大规模集成电路设计

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大规模集成电路设计范文第1篇

关键词 集成电路设计 教学方法 教学探索

中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）19-0006-02

1958年，美国德州仪器公司的基尔比发明了第一块集成电路，随着半导体工艺和集成电路设计技术的发展，集成电路的规模可以达上亿个晶体管。集成电路具有速度快、体积小、重量轻等优点，广泛应用于汽车、医疗设备、手机和其他消费电子，其2012年集成电路设计市场应用结构如图1所示。

自2006年以来，我国集成电路的产值为126亿美元，占全球产业总产值的5.1%，2013年我国集成电路的产值为405亿美元，占全球产业总产值的13.3%。2006年到2013年的年复合增长率达到18%，远超过全球集成电路产业整体增速。我国集成电路行业的产值如表1所示。

近年来，半导体集成电路产业在国家政策支持下发展迅速，因此对集成电路设计人才的需求剧增。为了满足社会日益发展的需要，国家在高校内大力推广集成电路设计相关的课程，并且取得了较好的效果，使人才缺口减小，但是还是不能满足国内对集成电路设计人才实际数量的需求。为了更好地加快集成电路设计人才的的培养，本文针对《数字集成电路原理》教学中存在的问题，并且根据教学的现状，探索出集成电路设计的教学改革。

一、数字集成电路设计原理教学中的现状

集成电路设计相对于以分立器件设计的传统的电子类专业而言，偏向于系统级的大规模集成电路设计，因此，微电子专业和集成电路设计专业的学生注重设计方法的形成，避免只懂理论、不懂设计的现象。即使学生掌握了设计的方法，能够进行一些小规模的集成电路设计，但是设计出来的产品不能用，不能满足用户的需求。这就成了数字集成电路设计原理面临的问题。

二、数字集成电路设计原理教学改善的方法

（1）针对上述的问题，在多年教学的基础上，在教学方法上进行改进，改变传统的以教师为中心，以课堂讲授为主的教学方式，采用项目化教学来解决数字集成电路设计中只懂理论、不懂设计的现状。注重数字集成电路设计原理与相关课程之间的内部联系，提高学生的学习兴趣，通过将一个项目拆分成几个小项目，使学生在项目中逐渐加深了对知识点理解，并且将课程的主要内容相互衔接与融合，形成完整的集成电路设计概念。学生分成5-8人一组，通过小组的方式加强了学生的相互合作能力，让学生更有责任感和成就感。学生应用相关的EDA软件来完成项目的设计，能够掌握硬件描述语言、综合应用等数字集成电路设计工具。

（2）通过PDCA戴明环的方式改善了集成电路设计的产品可用度不高的问题。在集成电路设计过程中，通过跟踪课内外学生设计中反应的问题，对项目难易度的进行调整，提高学生计划、分析、协作等多方面的能力。结合新的技术或者领域，对项目进行适当的调整。通过PDCA戴明环的方式来持续改进教学内容和方法，使其满足社会对数字集成电路设计人才的需求。PDCA戴明环如图2所示。

（3）开展校企合作的方式，进一步提高教学质量和学生的综合素质，促进企业和学校的共同发展。这种方式实现了学校与企业的优势互补，资源共享，培养出更加适合社会所需要的集成电路设计人才，也能够让学校和企业形成无缝对接。

三、小结

随着大规模集成电路设计的发展，更多的设计工具和设计方法出现，因此，使用最新的设计工具，合理设置《数字集成电路设计原理》的教学内容，可以提高学生的设计能力和培养学生的创新能力。通过对《数字集成电路设计原理》课程教学的探索，改变了以教师为中心的传统采理论课教学方式，充分发挥了学生的能动性和协作能力，使学生理论与实践都能够满足集成电路设计人才的要求。

参考文献：

[1]殷树娟，齐巨杰. 集成电路设计的本科教学现状及探索[J].中国电力教育，2012，（4）：64-65.

[2]王铭斐，王民，杨放.集成电路设计类EDA技术教学改革的探讨[J].电脑知识与技术， 2012，8（9）：4671-4672.

大规模集成电路设计范文第2篇

一、充分认识加快发展集成电路产业的重要性

集成电路产业对于现代经济和社会发展具有高倍增性和关联度。集成电路技术及其产业的发展，可以推动消费类电子工业、计算机工业、通信工业以及相关产业的发展，集成电路芯片作为传统产业智能化改造的核心，对于提升整体工业水平和推动国民经济与社会信息化发展意义重大。此外，微电子技术及其相关的微细加工技术与机械学、光学、生物学相结合，还能衍生出新的技术和产业。集成电路技术及其产业的发展已成为一个国家和地区调整产业结构、促进产业升级、转变增长方式、改善资源环境、增强竞争优势，带动相关产业和领域跨越式发展的战略性产业。

*省资源环境良好，集成电路设计和原材料生产具有比较优势，具有一批专业从事集成电路设计和原材料生产的企业及水平较高的专业人才队伍。*省消费类电子工业、计算机工业、通信工业以及利用信息技术改造传统产业和国民经济与社会信息化的发展为集成电路产业的发展提供了现实需求的空间。各级、各部门要高度重视集成电路产业的发展，有基础有条件的地区要充分发挥地域优势、资源优势，加强规划，因势利导，积极组织和推动集成电路产业发展，加快招商引资步伐。省政府有关部门要切实落实国家和省扶持集成电路产业发展的各项政策，积极推动和支持*省集成电路产业的发展。

二、发展思路和原则

（一）发展思路。根据*省集成电路产业发展的基础，当前以发展集成电路设计和原材料生产为重点，建成国内重要的集成电路设计和原材料生产基地。以内引外，促进外部资金、技术、人才和芯片加工、封装、测试项目的进入，建立集成电路生产基地。

1.大力发展集成电路设计。充分发挥*省高校、科研单位、企业集成电路设计的基础优势，加快集成电路设计企业法人资格建立和集成电路设计企业资格认证的步伐，与信息产业和其他工业领域及国民经济与社会信息化发展相结合，促进科研、生产、应用联动，建立科研、生产、应用、服务联合体，形成有利于集成电路设计企业成长和为企业生产发展服务的体制和机制，促进一批已具备一定基础的集成电路设计企业尽快成长起来。进一步建立和完善有利于集成电路产业发展的政策环境，构筑有利于集成电路产业发展的支撑体系和服务体系，加强与海内外的合作与交流，加快人才培养和引进，加大对集成电路设计中心、公共技术平台、服务平台、人才交流培训平台建设的投入，重点培植3—5家集成电路设计中心，使之成为国内乃至国际有影响力的企业。加强人才、技术、资金、企业的引进，形成一大批集成电路设计企业和人才队伍。密切跟踪国际集成电路发展的新趋势，大力发展和应用SOC技术、IP核技术，不断提高自主创新能力，在消费类电子、通信、计算机、工业控制、汽车电子和其他应用电子产品领域形成发展优势。

2.加快发展集成电路材料等支撑产业。以当前*省集成电路材料生产企业为基础，通过基础设施建设、技术改造、引进技术消化吸收再创新、合资合作和引导传统产业向集成电路材料生产转移，进一步壮大产业规模，扩大产品系列，增添新的产品品种，提高产品档次。通过加快企业技术中心建设，不断提高自主创新能力；通过拉长和完善产业链，积极发展高纯水气制备、封装材料等上下游产品，提高配套能力；鼓励半导体和集成电路专用设备仪器产业的发展。培养多个在国内市场占有率第一的自主品牌，扩大出口能力，把*省建设成为围绕以集成电路用金丝、硅铝丝、电路板用铜箔和覆铜板、柔性镀铜板、金属膜基板、电子陶瓷基板、集成电路框架和插座、硅晶体材料的研发和生产为主的集成电路支撑产业基地。

3.鼓励发展集成电路加工产业。大力招商引资，通过集成电路设计和原材料生产的发展，促进省外、海外集成电路芯片制造、封装和测试业向*省的转移，推动*省集成电路芯片制造、封装和测试产业的发展。

（二）发展原则。

1.政府推动原则。充分发挥各级政府在统筹规划、宏观调控、资源组织、政策扶持、市场环境建设等方面的作用，充分发挥社会各方面的力量，推动集成电路产业发展。

2.科研、生产、应用、服务联动原则。建立科研、生产、应用、服务一体化体系，促进集成电路设计和最终产品相结合，集成电路设计和设计服务相结合，公共平台建设和企业发展相结合，设计公司之间相结合，人才培训和设计企业需求相结合。重点支持共性技术平台、服务平台、人才培训平台建设和科研、生产、应用一体化项目研发。

3.企业主体化原则。深化体制改革，加快集成电路设计中心认证，推动集成电路设计公司（中心）建设，建立符合国家扶持集成电路发展政策和要求的以企业为主体、自主经营、自负盈亏、自主创新、自*发展完善的集成电路产业发展体制和机制。

4.引进消化吸收与自主创新相结合原则。加强与海内外集成电路行业企业、人才的交流合作，创造适合集成电路产业发展的政策环境，大力引进资金、技术、人才，加快消化吸收，形成产业的自主创新能力，尽快缩短与发达国家和先进省市的差距。

5.有所为，有所不为原则。发挥*省优势，重点发展集成电路设计、电路板设计制造和原材料生产，与生产应用相结合，聚集有限力量，聚焦可行领域，发挥基础特长，形成专业优势。

三、发展重点和目标

（一）发展重点。整合资源，集中政府和社会力量，建立公共和开放的集成电路设计技术服务平台、行业协作服务平台和人才交流培训平台。重点扶持建设以海尔、海信、浪潮、*大学、哈工大威海国际微电子中心、滨州芯科等在集成电路设计领域具有基础和优势的集成电路设计中心，建设青岛、济南集成电路设计基地，加快有关促进集成电路产业发展的配套政策、措施的制定，重点在以下领域实现突破。

1.集成电路设计业。以消费类电子、通信、计算机、工业控制、汽车电子、信息安全和其他应用电子产品领域为重点，以整机和系统应用带动*省集成电路、电路板设计业的发展，培育一批具有自主创新能力的集成电路设计企业，开发一批具有自主知识产权的高水平的集成电路产品。

（1）重点开展SOC设计方法学理论和设计技术的研究，发挥其先进的整机设计和产业化能力，大力发展税控收款机等嵌入式终端产品的SOC芯片，努力达到SOC芯片规模化生产能力。开发采用先进技术的SOC芯片，应用于各类行业终端产品。

（2）强化IP核开发标准、评测等技术的研究，积极发挥IP核复用技术的优势，以市场为导向，重点研发MCU类、总线类、接口类和低功耗嵌入式存储器（SRAM）类等市场急需的IP核技术，加速技术向产品的转化。

（3）顺应数字音视频系统的变革，以数字音视频解码芯片和视频处理芯片为基础，突破一批音视频处理技术，提高*国电视整机等消费类电子企业的技术水平和核心竞争力。

（4）集中力量开展大规模通信、网络、信息安全等专用集成电路的研究与设计，力争取得突破性成果。

（5）重点发展广泛应用于白色家电、小家电、黑色家电、水电气三表、汽车电子等领域的芯片设计，在应用电子产品芯片设计领域形成优势。

（6）发挥*省在工业控制领域的综合技术、人才力量及芯片研发软硬件资源等方面的优势，重点发展部分工业控制领域的RISC、CISC两种架构的芯片设计，并根据市场需求及时研发多种控制类芯片产品，形成一定优势。

2.集成电路材料等支撑产业。充分利用*省现有集成电路材料生产企业的基础条件，加快发展集成电路材料产业。重点发展集成电路用金丝、硅铝丝、引线框架、插座等产品，同时注重铜箔、覆铜板、电子陶瓷基片、硅晶体材料及其深加工等产品的发展，形成国内重要的集成电路材料研发和生产加工出口基地。支持发展集成电路相关支撑产业，形成上下游配套完善的集成电路产业链。

（1）集成电路用金丝、硅铝丝。扩大大规模集成电路用金丝、硅铝丝的生产规模，力争到2010年占国内市场份额80%以上。

（2）硅单晶、硅多晶材料。到2010年，3-6英寸硅单晶片由现在的年产600万片发展到1000万片；单晶棒由目前的年产100吨发展到200吨。支持发展高品质集成电路用多晶硅材料，填补省内空白，至2010年发展到年产3000吨。

（3）集成电路引线框架。到2010年，集成电路引线框架生产能力由目前的年产20亿只提高到年产100亿只。

（4）电子陶瓷基板。通过技改和吸引外资等措施，力争到2010年达到陶瓷覆铜板年产160万块、陶瓷基片年产30万平米的能力。

（5）铜箔、覆铜板。到2010年，覆铜板由目前的年产570万张发展到800万张，铜箔由目前的年产8500吨发展到10000吨。

（6）相关支撑产业。通过引进技术和产学研结合等多种形式，积极发展集成电路专用设备、环氧树脂等塑封材料、柔性镀铜板和金属膜等基材、高纯水气制备等相关产业。

3.加快大规模、大尺寸集成电路芯片加工和有关集成电路封装、测试企业的引进。

（二）发展目标。经过“*”期间的发展，基本建立和完善有利于*省集成电路产业发展的政策环境、支撑体系和服务体系，建成20-30家集成电路设计中心、2个集成电路设计基地，形成一大批集成电路设计企业、配套企业、咨询服务企业，争取引进3—5家集成电路芯片制造企业。政府支持集成电路产业发展的能力进一步增强，社会融资能力进一步提高，对外吸引和接纳人才、技术、资金的能力进一步提高，集成电路设计、制造对促进*省信息产业发展、传统产业改造和提升国民经济与社会信息化水平发挥更大作用，并成为*省信息产业发展和综合竞争力提升的重要支撑。促进*省集成电路材料产业做大做强，使其成为国内重要的产业基地。

四、主要措施和政策

（一）加强政府的组织和引导。制定*省集成电路产业发展中长期发展规划，实施集成电路产业发展年度计划，《*省支持和鼓励集成电路产业发展产品指导目录》，引导产品研发和资金投向。各地要加强本地集成电路产业发展环境建设，结合本地实际制定有利于集成电路产业发展和人才、资金、技术进入的政策措施。各有关部门要加强配合，制定相关配套措施，形成促进集成电路产业发展的合力。参照财政部、信息产业部、国家发改委《集成电路产业研究与开发专项资金管理暂行办法》，结合*省信息产业发展专项资金的使用，对集成电路产业发展予以支持。具体办法由省信息产业厅会同省财政厅等有关部门制定。

（二）加强集成电路设计公司（中心）认证工作。推动体制改革和产权改革，鼓励科技人员在企业兼职和创办企业，通过政策导向促进集成电路设计公司（中心）独立法人资格的建立。按照国家《集成电路设计企业及产品认定暂行管理办法》的有关规定，加强对*省集成电路产品及集成电路企业认定工作。

（三）加强人才引进与培养。加强对集成电路人才的培养和引进工作，鼓励留学回国人员和外地优秀人才到*投资发展和从事技术创新工作，重点引进在国内外集成电路大企业有工作经历、既掌握整机系统设计又懂集成电路设计技术的高层次专业人才。对具有普通高校大学本科以上学历的外省籍集成电路专业毕业生来*省就业的，可实行先落户后就业政策，对具有中级以上职称的集成电路专业人才来*省工作的，有关部门要优先为其办理相关人事和落户手续。要加强集成电路产业人才培养，建立多层次的人才培养渠道，加强对企业现有工程技术人员的再培训。在政策和待遇上加大对专业人才的倾斜，鼓励国内外集成电路专业人才到*发展，建立起培养并留住人才的新机制。

（四）落实各项优惠政策。各级、各部门要切实落实《关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》及各项优惠政策，将集成电路设计、生产制造和原材料生产纳入各自的科研、新产品开发、重点技术攻关计划及技术中心、重点实验室建设计划，并给予优先支持和安排。集成电路设计企业适用软件企业的有关政策，集成电路设计产品适用软件产品的有关优惠政策，其知识产权受法律保护。对于批准建设的集成电路项目在建设期间所发生的贷款，省政府给予贷款利息补贴。按照建设期间实际发生的贷款利率补贴1.5个百分点，贴息时间不超过3年；在政府引导区域内建设的，贷款利息补贴可提高至2个百分点。

大规模集成电路设计范文第3篇

对于致力于通信产业发展的他来说，取得具有国际领先水平的重大科技进展固然重要，但产业化道路上的国际竞争力却更牵动他的心。如何才能把系统的研究成果、把先进的发明专利技术真正转化成强大的生产力呢?曾烈光把目光瞄向了集成电路技术――如果能够利用大规模集成电路技术把具有国际先进水平的专利发明集成在一个芯片中会如何呢?

1985年，曾烈光提出并研制成功分离塞入比减小正码速调整抖动技术。该技术的出现，可将正码速调整抖动由国际上的20％减小到3％以下，很好地解决了国际电信联盟建议研究的减小正码速调整抖动问题，具有国际领先水平，有很大应用前景。

1988年，通过与日本FUJITSU公司的合作，他们克服了商务渠道，经费、巴黎统筹委员会限制、技术交互等各方面的障碍，终于成功开发了自主设计。包含正码速调整减小抖动专利技术的大规模数字复接芯片THMT001A和THMR001。这一产品极具开创性意义，一举占据了三个“第一”――我国第一片自主设计、具有自主知识产权的、得到大规模生产应用的大规模通信专用集成电路；我国第一片国内自主设计、国外加工生产的大规模专用集成电路集成电路设计作为独立产业发展新思路下成功开发得到大规模应用的第一片超大规模通信专用集成电路。

为了推动THMT001A和THMR001在国内光通信产业的应用，1989年，清华大学建立了北京华环公司，产值数亿元，以这两款芯片开发的单板复接器也被评为中关村拳头产品并获得北京市新技术产品奖。而应用该芯片的企业基本覆盖了当时原邮电部和电子部所属的主要相关企业及研究所，相应产品广泛应用于国内外电信。军事及专用系统。1 990年，正码速调整减小抖动专利技术被评为我国“七五”期间十大电子科技成果之一，曾烈光也以第一完成人的身份获得该年度国家技术发明二等奖，1993年，他又荣获首届中国青年科学家奖。

大规模集成电路设计范文第4篇

关键词：工程需求；集成电路设计；实践；验证

中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）44-0089-02

集成电路设计是学科交叉特性显著的一个学科，且其发展日新月异，技术更新非常快，而其主要的更新点体现在工艺水平、设计思想和设计手段上。例如，在设计SOC等大规模集成电路时，设计者首先要全方位地把握系统的主体框架，另外还要注重各个环节中的细节，有效利用EDA软件来精确地实现设计并验证其正确性。目前大多数高校开设的集成电路设计课程融入了多媒体教学，但多媒体教学多局限于PPT课件教学，虽然在教学内容上与过去的板书教学相比得到了很大的扩充，但从教学体系上说对于工程化设计流程的介绍缺乏连贯性、完整性，各个知识点的介绍相对来说较为孤立，学生对所学知识的理解无法融会贯通，对工程化设计的理解停留在概念的层面上。目前课程安排中普遍采用理论教学为主，存在实践环节过少、实践环节不成完备体系等问题。学生工程实践能力不能得到有效提升，用人单位需要花大量的时间和人力对应届学生进行培训；学生容易产生挫折情绪，不能快速适应岗位需求。本教改通过对目前国内急需集成电路设计人才的现状的思考，对集成电路设计课程的教学进行改革，实施以工程需求为导向，以工程界典型数字集成电路设计和验证流程为主线的闭环式教学。在国家急需系统级集成电路设计实用型工程人才的指导思想下，在工科院校要培养能为社会所用工程人才的办学宗旨下，以开发学生潜力、提高学生自主学习积极性为目的，结合用人单位的用人需求，我院集成电路设计课程尝试闭环教育，即课程的章节设置参照工程界数字集成电路系统的典型设计流程，知识内容涵盖从设计到流片生产甚至测试的每一个环节，而每一个重要环节都有工程实验与之相对应，形成完备的闭环知识体系。本教改项目闭环教育可分为理论教育环节和实验教育环节。

一、理论教育环节

闭环教育中的理论教育以工程界大型数字集成电路设计的典型流程为教学切入点，然后以该流程为主线介绍各个阶段涉及的理论知识和可供使用的EDA软件，每次进入下一设计阶段的讲解前，都会重新链接至流程图，见图1所示。反复出现的设计流程图，一方面可以加深学生对设计流程的印象；另一方面针对当前内容在流程中出现的位置，突出当前设计阶段与系统设计的整体关联，加强学生对各个设计阶段的设计目的、设计方法、EDA软件中参数设定偏重点的理解。这种教育方法区别于传统的单纯的由点及面的教育方法，避免出现只见树木不见森林的情况，能够在注重细节的同时加强整体观念。

二、实践教育环节

实践教育环节主要是指与理论教育相配套结合的系列实验。针对每个设计阶段都安排相应的较为全面的实验，与该阶段的理论知识形成闭环。而且，所有的实验基本可按照从系统设计开始到流片、测试的完整设计流程串接起来。

图1 大型数字集成电路设计的典型流程

实验指导书撰写了前端设计内容，在数字集成电路系统初期的系统分析、功能模块划分、具体硬件语言描述编译阶段，加入以硬件语言描述、编译、仿真为偏重的上机实验，目的是学习良好的系统全局观，掌握过硬的代码编写能力，并将设计下载至FPGA中作为初步的硬件设计验证手段；撰写了后端设计内容，采用Cadence公司的自动布局布线器SE进行布局布线，介绍面向数字化集成电路的标准化单元概念及其相关工艺库文件的作用，着重讲授从网表到版图的转化过程以及需要注意的问题，如电源网络的合理布局、时钟网络的时序匹配及平衡扇出等方面的考虑。利用版图编辑器Virtuoso Layout进行版图验证，介绍标准单元版图与定制版图的区别、版图设计与工艺制程的关系，重点在于使学生在对版图建立感性认识的同时对IP保护有更深层次的理解。Verilog仿真器进行版图后仿真实验，强调版图寄生参数对系统功能、时序的影响，后仿真时序文件反标的含义；明确后仿真对于保证设计正确性的意义；培养认真负责的验证思想。

实践教育环节大致分为前端设计阶段、后端设计阶段、测试阶段。

1.前端设计阶段。在数字集成电路系统初期的系统分析、功能模块划分、具体硬件语言描述编译阶段，加入以硬件语言描述、编译、仿真为偏重的上机实验，目的是学习良好的系统全局观，掌握过硬的代码编写能力，并将设计下载至FPGA中作为初步的硬件设计验证手段。

2.后端设计阶段。针对数字集成电路的特点，安排面向MPW流片的实验，介绍将电路转化为高可靠性版图的主要步骤。该实验分三个阶段：①采用Cadence公司的自动布局布线器SE进行布局布线，介绍面向数字化集成电路的标准化单元概念及其相关工艺库文件的作用，着重讲授从网表到版图的转化过程以及需要注意的问题，如电源网络的合理布局、时钟网络的时序匹配及平衡扇出等方面的考虑；②版图编辑器Virtuoso Layout进行版图验证，介绍标准单元版图与定制版图的区别、版图设计与工艺制程的关系，重点在于使学生在对版图建立感性认识的同时对IP保护有更深层次的理解；③Verilog仿真器进行版图后仿真实验，强调版图寄生参数对系统功能和时序的影响、后仿真时序文件反标的含义，明确后仿真对于保证设计正确性的意义，培养认真负责的验证思想。

大规模集成电路设计范文第5篇

【关键词】可编程控制器；空气压缩机；温度采集；数据传输

空气压缩机是矿山生产重要的四大固定设备之一，空压机的风包是受压容器，《煤矿安全规程》规定：“风包内的温度应保持在120℃以下，并装有超温保护装置，在超温时可自动切断电源和报警。”我矿原来使用的超温报警装置为WMZK-02型温度指示控制仪，经常性发生误报及无温度指示的情况。为提高风包温度监控的可靠性及职能化水平，对风包温度监控系统进行重新改造设计。

1 系统结构

系统由三菱Fx-2N系列PLC、三菱模拟量模块FX2N-4DA、温度采集模块R-8034、开关电源、数字显示电路、指示及显示设定电路、温度传感器热电阻等构成。

系统以PLC作为主控器，通过RS485与温度采集模块R-8033进行通信，把采集到的各风包温度传输到主控器。在PLC内部通过与设定好的上限温度进行比较，进而作出是否超温的判断，以作出是否发出停机的命令。同时设定显示电路把指定的温度显示在数字显示屏上。每天进行实验时可以通过，实验按钮进行风包超温实验。同时本系统留有数据上传接口可通过PLC的RS422接口把温度及报警信息上传上位机。

2 硬件电路设计

2.1 可编程控制器（PLC）的优点

1）编程方法简单易用。

2）功能强，性能价格比高。

3）硬件配套齐全，用户使用方便。

4）无触点免配线，抗干扰能力强。

5）系统的设计、安装、调试量少。

6）维修工作量少，维修方便。

7）体积小，能耗低。

2.2 温度采集模块的应用

R-8033是38路模拟量热电阻输入模块。分辨率为24位，热电阻类型可设定为PT100、Cu50、Cu100，本设计选用PT100。

由于R-8033温度采集模块采用RS-485通讯方式，可远距离通讯，系统所有模块只需要用一条通讯线进行连接，具有高通讯速率，高采样分辨率，智能化、光电隔离、强抗干扰和双看门狗设计，使系统的可靠性增强，数据高速I/O成为可能，软件开发也较为容易。

系统可根据测量的温度点数任意增减模块数量，配置灵活，端子可插拔，采用导轨式安装，施工维护及其方便。

2.3 可编程控制器模拟模块FX2N-4DA

模拟量输出模块（D/A模块）是将PLC处理后的数字信号转换成相应的模拟信号输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求。模拟信号输出接口一般由光电隔离、D/A转换、信号驱动等环节组成。FX2N-4DA是一种4通道模拟量输出模块。在本设计中通过PLC控制FX2N-4DA输出相应的模拟量输出到数字显示电路，以显示相应的温度。

2.4 数字显示电路的设计

基于ICL7107数字电压表的设计的设计，ICL7107是目前广泛应用于数字测量系统是一种集三位半转换器段驱动器位驱动器于一体的大规模集成电路，ICL7107是目前广泛应用于数字测量系统的一种31/2位A/D转换器，能够直接驱动共阳极数字显示器，够成数字电压表，此电路简洁完整，ICL7107是目前广泛应用于数字测量系统是一种集三位半转换器段驱动器、位驱动器于一体的大规模集成电路，主要用于对不同电压的测量和许多工程上的应用，调频接口电路，它采用的是双积分原理完成A/D转换，全部转换电路用CMOS大规模集成电路设计。应用了ICL7107芯片数码管显示器等，芯片第一脚是供电，正确电压时DC5V，连接好电源把所需要测量的物品连接在表的两个端口，可在显示器看到所需要结果。

主要有ICL7107和共阳极半导体数码管LED组成。特点是：能够直接驱动共阳极的LED显示器，不需要外加驱动原件，使整机线路简化；采用+5V和-5V两组电源供电；LED属于电池控制原件，芯片本身功耗较小；显示亮度较高。

3 传感器的选择及安装

3.1 温度传感器选择

铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器，由于其测量准确度高，测量范围大，复现性和稳定性好，被广泛应用于中温（-200℃-650℃）范围的温度测量中。PT100是一种广泛应用的测温元件，在-50℃-600℃范围内具有其他任何传感器无可比拟的优势，包括高精度，稳定性好，抗干扰能力强等。

3.2 温度传感器安装及其位置选择

插入管的内半径是根据所选择的温度传感元件而定的。一般可直接选购-200―600℃的PT100传感器。温度传感器和温度传感器套管通过螺纹连接，接触面通过耐温密封圈密封，安装在风包上预留的压力表位置，从而避免了一切伤害风包的因素。插入管的壁厚与风包的厚壁之比直接影响到可靠性。当插入管厚壁大于或等于容器壁时，在开孔直径相同的情况下，开孔边缘的最大应力与壳体的基本应力之比最小，亦应力集中系数最小。所以，应尽可能选用厚壁较厚的钢管。

4 系统程序设计

4.1 系统控制程序的设计

设计PLC控制系统的一般步骤：

1）根据生产的工艺过程分析控制要求；

2）根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备。据此确定PLC的I/O点数；

3）选择PLC；

4）分配PLC的I/O点，设计I/O连接图。这一步可结合第2步进行；

5）进行PLC程序设计，同时可进行控制台的设计和现场施工。

4.2 系统通信程序设计

PLC通过其RS-485接口与温度采集模块R-8033相连，当R-8033接收到PLC命令后，将其转化为采集模块的操作命令，并将执行的结果打包回传给PLC，作为PLC控制的依据。要实现PLC对R-8033的通讯控制，必须对PLC进行编程；通过程序实现PLC对采集模块数据的采集。PLC程序首先应完成FX2N-485BD通讯适配器的初始化、控制命令字的组合、代码转换和R-8033应答数据的处理工作。R-8033通讯命令结构：

命令格式：（Leading）（Address）（Coommand）（CHK）（cr）

响应格式：（Leading）（Address）（Data）（CHK）（cr）

[CHK]2字符检验

[cr]命令结束符，字符返回（0x0D）

通过在PLC内编制格式的命令程序以实现数据的写入与读出。

5 结语

本设计主要用应用PLC来监控空气压缩机风包温度，实时观测系统的运行状况，以便用户随时了解系统信息。整个系统自动化水平比较高采用PLC控制和数据通讯技术监控大大减少了人力物力，对于温度的变化能很快的做出反应，输出报警，停止空压机运行。