在各類數(shù)字和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，都離不開多諧振蕩器，雖然市場上有許許多多種多諧振蕩器，但功能卻各不相同。本文以日本三菱公司型號(hào)為fx2-24mr的可編程控制器為例進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，并仿真驗(yàn)證，設(shè)計(jì)了一款用可編程控制器構(gòu)成的多諧振蕩器。與普通振蕩器相比，本設(shè)計(jì)有以下幾方面優(yōu)勢：
a.構(gòu)成簡單，具有通用性。改變程序和接線又可作其它用途;
b.程序編寫簡單，易于理解和掌握;
c.通過軟件改變參數(shù)就可很方便地獲得想要的頻率和占空比。
1 設(shè)計(jì)
首先我們以一個(gè)具體工作任務(wù)為目標(biāo)，看看整個(gè)多諧振蕩器的設(shè)計(jì)全過程。該具體工作任務(wù)為設(shè)計(jì)一個(gè)頻率為f=0.4hz，占空比q=40%的多諧振蕩器。
我們采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖sfc來實(shí)施這一工作任務(wù)。
(1)通過工作任務(wù)計(jì)算波形的周期t以及波形的高電平持續(xù)時(shí)間t1、低電平持續(xù)時(shí)間t2。周期按計(jì)算公式t=1/f=1/0.4=2.5s完成，t1和t2按占空比公式q=t1/(t1+t2)和t1+t2=t完成。將t=2.5s和q=40%代入到以上兩個(gè)公式中，求解這個(gè)二元一次方程組，得到t1=1s，t2= 1.5s。
現(xiàn)在我們的工作任務(wù)變?yōu)橐@得一個(gè)方波，它的高電平持續(xù)時(shí)間為1s，低電平持續(xù)時(shí)間為1.5s。即波形如圖1所示。
圖1 多譜波振蕩器方波
(2)采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖sfc時(shí)，起始狀態(tài)元件選擇s0，中間狀態(tài)元件選擇s20。高電平持續(xù)時(shí)間繼電器采用t0，低電平持續(xù)時(shí)間繼電器采用t1，它們的時(shí)間參數(shù)根據(jù)規(guī)則分別設(shè)置為k10和k15。據(jù)此我們可以畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖sfc，如圖2所示。
圖2 多譜振蕩器狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖sfc
將狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖sfc變?yōu)榭梢詫?shí)施的梯形圖軟件后，我們就可以將它寫入到計(jì)算機(jī)里面去了。由圖2的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖得到的梯形圖軟件如圖3所示。
圖3 多譜波振蕩器梯形圖
2 i/o分配表
根據(jù)現(xiàn)場控制所需的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，分配可編程控制器的輸入與輸出點(diǎn)，見表1。
表1 多編程控制器多譜振蕩器輸入輸出端口分配表
3 可編程控制器多諧振蕩器實(shí)施的接線圖
可編程控制器多諧振蕩器的實(shí)施最終要反映到三菱 fx2-24mr型可編程控制器的輸入/輸出接線上，圖4為可編程控制器多諧振蕩器實(shí)施的接線圖。sb1為啟動(dòng)按鈕，sb2為停止按鈕，24v直流電源為可編程控制器外加的直流電源。
圖4 可編程控制器多譜波振蕩器連接圖
4 運(yùn)行觀察
根據(jù)所設(shè)計(jì)的可編程控制器多諧振蕩器梯形圖，采用型號(hào)為fx2-24mr的可編程控制器，把可編程控制器方式開關(guān)置于運(yùn)行“shop”檔，通過計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)線把程序?qū)懭氲娇删幊炭刂破髦?，再把可編程控制器方式開關(guān)置于運(yùn)行“run”檔，合上x0，我們會(huì)看到與y0聯(lián)接的指示燈亮1s后熄滅，緊接著與y1連接的指示燈亮1.5s后再熄滅，以后交替循環(huán)進(jìn)行，按x1可結(jié)束工作任務(wù)，從而達(dá)到工作任務(wù)所設(shè)計(jì)的要求。實(shí)際運(yùn)用時(shí)，將指示燈更換成負(fù)載就可以正常工作了，y0輸出頻率為f、占空比為q的方波，y1輸出頻率為f、占空比為(1-q)的方波。
5 擴(kuò)展小結(jié)
當(dāng)我們需要任意頻率f、任意占空比q的方波，我們只需改變圖2和圖3軟件中的時(shí)間繼電器t0、t1的參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)。方法如下：
將f和q代入公式
計(jì)算出t1=q/f，t2=(1-q)/f。t0時(shí)間繼電器中的參數(shù)k就選擇計(jì)算出來的t1×10，t1時(shí)間繼電器中的參數(shù)k就選擇計(jì)算出來的t2×10，修改好這二個(gè)參數(shù)后再按前面所敘述的方法將程序?qū)懭氲娇删幊炭刂破髦羞\(yùn)行，我們所要求的結(jié)果就可以實(shí)現(xiàn)了。