【正文】 P 為報(bào)警蜂鳴器 。 表 32 PLC輸出端口分配表 輸出類型 實(shí)現(xiàn)功能 I/O 分配 KM0~KM3 驅(qū)動(dòng)四個(gè)泵啟動(dòng) Y0~Y3 HL0~HL3 四個(gè)泵的工作指示燈 Y0~Y3 YV0=YV3 四個(gè)閥的開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào) Y4~Y7 SP0 報(bào)警蜂鳴器驅(qū)動(dòng)信號(hào) Y10 HL4 泵起異常報(bào)警 Y11 HL5 溫度過高報(bào)警 Y12 HL6 電流過大報(bào)警 Y13 HL7 水池液位過低 Y14 PLC 共用到輸入 I/O 口 15 個(gè)，輸出 I/O 口 13。PLC 的輸入有按鈕、和傳感器經(jīng)變送后的輸入。 由于泵的電流比較大，要采用帶有浪涌吸收的中間繼電器，這樣 PLC 的輸出電流只 有幾十毫安， PLC 輸出點(diǎn)的壽命會(huì)大大增加。 PLC的的輸出回路中沒有內(nèi)置熔斷器保護(hù)電路，但負(fù)載短路時(shí)輸出繼電器及印絲電路板均有燒毀的危險(xiǎn)，所以輸出端上必須接輸出熔斷器 FU，在圖 32中有指示。 本系統(tǒng)采用 FX2N— 32MR 的 PLC，該 PLC 共有輸入輸出 I/O 點(diǎn)各 16 個(gè)，其中用到輸入 15 各，輸出 13 個(gè)，共留有 %的冗畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 19 余，以供以后擴(kuò)展需要。 FX2N 系列 PLC 的 PLC 的基本形狀如圖 33 所示， FX2N— 32MR 的主要技術(shù)指標(biāo)分別如表 3表 3表 35 所示，這些指標(biāo)都滿足系統(tǒng)的要求。 圖 33 FX2N系列 PLC實(shí)物圖 表 33 FX2N— 32MR的一般技術(shù)指標(biāo) 環(huán)境溫度 0～ 55 度（使用時(shí)） ， — 20～ +70 度（儲(chǔ)存時(shí)） 環(huán)境溫度 35%～ 85%RH（不結(jié)露）（使用時(shí)） 抗振 JISCO911 標(biāo)準(zhǔn)， 10～ 55HZ （最大 2g） 抗沖擊 JISCO912 標(biāo)準(zhǔn)， 10g3 軸方向各 3 次 抗噪聲干擾 脈沖寬度為 1us，頻率為 30～ 100HZ 的噪聲 耐壓 AC1500V1min 絕緣電阻 5M 歐以上（ DC500V 兆歐表） 接地 第三種接地，不能接地時(shí)也可浮空 使用環(huán)境 無腐蝕性氣體，無塵埃 表 34 FX2N— 32MR的輸入技術(shù)指標(biāo) 項(xiàng)目 AC 輸入 輸入信號(hào)電壓 輸入信號(hào)電流 AC100～ 120V177。下面對(duì)兩種方案進(jìn)行比較： 方案（ 1）采用輸入模塊 FX2N4AD FX2N4AD 是模擬量輸入模塊，有四個(gè)輸 入通道，分別為 CH CHCH CH4。輸入模擬電壓值范圍從直 流－ 10V～＋ 10V，分辨率為 5mV。該模塊共有 32 個(gè)緩沖寄存器（ BFM） ,用來與主機(jī) FX2N 主單元PLC 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，每個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器的位數(shù)為 16 位。 FX2N4AD 消耗 PLC主單元 5V 電源槽 30mA 的電流。外部模擬輸入通道通過雙絞屏蔽電纜輸入到各個(gè)輸入通道，當(dāng)電壓輸入時(shí)要加個(gè)平滑電容濾波，由于系統(tǒng)采用的是 4～ 20mA 電流輸入，所以只需要采用電流輸入，為了防止干擾應(yīng)將 FG 和 FX2N4AD 的接地端相連。但是采用該模塊性價(jià)比比較高，且系統(tǒng)受到距離的限制， A/D轉(zhuǎn)換部分不能距離 PLC很遠(yuǎn)，否則系統(tǒng)可靠性將大為降低。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 22 方案（ 2）采用單片機(jī) 單片機(jī)擬采用 PIC18F248（或 PIC18F2480），要用到的模塊有 A/D 模塊、 SPI 和 USART 模塊。 本系統(tǒng)的檢測部分涉及到電流、壓力、流量、溫度和液位，其中電流采用電流互感器檢測，壓力和溫度采用單片機(jī)控制控制傳感器檢測，檢測每個(gè)泵的流量只是為確定每個(gè)泵啟動(dòng)十秒后有沒有水流過，所以流量和液位采用傳感器加簡單硬件電路就可以實(shí)現(xiàn)。 圖 34 溫度檢測部分單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖 采用單片機(jī)作為轉(zhuǎn)換部分，分散整個(gè)控制系統(tǒng)的控制功能，可以減少整個(gè)系統(tǒng)中用到的 PLC 的 I/O 點(diǎn)的個(gè)數(shù)，降低整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)比，且采用單片機(jī)作為轉(zhuǎn)換部分硬件本身就比采用 FX2N4AD 高。采用單片機(jī)作為轉(zhuǎn)換部分的時(shí)不受距離的限制 ，可以在信號(hào)檢測變送后直接轉(zhuǎn)換。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 23 圖 35 壓力檢測部分單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖 單片機(jī) PIC18F2480 簡介 PIC18F2480 單片機(jī)是微芯公司的 16 位 RISC 指令集的高級(jí)產(chǎn)品，它內(nèi)部含有 A/D，內(nèi)部 EEPROM 存儲(chǔ)器、比較輸入、捕捉輸入、 PWM 輸出、IC 和 SPI 接口、 CAN 接口、異步串行通信（ USART）接口等強(qiáng)大的功能模塊，共有 28 引腳。圖 36 是 PIC18F2480的引腳圖。 圖 36 PIC18F2480 引腳圖 PIC18F2480 具有多個(gè)中斷源及一個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)功能，該功能可以給每個(gè)中斷源分配高優(yōu)先級(jí)或者低優(yōu)先級(jí)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 24 這些寄存器是： RCON、 INTCON、 INTCON INTCON PIR PIRPIR PIE PIE PIE IPR IPR IPR3。當(dāng)使能中斷優(yōu)先級(jí)時(shí)，有 2 個(gè)全局中斷使能位。將 GIEL 位（ INTCON6）置 1， 可使能所有優(yōu)先級(jí)位已清零（低優(yōu)先級(jí)）的中斷。也可以通過設(shè)置相應(yīng)的使能位來禁止單個(gè)中斷。圖 37 給出了通用 I/O 端口的簡化模型，它沒有到其他外設(shè)的接口。 T0CON 寄存器控制該模塊的工作方式，包括預(yù)分頻比值的選擇。Timer0 既可用作定時(shí)器亦可用作計(jì)數(shù)器。在定時(shí)器模式下（ T0CS=0）， Timer0 模塊在每個(gè)時(shí)鐘周期計(jì)時(shí)都會(huì)遞增（默認(rèn)情況下），除非 選擇了其他預(yù)分頻比值。用戶可通過將校正值寫入 TMR0 寄存器來解決上述問題。在計(jì)數(shù)器模式下， Timer0 可在 RA4/T0CKI 引腳上電平的每個(gè)上升沿或下降沿遞增。清零此位即選擇上升沿?？梢允褂猛獠繒r(shí)鐘源來驅(qū)動(dòng) Timer0。在同步之后，定時(shí)器 /計(jì)數(shù) 器仍需要一定的延時(shí)才會(huì)引發(fā)遞增操作。這些外設(shè)器件可以是串行EEPROM、移位寄存器、顯示驅(qū)動(dòng)器和 A/D 轉(zhuǎn)換器等等。 SPI 模式允許同時(shí)同步發(fā)送和接收 8 位數(shù)據(jù)。通常使用以下三個(gè)引腳來實(shí)現(xiàn)通信：串行數(shù)據(jù)輸出（ Serial Data Out， SDO） RC 串行數(shù)據(jù)輸入（ Serial Data In， SDI） RC 串行時(shí)鐘（ Serial Clock， SCK） RC3。通常，也將 USART 稱為串行通信接口或 SCI。 USART 模塊在這些器件中有著兩種完全不同的實(shí)現(xiàn)方式：增強(qiáng)型 USART（ EUSART），可尋址 USART。 PIC18F2480 器件的模數(shù)（ AnalogtoDigital， A/D）轉(zhuǎn)換器模塊有 12路輸入。此模塊有五個(gè)寄存器： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果高位寄存器（ ADRESH） 、 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果低位寄存器（ ADRESL） 、 A/D 轉(zhuǎn) 換控制寄存器 0（ ADCON0） A/D 轉(zhuǎn)換控制寄存器 1（ ADCON1） 、 A/D 轉(zhuǎn)換控制寄存器 2（ ADCON2） 。 單片機(jī) PIC18F2480 電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)采用的單片機(jī)為 PIC18F2480，結(jié)合系統(tǒng)的要求單片機(jī)配合溫度和壓力傳感器設(shè)計(jì)兩個(gè)檢測報(bào)警部分。圖 310 給出了單片機(jī)測量溫度系統(tǒng)的原理圖。對(duì)于溫度傳感器，由于其輸出為4~20mA 的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，所以必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大后才能為 0~5V 的信號(hào)，作為單片機(jī) A/D 轉(zhuǎn)換的輸入。由于放大器的輸入端 IN（ +）和 IN（ ）分別是 2 個(gè)運(yùn)算放大器 A1， A2 的同相輸入端，因此輸入阻抗很高。為保證電路具有較強(qiáng)的共模抑制能力，一般選擇 R1’， R2=R2’及 R3=R3’，通過調(diào)節(jié) RG 調(diào)整電路的放大倍數(shù)。隔離是指使用變壓器，光或電容耦合等方法在被測系統(tǒng)與系統(tǒng)之間傳遞信號(hào)，避免直接的電流或電壓的物理連接的一種手段。隔離的另一個(gè)理由是，保證時(shí)間采集各個(gè)環(huán)節(jié)間不受低電位或共態(tài)電壓的影響，從而影響測試精度。利用隔離的信號(hào)調(diào)理模塊可以消除地環(huán)路，并保證準(zhǔn)確的采集信號(hào)。目前比較常用的是，采用線性光藕或 2 個(gè)特性幾乎完全接近的普通光藕用特殊的電路實(shí)現(xiàn)；另外，直接采用具有隔離作 用的儀表放大器也是方法之一。 圖 310 溫度檢測控制單片機(jī)系統(tǒng)原理圖 M CLR/ V P P1RA 0 /A N0/ C V R E F2RA 1 /A N 13RA 2 /A N2/ V R E F 4RA 3 /A N3/ V R E F +5RA 4 /T 0 CK I6RA 5 /A N4/ S S /L V D IN7O S C1/ CLK I9RA 6 /O S C2/ C L K O10RC 0 /T 1 O S O /T 1 CK I11RC 2 /CC P 113RC 3 /S CK /S C L14RC 4 /S DI /S D A15RC 5 /S D O16RC 6 /T X /C K17RC 7 /RX /D T18RB 0 /I NT 021RB 1 /I NT 122RB 2 /I NT 2 /CA NT X23RB 3 /CA N R X24RB 425RB 5 /P G M26RB 6 /P G C27RB 7 /P G D28RC 1 /T 1 O S I12U0P IC18 F 2 4 8 0X1CR Y S T A LC23 3 pC33 3 pC11 0 uR11kR21 0 KS W 1S W S P S TQ015Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77Q 7 39。9S H_ C P11S T _ CP12DS14MR10OE13U27 4 HC 5 9 5R 2 11kR 2 21kR 2 31kR 2 41kR 2 51kR 2 61kR 2 71kR 2 81kQ015Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77Q 7 39。9S H_ C P11S T _ CP12DS14MR10OE13U47 4 HC 5 9 5R 4 11kR 4 21kR 4 31kR 4 41kR 4 51kR 4 61kR 4 71kR 4 81kR61 0 0 kR43 0 0R53 0 0R33 0 0R S232 通訊R71 0 kR81 0 0R91kQ12 N50 8 8L S 1S P E A K E RA /D 轉(zhuǎn)換給 PL C溫度過高產(chǎn)生蜂鳴設(shè)定溫度最大值按鍵復(fù)位電路時(shí)鐘電路U1 、 U2 驅(qū)動(dòng)綠色七段顯示當(dāng)前溫度高低位U3 、 U4 驅(qū)動(dòng)紅色七段顯示設(shè)定溫度高低位高溫信號(hào)設(shè)計(jì)人：劉曉東溫度檢測部分電路圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 29 檢測部分設(shè)計(jì) 鉑熱敏電阻 PT1000 STY 系列一體化溫度變送器由測溫探頭、溫度轉(zhuǎn)換模塊、保護(hù)外殼三部分組成。 擬采用 STYB 系列 L 型熱敏電阻作為溫度傳感器，其外形和實(shí)物如圖311 所示。 技術(shù)指標(biāo) ： 溫度測量范圍 200~600 攝氏度 ； 輸出信號(hào) 4~20 毫安； 負(fù)載電阻≤ 500 歐；供 電電源直流 24 伏；功耗 ≤ 1 瓦； 誤差 為 %；長期穩(wěn)定性 優(yōu)于 %/年；溫度系數(shù) ≤ %/攝氏度； 供電電壓變化附加誤差≤177。 圖 311a STYB系列 L型外形圖 圖 311b STYB系列 L型實(shí)物圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 30 JLS40 壓力傳感器 JLS40 系列通用型工業(yè)壓力傳感器，是采用硅應(yīng)變及微融技術(shù)再加上精密的數(shù)字放大電路制作而成。傳感器在 0~70℃ 溫度范圍內(nèi)進(jìn)行了精密補(bǔ)償，保證了傳感器的技 術(shù)指標(biāo)。可選擇各類放大輸出，廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制系統(tǒng)、航空、航天、液壓系統(tǒng)、汽車、制冷、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。 JLS40 實(shí)物圖如圖 310 所示。 當(dāng) 有 被測流體流過，推動(dòng)可動(dòng)磁性圓盤，圓盤位移，提供信號(hào)，完成報(bào)警、顯示或輸出功能。 由于系統(tǒng)中液體是從下向上流的所以可采用 西班牙泰福 公司的 AD 靶式流量開關(guān) AD15/BD。 注意事項(xiàng)： 按照箭頭指示方向正確安裝 ； 請(qǐng)注意開關(guān)負(fù)載，負(fù)載大時(shí)請(qǐng)使用繼電器 ， 建議安裝保險(xiǎn)絲以保護(hù)開關(guān) ， 直流電源供電建議使用二極管 ， 交流電源供電建議使用 RC 元件 ， 電氣連接時(shí)請(qǐng)勿忘記安裝橡膠密封圈 。 當(dāng)流量達(dá)到設(shè)定值的時(shí)候，流量開關(guān)輸出一個(gè)穩(wěn)定的電流值，系統(tǒng)采用流量開關(guān)