)計 。 （ 2） 抗干擾能力較強的元件 可以加強電路的穩(wěn)定性，所以需要對芯片進行篩選， 選擇 那些 抗干擾能力強的元器件 。 （ 2） 現(xiàn)在的觸摸屏 成本較高， 無法進行 大規(guī)模推廣 ， 要 將 防盜標簽機推廣開來需要盡快 降低觸摸屏的成本 這個課題涉及到了 機械、電氣、 計算機、通訊等 各個不同方面的知識 ， 幾個月的時間不足以完全吃透 ， 而這個設(shè)計 本身 也比較復(fù)雜。 本次課題 使我獲益良多， 這 使我明白以 怎樣 的態(tài)度面對以后 的工作和生活，在此向我尊敬的導(dǎo)師致以衷心