1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　電磁爐又稱為電磁灶，它起源于德國。電磁爐與其他廚房電器和傳統(tǒng)灶具相比，電磁爐除在加熱時間稍遜于煤氣爐之外，其余指標均優(yōu)于同類加熱器。無論在安全、節(jié)能、高效、簡便等方面都具有很大的優(yōu)越性，尤其在環(huán)保方面的優(yōu)點更為突出。根據(jù)市場調查，電磁爐在國內外市場的需求量很大。國外許多服務行業(yè)和家庭已經習慣使用這類智能化程度高、環(huán)保、高效的

2、電磁爐，而且產品的更新速度也比較快。電磁爐正處產品生命周期中的成長期，對該產品的需求，國內市場容量和潛力巨大。國際市場只要質量和技術檔次能跟上，出現(xiàn)的前景同樣看好。在這樣的市場和需求背景下，我們開發(fā)出多功能，具有各種保護功能的新型電磁爐更是我們追求的。</p><p>　　本文利用PLC控制，設計出了具有取暖、熱水、洗浴等多項功能的壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)。并且有自啟動和高溫保護功能。在某一些檢測控制方面打破

3、了傳統(tǒng)的控制思想，實現(xiàn)了自我創(chuàng)新。</p><p>　　關鍵詞：控制；PLC；電磁爐</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Induction Cooker is also known as technical Cooking appliances which originated from Germany.

4、 Compared with other kitchen appliances and traditional Cooking appliances, except that Induction Cooker at the heating time is in less gas stove, the other indicators are better than similar heater. In terms of safety,

5、energy conservation, efficient and simple are all have a great advantage.particularly the advantages of the aspects of environmental are more prominent. According to the market research, </p><p>　　Using PLC

6、control, I designed a wall-mounted with automatic control system Induction Cooker which have a multi-function about heating, hot water and toiletries and so on, And also have a function of self-starting and high temperat

7、ure protection. In certain areas about Detection of control, It breaks the traditional control of thinking and realized the self-innovation. </p><p>　　Keywords：Control；PLC；Induction Cooker</p><p&

8、gt;<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　1.1 課題設計的意義和目的1</p><p>　　1.2 本文選題背景和意義1</p><p>　　1.2.1 國內外電磁爐的發(fā)展狀況1</p><p>　　1.

9、2.2 PLC技術的發(fā)展和應用2</p><p>　　1.2.3 PLC與繼電器控制的比較及特點4</p><p>　　1.3 課題研究內容6</p><p>　　1.3.1 設計內容6</p><p>　　1.3.2 設計要求與任務6</p><p><b>　　1.4 小結7</b>

10、;</p><p>　　2 壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)的硬件設計8</p><p>　　2.1 控制電路設計8</p><p>　　2.1.1 PLC的選型設計8</p><p>　　2.1.2 PLC控制系統(tǒng)的硬件配置8</p><p>　　2.1.3 PLC的輸入∕輸出點分配8</p>&

11、lt;p>　　2.1.4 主電路的設計及PLC外部接線圖9</p><p>　　2.2 PLC與其他硬件配置明細表10</p><p><b>　　2.3 小結11</b></p><p>　　3 壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)的軟件設計12</p><p>　　3.1 軟件開發(fā)平臺和編程語言的選擇12&l

12、t;/p><p>　　3.2 壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)的程序設計12</p><p>　　3.2.1 主控流程圖設計12</p><p>　　3.2.2 畫梯形圖13</p><p><b>　　3.3 小結17</b></p><p>　　4 壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)仿真18<

13、;/p><p>　　4.1 用編程軟件編譯調試程序18</p><p>　　4.2 用S7-200仿真器模擬仿真程序18</p><p><b>　　4.3 小結27</b></p><p><b>　　5 結束語28</b></p><p><b>　　參考文

14、獻30</b></p><p><b>　　致謝31</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1 課題設計的意義和目的</p><p>　　PLC原理及應用課程設計是電氣自動化專業(yè)自動控制領域重要的實踐環(huán)節(jié)之一，主要以小型實用性PLC控制系統(tǒng)的軟

15、、硬件設計為主。</p><p>　　課題設計的目的：（1）全面熟練掌握PLC的硬件組成以及各種指令的應用</p><p>　　（2）掌握小型PLC應用系統(tǒng)設計的步驟（3）熟悉和掌握PLC開發(fā)系統(tǒng)的應用和軟件調試過程（4）通過設計過程中對故障的分析、判斷、檢修進一步鍛煉和培養(yǎng)動手能力。</p><p>　　課題設計的任務：（1）全面理解本次實訓的硬件電路組成及具體實

16、現(xiàn)方法（2）根據(jù)具體的實訓要求編寫相應程序（3）用軟件調試設計程序，觀察設計的實際效果。</p><p>　　1.2 本文選題背景和意義</p><p>　　PLC技術是工業(yè)自動化的重要手段，在很多領域都已應用。電磁爐早已步入千家萬戶，我們更要尋找一種很好的控制方法。讓電磁爐能更好的發(fā)揮作用，更好的服務于人類。</p><p>　　1.2.1 國內外電磁爐的發(fā)展狀況

17、 </p><p>　　電磁爐又稱為電磁灶，它起源于德國。在西方發(fā)達國家，電磁爐的普及率達到了60%-70%。在我國，電磁爐也開始步入千家萬戶。電磁爐與其他廚房電器和傳統(tǒng)灶具相比，電磁爐除在加熱時間稍遜于煤氣爐之外，其余指標均優(yōu)于同類加熱器。無論在安全、節(jié)能、高效、簡便等方面都具有很大的優(yōu)越性，尤其在環(huán)保方面的優(yōu)點更為突出。其自動檢查鍋具以及過熱保護等先進設置，不會象電爐那樣產生明火，不會造成視覺污染或者電路短路

18、等問題;不會燃燒時產生廢氣，以及諸如液化氣泄漏造成的中毒甚至爆炸的安全隱患。同時電磁爐方便收藏、易于清潔、體積小巧，且在使用時不至于使室溫上升，在省電、省錢以及安全有保障的情況下將食物料理過程輕松完成。電磁爐分為工頻電磁爐和高頻電磁爐，工頻電磁爐工作簡單可靠，主要存在的問題是噪聲大，已被淘汰，現(xiàn)在所說的電磁爐指的都是高頻電磁爐。 電磁爐是運用高頻電磁感應原理加熱。它將市電整流濾波后得到的脈動直流轉換成高頻電流，通過加熱線圈建立高頻磁場，

19、磁力線經線圈與鍋底構成的磁回路穿透灶面作用于鍋底，在鍋底形成渦流而發(fā)熱，起到加熱鍋中食物的作用。根據(jù)市場調查，電磁爐在國內外市場的需求量很大。國外許多服務行業(yè)和家庭己習</p><p>　　1.2.2 PLC技術的發(fā)展和應用</p><p>　　PLC即可編程控制器的英文名稱Programmable Logic Controller的簡稱，是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在198

20、7年國際電工委員會IEC（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：</p><p>　　“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外

21、圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計［1］?！?lt;/p><p>　　（1）PLC的發(fā)展狀況</p><p>　　雖然PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術的不斷進步，PLC也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分三個階段：</p><p>　　早期的PLC（60年代末—70年代中期）

22、</p><p>　　早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制，定時等。它在硬件上以準計算機的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改進以適應工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術人員所熟悉的繼電器控

23、制線路的方式—梯形圖。因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復使用等。其中PLC特有的編程語言—梯形圖一直沿用至今。</p><p>　　中期的PLC（70年代中期—80年代中，后期）</p><p>　　在70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化。美國，日本，德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處

24、理單元(CPU)。</p><p>　　這樣，使PLC得功能大大增強。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數(shù)等功能以外，還增加了算術運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC得應用范圍得以擴大。</p><

25、;p>　　近期的PLC（80年代中、后期至今）</p><p>　　進入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的當次普遍提高。而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化［2］［3］。</p><p>　?。?）PLC的應用前

26、景</p><p>　　目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。</p><p>　　開關量的邏輯控制。PLC取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、訂書機械、印刷機、磨床、組合機床、包裝生產線、電鍍流水線等。

27、</p><p>　　模擬量控制。在工業(yè)生產過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。</p><p>　　運動控制。PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構

28、配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。</p><p>　　過程控制。過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調節(jié)是一般閉環(huán)控

29、制系統(tǒng)中用得較多的調節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。</p><p>　　數(shù)據(jù)處理?，F(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控

30、制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。</p><p>　　通信及聯(lián)網。PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工業(yè)等各大領域自動化網絡發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統(tǒng)。新近生產的PLC

31、都具有通信接口，通信非常方便［3］［5］［6］。</p><p>　　1.2.3 PLC控制與繼電器控制的比較</p><p>　　本設計中采用可編程控制器（PLC）來實現(xiàn)其控制功能，具有極大的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在設計時間短，響應速度快，可靠性高，可實現(xiàn)順序控制功能、定時、計數(shù)、運動控制、數(shù)據(jù)處理、閉環(huán)控制及通信聯(lián)網等功能。另外其控制電路、程序易于修改。</p><p>

32、;　　在工業(yè)自動化領域，可編程控制器(PLC)作為自動控制以成為大多數(shù)自動化系統(tǒng)的設備基礎，同時也給工業(yè)控制帶來了前所未有的非凡變化。使用PLC的工業(yè)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的用繼電器的工業(yè)控制系統(tǒng)相比，在操作、控制、效率和精度等各個方面都具有無法比擬的優(yōu)點。雖然在工業(yè)控制系統(tǒng)中所使用的繼電器控制設備不會被完全淘汰，但是由于PLC的出現(xiàn)已經改變了工業(yè)控制設計者的設計思想。</p><p>　?。?）繼電器控制存在的缺點&l

33、t;/p><p>　　今天繼電器已應用到家庭及工業(yè)控制的各個領域。他們比以往的產品具有更高的可靠性。但是，這也是隨之帶來的一些問題。如絕大多數(shù)控制繼電器都是長期磨損和疲勞工作條件下進行的，容易損壞。而且繼電器的觸點容易產生電弧，甚至會熔在一起產生誤操作，引起嚴重的后果。再者，對一個具體使用的裝有上百個繼電器的設備，其控制箱將是龐大而笨重的。在全負荷運載的情況下，大的繼電器將產生大量的熱及噪聲，同時也消耗了大量的電能。

34、并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡單的改動，也需要花費大量時間及人力和物力去改制、安裝和調試。</p><p>　?。?）PLC的優(yōu)勢、特點</p><p>　　可編程控制器以體積小功能強大所著稱，它不但可以很容易地完成順序邏輯、運動控制、定時控制、計數(shù)控制、數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產機械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實現(xiàn)生產過程的自動控制。

35、特別是現(xiàn)在，由于信息、網絡時代的到來，擴展了PLC的功能，使它具有很強的聯(lián)網通訊能力，從而更廣泛地應用于眾多行業(yè)。</p><p><b>　?。?）PLC的功能</b></p><p>　　順序控制。順序控制是PLC最基本、應用最廣泛的領域。所謂的順序控制，就是按照工藝流程的順序，在控制信號的作用下，使得生產過程的各個執(zhí)行機構自動地按照順序動作。由于它還具有編程設計

36、靈活、速度快、可靠性高、成本低、便于維護等優(yōu)點，所以在實現(xiàn)單機控制、多機群控制、生產流程控制中可以完全取代傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)。它主要是根據(jù)操作按扭、限位開關及其它現(xiàn)場給來的指令信號和傳感器信號，控制機械運動部件進行相應的操作，從而達到了自動化生產線控制。比較典型應用在自動電梯的控制、管道上電磁閥的自動開啟和關閉、皮帶運輸機的順序啟動等。</p><p>　　閉環(huán)過程控制。以往對于過程控制的模擬量均采用硬件

37、電路構成的PID模擬調節(jié)器來實現(xiàn)開、閉環(huán)控制。而現(xiàn)在完全可以采用PLC控制系統(tǒng)，選用模擬量控制模塊，其功能由軟件完成，系統(tǒng)的精度由位數(shù)決定，不受元件影響，因而可靠性更高，容易實現(xiàn)復雜的控制和先進的控制方法，可以同時控制多個控制回路和多個控制參數(shù)。例如生產過程中的溫度、流量、壓力、速度等。</p><p>　　運動位置控制。PLC可以支持數(shù)控機床的控制和管理，在機械加工行業(yè)，可編程控制器與計算機數(shù)控（CNC）集成在

38、一起，用以完成機床的運動位置控制，它的功能是接受輸入裝置輸入的加工信息，經處理與計算，發(fā)出相應的脈沖給驅動裝置，通過步進電機或伺服電機，使機床按預定的軌道運動，以完成多軸伺服電機的自控。目前以用于控制無心磨削、沖壓、復雜零件分段沖裁、滾削摸削等應用中。</p><p>　　生產過程的監(jiān)控和管理。PLC可以通過通迅接口與顯示終端和打印機等外設相連。顯示器作為人機界面（HMI）是一種內含微處理芯片的智能化設備，它與P

39、LC相結合可取代電控柜上眾多的控制按鈕、選擇開關、信號指示燈，及生產流程模擬屏和電控柜內大量的中間繼電器和端子排。所有操作都可以在顯示屏上的操作元件上進行。PLC可以方便、快捷地對生產過程中的數(shù)據(jù)進行采集、處理，并可對要顯示的參數(shù)以二進制、十進制、十六進制、ASCII字符等方式進行顯示。在顯示畫面上，通過圖標的顏色變化反應現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)，如閥門的開與關，電機的啟動與停止，位置開關的狀態(tài)等。PID回路控制用數(shù)據(jù)、棒圖等綜合方法反映生產

40、過程中量的變化，操作人員通過參數(shù)設定可進行參數(shù)調整，通過數(shù)據(jù)查詢可查找任一時刻的數(shù)據(jù)記錄，通過打印可保存相關的生產數(shù)據(jù)，為今后的生產管理和工藝參數(shù)的分析帶來便利。</p><p>　　網絡特性。PLC可以實現(xiàn)多臺PLC之間或多臺PLC與一臺計算機之間的通訊聯(lián)網要求，從而組成多級分布式控制系統(tǒng)，構成工廠自動化網絡。</p><p>　?、偻ㄟ^通訊模塊、上位機以及相應的軟件來實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的遠

41、距離監(jiān)控。</p><p>　?、谕ㄟ^調制解調器和公用電話網與遠程客戶端計算機相連，從而使管理者可通過電話線對控制系統(tǒng)進行遠距離監(jiān)控［5］［9］。</p><p>　　1.3 課題研究內容</p><p>　　1.3.1 設計內容</p><p>　　設計一個壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)，具有取暖、熱水、洗浴等多項功能，進水盒出水采用電磁閥控

42、制，高頻電源采用3個2kw電源，其中一個高頻電源能夠進行功率微調。</p><p>　　1.3.2 設計要求與任務</p><p>　　（1）控制面板上包括取暖、熱水、高溫、中溫、低溫、微調、啟動和停止按鈕；</p><p>　?。?）取暖時具有5℃低溫自啟動功能；</p><p>　　（3）具有80℃高溫保護功能；</p>&

43、lt;p>　　（4）熱水時具有水流自動調溫功能。</p><p><b>　　1.4 小結</b></p><p>　　通過對PLC的認識，了解其發(fā)展和特點，并與繼電器、單片機的比較突現(xiàn)出PLC的特點明顯前景廣泛。利用PLC來實現(xiàn)中低壓配電網的RTU功能，具有簡單、可靠、易用等特點，是一個比較有應用前景的實現(xiàn)方案。</p><p>　　2

44、 壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)的硬件設計</p><p>　　本文研究的課題是采用PLC技術對壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)的研究，采用PLC技術的軟件編程方法代替通過連線而實現(xiàn)的所有邏輯控制，并根據(jù)PLC的功能特點增加工作狀態(tài)顯示、故障顯示等功能；并對系統(tǒng)的硬件、軟件進行設計研究和實驗室模擬調試。</p><p>　　2.1 控制電路設計</p><p>　　PLC

45、技術是工業(yè)自動化的重要手段，它可以實現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時、記數(shù)、算術運算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信等功能，并且具有處理分支、中斷、自診斷能力［6］。PLC技術的邏輯控制功能通過軟件編程來實現(xiàn)，柔性強，控制功能多，控制線路大大簡化。PLC的輸入輸出回路均帶有光電隔離等抗干擾和過載保護措施。程序運行為循環(huán)掃描工作方式，且有故障檢測及診斷程序，可靠性極高。PLC控制系統(tǒng)為模塊化結構，維護更換方便，并可顯示故障類型。因此本文決定采用PLC進行控

46、制，并且保持原有的操作方式、按鈕、開關的作用不變，以方便用戶，縮短適應期。</p><p>　　2.1.1 PLC的選型設計</p><p>　　S7-200系列PLC為小型PLC，外形尺寸小、質量輕、功耗小。其雖然為小型PLC，但是許多功能達到了原來大、中型PLC的水平，而價格卻是小型PLC的價格。特別是S7-200的第二代，CPU22X系列具有多種功能塊和人機界面可供選擇，具有功能齊全

47、的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，系統(tǒng)非常方便，可以很容易地組成PLC網絡，控制系統(tǒng)的設計更簡單幾乎可以完成任何功能的控制任務。因此，本次設計選用S7-200型PLC［1］。</p><p>　　2.1.2 PLC控制系統(tǒng)的硬件配置</p><p>　　由本文的控制方案可以看出，本次PLC電路主要有PLC、各種傳感器、操作開關等。壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)中，設計運用了11個按鈕輸入，6個開關輸

48、入，7個輸出。由于點數(shù)不多，本文決定選用一臺CPU226主機模塊進行控制。PLC控制系統(tǒng)的硬件詳細配置見表2-2。</p><p>　　2.1.3 PLC的輸入∕輸出點分配</p><p>　　用一臺CPU226單機實現(xiàn)對壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)的控制。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，數(shù)字輸入點采用數(shù)字濾波，不使用脈沖捕捉功能。輸出表設計為封鎖輸出方式［1］。輸入輸出信號的對照表見表2-1所

49、示。</p><p>　　表2-1 PLC的輸入/輸出地址分配</p><p>　　Tab．2-1 The detailed table of the input/output addresses of PLC</p><p>　　其中爐內溫度繼電器1為5℃動作繼電器，實現(xiàn)5℃自啟動功能；爐內溫度繼電器2 為80℃動作繼電器，實現(xiàn)80℃高溫保護功能。洗浴閥處溫度繼電

50、器，實現(xiàn)洗浴時水流自動調溫功能?？梢赃x擇適合人洗浴的最佳溫度范圍，繼電器1、2、3分別為37℃、42℃、47℃動作的繼電器，把溫度鎖定在37℃~47℃之間。詳細實現(xiàn)過程見3.2程序設計及4.2仿真部分。</p><p>　　2.1.4 主電路的設計及PLC外部接線圖</p><p>　　主電路中，低溫、中溫、高溫是分別接一個、兩個、三個2kw電源來實現(xiàn)的，其中每種都接上功率可微調電源，以實

51、現(xiàn)微調功能。根據(jù)輸入輸出對照表設計出PLC的外部接線示意圖2-1如下。</p><p>　　圖2-1 PLC電路主機單元的I/O圖</p><p>　　Fig．2-1 The I/O diagram of the host unit of PLC</p><p>　　2.2 PLC與其他硬件配置明細表</p><p>　　PLC外部輸出器件的

52、選擇對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的影響，因此要選用安全、可靠的設備。系統(tǒng)所選用的元件的名稱、電氣符號、型號、數(shù)量等具體參數(shù)在下面表2-2的元件名細表中［4］。</p><p><b>　　2.3 小結</b></p><p>　　壁掛式多用電磁爐控制系統(tǒng)如果使用繼電器控制實現(xiàn)，控制系統(tǒng)體積大、運行噪音大、功耗高、接線復雜、故障率高、工作穩(wěn)定性和可靠性差、控制速度慢、控制精度差

53、、功能改變難度大、使用壽命短，缺乏故障自診斷能力。PLC技術可以實現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時、計數(shù)、算術運算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信等功能。PLC技術的邏輯控制功能通過軟件編程來實現(xiàn)，柔性強，控制功能多，控制線路大大簡化。因此可以采用PLC控制來代替繼電器控制，可以保持原有的操作方式按鈕、開關、主令的作用不變。以方便用戶，縮短適應期。本章對多用電磁爐的硬件做詳細的設計，包括PLC的選型、輸入輸出分配、PLC的外部接線等。</p>

54、<p>　　3 壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)的軟件設計</p><p>　　3.1 軟件開發(fā)平臺和編程語言的選擇</p><p>　　由上一章節(jié)介紹知，本次設計采用S7-200型PLC。S7系列是德國SIEMENS公司于20世紀末推出的新型PLC產品，編程時均使用STEP7編程軟件。這是一種基于windows平臺的應用軟件，是西門子公司專為SIMATIC系列S7-200PLC

55、研制開發(fā)的編程軟件。而S7-200支持的STMATIC和IEC1131-3兩種基本類型的指令集中，STMATIC指令集是西門子公司PLC專用的指令集。本次設計就為STMATIC指令系統(tǒng)編制的梯形圖程序。</p><p>　　STEP7編程軟件提供了三種編程語言，即梯形圖（LAD）、語句表（STL）、及功能塊圖（FBD）,每種語言都有自己的特點。梯形圖語言（LAD）是在繼電接觸控制基礎上演變而來的，是一種圖形化的編

56、程語言。梯形圖語言比較形象、直觀。編程人員幾乎不必具有計算機的基礎知識，不需考慮PLC內部結構原理，只要有繼電接觸控制的基礎，就能在很短時間內掌握梯形圖（LAD）的使用和編程方法，因此這種編程語言應用最廣，所有PLC廠商均支持梯形圖語言編程。語句表（STL）是用助記符來表示PLC的各種操作功能，類似于計算機的匯編語言，特別適合于熟悉計算機原理和熟悉PLC和有經驗的程序員使用，用它可以編寫出梯形圖語言或功能塊語言（FBD）無法實現(xiàn)的程序，

57、程序執(zhí)行速度最快。功能塊語言（FBD）也是一種圖形化語言，主要由多種功能組成，類似于數(shù)字邏輯門電路，適用于有數(shù)字電路基礎的人編程使用，但在國內使用較少。</p><p>　　綜上所述本次設計選用梯形圖語言（LAD）編程最好，可編制出與電氣原理圖相類似的程序，更形象、直觀［1］［3］。</p><p>　　3.2 壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)的程序設計</p><p>

58、;　　3.2.1 主控流程圖設計</p><p>　　功能流程圖簡稱功能圖，功能流程圖是專用于工業(yè)順序控制程序設計的一種功能說明性語言。為了編程方便，可以直接用內部存儲器位M來代表各步的編號，設計主控流程圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 功能流程圖</p><p>　　Fig．3-1 the flow chart of Function</p&

59、gt;<p>　　按啟動按鈕SB1后M0.0得電，進出口電磁閥打開，在按取暖按鈕SB2或熱水按鈕SB3分別進入取暖、熱水狀態(tài)，按高、中、低溫按鈕可調高、中、低溫。</p><p>　　當洗浴閥開時，流量檢測開關B合上，水流進入自動調溫狀態(tài)。由安裝在洗浴手動閥后的溫度繼電器實現(xiàn)。當洗浴水流溫度低于37℃時，三個溫度繼電器都未動作，自動為高溫加熱狀態(tài)；當洗浴水流溫度高于37℃而低于42℃時，自動變?yōu)橹袦?/p>

60、加熱狀態(tài)；當洗浴水流溫度高于42℃而低于47℃時自動變?yōu)榈蜏丶訜釥顟B(tài)；當洗浴水流溫度高于47℃時停止加熱。水流溫度在此四個比較適合人洗浴的狀態(tài)下變化。如覺水溫不適可進行功率微調，微調時水流無自動調溫功能。</p><p>　　無論是在取暖還是在熱水、洗浴狀態(tài)，都可以實現(xiàn)功率微調。由于高、中、低溫三種狀態(tài)都將可微調電源以最大功率接入，這樣一來剛進入微調狀態(tài)時只能在某一狀態(tài)下進行減功率微調。</p>&

61、lt;p>　　3.2.2 畫梯形圖</p><p>　　根據(jù)前面所畫的功能流程圖，就可以很容易用編程軟件做出梯形圖程序。如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)的LAD程序圖</p><p>　　Fig．3-2 the LAD procedures map of the wall-mounted use of the aut

62、omatic control system Induction Cooker</p><p>　　圖3-2 壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)的LAD程序圖(續(xù)圖)</p><p>　　Fig．3-2 the LAD procedures map of the wall-mounted use of the automatic control system Induction Cooker (c

63、ontinuous diagram)</p><p>　　圖3-2 壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)的LAD程序圖(續(xù)圖)</p><p>　　Fig．3-2 the LAD procedures map of the wall-mounted use of the automatic control system Induction Cooker (continuous diagram)&l

64、t;/p><p><b>　　3.3 小結</b></p><p>　　PLC技術的邏輯控制功能通過軟件編程實現(xiàn)，柔性強，控制功能多，控制線路大大簡化。S7-200PLC的編程軟件STEP7 Micro/WIN32,是一種基于windows平臺的應用軟件，它可以使用通用的個人計算機作為圖形編輯器，用于在線或離線開發(fā)用戶程序，用于在線對PLC進行各種操作，并且可以在線實時監(jiān)

65、控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。STEP7編程軟件提供了三種編程語言，即梯形圖LAD，語句表STL及功能塊圖FBD.梯形圖LAD是在繼電接觸控制基礎上演變而來的，是一種圖形化的編程語言。編程人員不需考慮PLC內部的結構原理，只要有繼電接觸控制的基礎，就能在很短時間內掌握梯形圖LAD的使用和編程方法，因此這種編程語言應用最廣。本節(jié)各種控制程序均采用梯形圖LAD語言編制，邏輯關系反映得形象、直觀。在選定編程語言的基礎上，設計本次設計的功能流程圖，進而

66、用梯形圖語言編制出控制程序。</p><p>　　4 壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)仿真</p><p>　　理論設計完成后，首先需要進行程序的編寫。進行程序的編譯，并在軟件環(huán)境下直接進行調試。然后再在S7-200仿真器中進行模擬仿真。</p><p>　　4.1 用編程軟件編譯調試程序</p><p>　　STEP-Micro／WIN32編程

67、軟件是一種基于Windows平臺的應用程序，是西門子公司專為SIMATIC系列S7—200PLC研制開發(fā)的編程軟件，它可以使用通用的個人計算機作為圖形編輯器，實現(xiàn)離線編輯、編譯、調試用戶程序和系統(tǒng)組態(tài)，用于在線對PLC進行各種操作，并且可以在線實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。</p><p>　　用編程軟件調試程序按照以下順序進行：信號通信電路程序，PLC電路程序。</p><p>　　調試結

68、果：全部編譯通過。</p><p>　　按梯形圖程序的編輯方法，在梯形圖編輯器中編輯出多用電磁爐自動控制系統(tǒng)的梯形圖程序。還可在運行模式下直接編輯程序。</p><p>　?。?）選擇菜單命令Debug/Program Edit in RUN。</p><p>　?。?）屏幕彈出警告信息，使用鼠標左鍵單擊“Continue”按鈕，PLC主機中的用戶程序被上裝到軟件窗

69、口，此時便可以在運行模式下編輯用戶程序。</p><p>　　（3）在用戶程序編譯成功后，可以使用菜單命令File/Download或者使用工具欄中的“下載”按鈕，在運行模式下把用戶程序下載到PLC主機中。</p><p>　?。?）選擇菜單命令Debug/Program Edit in RUN，使用鼠標左鍵單擊“Checkmark”按鈕，退出運行模式編輯［1］［10］。</p>

70、;<p>　　4.2 用S7-200仿真器模擬仿真程序</p><p>　　PLC控制電路模擬調試，由于條件有限，在這里用S7-200仿真軟件進行局部調試。過程如下：</p><p>　?。?）點擊I0.0（因為是按鈕，所以在以下按鈕輸入中，點擊后要再點擊使之復位），Q0.0、Q0.1有輸出。表示按啟動按鈕SB1，入、出口電磁閥KV1、KV2打開。在啟動之前5℃自啟動溫度繼電

71、器一般都已動作,I1.0有輸入。仿真效果如圖4-1。</p><p>　　圖4-1 啟動電磁爐仿真圖</p><p>　　Fig．4-1 the simulation map of starting Induction Cooker</p><p>　　（2）再點擊I0.1,進入取暖等待狀態(tài)，再分別點擊I0.3、I0.4、I0.5,分別有Q0.2、Q0.3、Q0.4

72、輸出。表示可以任意選擇高、中、低溫取暖狀態(tài)。仿真效果如圖4-2、圖4-3、圖4-4分別如下所示。</p><p>　　圖4-2 取暖時低溫加熱仿真圖</p><p>　　Fig．4-2 the simulation map of the low temperature heating of heating status</p><p>　　圖4-3 取暖時中溫加熱仿

73、真圖</p><p>　　Fig．4-3 the simulation map of the middle temperature heating of heating status</p><p>　　圖4-4 取暖時高溫加熱仿真圖</p><p>　　Fig．4-4 the simulation map of the high temperature heati

74、ng of heatingstatus</p><p>　　（3）點擊I1.1，停止加熱，又進入取暖等待狀態(tài)。實現(xiàn)80℃高溫保護功能。仿真效果如圖4-5所示。</p><p>　　圖4-5 80℃高溫保護仿真圖</p><p>　　Fig．4-5 the simulation map of 80 ℃ high-temperature protection</p

75、><p>　?。?）當爐內溫度低于5℃時，5℃、80℃溫度繼電器都不動作，點擊I1.0、I1.1使之恢復，Q0.4有輸出，實現(xiàn)自啟動為高溫狀態(tài)功能。仿真如圖4-6所示。</p><p>　　圖4-6 5℃自啟動仿真圖</p><p>　　Fig．4-6 the simulation map of 5 ℃ starting by itself</p><

76、;p>　?。?）點擊I0.2,進入熱水等待狀態(tài)，再分別點擊I0.3、I0.4、I0.5，Q0.2、Q0.3、Q0.4分別有輸出。表示可以任意選擇高、中、低溫等熱水狀態(tài)。仿真效果如圖4-7、圖4-8、圖4-9和圖4-10所示。</p><p>　　圖4-7進入熱水狀態(tài)仿真圖</p><p>　　Fig．4-7 the simulation map of starting heating

77、 water status</p><p>　　圖4-8熱水時低溫加熱仿真圖</p><p>　　Fig．4-8 the simulation map of the low temperature heating of hot water status</p><p>　　圖4-9熱水時中溫加熱仿真圖</p><p>　　Fig．4-9 th

78、e simulation map of the middle temperature heating of hot water status</p><p>　　圖4-10 熱水時高溫加熱仿真圖</p><p>　　Fig．4-10 the simulation map of the high temperature heating of hot water status</p>

79、;<p>　?。?）當洗浴手動閥開時，I0.6有輸入。當水流溫度低于37℃時，手動閥后的三個溫度繼電器都不動作，Q0.4有輸出，自動為高溫熱水狀態(tài)；當水流溫度高于37℃、低于42℃時，37℃溫度繼電器動作，I1.2有輸入，Q0.3有輸出，自動為中溫熱水狀態(tài)；當水流溫度高于42℃、低于47℃時，42℃溫度繼電器也動作，I1.3也有輸入，Q0.2有輸出，自動為低溫熱水狀態(tài)；當水流溫度高于47℃時， 47℃溫度繼電器也動作，I1

80、.4也有輸入，此時停止加熱。仿真效果如圖4-11、圖4-12、圖4-13和圖4-14所示。</p><p>　　圖4-11 水流溫度低于37℃仿真圖</p><p>　　Fig．4-11 the simulation map of the water temperature bellowing 37 ℃</p><p>　　圖4-12 水流溫度在37℃～42℃之間仿

81、真圖</p><p>　　Fig．4-12 the simulation map of the water temperature betweening37℃ and 42℃</p><p>　　圖4-13 水流溫度在42℃～47℃之間仿真圖</p><p>　　Fig．4-13 the simulation map of the water temperature

82、 betweening42℃and47℃</p><p>　　圖4-14 水流溫度高于47℃仿真圖</p><p>　　Fig．4-14 the simulation map of the water temperature aboving47℃</p><p>　　（7）當溫度不合適時，可微調。點擊I1.5,再點擊I1.6、I1.7,進行減、增功率調節(jié)。此時，Q0

83、.5、Q0.6有輸出。分別帶動伺服電機調節(jié)微調電源。仿真圖4-15、4-16分別如下所示。</p><p>　　圖4-15 減功率仿真圖</p><p>　　Fig．4-15 the simulation map of cutting Power</p><p>　　圖4-16 增功率仿真圖</p><p>　　Fig．4-16 the si

84、mulation map of Increasing Power</p><p>　?。?）按停止按鈕，停止加熱，Q0.0、Q0.1無輸出，電磁閥也關閉。仿真圖4-17如下所示。</p><p>　　圖4-17停止電磁爐仿真圖</p><p>　　Fig．4-17 the simulation map of Closing the Induction Cooker&

85、lt;/p><p>　　按停止微調按鈕可停止微調，自動恢復原狀態(tài)。</p><p>　　經過詳細認真的模擬仿真，本次設計所要求的設計出具有取暖、熱水、洗浴等多項功能的壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)都已達到。仿真的結果也驗證了本次設計的正確性。</p><p><b>　　4.3 小結</b></p><p>　　系統(tǒng)投入運行之

86、前，首先需要進行仿真器模擬調試，完全通過后，再進行現(xiàn)場調試，模擬調試包括：用編程軟件調試程序，信號通信電路模擬調試，故障顯示調試?，F(xiàn)場調試包括：通電前的各項檢查工作，信號通信電路調試，PLC控制電路調試。由于條件所限，本文只進行了仿真器模擬調試工作。模擬仿真的結果驗證了本文理論設計的正確性。</p><p><b>　　5 結束語</b></p><p>　　電磁爐的

87、發(fā)展迅速，在我國乃至全世界都早已普及。有著很多的突出優(yōu)點，加熱快、無污染等。更大的優(yōu)點是可結合PLC，易于控制。本次設計充分發(fā)揮易于控制這一優(yōu)點，利用PLC控制。設計出了具有取暖、熱水、洗浴等多項功能的壁掛式多用電磁爐自動控制系統(tǒng)。</p><p>　　本次設計選用了S7-200型PLC，主要因為控制點數(shù)不是很多，并且S7-200型PLC的許多功能都也達到了原來大、中型PLC的水平。設計時緊扣設計指標要求，真正的

88、實現(xiàn)了控制要求。用溫度繼電器的動作實現(xiàn)自啟動和高溫保護功能。尤其對于水流自動調溫功能，打破了常規(guī)的以流量為基準，調功率大小進而達到調溫的控制思想。采用直接采集水流溫度，進而調功率達到調溫的目的。這種方法無論春夏秋冬（不同的季節(jié)進水水溫不同）無論已加熱了多長時間的熱水都能更好的達到水流自動調溫的目的。</p><p>　　在采集溫度方面，沒有采用模擬量輸入。仍然使用比較簡單的溫度繼電器實現(xiàn)開關量輸入。使硬、軟件變得

89、簡單可行。</p><p>　　控制面板上的其他按鈕也都分別達到了控制要求。通過PLC真正的實現(xiàn)了每個按鈕的獨立操作。對于取暖時的自啟動功能，在編程時讓其自啟動為高溫狀態(tài)。同時還可以人工調節(jié)，真正的做到人工智能相結合，便于實際應用。</p><p>　　本次設計的不足之處也大有所在。其一、沒有設計水溫檢測功能，在實際應用中我們關心的可能是水加到了多高溫度了，洗浴時出水口到底流出可多高溫度。

90、其二、對于功率微調功能設計不是很好，必需一直按住微調增或減按鈕使功率增或減，并且我們不知調到了多大功率，沒有把功率顯示出。其三、使用了大量的溫度繼電器，溫度繼電器的準確性、壽命長短也是值得考慮的?？傊?，每一設計都有本身的優(yōu)缺點，我只能結合自身的能力從一點一滴做起，在設計中有所學有所得才是我們的最大追求。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　

91、　[1] 王玉中．電氣控制及ＰＬＣ應用技術．鄭州：河南省科技出版社．2006.9</p><p>　　[2] 胡學林．可編程控制器教程（實訓篇）．北京：電子工業(yè)出版社，2004.7</p><p>　　[3] 陳宇．可編程控制器基礎及編程技巧．廣州：華南理工大學出版社，2001</p><p>　　[4] 西門子公司．SIMATICS7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊．

92、北京：機械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[5] 張萬忠．可編程控制器應用技術．北京：化學工業(yè)出版社，2001.12</p><p>　　[6] 陳立定．電氣控制與可編程控制器的原理及應用．北京：機械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[7] 袁秀英．組態(tài)控制系統(tǒng)．北京：電子工業(yè)出版社，2003.8</p><p>　　[8]

93、 殷洪義．可編程控制器選擇、設計與維護．北京：機械工業(yè)出版社，2002.11</p><p>　　[9] 臺方．可編程序控制器應用教程．北京：中國水利水電出版社，20001</p><p>　　[10] 何衍慶，戴自祥．可編程控制器原理及應用技巧．北京：化學工業(yè)出版社，2003</p><p><b>　　致 謝</b></p>

94、<p>　　本設計的完成，是在我的導師魏治國和王玉中老師的指導下完成的，從他身上我學到了許多，使我有很大的提高，導師治學嚴謹，培養(yǎng)了我獨立思考和解決問題的能力。在王老師的耐心指導下，使我解決了一個又一個的難題。無論在理論上還是在實踐中，他都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學習都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔助。沒有他，設計無法順利完成。</p><p>　　在設計的過程中有苦

95、有樂，設計剛開始時無從下手。把任務書讀了一遍又一遍還是不知如何下手。更甚者對PLC早已陌生了。我決定把PLC課本在認真看一遍，畢竟這門課已學過了好長時間，何況當時學的也不怎么好。于是，我花費了將近一個月的時間復習PLC課本，又借了很多有關PLC的書籍。在網上查閱了有關PLC、電磁爐的資料。學習中遇到問題就問老師和同學。在此我對三年來相處如兄弟姐妹的同學也表示感謝，時他們在我需要幫助的時候幫助了我。</p><p>

96、;　　經過一個月的復習，我已能編出一些不太復雜的程序。我再一次認真讀了一下任務書。按照書本上的設計規(guī)則進行詳細的規(guī)劃，在老師和同學的幫助下很快完成了這項設計。</p><p>　　設計中我發(fā)現(xiàn)自己的基礎不夠扎實，學過的課程沒有扎實掌握。更缺少實際應用的能力。比如PLC應用技術、CAD作圖，就連計算機中的word都沒有掌握好。真是“書到用時方少恨”，我決定在畢業(yè)以后的生活、工作中不斷的學習。掌握好所學的每一項技術，