毕业设计（论文）-自动报警铃装置.doc

中州大学毕业论文（设计）题 目：自动报警铃装置 姓 名： 学号：院（系）： 工程技术学院 专业： 电气自动化技术指导教师： 职称： 讲 师 评 阅 人： 职称： 讲 师 2012年3月中州大学工程技术学院毕业设计（论文）任务书专业_ _年级_班级 _指导老师_学号_ _学生_ _毕业设计（论文）题目 自动报警铃装置 毕业设计（论文）工作内容与基本要求（目标、任务、途径、方法、成果形式，应掌握的原始资料（数据）、参考资料（文献）以及设计技术要求、注意事项等）（纸张不够可加页） 1、设计一个自动报警铃，采用plc进行控制，当噪声达到某个分贝时发出报警信号 2、对自动报警铃进行软件和硬件的设计； 成品形式： 1、论文一份 2、硬件图（零号图纸）一张 指导老师：徐春香 日期： 年 月专业（教研室）审批意见：审批人签名： 日期： 年 月 摘要自动响铃装置是生活中常见的报警装置，报警装置在生产和生活中是随处可见的，它虽然并不复杂，但是在日常的生产生活中起着十分重要的作用，比如一些容易发生危险的地方，人多的场合，如果将要发生危险，报警装置可以提前通知人们，达到防患于未然，在小的方面应用也很多，在这就不一一列举，以前报警装置一模拟电路为主，但由可编程器件构成的电路现在明显比模拟电路优点多，可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。所以可编程逻辑器件现在是主流！关键词：响铃 可编程器件 English abstract Automatic ringing device is the common life of the alarm device, alarm device is in production and daily life everywhere, while it is not complicated, but in daily production plays an important role in life, such as a number of risk-prone places, people and more occasions to be dangerous if the alarm device can inform people in advance, to take preventive measures, the application in small and there are many that do not list them in the past, an analog circuit-based alarm However, the circuit formed by a programmable device is now significantly more than the advantages of analog circuits, programmable logic controller is a digital computing operate the electronic systems in industrial environments for applications. It uses a programmable memory, used to implement logic in its internal memory operations, sequence control, timing, counting and arithmetic instructions such as operation and, through digital, analog input and output, control various machines or production process. So now the mainstream programmable logic device!Key words：Bell Programmable controller 目录目录4第一章 绪论51.1 设计任务与说明51.2可编程控制器的简介61.2.1可编程控制器的产生61.2.2 可编程控制器的发展81.2.3 可编程控制器的发展状态和趋势91.3 plc的特点101.4 plc的生产厂家111.5 plc的选型13第二章 整体方案选择142.1 产品的市场分析142.2 plc与其他器件的比较142.3 方案与器件的选择16第三章 电路设计173.1 所有控制单元173.2 I/O分配213.3 梯形图设计223.4 运行过程分析223.5 源程序243,6 电路安装调试253.7 电路简图26第四章 总结与展望274.1总结27致谢28参考文献29第一章 绪论 1.1 设计任务与说明 进一步巩固模拟电子技术、数字电子技术及plc等相关的理论知识，尤其是plc应用的软硬件设计方法，从而进一步提高动手实践能力。并通过学习完成对无线门铃报警器电路的设计及实物制作与调试工作。从而提高理论与实践相结合的能力，尤其是将知识运用到生活中去的思维方法。 本任务是使用可编程控制器设计一个简易的自动报警装置，根据已经掌握的可编程控制器和硬件知识设计一个声光报警器。声光报警系统在现在的生产生活中应用是非常广泛的，其结构大致分为感应端和反应端，感应电路来检测某些要感应的参数，然后把它们转换成声音和光信号来告知人们，比如火灾报警器，当发生火灾时它会告知人们此处有火灾，需要尽快逃离，虽然只是一个报警器，但往往在应用中起很大的作用，来避免一些不必要的损失，本设计是一个噪音报警器，也就是说当外部噪音超过某个标准时它就会自动报警来提醒人们。要求使用可编程控制器，是电路和硬件的设计尽量简单，提高报警铃的稳定性，使用器材要尽可能的来节省成本，使设计出的报警器反应快捷，能够适应多种复杂的环境。 简易的自动响铃装置是生活中常见的报警装置，报警装置在生产和生活中是随处可见的，它虽然并不复杂，但是在日常的生产生活中起着十分重要的作用，比如一些容易发生危险的地方，人多的场合，如果将要发生危险，报警装置可以提前通知人们，达到防患于未然，在小的方面应用也很多，在这就不一一列举，以前报警装置一模拟电路为主，但由可编程器件构成的电路现在明显比模拟电路优点多，可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。所以可编程逻辑器件现在是主流！1.2可编程控制器的简介 1.2.1可编程控制器的产生 可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC，它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）和可编程序控制器PC几个不同时期。为与个人计算机（PC）相区别，现在仍然沿用可编程逻辑控制器这个老名字。 传统的各种控制电器,能够完成逻辑与、或、非等运算功能,从而实现弱电对强电的控制,由于它们有使用简单方便、价格便宜等优点,因此在工业控制领域得到了广泛的应用。但是,这样的继电接触控制也存在着缺点,如:装置的体积大、开关动作慢、触点易损坏、可靠性低、功能较少、接线复杂、改变接线不便等。当控制系统的规模较大、结构复杂、功能多的情况下,这些缺点就显得更突出,从而给系统的设计、制造、维护及改进工作带来了相当大的困难。另一方面,随着科技的进步,对控制电器的性能的要求也日益提高。在这种情况下,就要求人们去研制功能更强、工作可靠性更高、使用更方便灵活、性能价格比更高的控制器,因此世界各发达国家的电气公司开始纷纷研究这种新型的控制装置。 在20世纪60年代,汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展,汽车型号更新的周期愈来愈短,这样,继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装, 十分费时、费工、费料,甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状,美国通用汽车公司在1969年公开招标,要求用新的控制装置取代继电器控制装置,并提出了10项招标指标,即: (1) 编程方便,现场可修改程序; (2) 维修方便,采用模块化结构; (3) 可靠性高于继电器控制装置; (4) 体积小于继电器控制装置; (5) 数据可直接送入管理计算机; (6) 成本可与继电器控制装置竞争; (7) 输入可以是交流115V; (8) 输出为交流115V,2A以上,能直接驱动电磁阀,接触器等; (9) 在扩展时,原系统只要很小变更; (10) 用户程序存储器容量至少能扩展到4K。 1969年,美国数字设备公司 (DEC)把继电接触控制简单易学、操作方便等优点与计算机的功能强、通用性高、灵活性好等优点结合了起来,同时将继电接触控制中通过电气接线实现的控制逻辑改由计算机程序来实现,并在美国通用汽车自动装配线上试用,获得了成功。当时人们把它称作可编程逻辑控制器,这也是人类成功研制并投入实际使用的第一台可编程逻辑控制器。从这个名字可以看出,它主要是为了取代传统的继电接触控制,因此它也只能完成继电器逻辑、计数、定时等较少的功能。但它毕竟是世界上第一台可编程序控制器,而且它的使用使GM公司在汽车型号不断更新时重新设计和更换继电接触控制系统及接线的工作大为减少,节省了时间,降低了成本,带来了可观的效益,很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年,已经成功地应用于食品、饮料、冶金、造纸等工业。 这一新型工业控制装置的出现,也受到了世界其他国家的高度重视。1971年日本从美国引进了这项新技术,并很快研制出日本的第一台可编程序控制器。1973年西欧国家也研制出它们的第一台可编程序控制器。而我国是从1974年开始研制,并于1977年开始工业应用。 20世纪70年代中期微处理器和微型计算机出现以后,人们便立即把微机技术应用到了可编程序控制器中,使可编程序控制器具有了继电接触控制和计算机的双重功能,不仅真正用程序取代了电气接线逻辑,而且还增加了诸如运算、数据通信与处理、模拟量控制等功能。从此,可编程序控制器真正成为一种工业用计算机控制设备,而且随着微型计算机技术的飞速发展,它的性能也不断提高,并且在冶金、石油、化工、轻工、机械、电力等行业中得到了日益广泛的应用。目前,可编程序控制器已经成为工业控制领域中占主导地位的基础自动化设备。 1.2.2 可编程控制器的发展 虽然可编程序控制器问世时间不长,但是随着微处理器的出现,大规模、超大规模集成电路技术的迅猛发展和数据通信技术的不断进步,可编程序控制器也迅速发展。根据微处理器及集成电路在可编程序控制器上的应用,其发展过程大致可分以下三个阶段:（1）早期的可编程序控制器 (60年代末70年代中期)。早期的可编程序控制器可以说是继电器控制装置的替代物,其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制,定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现,在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路,存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施,以提高其抗干扰的能力。在软件编程上,采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式梯形图,并沿用至今。因此,早期的可编程序控制器的性能要优于继电器控制装置,其优点包括简单易懂,便于安装、体积小、能耗低、有故障指示、能重复使用等。（2）中期的可编程序控制器 (70年代中期80年代中后期)。在70年代,微处理器的出现使可编程序控制器发生了巨大的变化。美国、日本、德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为可编程序控制器的中央处理单元 (CPU)。这样,使可编程序控制器的功能大大增强。在软件方面,除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外,还增加了算术运算、数据处理和传送、通信、自诊断等功能。在硬件方面,除了保持其原有的开关模块以外,还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量,使各种逻辑线圈的数量增加,还提供了一定数量的数据寄存器,使可编程序控制器得应用范围得以扩大。（3）近期的可编程序控制器 (80年代中后期至今)。进入80年代中后期,由于超大规模集成电路技术的迅速发展,微处理器的市场价格大幅度下跌,使得各种类型的可编程序控制器所采用的微处理器的档次普遍提高。而且为了进一步提高可编程序控制器的处理速度, 各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得可编程序控制器软、硬件功能发生了巨大变化。 1.2.3 可编程控制器的发展状态和趋势 从目前各主要可编程序控制器生产厂家新研制的产品上看,可编程序控制器将向两个方向发展,一个是向体积更小、速度更快、功能更强和价格更低的微小型方面发展; 另一个是向大型网络化、高可靠性、好的兼容性和多功能方面发展。 (1) 大型网络化。大型网络化主要是朝DCS方向发展,使其具有DCS系统的一些功能。网络化和通信能力强是可编程序控制器发展的一个重要方面,向下可与多个可编程序控制器、I/O框架相连; 向上可与工业计算机、以太网、MAP网等相连,从而构成整个工厂的自动化控制系统。 (2) 多功能。随着自调整、步进电机控制、位置控制、伺服控制等模块的出现,使可编程序控制器控制领域更加宽广。如西门子公司早在80年代就研制出了多回路闭环控制模块、步进电机控制模块、仿真模块和通信处理模块等。在1995年西门子又成功地开发出了S7- 200、S7-300系列,它具有TD 200和COROS OPS操作模板 (OPS) 为用户提供了方便人机界面,用户程序三级口令保护,极强的计算性能,完善的指令集,MPI接口和通过工业现场总线PROFIBUS以及以太网联网的网络能力,强劲的内部集成功能,全面的故障诊断功能; 模块式结构可用于各处性能的扩展,脉冲输出晶闸管步进电机和直流电机; 快速的指令处理大大缩短了循环周期,并采用了高速计数器,高速中断处理可以分别响应过程事件,大幅度降低了成本。 （3）高可靠性。由于控制系统的可靠性日益受到人们的重视,一些公司已将自诊断技术、冗余技术、容错技术广泛应用到现有产品中,推出了高可靠性的冗余系统,并采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。S7-400可编程序控制器即使在恶劣、不稳定的工作环境下,坚固、全密封的模板依然可正常工作,在操作运行过程中模板还可热插拔。 1.3 plc的特点 （1）、可靠性高，抗干扰能力强 PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/101/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 （2）、硬件配套齐全，功能完善，适用性强 PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 （3）、易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 （4）、系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造 PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 （5）、体积小，重量轻，能耗低 以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/21/10。它的重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 1.4 plc的生产厂家 目前生产PLC的厂家较多。但能配套生产，大、中、小、微型均能生产的不算太多。较有影响的，在中国市场占有较大份额的公司有： 德国西门子公司：它有SS系列的产品。有SS95U、100U、115U、135U及155U。135U、155U为大型机，控制点数可达6000多点，模拟量可达300多路。最近还推出S7系列机，有S7-200（小型）、S7-300（中型）及S7-400机（大型）。性能比S5大有提高。 日本OMRON公司：它有CPM1A型机，P型机，H型机，CQM1、CVM、CV型机，Ha型、F型机等，大、中、小、微均有，特别在中、小、微方面更具特长，在中国及世界市场，都占有相当的份额。 美国GE公司、日本FANAC合资的GEFANAC的9070机也是很吸引人的。据介绍。它具有25个特点。诸如，用软设定代硬设定，结构化编程，多种编程语言，等等。它有914、781782、771772、731732等多种型号。另外，还有中型机9030系列，其型号有344、331、323、321多种；还有9020系列小型机，型号为211。 美国莫迪康公司(施奈德)的984机也是很有名的。其中E984785可安31个远程站点，总控制规模可达63535点。小的为紧凑型的，如984-120，控制点数为256点，在最大与最小之间，共20多个型号。 美国AB（AlienBradley）公司创建于1903年，在世界各地有20多个附属机构，10多个生产基地。可编程控制器也是它的重要产品。它的PLC5系列是很有名的，其下有PLC5/10，PLC5/11，PLC5/250多种型号。另外，它也有微型PLC，SLC500即为其中一种。有三种配置，20、30及40I/O配置选择，I/O点数分别为12/8、18/12及24/16三种。 日本三菱公司的PLC也是较早推到我国来的。其小型机FI前期在国内用得很多，后又推出FXZ机，性能有很大提高。它的中、大型机为A系列。AIS、AZC、A3A等。 日本日立公司也生产PLC，其E系列为箱体式的。基本箱体有E-20、E-28、E40、E64。其I/O点数分别为12/8、16/12、24/16及40/24。另外，还有扩展箱体，规格与主箱体相同其EM系列为模块式的，可在16160之间组合。 日本东芝公司也生产PLC，其EX小型机及EXPLUS小型机在国内也用得很多。它的编程语言是梯形图，其专用的编程器用梯形图语言编程。另外，还有EX100系列模块式PLC，点数较多，也是用梯形图语言编程。 日本松下公司也生产PLC。FPI系列为小型机，结构也是箱体式的，尺寸紧凑。FP3为模块式的，控制规模也较大，工作速度也很快，执行基本指令仅0l微秒。 日本富士公司也有PLC。其NB系列为箱体式的，小型机。NS系列为模块式。 美国IPM公司的IP1612系列机，由于自带模拟量控制功能，自带通讯口，集成度又非常之高，虽点数不多，仅16入，12出，但性价比还是高的，很适合于系统不大，但又有模拟量需控制的场合。新出的lP3416机，I/O点数扩大到34入、12出，而且还自带一个简易小编程器，性能又有改进。 国内PLC厂家规模多不大。最有影响的算是无锡的华光。、它也生产多种型号与规格的PLC，如SU、SG等，发展也很快，在价格上很有优势。相信会在世界PLC之林中一定有其位置的。 1.5 plc的选型 欧姆龙PLC是一种功能完善的紧凑型PLC，能为业界领先的输送分散控制等提供高附加 欧姆龙PLC示意图 值机器控制；它还具有通过各种高级内装板进行升级的能力，大程序容量和存储器单元，以Windows环境下高效的软件开发能力。 根据设计要求，要设计一个简易自动响铃报警系统，所以我选用欧姆龙公司的CPM1A系列的P型机，外部电路是有一个声光报警器和一个声控开关构成，声控开关来触发PLC电路报警，声光报警器由PLC电路触发，形成一个简易的报警系统。其中电路每5分钟会响一次来提示人们它在工作中，为了节约能源，我们还让它每响三次休息10分钟，电路有两个开关来控制它的启动与停止，声控开关来感应噪音的大小，如果超标，不管电路处在什么状态，都将开始报警。 第二章 整体方案选择 2.1 产品的市场分析 声光报警系统在现在的生产生活中应用是非常广泛的，其结构大致分为感应端和反应端，感应电路来检测某些要感应的参数，然后把它们转换成声音和光信号来告知人们，比如火灾报警器，当发生火灾时它会告知人们此处有火灾，需要尽快逃离，虽然只是一个报警器，但往往在应用中起很大的作用，来避免一些不必要的损失，当发生灾害时及时报警报警能够使人们及时的对突然发生的灾害进行施救，可以减少很多不必要损失。本设计是一个噪音报警器，也就是说当外部噪音超过某个标准时它就会自动报警来提醒人们，现在的报警器大都是由模拟电路构成的，其结构比较复杂，电路繁琐，而且容易出故障，成本比较高，可靠性不高，在应用过程中往往达不到监测的目的，而由PLC构成的报警器结构简单实用，反应速度快，能适应很多环境，是现在报警系统的主流。 随着国民经济的发展，人民生活水平的不断提高，节假日也不断增多，随之人们出去旅游的时间也越来越多。而此时盗贼的增多，给人们带来了许多麻烦。而一套大型的防盗系统价格都过千，这相对于农村农民收入来说，价格还比较昂贵。因此简易的报警器得到了人们的青睐。此声光报警器运用在门铃系统中可以满足大多数家庭的需要，可以依据小偷等不法分子在撬门或发出其他异响的时候及时的发出报警信号通报给警察或附近周围的人们从而将小偷制止。 另外简易响铃报警器的应用范围也是十分的广泛的，可以用在各种大型的停车场，商业大厦内部。根据自动响铃报警器的市场的分析可以发现，此次设计的任务的应用是十分的广泛的，会给我们生产生活中带来十分便利的条件。 2.2 plc与其他器件的比较 单片计算机是将电子计算机的基本环节,如:CPU(又称中央处理器,主要由运算器,控制器组成),存储器,总线,输入输出接口等,采用集成电路技术集成在一片硅基片上.由于单片计算机体积很小(仅手指般大小),功能强(具有一个简单计算机的功能),因而广泛用于电子设备中作控制器之用.目前,大到导弹火箭国防尖端武器,小至电视机微波炉等现代家用电器,内中都毫无例外地运用单片计算机作为控制器.因此,从控制的观点,我们也常称它为单片控制器。 单片微控制器的工作离不开软件,即固化在存储器中的已设计好的程序.所有带单片微控制器的电子设备,它的工作原理当然与具体设备有关.但它的最基本的原理是一样的,即: 从输入接口接收来自外界的信息存入存储器. 这些信息主要包括二部分:来自诸如温度压力等传感器的信息; 来自人工干预的一些手动信息,如开关按钮等操作. 单片微控制器中的CPU根椐程序对输入的数椐进行高速运算、处理. 将运算处理的结果通过输出接口送去控制执行机构,如继电器,电机,灯泡等. 当前这个过程不断重复着,即系统中的微电脑不断监视着各种信息,并及时作出不同的处理使系统正常运行. 可得出以下结论： 1) PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性。 2) PLC是单片机应用系统的一个特例。 3) 不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，编程软件正朝标准化方向迈进。这正是PLC获得广泛应用的基础。 4) 单片机应用系统则是八仙过海，各显神通，功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难。 5) 对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功率高，可靠性好。 6) 对于量大的配套项目，采用单片机系统可能具有成本低、效益高的优点，但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可靠地运行。总结：PLC包括操作系统及强电的光电隔离的输入/输出，方便应用并具有极高的可靠性与抗干扰能力、扩展能力及使用方便性，所以PLC在这些方面还是优于单片机，而且成本较低。在本次设计任务中，要设计出一个简易的响铃报警器。对电路的稳定性要求比较高，只要求此报警器再有突发事故时才出现报警动作。 因为单片机的稳定性比较低，不适合在复杂情况下使用。单片机程序比较复杂，需要很专业的知识才能进行操作，而制作简易的自动报警器运用于家庭及小企业的日常运用中应该让一般工作人员能够进行独立操作及维护。根据多方面的综合判断此次设计不适合使用单片机。Plc的稳定性及操作的简易性各方面都满足广大用户最基本的需要，所以设计简易的自动报警装置使用plc将会比单片机更加适合。 2.3 方案与器件的选择 1、设计方案 声光响铃自动报警器可以分为感应端和反应端，感应端的感应电路来检测某些要感应的参数,然后把感应得到的参数通过感应电路转化为声音信号和光信号来告知人们所出现的状况。我所选择的是欧姆龙公司的cpm1a系列的p型机，外部电路是有一个声光报警器和一个声控开关构成，声控开关来触发PLC电路报警，声光报警器由PLC电路触发，形成一个简易的报警系统。其中电路每5分钟会响一次来提示人们它在工作中，为了节约能源，我们还让它每响三次休息10分钟，电路有两个开关来控制它的启动与停止，声控开关来感应噪音的大小，如果超标，不管电路处在什么状态，都将开始报警。 第三章 电路设计3.1 所有控制单元下面介绍一下本设计所用的控制单元 1.LD指令LD指令是逻辑条件类指令，它的作用是把由操作数指定的触点状态（ON或OFF）送到存储器的一个工作单元中。 指令格式：LD XXXX 操作数XXXX为继电器号。 LD指令在梯形图中的符号： 2.LD NOT 指令 LD NOT指令也是逻辑条件类指令，他的作用是把由操作数指定的触点状态（ON或OFF）取反后送到结果寄存器。 指令格式：LD NOT XXXX 操作数XXXX为继电器号。LD NOT指令可使用的继电器号同LD指令。 LD NOT在梯形图中的符号： 由此可见，LD NOT 指令的功能是将动断触点接到逻辑母线上。 3.AND 指令 AND 指令也是逻辑条件类指令。它的作用是把由操作数指定的触点状态与结果寄存器的状态进行逻辑与，其结果再送结果寄存器。 指令格式：AND XXXX ，操作数XXXX为继电器号。 AND指令在梯形图中的符号：由此可见，AND指令的功能是串联一个动合触点。 4.AND NOT 指令 AND NOT指令也是逻辑条件类指令。它的作用是把由操作数指定的触点状态取反后与结果寄存器的状态进行逻辑与，其结果再送结果寄存器。 指令格式：AND NOT XXXX 操作数XXXX为继电器号，可使用的继电器同AND指令。 AND NOT指令在梯形图中的符号：由此可见，AND NOT 指令的功能是串联一个动断触点。 5.OR指令 OR指令也是逻辑条件类指令。它的作用是把由操作数指定的触点状态与结果寄存器的状态进行逻辑或，其结果再送结果寄存器。 指令格式：OR XXXX 操作数XXXX为继电器号，可使用的继电器同AND指令。 OR指令在梯形图中的符号：由此可见，OR指令的功能是并联一个动合触点。 6.OR NOT 指令 OR NOT 指令也是逻辑条件类指令。它的作用是把由操作数指定的触点状态取反后与结果寄存器的状态进行逻辑或，其结果再送结果寄存器。 指令格式：OR NOT XXXX OR NOT在梯形图中的符号： 由此可见，OR NOT指令的功能是并联一个动断触点。 7.OUT 指令 OUT 指令是输出指令，它的作用是把结果寄存器的内容写到由操作数制定的继电器中。 指令格式：OUT XXXX 操作数XXXX为继电器号。 OUT指令在梯形图中的符号：由此可见，OUT指令的功能就是接一个继电器的线圈。 一般OUT指令出现在每个阶梯的最右端，该指令将结果寄存器中的内容写道指定的继电器。如输出给输出继电器，则可驱动相应的外部负载。 注意：OUT指令后的继电器号，一般不能重复使用，否者可能引起逻辑上的混乱。 8.TIM 定时器指令 指令格式：TIM XX #XXXX 定时器指令要求两个操作数:第一个操作XX为定时器号，范围从00 47.第二个操作是#后XXXX,为定时器的设定值，其范围为0000 9999（十进制，单位0.1s），计时范围为0 999.9s。#表示立即数，如无#，则用XX表示通道号，其意义使用该通道的内容作为定时器的设定值。 TIM指令在梯形图中的符号：由此可见，定时器指令就是接一个时间继电器的线圈。 C系列P型机中，定时器与计数器总共有48个（00 47），一旦你用TIM指令制定某一个作为定时器，就不能再将其作为计数器使用。TIM定时器为减1定时，即当满足定时工作条件时，启动定时器工作，定时器的当前值每隔0.1秒减1，直到当前值减到0000时，定时器动作，产生条件时，则定时器复位，从当前值返回到设定值。 注意：定时器不能直接对外输出，需要时可借助输出继电器。 9.CNT 计数器指令 指令格式： CNT XX #XXXX CNT 指令在梯形图中的符号：CNT指令也要求两个操作：第一个操作数XX为计数器号，范围从00 47（不能与已使用的定时器或计数器号相同）；第二个操作是#后XXXX，为计数设定值，设定为0 9999，计数范围为0 9999次。#表示立即数，如无#，则用XX表示通道号，其意义是用该通道的内容作为计数器的设定值。 由此可见，CNT指令就是接入一个计数器的线圈。 在计数器中，CP端为计数输入端。CP端每次由OFF到ON时，该计数器的当前值减一，当计数器的当前值减到0000时，计数器动作。R端为复位输入端，当R端由OFF到ON时，计数器的计数值由当前值复位为设定值。若CP与R信号同时出现，复位优先。 计数器还有一个特点，当电源停电时，其计数值保存在存储器中不丢失，电源恢复送电时，若满足计数条件，则在停电前的计数值基础上继续计数。这一点和定时器不同，定时器在电源停电时被复位，在恢复送电后，若满足定时器工作条件，则定时器重新开始定时工作。3.2 I/O分配0000为电路总开关，当按下0000后，整个电路开始工作。0001为关断开关，按下0001后，除了在异常报警状态下外，电路都将停止工作。0002为异常报警开关，因为此电路为噪音报警电路，所以当外界噪音超标以后，0002就会闭合，整个电路当时无论处于什么状态，都将转为报警状态。TIM00,TIM01,TIM02 为定时器，为电路提供定时开关。CNT03 为计数器，在本设计中其设定值为3.0010，0020 为辅助继电器，提供辅助触点。0500 为输出继电器，用来控制报警灯和铃，本设计中报警灯和铃是并联的3.3 梯形图设计 3.4 运行过程分析 1.当按下开关0000时，辅助继电器0010开始工作，其常闭触点断开，常开触点闭合，此时0010自锁，而且TIM00得电开始计时，其余电路暂时不工作。 2.TIM00在工作5分钟后TIM00触点动作，其常闭触点断开，常开触点闭合，继而使TIM02与0500开始工作。TIM02开始计时，同时0500工作，是报警灯亮并且响铃。 3.两秒钟后TIM02触点动作，其常闭触点断开，常开触点闭合，继而会使0500和TIM00与电源断开，使其停止工作。 4.TIM00被断开后失电，其触点再次动作，其常闭触点闭合，常开触点断开，继而使TIM02断电，TIM02所有触点再次动作，其常闭触点闭合，常开触点断开，计数器CNT03计数一次。 5.TIM02断电后，其常闭触点闭合，常开触点断开，使TIM00重新得电工作，TIM00重新计时，电路完成一个局部循环。 6.上述循环每进行一次都会使TIM02触点断开闭合一次，每一次都会使CNT03计数，因为CNT03的设定值为3，所以当上述循环进行3次后CNT03的触点将会动作。 7.计数器CNT03触点动作后，其常闭触点断开，常开触点闭合，辅助继电器0010被断开，其常闭触点闭合，常开触点断开，而辅助继电器0020此时得电工作并自锁，同时CNT03被复位。 8.辅助继电器0020工作后，其触点动作，其常闭触点断开，常开触点闭合，使TIM01开始工作，此时其余电路暂时不工作。 9.TIM01在工作5分钟后其触点动作，其常闭触点断开，常开触点闭合，使辅助继电器0020停止工作，辅助继电器0010重新得电工作，整个电路又回到初始状态，完成整个循环。 10.当外界噪音超标后，开关0002动作，此时无论电路处于什么状态，0500都会得电使报警灯亮，并且响铃。经过以上分析可知：电路正常工作时，每五分钟响铃一次，时常为2秒，循环3次后电路停止工作5分钟，然后电路重新开始工作，当电路再次响铃时和上轮刚好相差10分钟，满足设计要求。 3.5 源程序LD0000OR0010ORTIM01AND NOTCNT00OUT0010LDCNT03OR0020AND NOT0001AND NOTTIM01OUT0020LD0010AND NOTtim02TIM0000#3000LD0020TIM020020LDTIM02LDCNT03CNT03#0003LDTIM00AND NOTTIM02OR