基于PLC原理在51單片機(jī)上的自動(dòng)抽水控制實(shí)現(xiàn)

1、基于PLC原水控制5實(shí)單片機(jī)上的自動(dòng)抽電子信息科學(xué)與技術(shù)吳欽文學(xué)生姓名:學(xué)生學(xué)號(hào):120303016院 系:物理與電子工程學(xué)院年級(jí)、班:2012級(jí)勵(lì)志班指導(dǎo)教師:文良華2014年6月12日摘 要 第 1 章 緒論 1.1 課題背景 第 2 章 PLC 簡介 . 2.1什么是 PLC 2.2 PLC 的工作原理 第 3 章 硬件介紹 3.1 單片機(jī)抽水控制系統(tǒng)框圖3.2 原理簡介 2.3.3.4.4.3.2.1電路的控制信號(hào)采集5.3.2.2水泵控制電路.5.3.2.3指示燈3.3 硬件選材與制作5.5.3.3.1控制芯片5.3.3.2控制開關(guān)6.3.3.3 5V 電源6.3.3.4 水泵驅(qū)動(dòng)電

2、路.6.3.3.5 指示燈的設(shè)計(jì)第 4 章 程序設(shè)計(jì) .4.1 程序流程圖 4.2主邏輯分析 4.3 提高程序穩(wěn)定性 .第 5 章 結(jié)論與總結(jié)3.1 結(jié)論 3.2 總結(jié) 參考文獻(xiàn) 實(shí)物照片 附錄 1 131416.9.1.0. 11121.2.1.2.本文介紹了一個(gè)使用 51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抽水控制的設(shè)計(jì)。整個(gè)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn) 基于PLC（可編程邏輯控制器）原理。本文將介紹具體設(shè)計(jì)具體實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)包括： 軟硬件的設(shè)計(jì)（其中遇到的問題及解決方式） ；如何保證系統(tǒng)的系統(tǒng)穩(wěn)定與可靠 性；設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障及分析以及整個(gè)系統(tǒng)的成本。 在無人干預(yù) 下設(shè)備平均運(yùn)行時(shí)間不短于一個(gè)月。關(guān)鍵詞 單片機(jī)；PL

3、C可靠性；故障分析第 1 章 緒論1.1 課題背景在農(nóng)村，用水不如城市方便，通常使用水泵抽水，但是很不方便，整個(gè)過程 都需要人在旁邊看著， 以免水過多溢出。 科學(xué)的進(jìn)步帶給人們的是更好的生活方 式，其表現(xiàn)形式是制造和改進(jìn)工具，減輕勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，提高勞動(dòng)效率?？茖W(xué)的進(jìn)步 更帶給人們?nèi)碌乃季S方式以及解決問題的能力。 一直以來人類都以制造工具作 為區(qū)分人與動(dòng)物的一種最本質(zhì)特點(diǎn)， 人類制造的工具種類繁多， 功能涵蓋生活的 各個(gè)方面，可以這么說，只要有人的地方處處充滿著經(jīng)過思維加工過的精妙設(shè)計(jì)。那就是 20世紀(jì)誕生的計(jì)算人類文明燦爛絢麗， 而歷史現(xiàn)在正處在一個(gè)偉大的世紀(jì)， 一個(gè)人類徹底變革 的世紀(jì)。有一種

4、東西將把人類徹底的劃分成兩個(gè)時(shí)代， 機(jī)。其重要意義在于人類所創(chuàng)造的工具將有可能完全脫離人工環(huán)節(jié)， 完全的自動(dòng) 化。計(jì)算機(jī)誕生于 1947年，至今不到百年，就以其強(qiáng)大的力量改變了世界。但是 距它發(fā)揮它的力量還有無窮盡的路要走。進(jìn)入21世紀(jì)的今天， 自動(dòng)化的潮流已經(jīng)來臨， 在這個(gè)信息時(shí)代沒有什么不可 能的?，F(xiàn)在秉承先驅(qū)者的理念讓工具徹底從人類手中解放出去， 這是一片廣闊無 垠的天空有著無盡的可能。讓生活變成有生命的，計(jì)算機(jī)在經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展已經(jīng)擁有這樣的力量。 微控制器件單片機(jī)， 集小型化，高效節(jié)能，可靠穩(wěn)定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已非常成熟。 使用它設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)化的設(shè)備已經(jīng)悉數(shù)平常。 使用單片機(jī)在無人的情

5、況下完成自 動(dòng)抽水的工作是完全做得到的。在數(shù)字電路，工業(yè)控制領(lǐng)域，PLC乍為常用的控制器件，其特點(diǎn)是采用邏輯 方式讓控制量來控制被控量。 當(dāng)然有個(gè)前提， 控制量與被控量都是二進(jìn)制的可以 進(jìn)行與或非運(yùn)算的布爾量。 通過循環(huán)進(jìn)行布爾運(yùn)算， 可以實(shí)現(xiàn)被控量的實(shí)時(shí)可靠 控制，誤操乍的可能極小， 并且有極強(qiáng)的糾錯(cuò)能力， 即使出錯(cuò)在下一運(yùn)算周期中 數(shù)據(jù)也會(huì)被重新刷新，而這個(gè)周期是極短的，通常不過幾毫秒。所以使用PLC勺控制方式具有極強(qiáng)的應(yīng)用性。第2章 P LC簡介2.1什么是PLCPLC即可編程邏輯控制器（可編程控制器件）可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller , P

6、LC ）,它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶 的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。=2.2 PLC的工作原理當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段,即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。 在整個(gè)運(yùn)行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。、輸入采樣階段在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階 段。

7、在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期， 才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。二、用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖）。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算I/O的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功

8、能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng) RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃化，而且排在上面的梯形圖， 其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯 形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖， 描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即 話，輸入過程影像寄存器的值不會(huì)被更新,I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的 程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)另嘰三、輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶

9、程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外 設(shè)。這時(shí)，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。第3章硬件介紹3.1單片機(jī)抽水控制系統(tǒng)框圖atmel89s52整個(gè)電路由五個(gè)部分構(gòu)成：包括單片機(jī)最小系統(tǒng)；控制開關(guān)；水泵驅(qū)動(dòng)電路；運(yùn) 行及故障指示燈。單片機(jī)采用系統(tǒng)框圖2.13.2原理簡介VCC5V C3 1阿A；腫：:L?Lss-1-L T *竹圖為J5及LED1實(shí)物，用于檢測抽水是否正常和指示是否出現(xiàn)異常情況。I*圖為水泵控制電路及5V電源,為單片機(jī)提供電源,以及控制水泵。附錄1/*自動(dòng)抽水機(jī)*/P0.

10、0/P 0.1/P0.2/P0.3/P0.4開始抽水低電平有效 停止抽水高電平有效 電機(jī)控制輸出低電平有效 欠壓檢測高電平正常 水源缺水檢測低電平正常ORG 0000HMOV P0,#0FFH CLR 00H CLR 01H CLR 02H SETB 03HCLR CAJMP MAINORG 0020HMAIN: MOV R4,#1 CPL P1.0 /LOP1:LP8:運(yùn)行指示燈MOV A,P0 / 主要邏輯 CPL AMOV C,ACC.0 ORL C,01H ANL C,ACC.1 CPL C MOV P0.2,C CPL C / 欠壓檢測 JNC LP1 JB 00H,LP2 MOV

11、R3,#10 ACALL DELAY200MS DJNZ R3,LP8 CLR 03H SETB 00H AJMP LP2LP1:LP2:CLR 00H MOV ACC.3,CCLR C MOV R3,#5LP9: ORL C,P0.3ACALL DELAY200MS DJNZ R3,LP9ANL C,ACC.3 / 水源檢測 JNC LP3 JB 02H,LP4 MOV R3,#90LP5: ACALL DELAY200MS DJNZ R3,LP5CLR 03H SETB 02H AJMP LP4LP3:LP4:LP10:LP6:LP7:CLR 02HMOV ACC.4,CSETB CMOV R3,#5ANL C,P0.4ACALL DELAY200MSDJNZ R3,LP10CPL CANL C,ACC.4MOV 01H,CCPL CMOV P0.2,CACALL DELAY200MSDJNZ R4,LOP1/ 故障延時(shí)處理JNC LP6JB 03H,LP7ACALL DELAY5MINSETB 03HAJMP LP7CLR 03HAJMP MAINDELAY5MIN:MOV R4,#100DELAY1: MOV R3,#15DELAY0: ACALL DELAY200MSCPL P0.4 / 故障指示燈DJNZ R3,DELAY0D