基于PLC的锯齿波发生器..

一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。）可编程序控制器（PLC）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命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC业已成为自动控制工作者不可或缺的重要工具。欧姆龙是当前国内应用较多的可编程控制器产品，其性能优异、功能强大、适用范围广。在电子工程、通信工程、自动控制、遥控控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到锯齿波形发生器。这里采用PLC可很方便地构成锯齿波发生器，其波形质量、幅度和频率稳定性、可调性都能达到较高的性能指标。二、参考文献[1]王化祥，张淑英等.传感器原理及应用.天津大学出版社,2003,103~120.[2]王辉，张亚妮，徐江伟等.欧姆龙系列PLC原理及应用.人民邮电出版社，2009.6.[3]张桂臣，吴庚申.S7-300系列PLC的模拟量处理方法.青岛远洋船员学院学报,2004,31(4)[4]郑潮印等.利用开入节点实现PLC的模入采集.国内外机电一体化技术，2005，67(2).[5]程周.电气控制与PLC原理及应用（欧姆龙机型）.电子工业出版社，2006.8.[6]师克宽.过程参数检测.北京：中国计量出版社,1999,56~78.[7]王兆明.电气控制与PLC技术.清华大学出版社.2005.2[8]孔祥冰等.电气控制和PLC技术应用.中国电力出版社.2008.8[9]陈明义.电工电子学实验教程.长沙：中南大学出版社，2005，258~302.[10]张忠权.电子技术基础实验与课程设计.北京：中国电力出版社，2005，132~156.[11]徐启华.电阻的测量与非电量检测.西安：陕西科学技术出版社，1998，50~89.[12]苏文平.新型电子电路应用实例精选.北京：北京航空航天大学出版社，2006，90~125.三、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。）设计内容：1）锯齿波发生器输出的波形频率范围0.02Hz-1kHz连续可调；2）方波幅值正负10v，线性度优于0.01%；3）波峰峰值20v，各种输出波形幅值均连续可调。4）波形可用触摸屏显示，方便可调。具体要求：1.就课题任务查阅相关资料，熟悉课题中要用到的各种传感设备及驱动设备；2.根据现有装置情况，制定出课题的控制方案；3.根据控制方案、PLC机型、触摸屏完成PLC的I/O接口分配和正确连线并完成硬件测试；4.编写软件程序，并与硬件实现联机调试；5.完成毕业设计论文。指导教师（签字）年月日审题小组组长（签字）年月日天津大学仁爱学院本科生毕业设计（论文）开题报告课题名称基于可编程序控制的锯齿波发生器系名信息工程系专业自动化学生姓名指导教师一、课题来源及意义可编程序控制器（PLC）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。是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发出来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它是以微处理器为核心，并采用可编程序的存储器来编写的程序并进行逻辑控制、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命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC业已成为自动控制工作者不可或缺的重要工具。欧姆龙是当前国内应用较多的可编程控制器产品，其性能优异、功能强大、适用范围广。已经进入信息化时代的社会，信息化时代的社会发展更加是离不开电子产品的发展。我们所研究的锯齿波和正弦波、三角波就是常用的基本测试信号。不仅仅有这些，如在示波器、电视机等仪器中，目的是为了使电子可以按照一定规律运动，并利用荧光屏可以显示图像，我们常常会用到锯齿波产生器来作为我们研究的时基电路。另外，目的是为了要在示波器上的荧光屏上得到不失真地可以观察到被测信号的波形，我们就会要求在水平偏转板加上可以随时间作线性变化的电压——锯齿波电压，为了可以达到电子束沿水平方向均匀搜索荧光屏。并且电视机显像管荧光屏上的光点，就必须靠磁场变化来进行偏转，所以我们就需要用锯齿波电流来控制。因此，锯齿波在实际的生产生活中具有有广泛的应用。作为工业自动化的重要支柱之一的可编程序控制器(PLC)就以其高可靠性和操作简单等优点引导了当今工业自动化的潮流，因此掌握PLC技术已成为大势所趋，本课题就是利用可编程序控制器（PLC）来实现的锯齿波发生器，由于不同的电子产品所需要的是不同频率不同幅度的锯齿波，所以我们就需要设计出可调的电阻来这样我们就会得到与它匹配的波形，从而使得它能正常工作运行，从而使它的工作效率达到最高。二、国内外发展现状随着进年来计算机技术的迅猛发展以及各行业的需求，锯齿波发生器处理的方法和理论迅速发展，技术不断创新和完善，其在各行各业的应用也越来越广泛。在就业竞争日益激烈的今天，掌握PLC设计和应用是从事工业控制研发技术人员必须掌握的一门专业技术。在电子工程、通信工程、自动控制、遥控控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到锯齿波形发生器。这里采用PLC可很方便地构成锯齿波发生器，其波形质量、幅度和频率稳定性、可调性都能达到较高的性能指标。在70年代以前，信号发生器主要分为两大类：正弦波和脉冲波，函数发生器也可以提供正弦波、余弦波、三角波、方波等几种常用标准波形。锯齿波发生器也是最常见的波形之一。标准锯齿波的波形是先呈直线上升，随后陡落，再上升，再陡落，如此反复。我们平时看到的彩色电视机屏幕和示波器上的阴极射线管上的图像产生，锯齿波起到了很重要的控制作用，由光组成的栅格拼凑成的，我们都知道，电视屏幕上的一帧图像不是在同一时刻形成的，而是通过电子束扫描逐步出现的。控制扫描电子束方向的电磁铁中，通的电流就是锯齿波电流。当电流强度在直线上升的过程中，磁场强度逐步增强，电子束偏转幅度逐渐加大，在屏幕上扫过，通过电子束不同时刻强弱的不同形成不同色调和亮度的光栅格；而当电流强度突然降低时，磁场强度随之骤降，电子束迅速返回初始位置，开始下一轮扫描。其他波形时，需要采用较复杂的电路和机电结合的方式。这个时期的波形发生器好多采用的是模拟电子技术，而要产生较为复杂的信号波形，电路结构是非常复杂。另外还存在两个突出问题，一是通过电位器的调节来实现输出频率的调节，很难将频率调到某一固定值；二是脉冲的占空比不可调节。锯齿波也是合成乐器中常出现的合成主音音色。在著名的音乐动画Animusic中，锯齿波给人的视觉通感通常是亮红或亮黄色。锯齿波被描绘成纯红色可以旋转的激光束，很贴切地体现了锯齿波音色富有穿透力的特点。锯齿波的扫描特性广泛应用于电视，显示器，示波器，就是把把锯齿波电流加在水平的偏转线圈上，或就是把锯齿波电压加在示波水平偏转电极，使电子枪发出的电子射线，按时间原则偏转，扫描屏幕。锯齿波发生器的市场潜力无穷尽。因为人们越来越离不开电话电脑电视机。锯齿波从中起到了非常大的作用。三、研究目标利用可编程序控制器（PLC）使锯齿波发生器输出的波形频率范0.02Hz-1kHz连续可调；方波幅值正负10v，线性度优于0.01%；波峰峰值20v，各种输出波形幅值均连续可调。波形可用触摸屏显示，方便可调。四、研究内容模拟量是指连续变化的物理量，如温度、液位、压力等等。在工业中一把都要求把模拟量采样和控制都转化为标准的电信号，和微机一样，PLC只能处理数字量，因此对模拟量的处理就要求配置相应的模拟量借口单元，基于PLC的锯齿波发生器的模拟量仅限于输出，所以我们就只需要一个D/A转化单元。A/D转换器的作用是将模拟量转换成数字量。在A/D转换过程中，输入的是时间上、幅值上都是连续的模拟量，而输出的则是时间上，幅值上均离散的数字量，因此，要把模拟量转换成数字时需经采样、保持、量化、编码四个步骤。D/A转换器的作用是将数字量转换成模拟量。D/A转换器实际上是一个由运算放大器构成的模拟加法器，基准电压经不同的权位二进制数控制的电子开关和相应电阻网络后做为各个不同比例的输入电压由运放相加，作为模拟量的输出。锯齿波输出波形的幅值在上限Vmax和下限Vmin之间按指定的斜率递增或则递减，设Vmin=0时，我们可以很方便的是用BCD码递增/、递减指令和比较指令来实现锯齿波发生器的幅值控制设置。因为D/A是采用16进制的，不符合我们十进制要求，所以需要加上标度指令，将有关的参数转变成我们要求的参数。要求锯齿波发生器输出的波形都频率连续可调，输出的波形可在触摸屏上显示，方便可调。软件程序与硬件实现联机调试。I/O分配表：启动按钮SB10.00停止按钮SB20.01模拟量电压输出1.00调试过程：[1]先将PLC程序传入S7-200PLC中，只连接启动与停止开关。[2]按下启动按钮，然后用万用表测CS1W-MAD44模拟量I/0模块的两点间的电压，看是否按照规定曲线运行，如果运行正确则证明PLC部分调试成功。[3]打开启动按钮，并且按照给定的时间函数循环运行。显示的最大频率是10，最小为5五、研究方法与手段研究利用PLC对锯齿波发生器的设计问题，在可编程控制器的电子系统上设计。根据控制方案，PLC机型，触摸屏来完成对PLCI/O接口分配和正确连线并完成硬件测试。六、进度安排1、2013.12.07-2014.03.01调查与课题相关的资料，了解本题的背景，及国外的研究近况。2、2014.03.01-2014.03.15撰写开题报告，对毕业设计初步规划。3、2014.03.15-2014.04.15根据所查阅资料和自己所学知识制定完整设计方案，初步完成设计论文。4、2014.04.15-2014.05.01检查设计中存真的问题，修正错误，完善论文的内容。5、2014.05.01-2014.05.15将最终的毕业论文上交并准备答辩七、主要参考[1]王化祥，张淑英等.传感器原理及应用.天津大学出版社,2003,103~120.[2]王辉，张亚妮，徐江伟等.欧姆龙系列PLC原理及应用.人民邮电出版社，2009.6.[3]张桂臣，吴庚申.S7-300系列PLC的模拟量处理方法.青岛远洋船员学院学报,2004,31(4)[4]郑潮印等.利用开入节点实现PLC的模入采集.国内外机电一体化技术，2005，67(2).[5]程周.电气控制与PLC原理及应用（欧姆龙机型）.电子工业出版社，2006.8.[6]师克宽.过程参数检测.北京：中国计量出版社,1999,56~78.[7]王兆明.电气控制与PLC技术.清华大学出版社.2005.2[8]孔祥冰等.电气控制和PLC技术应用.中国电力出版社.2008.8[9]陈明义.电工电子学实验教程.长沙：中南大学出版社，2005，258~302.[10]张忠权.电子技术基础实验与课程设计.北京：中国电力出版社，2005，132~156.[11]徐启华.电阻的测量与非电量检测.西安：陕西科学技术出版社，1998，50~89.[12]苏文平.新型电子电路应用实例精选.北京：北京航空航天大学出版社，2006，90~125.[13]康华光．电子技术基础（模拟部分）（第四版）．武汉：高等教育出版社，2005.7[14]舒庆莹．凌玲．模拟电子技术基础实验．武汉：武汉理工大学出版社，2008.2[15]徐国华．电子技能实训教程．北京：北京航空航天大学出版社，2006选题是否合适：是□否□课题能否实现：能□不能□指导教师（签字）年月日选题是否合适：是□否□课题能否实现：能□不能□审题小组组长（签字）年月日毕业设计（论文）说明书题目：基于可编程控制器的锯齿波发生器设计系名信息工程系专业自动化学号学生姓名指导教师2014年6月日摘要可编程控制器（PLC）是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发出来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或