电子系统设计模拟电子技术课程设计

plc系统设计的主要内容

PLC控制系统，即可编程逻辑控制器，专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

是工业控制的核心部分。

PLC控制系统是工业机械手的重要组成部分。

　　一、plc控制系统的设计内容 　　(1)根据设计任务书，进行工艺分析，并确定控制方案，它是设计的依据。

　　(2)选择输入设备(如按钮、开关、传感器等)和输出设备(如继电器、接触器、指示灯等执行机构)。

　　(3)选定PLC的型号(包括机型、容量、I/O模块和电源等)。

　　(4)分配PLC的I/O点，绘制PLC的I/O硬件接线图。

　　(5)编写程序并调试。

　　(6)设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。

　　(7)编写设计说明书和使用说明书。

plc控制系统 　　二、plc控制系统设计步骤 　　1、工艺分析 　　深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求，并划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点，和各阶段之间的转换条件，画出控制流程图或功能流程图。

　　2、选择合适的PLC类型 　　在选择PLC机型时，主要考虑下面几点： 　　(1)功能的选择。

对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能(如中断、PID等)。

　　(2)I/O点数的确定。

统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数，并考虑以后的扩充(一般加上10%～20%的备用量)，从而选择PLC的I/O点数和输出规格。

　　(3)内存的估算。

用户程序所需的内存容量主要与系统的I/O点数、控制要求、程序结构长短等因素有关。

一般可按下式估算：存储容量=开关量输入点数×10+开关量输出点数×8+模拟通道数×100+定时器/计数器数量×2+通信接口个数×300+备用量。

　　3、分配I/O点。

分配PLC的输入/输出点，编写输入/输出分配表或画出输入/输出端子的接线图，接着就可以进行PLC程序设计，同时进行控制柜或操作台的设计和现场施工。

　　4、程序设计。

对于较复杂的控制系统，根据生产工艺要求，画出控制流程图或功能流程图，然后设计出梯形图，再根据梯形图编写语句表程序清单，对程序进行模拟调试和修改，直到满足控制要求为止。

　　5、控制柜或操作台的设计和现场施工。

设计控制柜及操作台的电器布置图及安装接线图;设计控制系统各部分的电气互锁图;根据图纸进行现场接线，并检查。

　　6、应用系统整体调试。

如果控制系统由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试;如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后连接起来总调。

　　7、编制技术文件。

技术文件应包括：可编程控制器的外部接线图等电气图纸，电器布置图，电器元件明细表，顺序功能图，带注释的梯形图和说明。

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目 录 一、引言...............................................................1 二、设计目的............................................................2 三、设计任务和要求......................................................3 四、设计步骤............................................................4 五、总体设计思路........................................................5 六、实验设备及原器件...................................................6 七、测试要求...........................................................7 八、设计报告要求........................................................8 九、注意事项...........................................................9 十、此电路的误差分析...................................................10 十一、综合总结........................................................11 十二、参考文献资料.....................................................12 一、引言 直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。

变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。

整流器把交流电变为直流电。

经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。

本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在6-13V可调。

关键词：直流；稳压；变压 Abstract The direct current is steady to press the power supply general from power transformer,mutate the an electric circuit and steady ,press the electric circuit constitute.Transformer the low-pressure alternate current that electric voltage need when changing into in exchanges in electricity in municipal.Commutating the machine change into the direct current to the alternate current.Through the an empress, it is steady to press the machine change into the stable direct current electric voltage exportation to the unsteady direct current electric voltage again. The main adoption in this design is steady to press the slice constitutes to gather steady to press the electric circuit, passing to change to press,mutating, the wave steady ran over the distance an alternate current, change into the stable direct current, and realizes the electric voltage can be adjustable in the 6-13 Vs. Key words: LM317; steady press; change to press 直流稳压电源的设计 二、设计目的 1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。

2．学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。

3．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

三、设计任务及要求 1．设计并制作一个连续可调直流稳压电源，主要技术指标要求： ① 输出电压可调：Uo=+6V～+13V ② 最大输出电流：Iomax=1A ③ 输出电压变化量：ΔUo≤15mV ④ 稳压系数：SV≤0.003 2．设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。

3．自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量，交指导教师审核。

4.批准后，进实验室进行组装、调试，并测试其主要性能参数。

四、设计步骤 1．电路图设计 （1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。

（2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。

（3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。

（4）总电路图：连接各模块电路。

2．电路安装、调试 （1）为提高学生的动手能力，学生自行设计印刷电路板，并焊接。

（2）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。

（3）重点测试稳压电路的稳压系数。

（4）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。

五、总体设计思路 1．直流稳压电源设计思路 （1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。

（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。

（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。

（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。

2．直流稳压电源原理 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图1。

图1直流稳压电源方框图 其中： （1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

（2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电 （3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。

（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。

整流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图2所示。

在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。

正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。

电路的输出波形如图3所示。

在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即 。

电路中的每只二极管承受的最大反向电压为 (U2是变压器副边电压有效值)。

在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。

选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流输出电流： （I2是变压器副边电流的有效值。

），稳压电路可选集成三端稳压器电路。

总体原理电路见图4。

3．设计方法简介 （1）根据设计所要求的性能指标，选择集成三端稳压器。

因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器。

可调式集成稳压器，常见主要有CW317、CW337。

317系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为6V~13V，最大输出电流 为1.5A。

稳压内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。

其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。

电路系列的引脚功能相同，管脚图和典型电路如图5. 图5典型电路 输出电压表达式为: 式中，1.25是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压 ，此电压加于给定电阻 两端，将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器 ，电阻 常取值 ， 一般使用精密电位器，与其并联的电容器C可进一步减小输出电压的纹波。

图中加入了二极管D，用于防止输出端短路时10?F大电容放电倒灌入三端稳压器而被损坏。

输出电压可调范围：1.2V～37V 输出负载电流：1.5A 输入与输出工作压差ΔU=Ui-Uo：3～40V 能满足设计要求,故选用稳压电路。

（2）选择电源变压器 1）确定副边电压U2: 根据性能指标要求：Uomin=3V Uomax=9V 又 ∵ Ui-Uomax≥(Ui-Uo)min Ui-Uoin≤(Ui-Uo)max 其中：（Ui-Uoin）min=3V，(Ui-Uo)max=40V ∴ 12V≤Ui≤43V 此范围中可任选 ：Ui=14V=Uo1 根据 Uo1=(1.1～1.2)U2 可得变压的副边电压： 2）确定变压器副边电流I2 ∵ Io1=Io 又副边电流I2=(1.5～2)IO1 取IO=IOmax=800mA 则I2=1.5＊0.8A=1.2A 3）选择变压器的功率 变压器的输出功率：Po>I2U2=14.4W （3）选择整流电路中的二极管 ∵ 变压器的副边电压U2=12V ∴ 桥式整流电路中的二极管承受的最高反向电压为： 桥式整流电路中二极管承受的最高平均电流为： 查手册选整流二极管IN4001，其参数为：反向击穿电压UBR=50V>17V 最大整流电流IF=1A>0.4A （4）滤波电路中滤波电容的选择 滤波电容的大小可用式 求得。

1）求ΔUi: 根据稳压电路的的稳压系数的定义： 设计要求ΔUo≤15mV ，SV≤0.003 Uo=+3V～+9V Ui=14V 代入上式，则可求得ΔUi 2）滤波电容C 设定Io=Iomax=0.8A，t=0.01S 则可求得C。

电路中滤波电容承受的最高电压为 ，所以所选电容器的耐压应大于17V。

注意： 因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布电感，易引起自激振荡，形成高频干扰，所以稳压器的输入、输出端常 并入瓷介质小容量电容用来抵消电感效应，抑制高频干扰。

六、实验设备及元器件 1.万用表 2.示波器 3.交流毫伏表 4.三端可调的稳压器 七、测试要求 1．测试并记录电路中各环节的输出波形。

2．测量稳压电源输出电压的调整范围及最大输出电流。

3．测量输出电阻Ro。

4．测量稳压系数。

用改变输入交流电压的方法，模拟Ui的变化，测出对应的输出直流电压的变化，则可算出稳压系数SV. （注意： 用调压器使220V交流改变±10％。

即ΔUi=44V） 5．用毫伏表可测量输出直流电压中的交流纹波电压大小，并用示波器观察、记录其波形。

6．分析测量结果，并讨论提出改进意见。

八、设计报告要求 1．设计目的。

2．设计指标。

3．总体设计框图，并说明每个模块所实现的功能。

4．功能模块，可有多个方案，并进行方案论证与比较，要有详细的原理说明。

5．总电路图设计，有原理说明。

6．实现仪器，工具。

7．分析测量结果，并讨论提出改进意见。

8．总结：遇到的问题和解决办法、体会、意见、建议等。

九、注意事项 1．焊接时要对各个功能模块电路进行单个测试，需要时可设计一些临时电路用于调试。

2．测试电路时，必须要保证焊接正确，才能打开电源，以防元器件烧坏。

4. 按照原理图焊接时必须要保证可靠接地。

十、此电路的误差分析 综合分析可以知道在测试电路的过程中可能带来的误差因素有: ① 测得输出电流时接触点之间的微小电阻造成的误差; ② 电流表内阻串入回路造成的误差; ③ 测得纹波电压时示波器造成的误差; ④ 示波器, 万用表本身的准确度而造成的系统误差; 可以通过以下的方法去改进此电路: ① 减小接触点的微小电阻; ② 根据电流表的内阻对测量结果可以进行修正; ③ 测得纹波时示波器采用手动同步; ④ 采用更高精确度的仪器去检测; 十一、综合总结 通过本次设计,让我们更进一步的了解到直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标.也让我们认识到在此次设计电路中所存在的问题;而通过不断的努力去解决这些问题.在解决设计问题的同时自己也在其中有所收获.我们这次设计的这个直流稳压电源电路;采用了电压调整管(uA723)外加调整管(2SC3280)来实现电压的调整部分;还通过单片机(89C51)来实现电路的控制,也实现了扩充多功能;而稳流部分可调式三端稳压电源管来实现。

十二、参考文献资料 ◆<<电子线路基础>>,华东师范大学物理系万嘉若,林康运等编著,高等教育出版社. ◆<<电子技术基础>>,华中工学院电子学教研室编,康华光主编,高等教育出版社。

◆<<电子线路设计>>,(第二版)华中科技大学谢自美主编,华中科技大学出版社.