【導(dǎo)讀】本文首先介紹的是防盜磁條標(biāo)簽機(jī)的工藝要求和發(fā)展前景，對(duì)于單片機(jī)、PLC. 的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)PLC的控制電路、89C51單片機(jī)系統(tǒng)和觸摸屏進(jìn)行的初步的設(shè)計(jì)制作。理圖，最后編寫了單片機(jī)和PLC具體控制程序?？删幊炭刂破鞯挠布到y(tǒng)。

　　

【正文】 、GND 接 DC GND， 切鋼帶步進(jìn)電機(jī)上的 CP、 FREE、 DIR 三個(gè)接 口和 P0 接 口上的 、 三個(gè)接 口 相連接 ， PLC 上的 IR0004 端口則與 端口 連 接 ； 切磁條步進(jìn)電機(jī)上的 CP、 FREE、 DIR 三個(gè)接口連接 P2 口上的 、 、 三個(gè)接 口 ，另外PLC 上的 IR0005 接口連接 接口 ； PLC 上 IR100 IR100 IR1100、 IR1101 這四個(gè)端口連接 P1 接口上的 、 、 、 接口 ， 切鋼帶步進(jìn)電機(jī)的原點(diǎn)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(jì)說明書 23 接 口的 接口 連 接 ， 切磁條步進(jìn)電機(jī)的原點(diǎn)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(jì) 。 這樣就設(shè)計(jì)完成 了 89C51 單片機(jī)控制原理圖。 圖 47 89C51 單片機(jī)控制原理圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明 書 24 第 5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 89C51 單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì) 主程序流程圖 讀 狀 態(tài)設(shè) 初 值開 定 時(shí) 器 0等 待設(shè) 初 值開 定 時(shí) 器 10 11 0 如上圖 51 所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)上 面接的 兩根線表示 這樣 有 四個(gè)狀態(tài)，但在這個(gè) 系統(tǒng) 中只用了高速 01 和低速 10 這 兩種狀態(tài)， 10 低速一般 在測(cè)試系統(tǒng)階段 中 使用 ，這樣 可以及時(shí)發(fā)現(xiàn) 程序出現(xiàn)的各類問題 ， 整個(gè)系統(tǒng)完成后再改用 01 高速狀態(tài) 。如上圖所示：先進(jìn)行 讀狀態(tài) 操作 判斷是 01 狀態(tài) 還是 10 狀態(tài) ，若是 10 狀態(tài)的話就按 10 低速所要 的 要求 進(jìn)行 設(shè)置初值 的操作，然后將 定時(shí)器 打開之后 等待。若是狀態(tài) 01 高速 則其他 要求 與10 相同。 定時(shí)器中斷流程圖 如圖 52 所示： 圖 51 主程序流程圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 設(shè) 初 值取 反 , n N = = 0 ?關(guān) 定 時(shí) 器退 出 中 斷N OY E S 外部中斷流程圖 如圖 53 所示： 圖 52 定時(shí)器中斷流程圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明 書 26 外 部 中 斷 0使 步 進(jìn) 電 機(jī) 不工 作關(guān) 掉 定 時(shí) 器設(shè) 初 值P 3 . 2 = = 0 ?退 出 中 斷N O Y E S PLC 的軟件設(shè)計(jì) 如下圖 54 所示：移位寄存器 共 計(jì)七位 ，分別是是 HR0～ HR6，現(xiàn)在 把 HR0～ HR5圖 53 外部中斷流程圖 圖 54 開機(jī)檢測(cè)設(shè)計(jì)梯形圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 27 這六個(gè)移位寄存器 進(jìn)行初值設(shè)定 的操作設(shè)為 0，而 HR6 的 初值 則 設(shè) 為 1。如上梯形圖中設(shè)計(jì) 表示 的是開機(jī)時(shí) 進(jìn)行一次檢測(cè)操作 或原點(diǎn)搜尋 操作， 只有在 搜到原點(diǎn)之后 才能開始工作。 開機(jī)設(shè)置初值 如上圖 55 所示： 系數(shù) K 需要 在 初值 設(shè)置 這個(gè)操作之 前算出，我們 通過下面的 方法來 確定在一種型號(hào)的機(jī)子上系數(shù) K 的具體數(shù)值 的： 精確測(cè)量 100 個(gè)脈沖 信號(hào) 在發(fā)出后 所走的 長(zhǎng)度 ，根據(jù) N=K*段長(zhǎng) 這個(gè) 式子確定 K， 系數(shù) K 通過 用脈沖數(shù)除以段長(zhǎng) 被 精確地 計(jì)算出 來 ， 這樣就精確 計(jì)算了系數(shù) K 的 數(shù)值 ， 從此以 后只要是這類機(jī)型，只要 在觸摸屏上設(shè)置 一下 段長(zhǎng) N， N 對(duì)應(yīng) 的數(shù) 值就會(huì)被 PLC 迅速的計(jì)算出來 。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(yùn)算結(jié)果即總長(zhǎng)數(shù)、鋼帶長(zhǎng) 和 段數(shù)， 三個(gè)寄存器 DM500、 DM50 DM504 就是 操作的過程中就 將這些 具體 的 運(yùn)算結(jié)果 存放的 地方 。 圖 55 開機(jī)設(shè)置初值梯形圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明 書 28 如上 圖 56 所示 ： 開機(jī)后等一段時(shí)間 (即定時(shí)器 1 所設(shè)置值 )然 后使 觸摸屏 進(jìn)行 換頁 操作 。 PLC 控制觸摸屏換頁的寄存器 就是 DM8， 它的 作用是 從開機(jī)界面轉(zhuǎn)換成工作界面。 各個(gè)步進(jìn)電機(jī) 通過手動(dòng)段梯形圖的設(shè)計(jì)來 獨(dú)立點(diǎn)動(dòng)， 這樣就不用對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行改動(dòng) ，只需要對(duì)需要改動(dòng)的部分進(jìn)行調(diào)試 ， 極大的方便 了 調(diào)試工作 。 動(dòng)作段梯形圖設(shè)計(jì) DM6619 用來 設(shè)置的是 PLC 掃描周期 的 長(zhǎng)度 ：一個(gè)周期 的長(zhǎng)度 ， 一共 要走周期 數(shù)量 。 循環(huán)移位寄存器這個(gè) 寄存器 可以用來設(shè)置 機(jī)器周期。 PLUS 發(fā)脈沖指令和 SPED 脈沖速 度指令是用來 控制步進(jìn)電機(jī)的兩個(gè)重要指 令 。 圖 56 PLC 控制觸摸屏換頁寄存器設(shè)計(jì)的梯形圖 圖 57 送料電機(jī) 1 的初值設(shè)置梯形圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 如上 圖 57 所示： 設(shè)置 端口的 時(shí)間是 PLC 所 發(fā)射的脈沖為 剛好上升沿 的時(shí)候 ， 這個(gè)時(shí)間 也是 送料步進(jìn)電機(jī) 1 設(shè)定 手動(dòng)送料 1 內(nèi)為 on 步進(jìn) 為 off 的時(shí)候，則 送料電機(jī) 1 的脈沖頻率和 脈沖數(shù) 就 可以 用 PLC 來 設(shè)置。設(shè)置 完成之 后 進(jìn)行操作 使得 步進(jìn)為on， 再重新設(shè)置脈沖 頻率 和脈沖數(shù) ， 此時(shí)設(shè)置完成 送料電機(jī) 1 的第一次送料。 如上 圖 58 所示：送料 這個(gè) 過程 是連續(xù) 過程 ， 中途不能 停止， 因此接下來 需要做的 就是 設(shè)置連續(xù)送料所需 的 脈沖 頻率和 脈沖數(shù)。 送料電機(jī) 2 與送料電機(jī) 1 的梯形圖設(shè)計(jì)唯一有的 區(qū)別是 在 送料電機(jī) 2 傳送 磁條 這個(gè)操作 完成 的時(shí)候要將送料電機(jī) 2 中定時(shí)器 中 的 數(shù) 值 進(jìn)行 清零 ， 其他方面 基本 一 致 。 圖 58 連續(xù)送料設(shè)計(jì)梯形圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明 書 30 切料電機(jī) 1 的 部分 設(shè)計(jì) 如 圖 59 所示， 單片機(jī)上的接口 會(huì)自動(dòng)控制裁切電機(jī)1 開始裁切鋼帶的 動(dòng)作 只有 當(dāng)出現(xiàn)下面四種情況的時(shí)候 才會(huì)出現(xiàn) ，這四種情況 分別是 ：裁切電機(jī) 1ERR0 狀態(tài)為 on、原點(diǎn)搜尋 1 狀態(tài)為 off，手動(dòng)切斷 1 狀態(tài)為 on、原點(diǎn)搜尋1 狀態(tài)為 off， 裁切電機(jī) 1 切輸出 位置 、開始 和 ALL 均為 on， 原點(diǎn)搜尋 1 狀態(tài) 為 on。而 裁切電機(jī) 1EER0 狀態(tài)為 off、手動(dòng)切斷 1 狀態(tài)為 off、 連續(xù)切斷 1 狀態(tài) 為 on、原點(diǎn)搜尋 1 狀態(tài)是 off 的時(shí)候單片機(jī)上的 接口剛剛 好 搜索到裁切電機(jī) 1 完成連續(xù)裁切鋼帶 操作的 的原點(diǎn)。 切料電機(jī) 1 中的定時(shí)器數(shù)值需要 在 裁切完一段 進(jìn)行 清零 操作 。 而 設(shè)計(jì) 裁切電機(jī) 2 和 裁切電機(jī) 1 的 不同之處 就 是下 圖 510：當(dāng)鋼帶 被切料電機(jī) 1切 為 四段 后 ， 需要在裁切電機(jī) 2 切磁條完成后 置 1 位 ， 直接 清零，將先前設(shè)置 完 成 的周期數(shù) 進(jìn)行 轉(zhuǎn)換 ， 轉(zhuǎn)換 成一個(gè)周期使之 保持 穩(wěn)定。 圖 59 切料電機(jī) 1 的設(shè)置梯形圖 圖 510 裁切電機(jī) 2 裁切磁條的梯形圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 31 ERROR 段梯形圖設(shè)計(jì) 上 圖 511 表示 開始 計(jì)時(shí)的 時(shí)候 是 裁切電機(jī) 1 進(jìn)行裁切 的時(shí)間 ，當(dāng) TIM002 裁切電機(jī)的時(shí)間到了而且 點(diǎn) 亮 的時(shí)候 而還 未搜到原點(diǎn)則發(fā)生 錯(cuò)誤 。而裁切電機(jī) 1 和裁切電機(jī) 2 的出錯(cuò)設(shè)計(jì) 基本相同 。 由 上 圖 512 中 可以知道 ： 當(dāng) 兩個(gè) 裁切電機(jī) 中 的任意一個(gè) 裁切電機(jī) 出錯(cuò) 時(shí) ，所有的動(dòng)作 會(huì)全部停下來 。 而 當(dāng)裁切電機(jī) 1 出錯(cuò) 但 裁切電機(jī) 1 找到 原點(diǎn) 或者裁切電機(jī) 2 出錯(cuò)、裁切電機(jī) 2 找到 原點(diǎn) 的時(shí)候可 以 進(jìn)行重啟動(dòng)作 。動(dòng)作可以重 啟并且 ERROR RESET 為 on或者所有的都復(fù)位 的時(shí)候，所有動(dòng)作 均 為 off， 重啟后 可以保持 信息 。 參數(shù)設(shè)置段梯形圖設(shè)計(jì) 下 圖 513 中主要 作用 是在觸摸屏上設(shè)置 所需 的 總長(zhǎng)、鋼帶長(zhǎng)、段長(zhǎng)。 圖 511 設(shè)置裁切電機(jī) 1 出錯(cuò)梯形圖 圖 512 解決裁切電機(jī) 1 出錯(cuò)時(shí)的梯形圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明 書 32 下 圖 514 表示 的 是 選擇 不同的產(chǎn)品型號(hào)，但是 每種 型號(hào) 只能選 一次 。 圖 513 設(shè)置總長(zhǎng)、鋼帶長(zhǎng)、段長(zhǎng)的梯形圖 圖 514 選擇不同型號(hào)產(chǎn)品的梯形圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 33 錯(cuò)誤處理子程序段梯形圖設(shè)計(jì) 如上 圖 515 所表示 的 設(shè)計(jì)圖 是 錯(cuò)誤處理子程序段梯形圖：裁切電機(jī) 1 出錯(cuò) 時(shí) ， GP經(jīng) 手動(dòng)切斷 1 狀 態(tài) 為 on 或者裁切電機(jī) 1 出錯(cuò) 時(shí) ，而 TIM007 狀態(tài) 為 off 的時(shí)候裁切電機(jī) 1 出錯(cuò)后 開始 進(jìn)行手動(dòng)檢測(cè) 操作 ，當(dāng) TIM007 狀態(tài) 為 on 且 裁切電機(jī) 1 出錯(cuò)后手動(dòng)位保持 不動(dòng) ， 接下來 返回。 后面 進(jìn)行 的是 裁切電機(jī) 2 出錯(cuò)處理子程序段梯形圖 的 設(shè)計(jì) 工作 ， 其 設(shè)計(jì)思想與 前面的 裁切電機(jī) 1 出錯(cuò)處理子程序段相似。 以上，基本 完成了任務(wù)所需的軟件設(shè)計(jì) 。圖 515 裁切電機(jī) 1 錯(cuò)誤處理子程序段梯形圖 34 結(jié)論 本次防盜標(biāo)簽機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包含了大量單片機(jī)技術(shù)、 PLC 技術(shù)、 人機(jī)界面、通訊技術(shù)等技術(shù)知識(shí) ， 同時(shí)要 保證 處理和 運(yùn)行 的快速 運(yùn)行 ， 大幅度提高生產(chǎn)量 ， 用以取代越來越不適合現(xiàn)代節(jié)奏 的手工制作 。 PLC 作 為本系統(tǒng)主要核心控制元件 要 仔細(xì)研究 ， 設(shè)計(jì)出符合系統(tǒng)要求的 方案 ，防盜標(biāo)簽機(jī)控制系統(tǒng) 要根據(jù)使用者 的需求來設(shè)計(jì) ，在原來的 基礎(chǔ)上進(jìn)行 更加深入的 設(shè)計(jì)，包括 軟件程序和硬件電路 。大概可以歸納為以下幾個(gè)方面： （ 1） 使用 PLC 作為整個(gè)系統(tǒng)的核心來 控制系統(tǒng)的運(yùn)行 ， 可以使得整個(gè)系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單有效 ，可靠性也大大增強(qiáng) 。 （ 2） 抗干擾能力較強(qiáng)的元件 可以加強(qiáng)電路的穩(wěn)定性，所以需要對(duì)芯片進(jìn)行篩選， 選擇 那些 抗干擾能力強(qiáng)的元器件 。 （ 3） 裝有 觸摸屏之后，如果需要系統(tǒng)增加或者改變某個(gè)功能，只需要改造人機(jī)界面，而不需要像 傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制臺(tái)方式 那樣， 整個(gè)控制臺(tái) 都要被 改造， 浪費(fèi)時(shí)間。 （ 4） 觸摸屏 技術(shù) 的 加入也使得整個(gè)系統(tǒng)更加人性化 ， 觸摸屏 技術(shù)方便了防盜標(biāo)簽機(jī)使用者的 同時(shí)還可以簡(jiǎn)化連線，降低 故障發(fā)生率， 大量 加強(qiáng) 機(jī)器 的 生產(chǎn) 效率 。 由于時(shí)間 不足 ，這個(gè)系統(tǒng)還有 幾個(gè)缺點(diǎn)如下 ： （ 1） 本次 設(shè)計(jì)出來的防盜標(biāo)簽機(jī)制作的磁條與所需要的長(zhǎng)度存在一定的差異， 如果需要 成熟的防盜標(biāo)簽機(jī)則需要對(duì)此進(jìn)行更加 深入 的研究 。 （ 2） 現(xiàn)在的觸摸屏 成本較高， 無法進(jìn)行 大規(guī)模推廣 ， 要 將 防盜標(biāo)簽機(jī)推廣開來需要盡快 降低觸摸屏的成本 這個(gè)課題涉及到了 機(jī)械、電氣、 計(jì)算機(jī)、通訊等 各個(gè)不同方面的知識(shí) ， 幾個(gè)月的時(shí)間不足以完全吃透 ， 而這個(gè)設(shè)計(jì) 本身 也比較復(fù)雜。 所以本文只是對(duì)所用知識(shí)的初步介紹需要 老師給出 更好的意見 。 35 致謝 本課題 的 完成得益于 我的導(dǎo)師閔 老師 的悉心 教導(dǎo) 。 在 課題的制作過程中我遇到了不少問題， 是閔老師 以他淵博的知識(shí)不厭其煩的 解開 我 的 疑惑 ， 不僅如此，閔老師還幫助我 尋找了 不少專業(yè)性較強(qiáng)的書籍 。 本次課題 使我獲益良多， 這 使我明白以 怎樣 的態(tài)度面對(duì)以后 的工作和生活，在此向我尊敬的導(dǎo)師致以衷心的感謝。 在大學(xué)的 四年中 ， 老師的悉心教導(dǎo)和同學(xué) 的 幫助不僅讓我掌握了相當(dāng)?shù)膶I(yè)知識(shí)，也讓我為人處事 的方面成熟起來了 ， 大學(xué)生活也因?yàn)槔蠋熀?同學(xué)們的 關(guān)心 變得豐富多彩 。感謝 同學(xué)們 在學(xué)習(xí)和思想上給與我的 啟發(fā) ，使我 的大學(xué)生涯中生活和學(xué)習(xí)獲益良多 。 36 參考文獻(xiàn) 【 1】史國(guó)生，王念春，趙陽．非晶磁性標(biāo)簽的原理及應(yīng)用 [M]．化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx 【 2】李天建，可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)分析和研究 [J]，電腦知識(shí)與技術(shù)， 20xx 【 3】黃澤榮．簡(jiǎn)談 PLC 硬件電路設(shè)計(jì) [M]．機(jī)械出版社， 20xx 【 4】張有泉． PLC 的工程設(shè)計(jì)及在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J]．儀 器儀表， 20xx 【 5】徐煜明，韓雁．單片機(jī)原理與接口技術(shù) [M]．北京：電子工業(yè)出版社， 20xx 【 4】廖常初．人機(jī)界面的發(fā)展趨勢(shì) [J]．電氣應(yīng)用， 20xx， (12)： 14～ 16 【 7】費(fèi)寶．單片機(jī)原理與接口技術(shù) [J]．職業(yè)技術(shù)教育研究， 20xx 【 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