PLC可编程控制器及微机接口及微机应用综合实验装置

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作者：管理员发布时间：2024-05-16 10:25:12

一、概述
PLC可编程控制器及微机接口及微机应用综合实验装置可以做到一机多用、资源共享、便于管理。这一崭新的系统实现了专业基础课（模拟、数字电路）、专业课(微机原理)、课程设计和毕业设计(微机应用)的三合一，真正做到了一机多用，大大节省实验室，节省管理人员，节省资金。配合本设备，我们特为教师提供了微机原理课、微机应用课的教师实验指导书，书中对这部分实验都写有实验目的、实验电路以及汇编语言和C语言的参考程序清单(提供程序软盘)，供教师参考，减轻了教师备课和辅导实验的工作量。该设备是学校一步到位，上规模、上档次的理想选择。
PLC部分模拟实际工业控制过程中典型的控制对象，它形象生动的演示了PLC的整个执行过程。能够形象生动的执行机构验证自己编写程序的正确性，掌握PLC的实际应用，增强学生对PLC的学习兴趣。产品采用挂箱式，便于实验项目扩展和用户第二次开发。全套装置设计合理、功能强大、操作简单方便，对学生理解和掌握可编程控制器的控制原理和操作方法。加快学习PLC的编程方法。都具有极大的帮助。
二、系统构成
1、PLC可编程控制器实验台（演示屏与控制箱构成）
2、PLC可编程控制器实验演示装置
3、PLC可编程控制器操作桌
4、编程应用软件
5、仿真教学软件
6、PLC及转接通讯电缆
7、单片机实验模块
三、PLC可编程控制器实验台控制箱技术指标
1、电源
1.1电源输入:工作电压220V±5%(50Hz)，输入时指示灯亮。
1.2电源输出：有保险丝和漏电保护开关二级保护功能。输出交流220V工作电压有高精度电流表与电压表指示
A组:直流电压+5V/3A输出，有高精度直流电压表指示电压输出，过流自动保护功能。
B组:直流电压24V/2A输出，有高精度直流电压表指示电压输出，过流自动保护功能。
C组:低压直流稳压电源，电压+12V/-12V输出，电流2A。
D组:0-30V直流稳压电源，内置式继电器自动换档，多圈电位器连续调压，输出电流2A，具有预设式限流保护功能。
E组:恒流源，提供0-20mA恒流源
F组:单相市电输出，供用户自备仪器使用。
四、PLC可编程控制器主机挂箱功能、特点
◆PLC主机：输入：24点输出24点(可选择)
◆型号：三菱FX3U-48MR（也可选择西门子、欧姆龙，价格另议）
◆输出电压：直流24V，电压表指示
◆利用应用软件编程
◆电源输入：交流220V，50Hz
1）功能包括

交流电源输入区	PLC主机、编程电缆
LED发光管、指示灯	输出负载指示
输入模拟开关（按钮和开关）	LED数码管、蜂鸣器
直流稳压电源5V1A，24V2A	PLC输入、输出端口

2）PLC主机的输入输出端口均已引到面板上。输入可以接模拟输入开关、行程开关或光电开关等。输出可以接面板上的指示灯、数码管和继电器、直流电机和蜂鸣器，还可以与演示装置相连接，可应用实际的工业控制。
3）PLC主机一般采用日本原装的三菱系列主机。如用户要求时也可配备其他型号主机。
4）实验台本身带有24V2A的电源。可以直接用于输出负载或与演示装置接口或与其它对应装置相连。
五、实验桌：铝木结构，采用特制模具制作的优质铝合金做框架，铝合金表面经氧化处理，经久耐用，美观大方，符合现代审美观，桌面为防火、防水、耐磨高密度板，桌子下部配置储存柜及电脑主机柜。
六、PLC可编程控制器实验演示挂箱
该装置是为了配合PLC可编程控制器实验台使用而设计的外接演示装置。它由LED发光二极管、大型LED数码管、直流电机、步进电机等执行机构用其他外围电路模拟实际工业控制过程中的状态，它形象生动的演示了PLC的整个执行过程。通过该装置，可以锻炼学生的动手能力，能够形象生动的执行机构验证自己编写程序的正确性，掌握PLC的实际应用，增强学生对PLC的学习兴趣。演示挂箱后盖由铝合金注塑而成，箱体结构合理，工艺先进，美观大方。该装置在演示屏上位置可任意移动、互换。
该装置是为了配合PLC可编程控制器实验台使用而设计的外接演示装置。它由LED发光二极管、大型LED数码管、直流电机、步进电机等执行机构用其他外围电路模拟实际工业控制过程中的状态，它形象生动的演示了PLC的整个执行过程。通过该装置，可以锻炼学生的动手能力，能够形象生动的执行机构验证自己编写程序的正确性，掌握PLC的实际应用，增强学生对PLC的学习兴趣。演示挂箱后盖由铝合金注塑而成，箱体结构合理，工艺先进，美观大方。该装置在演示屏上位置可任意移动、互换。
演示装置上对PLC的输入输出均采用24V电源，5V电源供执行机构中的外围使用，每套演示装置主要由六块实验挂箱组成六个实验内容，它们的型号分别为：
功能单元一：水塔水位模拟控制
功能单元二：装配流水线模拟控制
功能单元三：自动送料车与传送模拟控制
功能单元四：十字路口交通灯模拟控制
功能单元五：音乐喷泉模拟控制
功能单元六：自动送料车与传送模拟控制
七、单片机控制
1、主要技术特点
1.1.一个实验主机底板，可以配51、AVR、PIC、MSP430、ARM、STM32等多种CPU核心板（根据客户需求配置），从而实现对各种CPU芯片的支持扩展，最终实现支持常见主流MCU达几十种之多。出厂标配STC90c516核心板。
1.2.功能模块独立
根据我们多年来的开发经验，和取听广大用户的建议，此款开发板采用最新理念——各
功能模块独立，互不干扰，减小初学者编程误区。板载丰富的实验硬件资源和接口，并对外全部开放I/O口，既可简单的使用短路帽进行默认的资源连接（方便初学者直接使用），也可以取下短路帽后采用杜邦线连接单片机的任意I/O口线，轻松搭建自己的电路。
1.3.配合本公司精心编写的大量C语言实验例程，可使用户快速掌握单片机原理及其实用接口技术。同时可加强初学者对主板硬件电路的认识，尽快熟悉硬件电路。因为各功能模块均独立设计，可以直接用各种单片机，无需再做第二次投资。
1.4.单片机实验中有些实验（D/A转换实验、定时器实验等）需要观察输出信号的波形，本实验箱可以选配双通道虚拟示波器（实验室如果有独立示波器的话，可以不配），可以测量各种模拟信号，并可以保存波型文件，图片文件，方便插入在教学课件中。
1.5.下面详细硬件配置里的全部硬件都集成在一个主板上，稳定可靠，方便操作，同时也方便实验室的管理。
2、详细硬件配置
2.1.实验箱底板
2.1.1单色流水灯模块：8个高亮绿色LED灯，用于流水灯实验。
2.1.2双色流水灯模块：6个高亮直插LED灯，红黄绿三种颜色，用于交通灯实验。
2.1.3双色LED灯模块：红绿双色直插LED灯，用于简易逻辑笔设计。
2.1.4 8位数码管模块：2个四位一体共阳极数码管，2个74HC595驱动芯片，用于时钟显示实验。
2.1.5 1位数码管模块：1个8段数码管，共阳极，0.56英寸，用于数码管认识实验。
2.1.6 红绿双色点阵模块：3个74HC595驱动芯片，一个红绿双色点阵显示屏，用于字符和中文的LED显示。
2.1.7 LCD1602液晶屏模块：标准LCD1602液晶屏接口，1个带背光的LCD1602液晶屏，用于字符液晶显示实验。
2.1.8 8个独立按键：8个独立按键，带上拉电阻。
2.1.9 4X4矩阵键盘：4行4列矩阵键盘，共16个按键，带上拉电阻。
2.1.10五向摇杆：一个五向摇杆，具有上、下、左、右、中五个方向。
2.1.11蜂鸣器模块：无源蜂鸣器
2.1.12DS1302时钟模块：DS1302芯片，模块带后背电池座。
3.传感器模块
3.1两路DS18B20模块：两路DS18B20温度传感器接口。
3.2光敏传感器模块：集成LM393比较器，基准电压可调电阻、模拟量输出接口、数字量输出接口、模拟量指示LED灯，支持光敏二极管、光敏电阻等光电开关器件。
3.3火焰传感器模块：集成LM393比较器，基准电压可调电阻、模拟量输出接口、数字量输出接口、模拟量指示LED灯，支持火焰传感器。
3.4霍尔传感器模块：集成LM393比较器，基准电压可调电阻、模拟量输出接口、数字量输出接口、模拟量指示LED灯，支持霍尔传感器。
4.电器控制模块
4.1 1路直流电机接口：ULN2003驱动芯片。一路可调速、可调向双功能电机接口。
4.2 1路步进电机接口：ULN2003驱动芯片。标准5线4相步进电机接口。
4.3 2路继电器：ULN2003驱动芯片。两个5V继电器，两个3P接线端子。
5.数据传输、存储模块
5.1 2路串口：SP3232芯片，+3.0v-+5V工作电压，公头串口座一个，母头串口座一个，状态指示灯4个。
5.2 AT24C02存储模块：AT24C02芯片。
5.3 模拟量输入模块：0V-5V输入可调，0R-10K电阻值可调。
5.4串转并模块：74HC164芯片。
5.5并转串模块：74HC165芯片。
5.6 SD卡模块：标准SD卡卡槽，SPI控制，4-bit传输模式。
5.7 MAX485模块：MAX485芯片，1组2P接线端子输出，1组插针输出。
5.8红外发射模块：红外发射二极管。
5.9红外接收模块：HX838红外一体化接收头。
5.10 PCF8591AD/DA模块：PCF8591芯片，4路模拟量输入，1路模拟量输出，IIC通信。
5.11锁存器模块：74HC573锁存芯片，兼容标准CMOS。
5.12三八译码器：74LS138芯片，TTL电平。
5.13核心板扩展接口：接口插座20P两排，IO扩展插针20P两排。
6.电源模块
6.1 3V3电源电路：LM1117-3V3稳压芯片。
6.2 1V8电源模块：LM1117-1V8稳压芯片。
6.3电源引出：GND/5V/3V3/1V8电源各一组，每组6路引出。
6.4自恢复保险丝：断开电流300ma。
6.5模块名称：USB接口，miniUSB,A型母头，D+，D-。
7.标配51CPU模块
7.1配在线下载CPU芯片STC90系列1片。
7.2自带在线下载电路。
8.机箱
8.1坚固型铝合金框架，厚实的ABS塑料包角，参考外形尺寸460×380×120mm
8.2有70mm×350mm的零配件存放区。
9.软件
9.1集成多种单片机兼容的通用KEIL软件环境，支持汇编和C语言的编程、编译、链接和源程序级调试和在线下载。
9.2在线下载软件：STC_ISP_V479。
9.3 C语言编程单片机应用设计例程。
八、实验项目
（一）、PLC可编程控制器实验系统：
1.与、或、非逻辑功能实验
2.定时器、计数器功能实验
3.跳转、分支功能实验
4.移位寄存器实验
5.数据处理功能实验
6.微分、位操作实验
7.水塔水位模拟控制
8.装配流水线模拟控制
9.十字路口交通灯模拟控制
10.音乐喷泉模拟控制
11.自动送料车与传送模拟控制
12.变频器的通讯控制
13.变频器的参数设置
14.变频器的面板启动
15.变频器的外部端子控制
16.变频器的模拟量控制
（二）、微机接口及微机应用
1.基础实验
1)跑马灯、流水灯实验
2)彩色流水灯、交通灯实验
3)红、绿两种颜色显示。
4)电子钟显示、数码管多位显示、74HC595驱动等实验。
5)1位数码管显示实验。
6)双色点阵屏显示实验，滚动、静态显示字符、汉字符号等。
7)LCD1602液晶屏显示实验，可以显示字符、数字等。
8)按键控制、外部中断等实验。
9)矩阵键盘实验，可用作控制、教学实验等
10)游戏控制杆、实现独立按键等功能。
11)音乐播放、报警提示等。
12)电子表、万年历实验。
2.传感器实验
1)温度测量。
2)光电开关实验。
3)火灾报警、火焰检测等实验。
4)测速、电磁检测等实验。
3.电器控制实验
1)直流电机调速、调向的驱动实验。
2)步进电机调速、调向、调角度的驱动实验。
3)继电器控制实验。
4.数据传输、存储模块功能。
1)串口通信，TTL转RS-232实验。
2)外部存储、IIC总线学习。
3)串行转并行实验，可以扩展IO。
4)并行数据转串行的实验。
5)SD卡的读写、文件系统的学习实验。
6)配合多组485模块，可以进行485通讯实验。
7)发射不同载波频率的红外信号实验。
8)红外接收解码实验。
9)AD/DA两种转换实验。
10)8位数据锁存实验，可以做CPU与外围模块的驱动、缓冲模块。
11)IO扩展，学习译码实验。
九、电工电子PLC实训台配置清单

名称	型号	数量	单位	备注
实验屏		1	台	铝合金
电源控制箱		1	台	钢质喷塑
实验桌		1	张	铝木结构
单片机实验箱		1	套	茂育
PLC主机	FX3U-48MR	1	台	三菱
学生凳		2	张	塑钢结构
通讯模块	FX3U-485BD	1	只	三菱
变频器	FR-D720	1	只	三菱
三菱通讯电缆	SC-09	1	根	茂育
演示板挂箱	十字路口交通信号灯	1	块	茂育
	装配流水线模拟控制	1	块
	电梯模拟控制	1	块
	音乐喷泉	1	块
	水塔自动模拟控制	1	块
	自动送料装车与传送	1	块
软件	演示板原程序及三菱编程软件	1	套
	PLC组态软件教育版	1	套
	单片机仿真软件	1	套
说明书		1	本
专用导线	红色	30	根
	黑色	1	根
	黄色（短线）	10	根
	蓝色（短线）	10	根