【正文】 提示 HB3 Y002 加熱指示燈 HB4 Y003 燒烤指示燈 HB5 Y004 10S 指示燈 HB6 Y005 1Min 指示燈 HB7 Y006 10Min 指示燈 HB8 Y007 解凍指示燈 KM1 Y010 轉(zhuǎn)盤電機(jī)繼電器 HL9 Y011 爐燈 KM2 Y012 風(fēng)扇電機(jī)繼電 器 KM3 Y013 加熱繼電器 KM4 Y014 燒烤繼電器 KM5 Y015 解凍繼電器 PLC 的 I/O 接線圖 PLC 的 I/O 接線圖如圖 9 所示： 14 圖 9 I/O接線圖 15 程序流程圖 課題設(shè)計的程序流程圖為圖 10 所示。 PLC 的 I/O 口分配表 輸入點(diǎn)的分配如表 3 所示。 ③ 指示燈 ： 在面板上，每個按鈕都有一個指示燈，以便顯 示當(dāng)前是什么模式。當(dāng)一次的微波爐運(yùn)行完成之后，蜂鳴器響起，以便提醒運(yùn)行完成。 轉(zhuǎn)盤 電機(jī)和 風(fēng)扇 電機(jī)也各需要一個繼電器驅(qū)動。 ⑥ 安全自檢：設(shè)置一個過高溫按鈕，模擬爐內(nèi)溫度高于 200℃時，危險警報。 ④ 啟動：在設(shè)置好模式和時間之后，按下此按鈕，微波爐開始工作。 ② 時間設(shè)定：通過調(diào)整 10 分、 1 分、 10 秒 按鈕 ，設(shè)定系統(tǒng)的工作時間，按啟動 按鈕 開始倒計時 ，倒計時結(jié)束，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動 。當(dāng)電動機(jī)的工作電流不超過額定電流時，熱繼電器應(yīng)該可靠的不動作。 KM1 為轉(zhuǎn)盤電機(jī)的繼電器； KM2為風(fēng)扇電機(jī)的繼電器； KM3 為爐燈的繼電器； KM4～ KM6 相應(yīng)為加熱模式、燒烤模式、解凍模式的繼電器，其工作原理為，利用變比不同，電壓不同，磁控管發(fā)出的微波不同，就呈現(xiàn)出工作模式的不同。 FU1～ FU3 是熔斷器，熔斷器的結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、使用起來很方便，主要作為供電線路和電氣設(shè)備的短路保護(hù)，當(dāng)通過熔斷器的電流超過某一范圍且過 11 了設(shè)定的某一段時間之后，電流在熔斷器的熔體部分上面產(chǎn)生的熱 轉(zhuǎn)盤電機(jī)的 量會把熔體的某一部分融化掉使電路斷開，這樣就可以保護(hù)電路和設(shè)備。 低壓斷路器可用于 電能 的分配 ，可以不頻繁地啟動異步電動機(jī)，還可以實(shí)現(xiàn)對電源線路和電動機(jī)的保護(hù)功能。 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 圖 8 為 智能微波爐控制系統(tǒng) 的主電路控制圖。 微波爐的高壓電容器規(guī)格是 1uf ，耐壓大約 2021V 交流。 高壓電容 器的選擇及其基本參數(shù) 在微波爐電路中，高壓電容的主要作用就是“倍壓”作用。當(dāng)高壓變壓器工作時，磁分路中會產(chǎn)生一定量的漏磁通，它可以控制著變壓器的輸出電流，使磁控管的工作電流保持相對穩(wěn)定的狀態(tài) 。由圖可以發(fā)現(xiàn)，高壓變壓器由 3 個繞組構(gòu)成，交流 220V 市電電壓加在此繞組之中；兩個為各自的獨(dú)立次級繞組；就是輸出交流 的燈絲電壓繞組和輸出交流 2100V左右的高壓繞組。 10MHz 300mA 10177。 945177。 9 圖 5 磁控管結(jié)構(gòu)圖 圖 6 磁控管的工作原理 1陰極； 2陽極； 3天線； 4磁鐵 1陰極； 2陽極； 3諧振腔； 4電子 經(jīng)過查閱資料之后，課題設(shè)計選擇的是 2M217 系列磁控管，此磁控管的性能參數(shù)為表 3 所示。當(dāng)電子通過共振腔的扇區(qū)時，電子會發(fā)生振蕩，而且頻率會一直增加。陽極為內(nèi)齒輪狀，形成了偶數(shù)個空腔，這被稱為諧振腔。使陰極發(fā)射的電子向陽極加速運(yùn)動。 其工作原理（如圖 6 所示）：在接通電源之后，高壓變壓器的次級燈絲線圈產(chǎn)生 交流電提供給磁控管的燈絲。磁控管主要由磁控陰極和陽極、能量耦合裝置、磁路和調(diào)諧裝置五部分組成。 表 2 49TYJB3電機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 轉(zhuǎn) 速 噪 音 轉(zhuǎn) 矩 空載功率 絕緣電阻 30rpm 45db 8W 100MΩ 表 49TYJB3電機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 額定頻率 額定電壓 溫 升 絕緣強(qiáng)度 空載電流 50Hz 220V 60K 1500VAC/min 25mA 磁控管的 選擇及其基本參數(shù) 磁控管是一種用于產(chǎn)生微波能量的真空 電 裝置，如圖 5 所示。 因此，課題設(shè)計選擇的是 49TYJB3。 8 表 1 YJ61/102電機(jī)技術(shù)參數(shù) 型號 頻率 (Hz) 輸出功率 (W) 負(fù)載電流 (A) 轉(zhuǎn)向 電壓 (V) YJ61/102 50 逆時針 220 轉(zhuǎn)盤電機(jī)用于帶動爐腔中的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，使 食品 在微波場中的位置不斷改變，使 食品 加熱均勻。其技術(shù)參數(shù)如表 1 所示 風(fēng)扇電機(jī)的主要作用是驅(qū)動風(fēng)扇為爐腔及高壓變壓器、磁控管 等進(jìn)行通風(fēng)散熱。因此，課題設(shè)計選擇的是 YJ61/102。單相罩極電機(jī)主要特點(diǎn)：構(gòu)造緊湊，起動轉(zhuǎn)矩小，精巧美觀，噪音低，維護(hù)方便簡單，振動小。輸入點(diǎn)： 16， 16 點(diǎn)繼電器輸出，符合課題系統(tǒng)要求。 根據(jù)其輸入輸出點(diǎn)數(shù)， 綜合 考慮 選擇三菱 FX2N系列的 FX2N32MR 型的 PLC，如圖 4 所示。 三菱 程序編程控制器 使用范圍廣、帶寬穩(wěn)定、成本低、傳輸質(zhì)量高、速率快、構(gòu)造易變通、適 用面廣可是數(shù)據(jù)處理比西門子弱，但是課程設(shè)計中對數(shù)據(jù)處理要求不高。 7 加起來 總共需要 14 個輸出 口 ， 10 個輸入 口 。 門狀態(tài)檢測： 1 個輸入 口。 爐燈： 1 個輸出口。 指示燈檢測：烹飪模式 （三個） ，定時 模式（三個）、高溫警報、完成提示，共 8 個輸出 口。具備高速處理及可增添大量滿足單個需求的特殊功能模塊等特征，為自動化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。所以，正確的選用 PLC，有利于提高可編程控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 PLC 產(chǎn)品的種類繁多。它的 適用范圍 廣 ， 功能強(qiáng)大，使用方便， 使其 已成為當(dāng)代工業(yè)自動化的 重要 支柱之一 [l]。所以在選擇元件時選擇了這幾個重要的元件：可編程控制器，轉(zhuǎn)盤電機(jī)，風(fēng)扇電機(jī)，磁控管，高壓變壓器，高壓電容器。 圖 3 微波爐的控制面板示意 6 3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 元件選擇 課題設(shè)計中，因?yàn)槲⒉t的主要電路部分為轉(zhuǎn)盤電路、風(fēng)扇電路和磁控管電路。 10Min：將微波爐工作時間設(shè)定為 10 分鐘。 10S：將微波爐工作時間設(shè)定 為 10 秒。 燒烤： 快速 將 磁控管發(fā)射的微波設(shè)定當(dāng)前火力的合適 燒烤 的值。 停止 /復(fù)原：任何時刻 ，按下停止 /復(fù)原按鈕，微波爐停止工作，返回到初始狀態(tài)。 ⑨ 金屬網(wǎng)架 ： 光波 烹飪 食品 時的托架。 5 ⑦ 控制板 ： 詳見控制面板。 ⑤ 轉(zhuǎn)盤支承 ： 支承玻璃轉(zhuǎn)盤并按其軌道轉(zhuǎn)動。 ③ 波導(dǎo)口 ：將 磁控管發(fā)射的微波進(jìn)入腔體的通道。 ② 視頻窗 ： 有金屬屏蔽層， 防止微波的泄露。 4 P L C門 狀 態(tài) 輸 入門 狀 態(tài) 輸 入按 鍵 輸 入按 鍵 輸 入溫 度 檢 查 輸 入溫 度 檢 查 輸 入狀 態(tài) 顯 示 模 塊狀 態(tài) 顯 示 模 塊聲 光 提 示 模 塊聲 光 提 示 模 塊電 機(jī) 、 繼 電 器 輸 出電 機(jī) 、 繼 電 器 輸 出 圖 1 系統(tǒng)原理框圖 微波爐結(jié)構(gòu)設(shè)計 微波爐結(jié)構(gòu)圖 圖 2 微波爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 微波爐內(nèi)腔，一共有九個結(jié)構(gòu)，如圖 2 所示。如遇爐內(nèi)溫度過高超過 200℃，警報模塊響應(yīng)，此時需按下停止 /復(fù) 原鍵，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)。 課題設(shè)計的微波爐控制系統(tǒng)的使用順序?yàn)椋宏P(guān)好爐門后，選擇工作模式，再選擇工作時間，按下開始鍵。出于安全性的考慮，課題設(shè)計加入了超高溫報警模塊，用 一個溫度感應(yīng)器做為輸入，爐內(nèi)溫度高于規(guī)定的 200℃時，報警器響起。加溫完畢后 ， 設(shè)置LED 燈和 蜂鳴 器同時 進(jìn)行提示 。 時間設(shè)置中，設(shè)定了 10 秒（ 10S）、 1 分鐘（ 1Min）、 10 分鐘（ 10Min） 3 個選擇項(xiàng)， 3 時間模式 也 通過 3 個 LED 燈 反映， 每 1 個對應(yīng) 1 種模式 ， 用于選擇加熱的時間。 課題設(shè)計 在 烹飪 模式顯示、 爐 門密封 、時間倒計時顯示 和加溫完畢智能提醒等方面進(jìn)行了設(shè)計。 3 2 總體方案設(shè)計 按照任務(wù)書設(shè)計的要求，課題設(shè)計是基于三菱 PLC 實(shí)現(xiàn)對微波爐的智能化控制。 （ 2）微波爐的工作過程 電路控制系統(tǒng)將 220V 交流電壓通過高壓變壓器的變壓和高壓整流器的整流，轉(zhuǎn)換成 4200V 左右的直流電壓，送至磁控管產(chǎn)生微波，微波能量通過波導(dǎo)管傳到爐內(nèi)腔中。 盡管微波頻段非常寬，但是用在微波加熱的頻段卻很窄，主要原因是盡量使用較少的無線電頻率，以防對微波通訊造成干擾。微波爐里的金屬材料能夠滿足微波的折射，而且微波碰到陶瓷、玻璃、塑料等絕緣物質(zhì)可以穿透，在遇到含有水分的蛋白質(zhì)、脂肪等介質(zhì)時被吸收，在同一時間，微波電磁能量轉(zhuǎn)化為熱能。微波爐的功率范圍一般為 500～ 1000W。電源給磁控管提供大約 4200V 的高電壓，磁控管在電源所給的激勵下，持續(xù)產(chǎn)生微波，微波通過波導(dǎo)系統(tǒng)，耦合到腔內(nèi)。 微波是一種電磁波。微波爐加熱過程 很短，其中養(yǎng)分