毕业设计波炉控基于PLC的智能微制系统设计.docx

课程设计说明书题 目 基于PLC的智能微波炉控制系统设计 机械工程 学院专业 机械设计制造及其自动化 班级 XXXX 学号XX学生姓名 m 指导老师 XX、XXX 完成日期 20XX年XX月 湖南工程学院课程设计任务书 ☆ 设计题目： 基于PLC的智能微波炉控制系统设计 姓名 XXX 系别 XXX 专业 XXXX班级 XXXXXX 学号 XX指导老师 初％、文文％教研室主任一、 基本任务及要求1. 设计任务(1) 机械部分 设计全自动智能微波炉机械结构图(2) 硬件设计全自动智能微波炉控制电路分析智能微波工作流程，完成工作原理图；主电路图；控制器接线图；组件选型；电机选择，设计计算传动系统单元控制电路：烹调模式显示电路；烹调终结闪烁提示电路；按键控制电路；安检控制电路3) 软件设计全自动智能微波炉控制程序控制要求：能够控制智能微波炉的启动/停止；烤盘转速控制；箱门密封、食物烤焦安检；转速(升降速时间0.5s、恒转速v=0.5r/s)；烹调模式显示；烹调终结闪烁提示等2. 要求(1) 绘制硬件接线框图；智能微波炉控制流程框图及其它原理图2) 撰写设计说明书，并附程序清单及其功能注释3) 调试控制程序。

二、 进度安排及完成时间1.设计时间 二周(从2XXX年IX月XX FI至2009年X2月2X 日)2.进度安排第一周 布置设计任务；查阅资料；熟悉设计任务和方案；设计并绘制硬件电路图；设计控制软件流程框图；智能微波炉机械传动装置结构设计；传动计算并选择控制电机第二周 编写主程序、功能子程序；调试主要功能子程序；并记录存在的问题和解决问题的方法；整理设计资料；按格式撰写设计说明书；上交设计作业(打印稿及电 子文档)；并参加答辩 注：程序设计2〜3人；硬件电路设计2〜3人；机械结构设计2人目录第1章绪论1.1弓I言 11.2微波炉概述 21.2.1微波炉的种类 21.2.2微波炉的基本结构 21.2.3微波炉的基本原理 3第2章总体方案设计 42.1总体系统设计 42.1.1系统总体框图设计 42.1.2微波炉电器结构图 52.1微波炉外观结构设计 62.1.1微波炉外观结构 62.1.2微波炉显示面板 6第3章硬件电路设计 83.1元件选择 83.1.1 PLC 的选择以I/O 参数 83.1.2电机选择以及基本参数 93.1.3磁控管原理和结构 93.1.4高压变压器原理和结构 103.2 PLC控制设计 123.1.3 PLC输入输出分配 123.1.3 PLC工作流程图 123.1.3 PLC外围接线图 133.3电路部分模块设计 143.3.1 LED 显示电路 143.3.2温度自检电路 153.3.3炉门检测 16收获体会 17参考文献 18附图：主电路图第1章绪论1.1引言随着科学技术的进步，电子技术传感技术以及材料技术近年来得到了很大的 发展。

国内外微波炉研发机构和生产工厂，为了满足微波炉消费者的使用要求， 将各种先进的现代化技术应用微波炉，推出了一系列新颖先进的微波炉产品这 些微波炉新产品，反映了微波炉技术发展趋势，这些趋势主要表现在以下几个方 面1）智能化采用微电脑控制技术和传感器感测技术，实现微波炉的智能化 加热烹调，是微波炉技术发展的一大方向这中智能化的微波炉，无需使用者在 操作按键上输入烹调时间、加热功率、食物重量等参数，只要按一下启动键，微 波炉内的传感器就将检测到的食物温度、整齐湿度等参数不断输出给电脑控制芯 片，微电脑控制芯片进行一系列的运算、比较、分析之后，输出相应的指令，自 动控制微波炉的加热时间和功率大小，实现智能化全自动烹调2） 多功能随着现代化人们生活节奏的加快以及追求生活质量的提高，对 于食物的加工烹饪也提出了更高的要求，因而出现了多功能的微波炉比如将电 烤箱的烧烤功能元件加入微波炉，制造出的微波炉烧烤组合微波炉，就是一个例 子这种微波炉目前在国内已经非常普遍，其优点就在于利用微波炉能量快速烹 调，使食物具有更好的口感和视觉效果效应3） 节能化松下公司将变频技术应用于微波炉推出的变频微波炉产品，通 过将市电电源换为变频电源，能将50Hz的电源任意转换成20000〜45000Hz的高 频电源，供给微波炉产生电路，使微波炉的输出功率随着电源频率的变化而改变, 从而改变了以往微波炉利用占空比原理调节微波炉输出功率的方式，不仅使得微 波炉能量产生电路的供电系统的体积重量大大减小，而且使得耗电量减少了四分 之一左右。

4） 健康化随着人们健康环保意识的增强，对于食品中热量的限制也愈加 重视作为现代化食品烹调器具的微波炉，能烹调出低热量的保健食品5） 操作简便化采用各种液晶触摸式控制面板和声控传递系统，使得这种 多功能微波炉的操作变得简单易行微波炉其实就是用微波来煮饭烧菜的微波炉是一种用微波加热食品的现代 化烹调灶具微波是一种电磁波微波炉由电源，磁控管，控制电路和烹调腔等 部分组成电源向磁控管提供大约4000伏高压，磁控管在电源激励下，连续产 生微波，再经过波导系统，耦合到烹调腔内在烹调腔的进口处附近，有一个可 旋转的搅拌器，因为搅拌器是风扇状的金属，旋转起来以后对微波具有各个方向 的反射，所以能够把微波能量均匀地分布在烹调腔内微波炉的功率范围一般为 500〜1000 瓦图1.1微波炉示意图1.2.1微波炉的种类和性能微波炉按控制方式的不同可分为机电控制式和电脑控制式.机电控制式微波 炉通过定时器和功率调节器等机械装置控制微波加热的时间和火力;电脑控制式 微波炉是按设定的程序自动完成各种操作的1.2.2微波炉的基本结构微波炉是用微波来烹调食物的.微波炉烹调食物的时间短，食物养分和维生 素损失少，矿物质、氨基酸的存有率比其他烹调方法要高得多.与煤气、煤炉相比, 微波炉工作时不会产生烟尘和未燃烧的有害气体，其加热的过程是在炉腔中完成 的，无明火,使用更加安全可靠。

1) 微波炉的基本外形和构造① 门安全联锁开关--确保炉门打开，微波炉不能工作，炉门关上，微波炉才 能工作；② 视屏窗--有金属屏蔽层，可透过网孔观察食物的烹饪情况；③ 通风口--确保烹饪时通风良好；④ 转盘支承--带动玻璃转盘转动；⑤ 玻璃转盘--装好食物的容器放在转盘上，加热时转盘转动，使食物烹饪均匀；⑥ 控制板--控制各档烹饪；⑦ 炉门开关--按此开关，炉门打开1.2.3微波炉的工作原理（1） 微波的特性微波是一种频率为300MHz〜300GHz的电磁波，它的波长很短，具有可见 光的性质，沿直线传播微波在遇到金属材料时能反射，遇到玻璃、塑料、陶瓷 等绝缘材料可以穿透，在遇到含有水分的蛋白质、脂肪等介质可被吸收，并将微 波的电磁能量变为热能由于微波的频率较高，它的传输需要用高导电率的波 导管来传输微波的频段虽然很宽，但是真正用于微波加热的频段却很窄，主要原因是避 免使用较多的无线电频率，防止对微波通讯造成干扰国际上，家用微波炉有 915MHz和2450MHz两个频率，2450MHz用于家庭烹调炊具，915MHz用 于干燥、消毒等工业，医疗行业等2） 微波加热原理被加热的介质一般可分为无极性分子电介质和有极性分子电介质。

有极性 分子在没有外加电场时不显示极性如果将这种介质放在外加电场中，每个极性 分子会沿着电场力的方向形成有序排列，并在电介质表面会感应出相反的电荷， 这一过程称为极化外加电场越强，极化作用也越强当外加电场改变方向时， 极性分子也随之以相反的方向形成有序排列若外加的是交变电场和磁场，极性 分子将被反复交变磁化，交变电场的频率越高，极性分子反复转向的极化也就越 快此时，分子热运动的动能增大，也就是热量增加，食物的温度也随之升高， 便完成了电磁能向热能的转换3） 微波炉的工作过程电控系统将220V交流电压通过高压变压器和高压整流器，转换成4000 V左右的直流电压，送到微波发生器产生微波，微波能量通过波导管传入炉内腔 里.由于炉内腔是金属制成的，微波不能穿过.只能在炉腔里反射，并反复穿透 食物，加热食物.从而完成加热过程第2章总体方案设计按照任务书设计要求，本次的课程设计是通过PLC实现对其的智能化控制. 在熟悉了微波炉的工作原理后，利用PLC良好的可编程性，快速的信号处理能力 和控制能力，辅助以键盘的输入模块，声光显示模块等构成控制系统我们在烹调模式显示、超温报警设置、炉门密封和加温完毕智能提醒等方面 进行了设计。

因设计的时间关系,在本次设计中，烹调模式只选择了烹调、烧烤和 解冻三种常见的模式，三种模式通过三个LED灯控制，每一个对应一种模式超温 报警也设置一个LED灯控制，为体现其智能化和人性化，同时加上一个报警器，并 且超温后将自动停止工作炉门的密封通过一个限位开关控制，当开关按下时，方 能开炉门加温完毕后，设置LED闪光灯和声音报警器同时提醒功能温度显示 用了四个八段数码管来控制，并且设置了加温速度和时间按钮，也有火力大小按钮 来调节还设置有一些功能按扭，但可能因为时间的关系不可能全部做出来2.1系统原理设计2.1.1系统总体框图设计（1）利用PLC良好的可编程性，快速的信号处理能力和控制能力，辅助以 键盘的输入模块，声光显示模块等构成控制系统图2.1系统原理框图2.微波炉控制系统主电路图见最后一页附图2.22.1.2微波炉电器结构图FD S2图2.3微波炉电器结构图XP.电源插座FU.熔断器ST.温控器T1.低压变压器SI S2门联锁开关S3.门监控 开关RT.热敏传感器KI K2.继电器EL.炉灯Ml.转盘电机M2.风扇电机T2.高压 变压器C.高压电容器VI.保护器二极管V2.高压二极管MT.磁控管概述本次设计的微波炉电器运行原理如下：把要烹饪的食物放入炉内，插上电 源插头XP,关好炉门，此时继电器K2常开开关闭合，门联锁开关S1断开。

通 过温控器ST来控制，继电器K1开关闭合，炉灯亮启动微波炉，门联锁开关 S2闭合，转盘电机Ml.风扇电机M2通电运转若选择高温档，门监控开关S3 闭合，高压变压器T2通电，磁控管MT连续发射微波加热；若选择其他档位， 门监控开关S3处于通断交替状态，磁控管MT断续发射微波加热2. 2微波炉外观结构设计2.2. 1微波炉内部结构图(1) 门安全连锁开关确保炉门关闭，微波炉才能正常工作2) 视频窗 有金属屏蔽层，可透过网孔观察食物烹调情况3) 波导口 磁控管发射的微波进入腔体的通道4) 转轴 带动玻璃转盘转动5) 转盘支承支承玻璃转盘并按其轨道转动6) 玻璃转盘装好食物的容器放在转盘上，加热时转盘转动，使食物烹 调均匀，以达到理想的均匀烹调效果7) 控制板 详见控制面板8) 光波管 安装在炉腔顶部，使用光波功能时发出光波9) 金属网架 光波烹调食物时的托架2. 2. 2微波炉控制面板设计(1)指示灯及按键功能简介：启动停止波炉正常工作时，指示灯亮当遇到特殊情况时，指示灯灭波炉正常工作完时，指示灯灭并发出蜂鸣并在开门的瞬间使微波炉内的照明灯亮，当门关闭时该灯不亮，若门在规定时间内没有关闭，该灯也熄灭。

超温报警|通过高敏伯电阻对模拟温度变化并数码管显示当温度上升到一定的 值时，指示灯亮并发出蜂鸣表示过热,温度过热限度由键盘设置烹调模式|用于不同信息显示的切换可显示当前。