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jl057
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【JL057】基于PLC的电子计算器设计,jl057,基于,plc,电子,计算器,设计
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基于 指导老师：冯超老师 答辩学生：张婉 专业：自动化 班级： 191002班 学号： 103626 选题的意义 在人们日常生活中，买东西、记账、学习等等，凡是与数有关的，我们都可以用到计算器，可见计算器真的很重要。基于 方便，性能更好，更容易适应当今高速发展的社会，大大方便了人们的生活。随着电子计算器地不断发展，以及它的使用范围越来越广，未来对电子计算器的需求量会越多，而 于它设计的计算器会比传统电子计算器有着无法比拟的优势，所以在未来基于 论文中将对计算器的发展、计算器的控制及设计要求、 件结构的连接及相关模块设计、软件流程图的设计、梯形图和编程指令的编写、系统的测试及有关结果进行详细阐述。基于 能够在组态王软件上实现实时监控。 主要 内容 软件编程 组态仿真 总结 编程逻辑控制器。 存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中， 入单元与输出单元是连接现场输入 /输出设备与 信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。 流程图 指令的介绍 将输入的数字转为浮点数 加减乘除指令 I/编写梯形图 输入第一个数字并转为浮点型数字 输入指示灯 输入第二个数字并转为浮点型数字 输出结果 组态仿真 组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统 组态王监控画面的创建 动态演示 8+7 2/5 5结 在此次毕设的过程中遇到的问题非常多，主要比较大的问题有俩个，一个是梯形图编写好之后进行编译的时候，运算符号无法锁住，不能有效保持状态，后来在老师的帮助下加入了自锁功能，解决了问题；第二个是刚开始编写程序的时候没有考虑到减法运算和除法运算的特殊结果，只是使用了普通的运算命令，导致结果错误，后来经过老师的提醒，自己仔细翻阅资料将数字改为浮点型。 谢谢老师！ 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 1 英 文 翻 译 系 别 自动化系 专 业 自动化 班 级 191002 学生姓名 张 婉 学 号 103626 指导教师 冯 超 报告日期 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 1 or is a of as of on LC is to to to in or A is an of a be in to a in of to is I/O) LC to as of On or or or be a LC,or LC , a LC be to of by of 北工业大学明德学院本科毕业设计论文 2 of in to to to a of on a of LC to of to , a to in 1131-3 be A is on to a of in of is to of so of a LC is to of a On in of to of be of a or a be by an a in 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 3 A be or of be so of be to an of of as of be as in of or a A be to of a a or of a be CS LC or as n ff 1 , of a or a is n a 4 V , 2 V DC n, , a of as by 北工业大学明德学院本科毕业设计论文 4 of on of to 632,768 32,767. by or a to of an mA - 10 V be an - 32767. As an a to in a is by as in LC LC a to so is LC to so is LC to An a or a an of to In to a of A so a in in of to a to a 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 5 A LC a of in if (of a to as of s a of , up to or to a of be in a of to . a to 1131-3 1131-3 to to of LC to , 北工业大学明德学院本科毕业设计论文 6 LC of a be to of or A is s to MIs ( A to as as a to as a a or in F1 is as of LC in to of as to be by 968 a an 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 7 84 it a to of on is to be of 977 EG is of of in as LC 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 8 可编程逻辑控制器 辛西娅 维基自由百科全书 可编程逻辑控制器或者简易可编程控制器是一种数字化的计算机，它应用于工业自动化的生产过程中，比如工厂装配生产线中机械的控制。不同于普通用途的计算机，可编程逻辑控制器是专为安排多输入和多输出而设计的，它拓展了工作温度范围，可抑制电气噪声，抗振动和干扰。程序控制机器操作指令通常存储在备用电池或非易失性存储器中。 则会导致意想不到的结果。 特征 色元素的中心），它的每个单位都是由单独的元素组成的，由左向右分别是：电源供应器，控制器，继电器单元的输入输出。 灰尘，潮湿，高温，低温等），并配备了适合于 各种输入 /输出端口的设备。 这些设备将拟量（如温度和压力等）用来配置各种复杂系统的各种变量，一些 信号发生器方面， 压缸或液压缸，电磁继电器或螺线管继电器，以及一些模拟输出设备。通过输入 /输出模块的配置，可以构建一个简单的 个 。 轮定时器，鼓音序器来构建一个自动化系统的时 代。通常，一个简单可编程控制器通过编程，以取代成千上万的继电器。 可编程控制器最初应用于汽车制造业中，软件修改取代了硬连线控制面板的重新布线，这标志着生产模式发生了彻底的改变。 许多早期的 简单的梯形逻辑的决策中，已经出现了类似梯形图的电气原理图。电工们通过使用梯形逻辑能够很方便的查找出电路示意图的西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 9 问题。这项计划符号的选择使用可以降低培训其现有的技术人员的要求。而其他早期的 指令表编程的方式。 经包括顺序控制，运动控制 ，过程控制，分布式控制系统和网络控制系统等多个方面。一些现代的 存，整理能力和通信能力，已大约相当于台式电脑了。可编程控制器的编程结合远程I/许通用台式电脑进行一些 根据国际电工委员会 61131谓顺序功能图的图形符号编程适用于某些特定的可编程控制器 . 可编程控制器与其他控制系统 些都是典型的工业机械生产，在这些部门自动控制系统的高额费用是与其昂贵的的制造维护费 用分不开的。 常 以便使组装 外，在大规模生产产品方面，自定义的控制系统是经济的，由于他的组成部分成本较低。这是代替通用解决方案的最佳选择。 为大批量或者简单的固定自动化任务，不同的技术被采用。例如：消费者洗碗机被成本只有几美元的机电凸轮计时器控制。 微处理器的设计要考虑成百上千的组成单元，以便开发成本（电源供应器和输入输出硬件的设计）能遍布到很多销售领域，并且最终用户不需要改变控制。汽车应用是 一个例子，每年有数以百万辆汽车被制造，只有极少数最终用户改变控制程序。然而，一些特殊车辆，如使用 复杂的过程控制，如用于化学工业的过程控制要求的算法和性能甚至超过了高性能的 速度和精度的控制也可能需要量身定制的解决方案，如飞机的飞行控制。 个“比例、积分、导数”或“控制器”。 如历史上的 分布式控制系统（ 代西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 10 替使用。然而，由于 数字和模拟信号 数字或离散信号表现为二进制开关信号，收益率只是一个闭合或关断信号。按钮、限位开关、光电传感器能提供了一个离散信号。离散信号以电压或电流的形式传送，它在一个特定的范围内被设置成开和关。例如： 4伏直流电压的 I/于 22伏直流电压代表开，低于 2伏直流电压代表关，中间值不确定。最初， 。 模拟信号和音量控制一样，在零和满量程之间有一系列的值。 这些常常被定义为 的范围取决于设备中可用来存储比特数据的存储单元的数量。由于 6位有符号二进制处理器，整数值被限定在 +32767之间。压力、温度、流量、重量往往代表的模拟信号。模拟型号可以使用与原信号成正比的电压或电流信号。例如：一个 4 事例 水箱可以作为一个例子。一个设备用于向水箱中注水，另一个设备用于从水箱中取水，根据需要，我们必须建立一个系统去控制水箱的水位。 若 只用数字信号， 箱空和水箱满）。 当水位下降使得水箱空箱开关关闭时， 旦水位升高到一定高度使得满箱开关闭合， 一个模拟系统可能会使用水位的压力传感器、可调（节流）出水阀和调节阀来逐渐提高水箱水位。 在这一系统中，为了避免损坏阀的扰动调节器，很多的 后”环节，基本上实现了“死区”的活动。 技术员通过调整死区，使阀只在有一个显着变化率的时刻动作。这 将依次把阀门的动作减到最少，从而减少其磨损。 一个真正的系统可能把这两种做法结合起来，使用浮动开关和简单阀门来防西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 11 止泄漏，使用速率传感器和速度阀来优化水位上升速率并防止水锥的发生。考虑到支持性的维护方法，一个实际的系统将会非常复杂。 系统规模 一个小型 。通常情况下，如果相应的模型并没有足够的 I/需要扩展 I/ 在较大的 I/处理器通信。这使得一个复杂过程的单独部分有各自的控制，同时又允许各子系统同级之间进行通信联系。 这些通讯联系常常被用于 机界面）设备，如键盘或 今某些 括 轴电缆，和具有速度高达 100兆比特 /秒的网络控制 I/ 编程 早期的 至 20世纪 80年代中期）使用专有的编程渠道或特殊用途的编程终端进行编程。它们是用来取代继电器逻辑系统的。这些 非常类似于继电器逻辑示意图。现代的 梯形图到更传统的编程语言，如 ，另一种高级程序设计语言是 是基于状态转移图设计 最近，国际标准 前的 编程语言： 能框图）， 形图）， 构化文本）， 示表）和 序功能图）。这些技术强调动作的逻辑组织。 所有制造商 歧在于 I/储组织的安排和指令集，所以不同生产商之间的 使是同一制造商同一产品线，不同的模式也可能无法兼容。 用户界面 警或日常控制的目的可能需要人机互动交流。 机界面）因此而产生。人机界面包括 机接口）和 形用户界面）。 一个简单的系统可以使用按钮和灯来与用户互动。文字显示以及图形化的触西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 12 摸屏也可能用到。最现代的 运行 控和数据采集系统）的计算机系统或网络浏览器。 通信 针的 ，并选择性使用 他通信协议包括各种现场总线，如 历史 车使用继电器进行顺序控制和安全联锁逻辑，制造定时器和专用闭环控制器。每年模型转换是非常耗时和昂贵的，而且中继系统需要有熟练的电工才能操作。在 1968年通用汽车公司发出一份为硬连线中继系统寻找一个电子替代品的建议书。 中标投标书来自贝德福德，马萨诸塞州的贝德福德联营公司。第一个 命名为 084 ，因为它是贝德福德的第八十四个项目的结果。贝德福德联营协会创建了一个新的公司，它致力于开发，制 造，销售和服务这一新产品：莫迪康，它代表模块化数字控制器。该项目主持者切尼莫雷，被认为是“ 该莫迪康品牌在 1977年被古尔德电子收购，后来又被德国 后是法国施耐德电气，也是目前的所有者。 汽车行业仍然是最大的一个 迪康仍然标称一些控制器的模型。包装机和半导体设备。众所周知， 门子，艾伦布拉德利， 菱，欧姆龙和通用电气等。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 13 本科毕业设计论文 题 目 基于 电子计算器设计 专业名称 自动化 学生姓名 张 婉 指导教师 冯 超 毕业时间 2014 年 6 月 毕业 任务书 一、题目 基于 二、指导思想和目的要求 可编程逻辑控制器 （可编程控制器件 一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 于扩展其功能的原则而设计。 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，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，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程 。 高可靠性是电气控制设备的关键性能。 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 0 万小时。一些使用冗余 平均无故障工作时间则更长。从 用 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，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 外的电路及设备也获得故障自诊断保护。 三、主要技术指标 求完成梯形图并且运行正常，掌握所涉及到的命令指令，了解各模块功能。 设计 论文 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 2 求完成模拟画面并且能够进行模拟运算。 四、进度和要求 3 周：布置毕业设计及英译汉任务，学习组态软件组态王 阅资料，完成总体设计方案论证，确定控制系统框图。 周：研究普通计算器的控制系统的组成和控制方法。 第 5周：确定控制系统具体详细的方案。 7周：对 行点的分配，用梯形图编程，组态王做上位监控画面。 9周：实际调试，并按要求编写论文初稿，交指导老师审阅修改。 0 11周：修改论文第二稿。 2 13周：定最终稿打印，复印，交评阅。 4 15周：准备答辩，评阅，答辩 五、主要参考书及参考资料 1 王冬青 ,丁峰 . 欧姆龙 列 理与应用 . 1 版 M. 电子工业出版社 ， 2011. 2 廖常初主编 程及应用 M械工业出版社 ,2008. 3 程周主编 1 版 M国石油工业出版社，2007. 4 洪志育主编 1版 M2006. 5张凤珊电气控制及可编程序控制器 2 版 M北京 : 中国轻工业出版社，2003 6 史国生电气控制与可编程控制器技术 . 3版 M北京 : 化学工业出版社， 2010. 7 吴中俊 ,黄永红 M机械工业出版社 ,2005. 8 王永华 用技术 M航空航天大学出版社 ,2003. 学生 张 婉 指 导教师 冯 超 系主任 史仪凯 摘 要 在人们日常生活中，买东西、记账、学习等等，凡是与数有关的，我们都可以用到计算器，可见计算器真的很重要。计算器一般由运算器、控制器、存储器、键盘、显示器、电源和一些可选外围设备及电子配件通过人工或机器设备组成。从某种角度而言，广义的“计算机”是包括“电子计算器”的。 基于 更可靠，更方便，性能更好，更容易适应当今高速发展的社会，大大方便了人们的生活。随着电子计算器地不断发展，以及它的使用范围越来越广，未来对电子计算器的需求量会越多，而 于它设计的计算器会比传统电子计算器有着无法比拟的优势，所以在未来基于 为了巩固大学四年所学知识，在本次设计中要实现的功能包括两点，一是实现简单的加减乘除运算，二是利用组态软件模拟出计算器的画面。这就会用到两个软件 组态王，分别用来编写程 序和实现组态画面。通过查阅大量的资料，并且在老师的帮助下，完成了梯形图的设计。在梯形图中，运用到了 及浮点型运算等相关指令。再利用组态王软件和 讯连接，通过组态王对其进行仿真模拟，实现实时监控。 关键词 ： 电子计算器， 形图，组态 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 2 n s to we is by by or In is in of is LC of to to of s is be of LC as a on of so is on in of to a In to in at in in to is to of be is to a of of of In LC on 北工业大学明德学院本科毕业设计论文 3 北工业大学明德学院本科毕业设计论文 4 目 录 摘 要 . 1 . 2 第一章 前 言 . 6 题来源 . 6 子计算器的发展 . 7 子计算器的起源 . 7 子计算器的构成 . 7 题研究的意义和目的 . 8 题的意义 . 8 题研究的目的 . 9 制要求 . 9 计任务 . 9 第二章 系统程序设计 . 10 2. 1 产生和定义 . 10 前的发展现状以及未来的发展趋势 . 10 发展现状 . 10 发展趋势 . 11 列 . 12 案对比 . 12 于单片机设计的电子计算器 . 12 于 计的电子计算器 . 13 制程序流程图及分析 . 13 统变量定义及分配表 . 14 令语言的介绍 . 15 形图的编写 . 17 第三章 控制系统人机界面设计 . 21 机界面软件介绍 . 21 用组态王软件开发具有以下特点 . 22 机界面制作过程 . 23 态王监控画面的创建 . 23 置动画连接 . 26 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 5 第四章 系统调试 . 30 梯形图进行调试 . 30 态的调试 . 31 法的检验 . 31 法的检验 . 32 法的检验 . 33 致 谢 . 35 参考文献 . 36 毕业设计小结 . 37 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 6 第 一章 前 言 题来源 人们在日常生活中，算工数、看时间、量温度要计数，清点人数、记录成绩要计数，统计产品、了解生产情况要计数等。人们做任何事情都应心中有数，广义的讲就是计算，所以计算是十分重要的概念。 我国古代最早采用的一种计算工具叫筹策，又被叫做算筹这种算筹多用竹子制成，也有用木头，兽骨充当材料的约二百七十枚一束，放在布袋里可随身携带直到今天仍在使用的珠算盘，是我国古代计算工具领域中的另一项发明，明 代时的珠算盘已经与现代的珠算盘几乎相同。 17世纪初，西方国家的计算工具有了较大的发展，英国数学家纳皮尔发明的 纳皮尔算筹 ，英国牧师奥却德发明了圆柱型对数计算尺，这种计算尺不仅能做加减乘除、乘方、开方运算，甚至可以计算三角函数，指数函数和对数函数，这些计算工具不仅带动了计算器的发展，也为现代计算器发展奠定了良好的基础，成为现代社会应用广泛的计算工具 1642年，年仅 19岁的法国伟大科学家帕斯卡引用算盘的原理，发明了第一部机械式计算器，在他的计算器中有一些互相联锁的齿轮，一个转过十位的齿轮会使另一 个齿轮转过一位，人们可以像拨电话号码盘那样，把数字拨进去，计算结果就会出现在另一个窗口中，但是只能做加减计算。 1694年，莱布尼兹在德国将其改进成可以进行乘除的计算。此后，一直要到 1950年代末才有电子计算器的出现。 计算器是人们日常工作和学习生活中的常用工具，人们利用它代替了许多位数的复杂计算，包括加减乘除和其他运算。尤其袖珍式液晶显示电子计算器具有计算迅速、准确、操作简单、容易掌握、轻便、耗电省等优点，因此，越来越受到人们的欢迎和使用。它的需求广泛，在计算器的发展上存在着很大的空间和市场意义，这就给 我的设计带来了意义。我这次设计的电子计算器是基于 7 来制作完成的，该计算器将采用梯形图编写来实现 4位数范围内的加减乘除基本的四则运算。 数转换，可进行定位控制等一个功能强大的工业控制器，具有高可靠性，以它为基础制作的计算器将具有很高的可靠性。 子计算器的发展 子计算器的起源 电子计算器是由电子计算机发展过来的。世界上第一台电子计算机 宾州大学莫奇来博士和他的学生爱克特设计。这部机器使用了 18800 个真空管，长 50英尺 ，宽 30英尺， 占地 1500 平方英尺，重达 30吨（大约是一间半的教室大，六只大象重）。它的计算速度快，每秒可从事 5000次的加法运算，运作了九年之久。由於吃电很凶， 据传 次一开机，整个费城西区的电灯都为之黯然失色，当时制作它的目的是用来计算炮弹弹道。 随着电子工业的迅速发展，为电子计算机提供了一代比一代更有效、更可靠、体积更小的元件。于是便制成了越来越先进的电子计算机，例如，半导体代替了电子管，集成电路又代替了半导体，大规模集成电路取代集成电路，并且正向着超大规模集成电路发展。 1971年 ，作为电子计算机的一个分支，世界上第一部袖珍电子计算器由美国加利福尼亚州英特尔公司的年轻工程师小霍夫研制成功 。 此后，美、日、德、英、法等国相竟发展袖珍计算器，从此电子计算器走上了不断发展的康庄大道。现在的计算器的发展在其设计上普遍追寻用简单经济的技术芯片实现功能齐全的市场产品 ，如日本卡西欧系列科学计算器、佳能 发 2位数电子计算器，国外电子计算器正向着智能化、高精度，小体积方向发展。中国近年来，电子计算器的发展也比较迅速，不少厂家推出了与卡西欧科学计算器功能类似的产品，如广州罗纳多计算器、 深圳金泰富计算器等，一定程度上实现了计算器芯片的国产化。 子计算器的构成 计算器一般由运算器、控制器、存储器、键盘、显示器、电源和一些可选外围设备及电子配件通过人工或机器设备组成。低档计算器的运算器、控制器由数字逻辑电路实现简单的串行运算，其随机存储器只有一、二个单元，供累加存储西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 8 用。高档计算器由微处理器和只读存储器实现各种复杂的运算程序，有较多的随机存储单元以存放输入程序和数据。键盘是计算器的输入部件，一般采用接触式或传感式。为减小计算器的尺寸，一键常常有多种功能。显示器是计算器的输出部件，有发光二极管显示器或液晶显示器等。除显示计算结果外，还常有溢出指示、错误指示等。计算器电源采用交流转换器或电池，电池可用交流转换器或太阳能转换器再充电。为节省电能，计算器都采用 在内部装有定时不操作自动断电电路。计算器可选用的外围设备有微型打印机、盒式磁带机和磁卡机等。 计算器这一小小的程序机器实际上是从计算机中割裂出来的衍生品，但因其方便快捷的操作模式，已经被广泛应用于商业等日常生活中，极大的方便了人们对于数字的整合运算。 题研究的意义和目的 题的意义 在人们日常生活中，买东西、记账、学习等等，凡是与数有关的，我们都可以用到计算器，可见计算器真的很重要。基于 方便，性能更好，更容易适应当今高速发展的社会，大大方便了人们的生活。随着电子计算器地不断发展，以及它的使用范围越来越广，未来对电子计算器的需求量会越多，而 于它设计的计算器会比传统电子计算器有着无法比拟的优势，所以在未来基于 次设计中，将选用 过梯形图和编程指令两种手段来实现简易计算器的加减乘除功能。论文中将对计算器的发展、计算器的控制及设计要求、件结构的连接及相关模块设计、软件流程图的设计、梯形图和编程指令的编写、系统的测试及有关结果进行详细阐述。基于 能够在组态王软件上实现实时监控。 通过毕业设计，使我对所学 态控制软件、自动控制原理、电子技术及模拟电子技术基础等的基本理论和基本知识加深理解和应用，掌握电子计算器的控制原理和控制方法，明确设计步骤和 方法，增强动手能力，使自己所学的理论知识与实践相结合，为今后的工作打下一定的基础，掌握工程设计的西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 9 一般程序和方法。 题研究的目的 通过毕业设计，使我对所学 态控制软件、自动控制原理、电子技术及模拟电子技术基础等的基本理论和基本知识加深理解和应用，掌握电子计算器的控制原理和控制方法，明确设计步骤和方法，增强动手能力，使自己所学的理论知识与实践相结合，为今后的工作打下一定的基础，掌握工程设计的一般程序和方法。 在做毕业设计的过程中认真将所学理论知识和实际操作结合起来，正确对待每一个 环节，遇到问题及时查找资料或者询问老师，能够按照计划认真完成毕业设计及论文。 制要求 1由模拟按键输入的数值显示在组态王实时监控画面上； 2按加、减、乘、除键时，第一次输入的值被存放在缓冲区中，当输入加、减、乘、除运算符号时，对应的加、减、乘、除运算指示灯会亮； 3接着输入一个数，之后若是按下“ =”键，则此加、减、乘、除数被存放于另一个缓冲区中，与刚才输入的数做运算，且相对应的运算指示灯熄灭； 4用上位计算机做组态监控画面。 计任务 现简单的 加减乘除运算。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 10 第二章 系统程序设计 2. 1 产生和定义 1969年，美国数字设备公司（ 制出了世界上第一台可编程序控制器，并应用于通用汽车公司的生产线上。当时叫可编程逻辑控制器 目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。紧接着，美国 1971年，日本从美国引进了这项新技术 ，很快研制成了日本第一台可编程控制器。 1973年，西欧国家也研制出他们的第一台可编程控制器。 随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到 70年代中期以后，特别是进入 80年代以来， 6位甚至 32位微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，使 计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破。这时的同时具有数据处理、 之为可编程序控制器（ 为合适，简称为 为了与个人计算机（ 简称 般仍将它简称为 “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，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，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩 充其功能的原则设计。” 可编程序控制器是应用面最广、功能强大、使用方便的通用工业控制装置，自研制成功开始使用以来，它已经成为了当代工业自动化的主要支柱之一。 前的发展现状以及未来的发展趋势 发展现状 目前，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展， 11 初一位机发展到现在的以 16位和 32位微处理器构成的微机化 且实现了多处理器的多通道处理。如今， 仅控制功能增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便 ，而且随着远程I/据处理以及图象显示的发展，使 为实现工业生产自动化的一大支柱。 现在，世界上有 200多家 400多品种的 地域可分成美国、欧洲、和日本等三个流派产品，各流派 中，美国是 100多家 名的有 用电气（ 司、莫迪康（ 司。欧洲 司、 国的 本有许多 ，如三菱、欧姆龙、松下、富士等，韩国的三星（ 些生产厂家的产品占有 80%以上的 经过多年的发展，国内 内 内公司在开展 ：需求优势、产品定制优势、成本优势、服务优势、响应速度优势。 发展趋势 随着 能日益强大，性价比越来越高。 1在产品规模方面，向两极发展。一方面，大力发展速度更快、性价比更高 的小型和超小型 适应单机及小型自动控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技术完善的大型 着复杂系统控制的要求越来越高和微处理器与计算机技术的不断发展，人们对 求用户存储器容量也越来越大。 前，通信标准，以构成更大的网络系统。 可缺少的组成部分。 能化发展。 为满足工业自动化各种控制系统的需要，近年西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 12 来， 智能 I/度控制模块和专门用于检测 些模块的开发和应用不仅增强了功能，扩展了 提高了系统的可靠性。 多种编程语言的并存、互补与发展是 富多样、功能 提高的同时，日益向 造自动化协议 )靠拢，使 括输入输出模块、通信协议、编程语言和编程工具等方面的技术规范化和标准化。 列 在全世界上百个 几家举足轻重的公司，它们分别为德国的西门子公司，美国罗克韦尔自动化公司所属的 国的施耐德公司，日本的三菱公司，以及日本欧姆龙公司，由此可以知道， 欧姆龙系列 ：微型系列： 型系列： 型系列： 型系列： 其特点主要表现在： (1)、应用简单； (2)、可靠性高； (3)、抗电磁干扰性能好，环境适应性强； (4)、功能完善； (5)、成熟的工控网络体系，通信便捷，易于远程实时监控 10。在本次设计中，我将用到数据传送指令 21)，四则运算类指令 +F（ 456）、 456）、 *F（ 456）、 /F(456),这几个运算指令是+06)， 16)， *B(424)， /B(434)演变过来的，而了使运算结果出现小数和负数，我使用了浮点数运算。 案对比 于单片机设计的电子计算器 在一片半导体硅片上集成了中央处理器、存储器和各种 I/样一块集成电路芯片具有一台微型计算器的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。单片机自 20世纪 70年代问世以来，已广泛应用在工业自动化、自动检测与控制、智能仪器仪表、家用电器、机电一体化设备、汽车电子等各个方面。基于单片机设计的电子计算器，在性能方面比传统计算器有了很大的改进，同时，单片机经济实惠，成本相对 较低。然而，用单片机制作的主控板受制版工艺、布局西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 13 结构、器件质量等因素的影响导致抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强 ,开发周期长。在当今科技日新月异，突飞猛进的时代，要求产品改朝换代的周期非常短，同时也需要产品有很高的可靠性。这对单片机来说可谓是一个致命的缺点。 于 计的电子计算器 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。此外， 现故障时可及时发出报警信息。在应用软件中，应用者还可 以编入外围器件的故障及诊断程序，使系统中除 外的电路设备也获得故障自诊断保护。其次，它易于设备的扩展、便于维护、开发周期短。 于 够充分发挥 这些优点，也使得计算器拥有很高的性能。 制程序流程图及分析 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 14 图 2统程序图 首先，如图 2动计算器；按下被加减乘除数；然后按下加减乘除符号中的任意一个，此时相应的运算指示灯亮，与此同时，被加减乘除数放入缓存中；接着，按下等号键后运算指示灯灭，且加减乘除数 放入另一个缓存区内，利用 出相应的梯形图，并运用该软件中给出的函数模块进行运算。 统变量定义及分配表 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 15 表 2，所以在编写程序的时候使用的方法是首先将数字的格式转换为浮点数，然后再进行浮点数的运算， 如图22将存放在 30、便于进行浮点型运算。 图 2第一个数字转换为浮点数 图 2第二个数字转换为浮点数 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 16 图 2点加法运算 在如图 2所示，将 指定的数据和 指定的数据作为单精度浮点数据（ 32位： 行加法运算，结果输出到 D。 图 2点减法运算 在如图 2所示，作为单精度浮点数据（ 32 位： 从 指定的数据中减去 指定的数据，将结果输出到 D+1， D。 图 2点乘法运算 在如图 2所示，将 指定的数据和 指定的数据作为单精度浮点数 据（ 32位： 行乘法运算，将结果输出到 D+1， D。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 17 图 2点除法运算 在如图 2所示，将 指定的数据和 指定的数据作为单精度浮点数据（ 32位： 行除法运算，将结果输出到 D+1， D。 形图的编写 根据设计任务的要求，以及前面对输入、输出点的分配可以编写下面的梯形图。如图 2梯形图中涉及到 21)、 52)、 +F（ 454）、 455）、*F（ 456）、 /F（ 457）等指令。同时，也用到了一些中间继电器，输 入继电器等。 开机，如图 2 图 2机 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 18 输入运算符号，在普通输入的基础上，加入自锁功能，使其保持输出，如图 2 图 2运算部分加入自锁功能 将第一个数字存入 用 30，如图22 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 19 图 2入第一个数字 图 2第一个数字转为浮点型数字 按下加、减、乘、除中任意一键，相对应的指示灯灯亮，中间继电器 第二个数字存入 样转为浮点 型数字存入 图 2 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 20 图 2入第二个数字 当等于号输入后，进行相应的浮点型四则运算，同时运算指示灯灭，输出结果后可进行下一次运算。如图 2 图 2出结果 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 21 第三章 控制系统人机界面设计 机界面软件介绍 组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。 组态王 亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场及应用，以实现 企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库（ 支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。 组态王保持了其早期版本功能强大、运行稳定且使用方便的特点，并根据国内众多用户的反馈及意见，对一些功能进行了完善和扩充。供了丰富的、简捷易用的配置界面，提供了大量的图形元素和图库精灵，同时也为用 户创建图库精灵提供了简单易用的接口；该款产品的历史曲线、报表及 布功能进行了大幅提升与改进，软件的功能性和可用性有了很大的提高。 组态王在保留了原报表所有功能的基础上新增了报表向导功能，能够以组态王的历史库或 数据源，快速建立所需的班报表、日报表、周报表、月报表、季报表和年报表。此外，还可以实现值的行列统计功能。 组态王在 布方面取得新的突破，全新版的 布可以实现画面发布，数据发布和 件发布，同时保留了组态王 所有功能： 览客户端可以获得与组态王运 行系统相同的监控画面， 户端与 务器保持高效的数据同步，通过网络您可以在任何地方获得与 务器上相同的画面和数据显示、报表显示、报警显示等，同时可以方便快捷的向工业现场发布控西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 22 制命令，实现实时控制的功能。 组态王集成了对 支持，且支持数据同时存储到组态王历史库和工业库，极大地提高了组态王的数据存储能力，能够更好地满足大点数用户对存储容量和存储速度的要求。 亚控新近推出的独立开发的工业数据库。具有单个服务器支持高达 100万点、 256个并发客户同时 存储和检索数据、每秒检索单个变量超过 20,000 条记录的强大功能。能够更好地满足高端客户对存储速度和存储容量的要求，完全满足了客户实时查看和检索历史运行数据的要求。 它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统 进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用 图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能 用组态王软件开发具有以下特点 (1)实验全部用软件来实现 ,只需利用现有的计算机就可完成自动控制系统课程的实验 ,从而大大减少购置仪器的经费。 (2)该系统是中文界面 ,具有人机界面友好、结果可视化的优点。对用户而言 ,操作简 单易学且编程简单 ,参数输入与修改灵活 ,具有多次或重复仿真运行的控制能力 ,可以实时地显示参数变化前后系统的特性曲线 ,能很直观地显示控制系统的实时趋势曲线 ,这些很强的交互能力使其在自动控制系统的实验中可以发挥理想的效果。 在采用组态王开发系统编制应用程序过程中要考虑以下三个方面 : (1)图形 ,是用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。 (2)数据 ,就是创建一个具体的数据库 ,并用此数据库中的变量描述工控对象西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 23 的各种属性 ,比如水位、流量等。 (3)连接 ,就是画面上的图素以怎样的动画来模拟现场设备的运行 ,以及怎样让操作者输入控制设备的指令 机界面制作过程 态王监控画面的创建 图 3建工程 要用组态软件进行实时监控首先要完成通讯连接，由于本系统采用的是 此将 备名称、通讯方式等填入相应的对话框即可。与组态王连接的 I/。 一定要注意组 态软件的各个通讯端口要与 如图 3 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 24 图 3讯设备设置 3择串口 立输入输出 编辑数据词典的时候，输入和输出均选择“ I/O 实型”，指示灯选择“内存离散”。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 25 图 3据词典 图 3态图 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 26 置动画连接 选择四个指示灯 ，以此作为加减乘除的运算指示灯，给每一个指示灯做动画设置。 图 3法指示灯的设置 在设置指示灯的时候，还需要设置命令语言，如图 3择命令语言，新建。点击进入后。编辑指示灯的命令语言中
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