智能微波炉控制系统设计

1、摘 要随着科学技术的日益进步，电气控制与可编程控制器技术以及材料技术近年来得到了很大的发展。各个地区的生产工厂和微波炉研发机构，为了实现微波炉消费者的需求，现已将各种先进的现代化技术应用于微波炉，推出了一系列新颖先进的微波炉产品。课题设计是一个基于三菱FX2N系列PLC的智能微波炉控制系统，FX不但具有编程简单、通用性强、抗干扰能力强、可靠性高等优点，而且容易操作和维护，设计、施工以及调试周期也短。本篇文章根据智能微波炉控制系统的控制要求，确定了基于PLC的智能微波炉控制系统的设计方案；完成了PLC主电路和辅助电路的设计；编写相应的梯形图，在熟谙了微波炉工作原理的基础上，对课题进行系统设计，利

2、用可编程控制器，通过键盘输入模块，门限位与传感器模块等组成控制系统，完成了三种烹饪模式、三种定时时间、完成提醒和超高温报警等功能。本设计中使用到的主要软件有GX developer和GT designer3，其中GX developer是用来编写程序并调试程序的，GT designer3是用来对系统进行仿真的。关键词 ： PLC；智能微波炉控制系统；仿真ABSTRACT With the progress of science and technology, electrical control and PLC technology and materials technology in re

3、cent years it has been a great development. Microwave R & D and production facilities in various regions at home and abroad, in order to meet the needs of consumer microwave ovens, various advanced modern technology used for microwave ovens, launched a series of new advanced microwave products.

4、Subject design is based on a Mitsubishi FX2N series PLC intelligent control system for a microwave oven, FX only with programming simple, versatile, strong anti-jamming capability, high reliability and easy operation and maintenance, design, construction and commissioning period is short. This artic

5、le according to the control requirements of intelligent microwave oven control system to determine the design of PLC intelligent control system based on the microwave oven; PLC completed the design of the main and auxiliary circuits; prepare the corresponding ladder, a key issue in the familiar syst

6、em design after working principle of the microwave oven, the use of PLC programmable good, fast signal processing and control, aided by the keyboard input module, door stopper and sensor module composed of the control system, the completion of three cooking modes, three kinds of timing, completion r

7、eminders and ultra-high temperature alarm. Used in this design to the main software GX developer and GT designer3, where GX developer is used to program and debug the program, GT designer3 is used for system simulation. Keywords: PLC;intelligent microwave oven control system;emulation目 录1 绪论11.1 设计意

8、义11.2 设计内容11.3 设计要求11.4 微波炉简述11.5 微波炉的工作原理22 总体方案设计32.1 系统原理设计32.1.1 系统总体框图设计32.2 微波炉结构设计42.2.1 微波炉结构图42.2.2 微波炉控制面板设计53 控制系统硬件设计63.1 元件选择63.1.1 PLC的选择以及基本参数63.1.2 电机的选择以及基本参数73.1.3 磁控管的选择及其基本参数83.1.4 高压变压器的选择及其基本参数93.1.5 高压电容器的选择及其基本参数103.2 控制系统硬件设计104 控制系统软件设计124.1 PLC控制设计124.1.1 PLC输入输出明细124.1.2

9、PLC的I/O口分配表124.1.3 PLC的I/O接线图134.2 程序流程图154.3 编程规则及其注意事项154.4 程序说明165 仿真调试256 结束语29参考文献30致 谢31附 录32附录A 程序清单32III1 绪论1.1 设计意义 微波炉已经逐渐走进了我们大部分的家庭，使用微波炉给我们带来了很多的方便。微波炉有很多功能，设计中实现了微波炉的三大基本功能。食品加热使用微波炉进行食品加热既方便又快捷。在加热过程中，微波会以每秒24.5亿次的频率使食品中的极性分子（如水分子）震动摩擦，产生分子热。同时，使用微波加热不通过容器中介质的传热和散热，在微波炉中加热和食品的深度范围，加热，

10、所以加热时间会缩短，升温速率加快，操作也简便。食品解冻冷冻食品在很短的时间内很难解冻，人们往往会很十分困苦。利用微波炉解冻，则可在微波所能到达的深度范围里内外同时受热解冻，速度快。微波炉从设计上保证了在解冻档解冻时，能最大限度地限制微生物繁殖，最大限度地保持食品原有的新鲜品味。烧烤一般家庭里都没有烤箱，因此在微波炉上配有简易的烧烤功能，对于普通家庭来说很方便。 PLC由于可靠性高：在超高温的故障下依然能进行超高温报警、功能完善、易学易用、系统设计周期短、体积小等优点成为现代工业控制的三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一。因此，课题设计采用PLC作为控制器。 1.2 设计内容 （1

11、）硬件：分析微波炉的工作流程，设计全自动智能微波炉控制电路；控制器接线图；主电路图；电机选择；组件选型。显示电路； 工作结束闪烁提示；提示电路；按钮控制电路。 （2）软件：设计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/复原；箱门密封安检；当前工作模式显示；工作闪烁提示等。1.3 设计要求（1）绘制硬件接线框图；智能微波炉控制流程图及PLC的I/O口接线图。（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。1.4 微波炉简述 微波炉（图1.1）是用微波来加热食品的。微波炉加热过程很短，其中养分和维生素丢失少，并且矿物质、氨基酸的存活率会比其他方法高许多。与煤

12、炉、煤气相比较而言，其工作时不会产生类似于碳未完全焚烧而导致有害气体和烟尘，其工作加热食物是在炉腔中实现的，不会存在明火，用起来更加安全安心。 微波是一种电磁波。微波炉可以分为电源，磁控管，炉腔和控制电路等部分。电源给磁控管提供大约4200V的高电压，磁控管在电源所给的激励下，持续产生微波，微波通过波导系统，耦合到腔内。在入口处的空腔中有一个旋转的搅拌器，因为搅拌器是一个金属风扇，由于金属可以反射微波，搅拌器可以各个方向的旋转，所以微波能被反射到炉内每一个角落，因此炉内的微波的能量是很均匀的。微波炉的功率范围一般为5001000W。图1.1 微波炉示意图1.5 微波炉的工作原理（1）微波的特性

13、 微波是一种频率为 300MHz300GHz 的电磁波，微波波长很短，拥有可见光的性质，沿着直线传播。微波炉里的金属材料能够满足微波的折射，而且微波碰到陶瓷、玻璃、塑料等绝缘物质可以穿透，在遇到含有水分的蛋白质、脂肪等介质时被吸收，在同一时间，微波电磁能量转化为热能。由于微波的高频率，微波传输需要高导电性的波导管。 尽管微波频段非常宽，但是用在微波加热的频段却很窄，主要原因是尽量使用较少的无线电频率，以防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 用于医疗行业、消毒等工业、干燥等。 （2）微波炉的工作

14、过程 电路控制系统将220V交流电压通过高压变压器的变压和高压整流器的整流，转换成4200V左右的直流电压，送至磁控管产生微波，微波能量通过波导管传到炉内腔中。因为金属的特性，微波不能穿过炉内，只能在炉腔中反复折射，反复穿透食品，被脂肪、含有水分的蛋白质的物质吸收能量，加热食品，这样才能完成加热过程。2 总体方案设计 按照任务书设计的要求，课题设计是基于三菱PLC实现对微波炉的智能化控制。在熟知了微波炉的工作原理之后，通过使用可编程控制器良好的可编程能力，精确的信号处理能力和控制能力，和面板的按键模块，声光显示模块等的辅助组成了基于PLC的控制系统。 课题设计在烹饪模式显示、炉门密封、时间倒计

15、时显示和加温完毕智能提醒等方面进行了设计。在课题次设计中，烹饪模式选择了加热、烧烤和解冻3种常用模式，这3种模式由3个LED灯反映，每1个灯对应1种模式。时间设置中，设定了10秒（10S）、1分钟（1Min）、10分钟（10Min）3个选择项，3时间模式也通过3个LED灯反映，每1个对应1种模式，用于选择加热的时间。炉门的密封通过一个限位开关感应，限位开关感应为高电平时，即为炉门关闭，反之，则为炉门打开，只有当炉门关闭时，微波炉才能工作。加温完毕后，设置LED灯和蜂鸣器同时进行提示。倒计时显示用于方便使用者知道需要等待时间，使用了四个触摸屏来显示。出于安全性的考虑，课题设计加入了超高温报警模块

16、，用一个温度感应器做为输入，炉内温度高于规定的200时，报警器响起。如若报警器响起，此时可以按下停止/复原按钮，微波炉会返回初始模式，停止/复原按钮可用来清除之前按错的按钮、停止加热的功能，按下停止/复原按钮设备就返回初始模式。 课题设计的微波炉控制系统的使用顺序为：关好炉门后，选择工作模式，再选择工作时间，按下开始键。微波炉开始工作，倒计时结束后，完成提示会响应，再打开炉门，完成提示关闭，炉灯亮起，亮过十秒自动熄灭，即可开始下一次的工作。如遇炉内温度过高超过200，警报模块响应，此时需按下停止/复原键，系统回到初始状态。2.1 系统原理设计2.1.1 系统总体框图设计 因为PLC具有良好的可

17、编程性，快速精准的信号控制能力和处理能力，通过键盘的输入模块，声光显示模块等的辅助组成了基于PLC的控制系统，如图1所示。图1 系统原理框图2.2 微波炉结构设计2.2.1 微波炉结构图图2 微波炉内部结构图 微波炉内腔，一共有九个结构，如图2所示。 门限位开关：确保炉门封闭时，微波炉才能正常工作。 视频窗：有金属屏蔽层，防止微波的泄露。可透过网孔观察食品烹饪 情况。 波导口：将磁控管发射的微波进入腔体的通道。 转轴：带动玻璃转盘转动。 转盘支承：支承玻璃转盘并按其轨道转动。 玻璃转盘：装好食品的容器放在转盘上，加热时转盘旋转，使食品烹饪 均匀，以达到理想的均匀烹饪效果。 控制板：详见控制面板

18、。 光波管：安装在炉腔顶部，使用光波功能时发出光波。 金属网架：光波烹饪食品时的托架。2.2.2 微波炉控制面板设计（1） 按钮功能简介： 启动：当关好炉门之后，选择好了工作模式和工作时间后，按下此键之后，微波炉开始工作。停止/复原：任何时刻，按下停止/复原按钮，微波炉停止工作，返回到初始状态。加热：快速将磁控管发射的微波设定当前火力的合适加热的值。烧烤：快速将磁控管发射的微波设定当前火力的合适烧烤的值。解冻：快速将磁控管发射的微波设定当前火力的合适解冻的值。10S：将微波炉工作时间设定为10秒。1Min：将微波炉工作时间设定为1分钟。10Min：将微波炉工作时间设定为10分钟。（2） 微波炉

19、的控制面板 控制面板如图3所示。图3 微波炉的控制面板示意3 控制系统硬件设计3.1 元件选择 课题设计中，因为微波炉的主要电路部分为转盘电路、风扇电路和磁控管电路。风扇和转盘都需要电机的带动，微波需要磁控管和高压变压器的合作发出。所以在选择元件时选择了这几个重要的元件：可编程控制器，转盘电机，风扇电机，磁控管，高压变压器，高压电容器。 3.1.1 PLC的选择以及基本参数可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。它的适用范围广，功能强大，使用方便，使其已成为当代工业自动化的重要支柱之一l。PLC在国内外已广

20、泛地应用在钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、文化娱乐、环保及交通运输等各个行业2，PLC在其他领域，如家庭自动化和民用中的应用也是迅速发展，课题设计就基于PLC的智能微波炉控制系统进行设计。PLC产品的种类繁多。PLC的型号不同，对应着其编程方式、性能、容量、指令系统、结构形式、价格等均各不相同，适用的场合也各有侧重6。所以，正确的选用PLC，有利于提高可编程控制系统的技术经济指标。 课题设计PLC选用三菱公司FX2N系列的，FX2N系列是三菱公司PLC是FX家族中最先进的系列。具备高速处理及可增添大量满足单个需求的特殊功能模块等特征，为自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。

21、 根据以上所提的功能要求，选择具体的可编程控制器，对所需的输入/输出要求进行了分析：继电器驱动：加热、烧烤、解冻、转盘、风扇共5个输出口。指示灯检测：烹饪模式（三个），定时模式（三个）、高温警报、完成提示，共8个输出口。 蜂鸣器驱动：2个输出口（一个工作完成提醒的蜂鸣器，一个高温报警蜂鸣器，与相应的提示灯合用）。 炉灯：1个输出口。 按钮：启动按钮、停止/复原按钮、烹饪模式按钮（三个）、定时按钮（三个）共8个输入口。 门状态检测：1个输入口。温度传感器：1个输入口。加起来总共需要14个输出口，10个输入口。 现在应用最广泛的程序编程控制器有三菱和西门子。三菱程序编程控制器使用范围广、带宽稳定、

22、成本低、传输质量高、速率快、构造易变通、适用面广可是数据处理比西门子弱，但是课程设计中对数据处理要求不高。 西门子程序编程控制器性能强大、可操作性强、有相应配套的伺服系统和组态软件但是价钱过高。 根据其输入输出点数，综合考虑选择三菱FX2N系列的FX2N-32MR型的PLC，如图4所示。图4 三菱PLC系列FX2N32MR 三菱FX2N32MR具备高速运算；系统配置即固定又变通；编程易懂简单；共同的外部设备；可自由的选择，丰富的品种；外部机器通讯简单化；令人安心的高性能；使用于多种特殊用途，等优点。输入点：16，16点继电器输出，符合课题系统要求。3.1.2 电机的选择以及基本参数 普通微波炉

23、中的风扇电机大都采用1530W的单相罩极电机，其作用是对磁控管及高压变压器、炉腔等进行通风散热3。单相罩极电机主要特点：构造紧凑，起动转矩小，精巧美观，噪音低，维护方便简单，振动小。功率因数低约0.6，效率很低，25%以下。因此，课题设计选择的是YJ61/10-2。YJ61型主要用于微波炉、吸顶式空调、自动烘手机、冰箱、电教投影仪等。其技术参数如表1所示风扇电机的主要作用是驱动风扇为炉腔及高压变压器、磁控管等进行通风散热。如果风扇电机不工作，就会造成磁控管温升过高，使热电断路器动作，切断微波炉的电源。表1 YJ61/10-2电机技术参数型号频率(Hz)输出功率(W)负载电流(A)转向电压(V)

24、YJ61/10-25015.00.150逆时针220转盘电机用于带动炉腔中的转盘旋转，使食品在微波场中的位置不断改变，使食品加热均匀。转盘电机通常由永磁同步电机和减速齿轮组构成，转速为58转/分，功率为35W。因此，课题设计选择的是49TYJ-B-3。其主要技术参数见表2和表2.1。表2 49TYJ-B-3电机主要技术参数转 速噪 音转 矩空载功率绝缘电阻30rpm<45db10Kgf.cm<8W>100M表2.1 49TYJ-B-3电机主要技术参数额定频率额定电压温 升绝缘强度空载电流50Hz220V60K1500VAC/min<25mA3.1.3 磁控管的选择及其基

25、本参数磁控管是一种用于产生微波能量的真空电装置，如图5所示。管内电子与高频电磁场发生互相作用在互相垂直的恒定电厂和恒定磁场下，从恒定电场中获得到的能量转化为了微波能量，这样就能实现产生微波能的目的。磁控管主要由磁控阴极和阳极、能量耦合装置、磁路和调谐装置五部分组成。固定频率的磁控管中不设调谐装置。其工作原理（如图6所示）：在接通电源之后，高压变压器的次级灯丝线圈产生3.3V交流电提供给磁控管的灯丝。同时，高压绕组产生2100V的交流高电压经过高电压电容器的电流限制，磁控管阳极被加上经过二极管整流之后得到的4200V的直流高压，实现加速电场。使阴极发射的电子向阳极加速运动。在电子向阳极加速运动的

26、过程之中还受到永久磁铁形成的垂直向上的磁场作用，所以电子是进行边旋转边向阳极加速运动，旋转速度也不断变快。阳极为内齿轮状，形成了偶数个空腔，这被称为谐振腔。每个谐振腔就是一个微波谐振器，它的谐振频率取决于谐振腔尺寸。当电子通过共振腔的扇区时，电子会发生振荡，而且频率会一直增加。微波是电子频率到达2450MHz形成的，由波导管口发射，再转移到炉内对食物进行加热。 图5 磁控管结构图 图6 磁控管的工作原理 1-阴极；2-阳极；3-天线；4-磁铁 1-阴极；2-阳极；3-谐振腔；4-电子经过查阅资料之后，课题设计选择的是2M217系列磁控管，此磁控管的性能参数为表3所示。表3 2M217系列磁控管

27、性能参数阳极电压平均功率频率阳极电流灯丝电压耐压绝缘（min）4.2±0.2KV945±40W2458±10MHz300mA10±2A10KVDC200M3.1.4 高压变压器的选择及其基本参数 高压互感器是一种特殊的漏磁变压器，变压器的结构在图7所示。由图可以发现，高压变压器由3个绕组构成，交流220V市电电压加在此绕组之中；两个为各自的独立次级绕组；就是输出交流3.3V的灯丝电压绕组和输出交流2100V左右的高压绕组。在初、次级绕组中有一定几片厚度的硅钢片，可以使其形成一个高磁阻隙磁的磁分路。当高压变压器工作时，磁分路中会产生一定量的漏磁通，它可以控

28、制着变压器的输出电流，使磁控管的工作电流保持相对稳定的状态。图7 微波炉高压变压器结构图这种变压器可以在市电波动范围较大的情况下保持磁控管阳极电流的稳定，因而在微波炉中得到了广泛的应用，除了特种产品之外，几乎所有的微波炉都采用这种变压器3。3.1.5 高压电容器的选择及其基本参数在微波炉电路中，高压电容的主要作用就是“倍压”作用。高压电容与高压二极管组成半波倍压整流电路，将高压变压器次级输出的2100V交流电压，进过半波倍压整流就可获得磁控管阳极所需的4200V直流高压，又可使高压变压器减轻总量和缩小体积。微波炉的高压电容器规格是1uf ，耐压大约2000V交流。 内部并联

29、了一个10M欧姆的电阻作为关机后高压电容的泄放电阻。3.2 控制系统硬件设计 图8为智能微波炉控制系统的主电路控制图。图8 主电路图 QF1、QF2是低压断路器，又叫做自动空气开关。低压断路器可用于电能的分配，可以不频繁地启动异步电动机，还可以实现对电源线路和电动机的保护功能。在线路发生短路、欠电压和过载这些故障的情况下可以自动的切断电路，熔断器式断路器与过流、欠压、热继电器等器件具备的功能，低压断路器同样也具备，最重要的是在故障电流被分断以后基本上都不必更换各零部件，所以低压断路器被广泛地使用着。 FU1FU3是熔断器，熔断器的结构简单、价格便宜、使用起来很方便，主要作为供电线路和电气设备的

30、短路保护，当通过熔断器的电流超过某一范围且过了设定的某一段时间之后，电流在熔断器的熔体部分上面产生的热转盘电机的量会把熔体的某一部分融化掉使电路断开，这样就可以保护电路和设备。 KM1KM6是接触器，接触器是一种自动切换开关，主要用来较频繁地开断交直流主电路和大容量控制电路等大电流电路。KM1为转盘电机的继电器；KM2为风扇电机的继电器；KM3为炉灯的继电器；KM4KM6相应为加热模式、烧烤模式、解冻模式的继电器，其工作原理为，利用变比不同，电压不同，磁控管发出的微波不同，就呈现出工作模式的不同。 FR1、FR2是热继电器，热继电器是利用电流的热效应原理，然后在电动机出现其不能承受的过载的时候

31、切断电动机电路，为电动机提供过载保护的保护电器。当电动机的工作电流不超过额定电流时，热继电器应该可靠的不动作。4 控制系统软件设计4.1 PLC控制设计4.1.1 PLC输入输出明细（1）输入部分 限位开关：设置一个微波炉门开关，利用开关的不同状态模拟微波炉的开关门。 时间设定：通过调整10分、1分、10秒按钮，设定系统的工作时间，按启动按钮开始倒计时，倒计时结束，电机停止转动。 烹饪模块设定：可独立智能设置不同的烹饪模块（加热，烧烤，解冻），同时不同的模块可以分不同的时间段进行工作。 启动：在设置好模式和时间之后，按下此按钮，微波炉开始工作。 停止/复原：可在微波炉运行之前做复原按钮，清除已

32、按的按钮；可在微波炉运行时，停止运行，倒计时结束，返回到待机状态；可在超温报警器响后，按下此按钮做为复原按钮。 安全自检：设置一个过高温按钮，模拟炉内温度高于200时，危险警报。（2）输出部分 继电器驱动：加热、烧烤和解冻的火力值不同，此区别由硬件完成，所以加热、烧烤和解冻的继电器不同。转盘电机和风扇电机也各需要一个继电器驱动。 蜂鸣器：此设计中需要两个蜂鸣器，并且两个蜂鸣器的声音需不一样，以便分别工作完成提醒和过高温提醒。当一次的微波炉运行完成之后，蜂鸣器响起，以便提醒运行完成。在温度感应器高电平时，警报器响起，提醒危险信号。 指示灯：在面板上，每个按钮都有一个指示灯，以便显示当前是什么模式

33、。 炉灯：在炉门打开时亮起以便于使用者放置需要加热的食品，炉灯亮了超过10秒之后出于节能的性能要求会自动熄灭。4.1.2 PLC的I/O口分配表 输入点的分配如表3所示。表3 输入点分配表元器件代号地址号功能说明SB1X000启动续表3SB2X001停止/复原SY1X002门限位开关SB3X003烹饪模式SB4X004烧烤模式SB5X00510SSB6X0061MinSB7X00710MinSB8X010高温检测SB9X011解冻模式输出点的分配如表4所示。表4 输出点分配表元器件代号地址号功能说明HB1Y000工作完成提示HB2Y001高温警报提示HB3Y002加热指示灯HB4Y003烧烤指

34、示灯HB5Y00410S指示灯HB6Y0051Min指示灯HB7Y00610Min指示灯HB8Y007解冻指示灯KM1Y010转盘电机继电器HL9Y011炉灯KM2Y012风扇电机继电器KM3Y013加热继电器KM4Y014烧烤继电器KM5Y015解冻继电器4.1.3 PLC的I/O接线图 PLC的I/O接线图如图9所示：图9 I/O接线图4.2 程序流程图 课题设计的程序流程图为图10所示。 图10 程序流程图4.3 编程规则及其注意事项 梯形图作为PLC的一种编程语言，在绘制的时候具有一定的规则。在绘制梯形图的时候，应该要注意下列方面： 梯形图的每一种符号，都要以左母线作为起点，以右母线作

35、为终点（右母线可以省略）从左往右按行绘制出来的。每行起始的触点群作为该行梯形图的“执行条件”，跟右母线相连接的应该是输出线圈或者功能指令，不可以是触点7。当一行写完了，再从上往下依次写下一行。需要注意的是，触点不可以接在线圈的右边，线圈也不可以直接跟左母线相连接，必须通过触点再连接。 触点应该画在水平线上，不能画在垂直分支线上（除了主控触点）4。 当有几个电路块并联，顶端应该放置触点最多的支路块。如果有几个支路块串联的时候，应该把并联支路多的尽量放在靠近左母线的位置。这样就可以使编写的程序简洁明了，减少指令语句。 课题设计中，使用的步进指令。步进接点只有常开接点，它的右侧连接的其他继电器接点在

36、编写语句表程序时要用LD或LDI指令开始。步进返回指令（RET）用于状态(S)流程结束时，返回主程序（母线），它只能与状态接点连接5。4.4 程序说明 课题毕业设计采用的是日本三菱公司生产的PLC的编程软件GX developer进行编写程序和调试程序的，GX developer可用于三菱公司生产的各大系列的PLC，它具有软件的共通化、程序的标准化以及调试功能的多样化等特点。根据毕业设计的控制要求编写的控制程序如下所示：图11 炉灯显示如图11所示，X002为系统的门限位开关，Y011为系统的炉灯输出。打开炉门即断开X002时，Y011得电，形成自锁，T9开始计时，到达7秒之后，T9响应，Y0

37、11断电即炉灯灭。此语句实现炉门打开时，炉灯会亮7秒，方便使用者放入或者拿出食品。图12 停止/复原模块如图12所示，X001为系统的停止/复原键，按下此键时，系统程序中各个数值被清零。图13 初始化状态程序得电或者X001接通即按下停止/复原键时，状态S0置一，进入S0状态。此系统的运行模式为先关门再选择功能模式，X002为开关，在关门之后，X003对应加热工作模式，X004对应烧烤工作模式，X005对应解冻工作模式，按下某一按钮，进入相应的状态。图14 加热工作模块如图14所示，如若，在S0模块中，选择的是加热模式即按下了X003按钮，进入了S20状态，即加热模式的指示灯Y002亮起。T4

38、开始计时，过2秒之后，进入S33状态。图15 烧烤工作模式如图15所示，如若，在S0模块中，选择的是烧烤模式即按下了X004按钮，进入了S31状态，即烧烤模式的指示灯Y003亮起。T5开始计时，过2秒之后，进入S33状态。图16 解冻工作模式如图16所示，如若，在S0模块中，选择的是烧烤模式即按下了X004按钮，进入了S31状态，即烧烤模式的指示灯Y003亮起。T5开始计时，过2秒之后，进入S33状态。图17 工作时间选择如图17所示，进入S33状态，即选择工作时间。X005相对应于工作时间10秒，X006相对应于工作时间1分钟，X007相对应于工作时间10分钟。按下某一按钮，将进入相应工作时

39、间模式。图18 选择10秒如图18所示，如若，在S33模块中，选择的是10秒即按下了X005按钮，进入了S21状态，即10秒的指示灯Y004亮起。图19 10秒工作时间，开始运行如图19所示，关门之后，选择好了工作模式和工作时间之后，就可按下启动键，开启微波炉。选择了10秒的工作时间按下启动按钮X000后，进入S22状态，即Y004得电，10秒指示灯亮起，Y012和Y010分别为风扇电机继电器和转盘电机继电器，Y012和Y010得电，风扇电机和转盘电机运作。一种模式的继电器与另外两种模式的提示灯进行互锁。图20 10秒显示模块如图20所示，按下X000启动键，就将常数10送入D0，触摸屏上显示

40、0：10，过了1秒T0响应，以M8013做为秒脉冲，D0每隔1秒减一，直到C0计数10次，即过了10秒，C0响应，D0停止减数。图21 高温报警模块如图21所示，X010为温度传感器，检查到炉内温度高于200摄氏度时，X010接通，Y001为高温报警提示，Y001得电响应。X010与Y001自锁。图22 选择1分钟如图22所示，如若，在S33模块中，选择的是1分钟即按下了X006按钮，进入了S25状态，即1分钟的指示灯Y005亮起。图23 1分钟工作时间，开始运行如图23所示，关门之后，选择好了工作模式和工作时间之后，就可按下启动键，开启微波炉。选择了1分钟的工作时间按下启动按钮X000后，进

41、入S26状态，即Y005得电，1分钟指示灯亮起，Y012和Y010分别为风扇电机继电器和转盘电机继电器，Y012和Y010得电，风扇电机和转盘电机运作。一种模式的继电器与另外两种模式的提示灯进行互锁。图24 1分钟显示模块如图24所示，按下X000启动键，就将常数60送入D0，触摸屏上显示0：60，过了1秒T1响应，以M8013做为秒脉冲，D0每隔1秒减一，直到C0计数60次，即过了10秒，C1响应，D0停止减数。图25 高温报警模块如图25所示，X010为温度传感器，检查到炉内温度高于200摄氏度时，X010接通，Y001为高温报警提示，Y001得电响应。X010与Y001自锁。图26 选择

42、10分钟如图26所示，如若，在S33模块中，选择的是10分钟即按下了X007按钮，进入了S29状态，即10分钟的指示灯Y006亮起。图27 1分钟工作时间，开始运行如图27所示，关门之后，选择好了工作模式和工作时间之后，就可按下启动键，开启微波炉。选择了10分钟的工作时间按下启动按钮X000后，进入S30状态，即Y006得电，10分钟指示灯亮起，Y012和Y010分别为风扇电机继电器和转盘电机继电器，Y012和Y010得电，风扇电机和转盘电机运作。一种模式的继电器与另外两种模式的提示灯进行互锁。图28 10分钟显示模块如图28所示，按下X000启动键，就将常数10送入D1,将常数00送入D0，

43、触摸屏上显示10：00，过了1秒T1响应，D1减1，将常数59送入D0，此时显示为9:59。9:59显示T3时间即1秒之后，以M8013为秒脉冲，D0每隔1秒减一，减到59次，C0响应，DECP D0断电，停止减数，当前为9:00，显示T7时间即1秒之后，D0重新赋值59，D1减一，C0清零即D0又每隔1秒减一，T7响应9次即再过9个1分钟，C2得电。T8计时1秒，用来显示0:59。T8响应，DECP D0接通，D0每隔1秒减一,59秒之后，C3响应。图29 高温报警模块如图29所示，X010为温度传感器，检查到炉内温度高于200摄氏度时，X010接通，Y001为高温报警提示，Y001得电响应

44、。X010与Y001自锁。图30 跳到结束模块如图30所示，在S22、S26、S30这三个不同的工作时间模块下，每个模块的最后定时计数器响应即时间结束时，都跳入S23模块。图31 结束模块如图31所示，在S23模块中，完成提示Y000响应，计数器C0C3清零，三种模式灯也被清零。图32 开门模块如图32所示，开门时，炉灯Y011亮起，炉灯亮了10秒之后，T10响应，炉灯自行熄灭，控制系统返回初始状态S0即炉灯灭后方能进行下一次的工作。图33 程序结束如图33所示，步进指令返回，程序结束。5 仿真调试程序设计采用的是日本三菱公司的GT designer软件进行智能微波炉控制系统的仿真和调试的，G

45、T designer可以通过与GX developer的配合使用模拟开关量的输入输出等过程，并且具有数值显示、输入等功能。 本毕业设计所设计的智能微波炉控制系统的仿真结果如下所示：图34 关门图34为通电后，使用者把食物已放入微波炉内，把炉门已关紧时的系统。图35 工作模式的选择图35为关好炉门之后，使用者选择工作模式之后的系统仿真，工作模式灯亮起（以加热模式举例）。图36 工作时间的选择图36为关好炉门之后，选择了工作模式之后选择了工作时间的系统仿真，工作模式灯和时间指示灯亮起（以加热模式下工作10分钟为例）。图37 系统工作图37为管好炉门之后，选择了工作模式之后选择了工作时间的系统再按下

46、了开始按钮的系统仿真。转盘电机和风扇电机运作，加热模式的继电器得电。图38 工作结束图38为工作时间结束后的系统仿真，完成声光提示。图39 开门图39为完成提示后，使用主打开炉门取出食物的系统仿真，炉灯打开，亮10秒。图40 高温报警图40为举例超温时的系统仿真，报警器和报警灯响起，直至使用者来按下停止/复原键。6 结束语本次的毕业设计已经接近尾声。基于PLC的智能微波炉系统的设计涉及到了计算机的软硬件知识，通过对系统的设计和调试，本次的毕业设计提出了基于PLC的PLC的智能微波炉系统的设计的基本方案，完成了系统硬件电路的设计和系统软件电路的设计并且编写了微波炉的控制程序等。在编写程序的过程中，出现了很多问题，主要是刚开始不太了解步进指令中的并行分支、汇合编程，导致步数一下膨胀到接近1000步