1、第五章一、电气自动化基础知识1.电子技术2.调速技术第一节电气自动化控制设备安装与调试所需专业知识1.电子技术(1)电力电子器件的分类基本元件有电阻器、电容器、电感器，基本器件有二极管、晶体管等。1)GTR：它属于电流型控制器件，其结构和工作原理与小功率晶体管类似。图5-1GTR达林顿模块原理图1.电子技术2)MOSFET：它属于电压型控制器件，它是利用电场来控制固体材料导电能力的单极型有源器件。图5-2N沟道电力MOSFETa)内部结构b)图形符号c)输出特性3)IGBT：由于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)不仅具有单极型MOS管的1.电子技术输入阻抗高、开关速度快的优点，而且具有电流密度高、
2、导通压降低等优点，是一种取代GTR和MOSFET的新型功率器件。(2)电力电子器件的选用电力电子器件在选择时通常需考虑器件的种类、电压、电流等方面。1)容量在600kVA以下的装置一般选用GTR或IGBT；容量为6004000kVA的装置一般选用GTO；容量在4000kVA以上的装置宜选用普通晶闸管。2)选择器件的额定电压时，必须大于器件在电路中实际承受的最大电压，并有23倍的裕量。3)选择器件的额定电流时必须注意，普通晶闸管的额定电流用工频正弦半波电流(波形系数Kf1.57)平均值表示；双向晶闸管用电流的有效值表示。1.电子技术(3)电气自动化基本应用电路1)晶体管基本放大电路。2)差动放大
3、电路。3)正弦波振荡电路。图5-3正弦波振荡电路a)变压器耦合式b)电容三点式c)电感三点式1.电子技术4)集成运放电路。1.电子技术图5-4几种常用的运算电路a)反相比例运算电路b)同相比例运算电路c)反相加法运算电路d)差动减法运算电路1.电子技术图5-4几种常用的运算电路(续)e)积分运算电路f)微分运算电路5)二-十进制编码器。1.电子技术图5-5二-十进制编码器逻辑图6)译码器。1.电子技术图5-63/8线译码器逻辑图1.电子技术图5-7七段显示-译码电路7)计数器。1.电子技术图5-8CT74LS290型二-五-十进制计数器的逻辑图2.调速技术(1)直流调速技术直流调速系统常用变电
4、压调速方法。图5-9VM系统的电路结构2.调速技术图5-10转速负反馈闭环调速系统的电路结构1)闭环调速系统机械特性比开环调速系统机械特性硬得多。2.调速技术2)对于同一n0的开环和闭环调速系统，则闭环调速系统的静差率要小得多。3)当要求的静差率一定时，闭环调速系统可以大大提高调速范围。4)闭环调速系统必须设置放大器。(2)交流调速技术1)转差功率消耗型调速系统。图5-11转速负反馈闭环控制的交流变压调速系统a)原理图b)静特性2.调速技术2)转差功率回馈型调速系统。图5-12绕线转子异步电动机转子串级调速原理2.调速技术3)转差功率不变型调速系统。图5-13转速开环的交-直-交电压源变频调速
5、控制系统二、PLC控制系统1.PLC及其控制系统2.编程设备3.人机界面4.输入输出设备1.PLC及其控制系统(1)PLC制造商及其产品在全球PLC制造商中,根据美国Automation Research Corp(ARC)调查,世界PLC厂家的前五位分别为SIEMENS(西门子)公司、Allen-Bradley(A-B)公司、Schneider(施耐德)公司、Mitsubishi(三菱)公司、Omrom(欧姆龙)公司,它们的销售额约占全球总销售额的2/3。1)德国西门子公司：S7200(微型)、S7300(通用型)及S7400(大型)。2)美国A-B公司：ControlLogix、SLC系列
6、、MicroLogix系列。3)法国莫迪康公司(施耐德)：TSX Neza PLC、MODICON TSX Quantum、MODICON TSX Premium、MODICON TSX Momentum PLC、MODICON TSX Micro、MODICON TSX Compact等。1.PLC及其控制系统4)日本OMRON公司：微型CPM系列PLC、中小型CJ系列PLC、大中型CS、CV系列PLC。5)日本三菱公司：FXZ系列PLC，它的中、大型机为A系列。6)国内无锡华光：SU、SG系列PLC。(2)PLC的基本结构其可分为固定式和组合式(模块式)两种。1)固定式PLC包括CPU板、
7、I/O板、操作面板、内存块、电源等。2)模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架等。(3)各组成部分的作用与原理1)CPU：CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间数据的联系、控制及状态总线的构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。1.PLC及其控制系统2)存储器：用来存储数据或程序。3)I/O模块：分为开关量输入(DI)、开关量输出(DO)、模拟量输入(AI)、模拟量输出(AO)等模块。开关量：按电压水平分，有AC 220V、AC 110V、DC 24V；按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型(420mA,020m
8、A)、电压型(10V,05V,-10+10V)等；按精度分，有12bit,14bit,16bit等。4)电源：PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。5)底板或机架：实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，使组成的各个模块构成一个整体。(4)PLC的特点1)高可靠性：1.PLC及其控制系统 模块采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间在电气方面实现隔离。各输入端均采用RC滤波器。各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。采用性能优良的开关电源。模块采用自诊断技术，一旦电源或其他软硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。大型PLC还可以采用由双C
9、PU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统。2)丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流、开关量或模拟量、电压或电流、脉冲或电位、强电或弱电等。3)采用模块化结构。1.PLC及其控制系统4)编程简单易学。5)安装简单，维修方便。(5)PLC的功能PLC具有逻辑控制、定时控制、计数控制、步进(顺序)控制、PID控制、数据控制等功能。(6)PLC的分类1)小型PLC。2)中型PLC。3)大型PLC。(7)PLC 典型开机流程输入刷新运行用户程序再输出刷新再输入刷新再运行用户程序再输出刷新循环反复地进行。(8)PLC通信网络全集成自动化说明，用单个集成系统就能完成用户所有的自动
10、化任务，所有的功能部件都处在一个相同的环境下。1.PLC及其控制系统1)工业以太网(IEEE802.3和802.3u)：供区域和基层单位使用的国际标准。2)PROFIBUS(IEC61158/EN50170)：供基层单位和现场使用的国际标准。3)ASInterface(EN50295)：与传感器和执行机构进行通信的国际标准。4)EIB(EN50090，ANSI/EIA776)：供楼宇安装系统和楼宇自动化系统使用的国际标准。5)MPI：供CPU、PG/PC及TD/OP相互通信。6)点到点的连接：供两个节点(站)以专用的通信协议(RK512、ASCII)进行通信。1.PLC及其控制系统图5-14典
11、型的通信方式2.编程设备(1)SIEMENS(S7200、S7300、S7400系列)软件(见图5-15)。图5-15SIEMENS编程软件2.编程设备1)S7200编程软件:STEP 7Micro/WIN 32 工具软件包包括对S7200进行编程和组态的附加工具。TP 组态环境：为S7200系统完成TP070触摸屏的组态和参数设置工作。TP070组态操作员屏幕可以采用各种TP070对象进行创建和组态。例如输入区域、输出区域、按钮、文本标签、棒图和图像等。用于USS协议的操作：利用内置的USS协议子程序库来简化与变频器的通信。STEP 7-Micro/WIN 32工具软件包只能与STEP7-M
12、icro/WIN32 V3.1及以上版本一起运行。2)S7300、S7400编程软件：STEP 7 软件是用于 SIMATIC S7，C7和 WinAC自动化系统的标准工具。2.编程设备(2)美国AB(ControlLogix、SLC、MicroLogix系列)编程软件如图5-16所示，主要有RSVIEW32、RSLogix500 v6.10.00。图5-16美国AB编程软件2.编程设备(3)法国莫迪康公司TSX Neza PLC、MODICON TSX Quantum、MODICON TSX Premium、MODICON TSX Momentum PLC、MODICON TSX Micro
13、、MODICON TSX Compact等。1)莫迪康公司TSX Neza 小型PLC编程软件PL707WIN。2)莫迪康昆腾系列的PLC采用：Concept软件进行编程，Concept 提供16位和32位 PLC模拟器，在装入PLC前要先进行调试，提供与真实控制器相同的运行特征和通信接口方式，允许编程软件和多达5个HMI软件同时进行调试。(4)日本三菱公司FXZ系列PLC，它的中、大型机为A系列。3.人机界面(1)按钮面板彩色、长寿命的平面LED显示，凹凸质感的键盘组成按钮面板,只需安装好按钮面板，插上电源线，与PLC连接好标准总线即可。图5-17Micro面板3.人机界面(2)Micro面
14、板图5-17所示为小型PLC系统设计的Micro面板。(3)操作员面板通过密封键盘提供操控和过程监视，支持文本显示(包含掌上设备)和图形显示(同样支持彩色显示)。(4)触摸面板无需物理按钮，触摸-感应显示能使操作者直观地通过图形控制监视系统。4.输入输出设备(1)传感器21世纪是人类全面进入信息电子化时代，需要信息传递的速度加快，信息处理能力增强，因此要求与此相对应的信息采集技术与传感器技术必须跟上信息化发展的需要。1)根据测量对象与测量环境确定传感器的类型。2)灵敏度。3)频率响应特性。4)线性范围。5)稳定性。6)精度。(2)变送器变送器是将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能
15、够以通信协议方式输出的设备。4.输入输出设备(3)电磁阀与电动阀开关量电磁阀(电动阀)只有开和关(或1和0)两种状态的信号，由控制器给出两种不同的状态信号来控制阀体的动作；模拟量电磁阀(电动阀)是指连续变化的量，由控制器给出阀体能接收的模拟量信号(010V、15V、-10420mA、020mA)等信号控制阀体的开度。三、单片机控制系统1.单片机简介2.单片机应用系统的设计与开发3.单片机应用注意事项1.单片机简介(1)定义单片机是将中央处理器(CPU)、定时器/计数器、一定容量的RAM和ROM、一定数量的I/O接口以及其他功能的部件集成在一片芯片上，这块芯片被称为单片机。(2)功能特点由于单片
16、机具有体积小、成本低、运用灵活、易于产品化、较高的性价比、温度适应范围宽等优点，广泛应用于家用电器、工业控制和智能仪器仪表中，并始终保持着旺盛的生命力。(3)分类世界各国有许多公司生产各种各样的单片机。图5-1889C51单片机的引脚1.单片机简介表5-289C51单片机的引脚功能1.单片机简介表5-289C51单片机的引脚功能(4)结构单片机的系统结构有两种类型：一种是采用将程序存储器1.单片机简介(ROM)和数据存储器(RAM)分开使用的结构，目前的单片机基本上都是采用这种结构。图5-19典型MCS51系列单片机的内部结构1.单片机简介1)CPU是单片机的核心单元，通常由算术逻辑运算部件A
17、LU和控制部件构成，它决定了单片机的运算能力和运算速度。2)ROM主要用来存放用户程序。3)RAM用来存放程序运行时的工作变量和数据。4)输入/输出(I/O)接口主要有串行I/O和并行I/O两种。5)定时器/计数器(T/C)在单片机内部用于精确定时或对外部事件(如输入脉冲)进行计数。6)系统时钟通常通过外接石英晶体振荡器或其他振荡源来产生时钟脉冲。2.单片机应用系统的设计与开发(1)单片机的编程语言对于MCS51系列单片机常用的编程语言有汇编、PL/M、C和BASIC。(2)单片机应用系统的设计步骤1)系统分析和总体设计。认真分析控制对象及其对系统的要求、系统的操作方式、系统的可扩展性、系统的
18、工作环境等。同时，还要考虑系统中电气线路及电气设备和有关生产设备的运行性能和工作过程。系统器件的选择，既要求具有较高的性能价格比，又要依据系统的精度、速度和可靠性选择传感器、IO电路、存储器、显示器以及相关的输出设备和驱动元件等。2.单片机应用系统的设计与开发 合理划分硬件和软件的功能，充分利用两者具有一定的互换性特点，灵活区分出系统的软、硬件功能，画出由硬件框图和软件程序框图组成的系统结构框图。2)硬件设计。单片机的选择。单片机的主要性能指标是位数、主频、寻址能力、指令系统等。目前应用较多的是8位机和16位机两种。在工业自动化控制系统中，除上述提及的单片机主要性能指标外，还应侧重于它的中断系
19、统、IO口的数量、内部存储器和寄存器、A-D和D-A转换器等。2.单片机应用系统的设计与开发 存储器的配置。由于单片机内部存储器的容量有限，当程序复杂容量较大时(如数据采集系统)，可选择内部不带程序存储器的单片机，一般应用场合考虑选择自带程序存储器的单片机。在选用扩展存储器芯片时，应尽可能选用单片容量较大的存储器芯片。IO接口。由于单片机应用系统一般都需要进行IO口的扩展，因此要从系统的体积、价格、负载、功能等方面来考虑，要根据系统的输入输出要求来选择IO接口电路。输入通道设计。单片机应用系统的输入通道包括现场信号的采集、检测、放大与整形、A-D转换和信号的隔离等。尤其要注意选择好用于信号检测
20、的传感器，合理采用不同形式的信号传送形式等。2.单片机应用系统的设计与开发 输出通道设计。输出通道的设计主要涉及通道的结构、元器件的配置、转换器和相关的驱动电路等。在这一环节，特别要注意根据执行机构的需要，合理选择功率驱动电路，并考虑电气设备主电路的要求，注意采用适当的隔离措施。系统的硬件综合。系统各单元电路设计完成后，应按照系统硬件结构框图，进行单元电路的硬件综合，形成一张完整的硬件系统原理图。进行硬件综合时，要认真考虑硬件综合后形成的系统总负载大小，各单元电路的信号电平是否兼容。由于系统中相互隔离部分的电路采用了独立的电源和地线，因此要合理安排不同类型的地线或地线系统。3)软件设计。4)系
21、统调试。3.单片机应用注意事项1)单片机的应用开发不仅仅是软件的开发，其开发语言、程序的编写都和硬件电路密切相关。2)单片机应用开发者必须学习应用最新单片机(MCU)，新型MCU的优势表现在时钟频率的进一步提高(如从6MHz提高到33MHz或更高)，指令执行速度的提高(从12个机器周期到6个机器周期，甚至到1个机器周期)，处理器相关功能的提高(如增加了数学处理、模糊控制等)，内部程序存储器和数据存储器容量的进一步扩大(ROM扩到64KB，RAM扩到2KB)，A-D和D-A转换器的内部集成，LCD显示等功能模块的内部集成，外部扩展功能的增强，I2C总线及ISP/IAP等，这样开发者才能开发出性价
22、比更高的产品。3.单片机应用注意事项3)C语言是普及最广泛的程序设计语言，它既有高级语言的各种特点，又可对硬件进行操作，并可进行结构化程序设计，用C语言编写的程序较容易移植。4)有时开发一个单片机应用项目，在仿真调试完成后系统运行正常，而接入现场后出现不能正常运行或运行时好时坏，脱离现场后一切正常，这就涉及到可靠性问题。选择性能良好、抗干扰能力强的供电系统，尽量减少从电源引入干扰。设计电路板时尽可能排除引起干扰的因素，做到布线合理，避免高频信号的干扰。选择较好的接地方式，如模拟地和数字地采用一点接地方式，驱动大电流信号时采用光电隔离。3.单片机应用注意事项 数据采集时进行数字滤波处理，常用的数
23、字滤波方式有：程序判断滤波、中位值滤波、算术平均滤波、递推平均滤波法、防脉冲干扰平均值滤波、一阶滞后滤波等。5)由于干扰问题可能是由于不同的原因引起，在设计时要根据项目应用场所分析可能出现的干扰，有目的地设计抗干扰电路。第二节(一)训练实例1.环境条件2.机组配置3.电气控制要求1.熟悉SIEMENS模块化PLC2.了解PLC控制系统的组成3.对硬件进行选型4.进行程序设计(一)训练实例1.环境条件1)冬季采暖室外计算温度：-2.0。2)夏季空调室外计算温度：35.2。3)夏季空调室外日平均计算温度：31.9。4)夏季空调室外计算湿球温度：38.2。5)冬季空调室外计算温度：-5.0。6)平均
24、气温：16.3。7)最热月月平均室外计算相对湿度：79.0%。8)冬季空调室外计算相对湿度：76.0%。9)极端最高温度：40.7。10)极端最低温度：-14.6。11)海拔：23.3m。12)最大风速：30m/s。1.环境条件13)大气压力：冬季1.0233105Pa，夏季1.001710Pa。2.机组配置图5-20机组的结构组成2.机组配置图5-21机组主电路3.电气控制要求(二)训练要领1.熟悉SIEMENS模块化PLC1)DIN认证。2)UL认证。3)CSA认证。4)FM1级1区：A，B，C，D组。5)温度组T4认证(135)。6)船级认证：美国船级社、法国船级社、挪威船级社、德国劳氏
25、船级社和英国劳氏船级社。2.了解PLC控制系统的组成1)中央处理器(CPU)。2)信号模块(SM)：用于数字量和模拟量的输入与输出。3)通信处理器(CP)。4)功能模块(FM)。5)负载电源模块(PS)：S7300需要24V直流电源，将120V/230V交流电压转变为24V直流工作电压。6)接口模块(IM)：用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架(ER)。7)上位机(工控机)：S7300有两种类型，即标准型(温度范围为060)和环境条件扩展型(温度范围为-25+60，且具有更强的耐受振动和污染特性)。3.对硬件进行选型(1)I/O数据类型及相对应的设备类型在对I/O模块进行选型之前，必须
26、先分析系统的I/O类型，见表5-3表5-6。表5-3DI类型3.对硬件进行选型表5-4DO类型表5-5AI类型3.对硬件进行选型表5-6AO类型1)DI模块：6ES7321-1BL00-0AA0(数字量输入模块，32点，DC 24V，光电隔离，40针前连接器)1块。2)DO模块：6ES7322-1BL00-0AA0(数字量输出模块，32点，DC 24V，0.5A，晶体管输出，光电隔离，40针前连接器)1块。3)AI模块：6ES7331-7NF00-0AB0模拟量输入模块，8通道，电压，电流，15位(+符号位)，光电隔离，20针前连接器1块。3.对硬件进行选型4)AO模块：6ES7332-5HD
27、01-0AB0模拟量输出模块，4通道，电压，电流，11位(+符号位或12位)，光电隔离，20针前连接器1块。(2)CPU选型因控制点较少，I/O模块共需4块，最大模块处理数据量为：DI/32点，DO/32点，AI/8点，AO/4点，总共76点运算量。(3)触摸屏选型选用TP170B 1块。图5-22S7300配置3.对硬件进行选型表5-7硬件地址分配(4)传感器与执行器选型1)输入DI设备选用西门子压差开关(QBM815型)和霍尼韦尔高温断路报警器(L4064K1006型)。关于QBM815型压差开关的技术说明：关于L4064K1006型高温断路报警器的技术说明：3.对硬件进行选型2)输出DO
28、设备选用博力谋风阀执行器(AM24SR型)。3)输入AI设备选用SIEMENS温湿度传感器(QFM2160型)。4)输出AO设备选择博力谋风阀执行器(AM24SR型)4.进行程序设计1)硬件的配置和参数化。2)通信的定义。3)测试、启动与维护。4)文档和归档。5)运行/诊断功能。(1)机组主程序(OB1)Network 14.进行程序设计Network 2Network 34.进行程序设计Network 44.进行程序设计Network 5Network 64.进行程序设计Network 74.进行程序设计Network 84.进行程序设计Network 94.进行程序设计Network 10
29、4.进行程序设计Network 114.进行程序设计Network 124.进行程序设计Network 134.进行程序设计Network 144.进行程序设计Network 154.进行程序设计Network 164.进行程序设计Network 174.进行程序设计Network 184.进行程序设计Network 194.进行程序设计Network 20Network 214.进行程序设计Network 224.进行程序设计Network 234.进行程序设计Network 244.进行程序设计Network 254.进行程序设计Network 264.进行程序设计Network 274.
30、进行程序设计Network 284.进行程序设计Network 29Network 30(2)故障查询(FC1)4.进行程序设计Network 1Network 24.进行程序设计Network 34.进行程序设计Network 4Network 54.进行程序设计Network 6Network 7Network 84.进行程序设计Network 9Network 10Network 114.进行程序设计Network 124.进行程序设计Network 134.进行程序设计Network 144.进行程序设计Network 154.进行程序设计Network 164.进行程序设计Netwo
31、rk 174.进行程序设计Network 184.进行程序设计Network 19(3)模拟量输入输出(FC2)4.进行程序设计Network 14.进行程序设计说明：新风温度、送风温度控制方式同回风温度Network 24.进行程序设计Network 34.进行程序设计Network 4Network 54.进行程序设计Network 6(4)制冷、加热、通风自动控制程序4.进行程序设计Network 14.进行程序设计Network 2Network 3Network 4表5-8DI/DO/AI/AO分配表5-8DI/DO/AI/AO分配图5-23触摸屏页面显示界面1图5-24触摸屏页面显
32、示界面22)在显示界面2中机组开启/关闭：状态按钮，变量M0.0；工况选择：DB4.DBW0；参数设定、运行状态、故障查询：按钮，功能设置为选择相应固定界面(3、4、6)；故障复位：按钮，功能设置为按钮按下时置位M1.5，按钮释放时复位M1.5。图5-25触摸屏页面显示界面32)在显示界面2中机组开启/关闭：状态按钮，变量M0.0；工况选择：DB4.DBW0；参数设定、运行状态、故障查询：按钮，功能设置为选择相应固定界面(3、4、6)；故障复位：按钮，功能设置为按钮按下时置位M1.5，按钮释放时复位M1.5。图5-26触摸屏页面显示界面42)在显示界面2中机组开启/关闭：状态按钮，变量M0.0
33、；工况选择：DB4.DBW0；参数设定、运行状态、故障查询：按钮，功能设置为选择相应固定界面(3、4、6)；故障复位：按钮，功能设置为按钮按下时置位M1.5，按钮释放时复位M1.5。图5-27触摸屏页面显示界面52)在显示界面2中机组开启/关闭：状态按钮，变量M0.0；工况选择：DB4.DBW0；参数设定、运行状态、故障查询：按钮，功能设置为选择相应固定界面(3、4、6)；故障复位：按钮，功能设置为按钮按下时置位M1.5，按钮释放时复位M1.5。图5-28触摸屏页面显示界面62)在显示界面2中机组开启/关闭：状态按钮，变量M0.0；工况选择：DB4.DBW0；参数设定、运行状态、故障查询：按钮
34、，功能设置为选择相应固定界面(3、4、6)；故障复位：按钮，功能设置为按钮按下时置位M1.5，按钮释放时复位M1.5。图5-29触摸屏页面显示界面7(一)训练实例1)要求温室控制温度为三挡：第一挡为室温，第二挡为40，第三挡为50，要求温度控制误差小于或等于2。2)温度升高由3台500W的电炉实现。3)要求实时显示温室温度，显示位数为3位(如40.5)。4)当温度不能保证所在要求温度范围时，发出声光报警信号。5)对升温和降温过程的时间不作要求。1.熟悉对温度控制系统的要求(1)温度测量必须设有温度测量电路，因为被测量为模拟量，所以必须将其变成数字量后才能进行微机处理。(2)温度控制通过控制3台
35、电炉的通电或断电来实现温度控制，因此需要3个开关量输出通道。(3)温度给定由于要求温度有3挡，因此必须要有相应的给定输入装置。(4)温度显示按要求实时显示温室的温度值。(5)报警当温度超过要求的范围时，发出声、光报警信号。2.确定控制方案1)第一挡，给定温度为室温，切除所有电炉。2)第二挡，给定温度为40，一般情况为1台电炉工作。3)第三挡，给定温度为50，一般情况为2台电炉工作。4)按照温室温度控制的一般做法，取采样周期为30s，即每30s进行一次温度采样，并改变一次输出状态。3.硬件和软件功能划分1)温度测量电路和检测：包括传感器、放大器、A-D转换及接口电路，软件进行定时采样以实现温度的
36、检测。2)温度控制电路：硬件完成开关量输出和电炉驱动电路，软件根据温度给定值和采样值的大小，决定3台电炉的通电与断电，自动进行温室的温度控制。3)温度给定电路：当设定值为1时，控制温度为室温；设定值为2时，控制温度为(402)；设定值为3时，控制温度为(502)，若设定值不是1、2或3，则显示出错信息，提醒用户重新进行温度设定。4)温度显示电路：实现温度的显示，显示形式为3位十进制数，其中2位整数和1位小数，即“.”。5)报警电路：如果实际温度与设定温度的差值大于5，发出报警信号；差值小于5后，报警信号自动撤除。5)报警电路：如果实际温度与设定温度的差值大于5，发出报警信号；差值小于5后，报警
37、信号自动撤除。图5-30温度控制系统硬件结构框图5.硬件设计(1)微处理器选择和主机系统设计本例对控制精度要求不高，控制功能一般，故选择最常用的MCS51系列单片机中的AT89C51作为CPU。(2)输入通道设计本例的输入通道只有一个，该通道包括温度传感器、放大器和A-D转换器3部分。(3)输出通道设计本例的输出通道有3条，分别控制3台电炉的通电和断电。(4)人机通道设计(1)微处理器选择和主机系统设计本例对控制精度要求不高，控制功能一般，故选择最常用的MCS51系列单片机中的AT89C51作为CPU。图5-31主机电路(2)输入通道设计本例的输入通道只有一个，该通道包括温度传感器、放大器和A
38、-D转换器3部分。图5-32输入通道电路原理图(3)输出通道设计本例的输出通道有3条，分别控制3台电炉的通电和断电。图5-33光电耦合双向晶闸管驱动电路(3)输出通道设计本例的输出通道有3条，分别控制3台电炉的通电和断电。图5-34温度设定电路(4)人机通道设计1)温度设定电路。2)温度显示电路。图5-35LED显示器接口电路3)报警电路。(4)人机通道设计图5-36报警电路6.软件设计(1)软件设计要求(2)软件总体设计(3)程序模块设计下面说明温度检测模块的程序设计(采用汇编语言设计程序)。(4)主程序和中断服务程序设计根据图5-37所示的主程序流程图，可编写出主程序和中断服务程序。1.简
39、述常用电力电力器件的结构和技术参数。2.微变等效法为何只适用于小信号的分析计算？3.分析差动放大电路抑制零点漂移的原理。4.运放电路通常由哪几部分组成？其主参数有哪些？5.试分析、比较编码器和译码器的工作原理。6.异步电动机交、直流调速系统可分为哪几类？试分析转速开环的交直交电压变频调速控制系统的工作原理。(1)软件设计要求1)温度检测。2)温度控制。3)定时。4)温度显示。5)报警。(2)软件总体设计1)程序结构设计。图5-37应用程序总体结构(2)软件总体设计2)程序模块划分。3)存储器配置。程序存储器：使用AT89C51内部的程序存储器。数据存储器：50H温度检测值存放单元；51H温度设定值存放单元；5DH5FH显示缓冲区；60H7FH堆栈；A、B、R0、R5、DPTR工作寄存器；R6软件计数器；片内定时器计数器采样周期定时器，中断方式。4)IO口使用情况：P1.0P1.2输出控制电炉工作；P1.4P1.7拨码盘设定值输入口；P1.3显示器控制；串行口LED显示器接口；P2.0P2.3外部程序存储器地址总线；P2.6报警输出。(3)程序模块设计下面说明温度检测模块的程序设计(采用汇编语言设计程序)。图5-38温度检测程序流程图(4)主程序和中断服务程序设计根据图5-37所示的主程序流程图，可编写出主程序和中断服务程序。
