燕山大学PLC课程设计自动打铃控制器(共26页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘要本文基于三菱PLC控制器设计了学校自动打铃控制器，通过输出继电器Y与数码管相连显示时间，具有手动按铃以及自动按铃功能，能通过输入继电器X对系统时间的调节。该系统具有外设电路配置简单、扩展方便、操作容易，可靠性高实用性强等特点。该系统用于学校电铃的自动控制，具有周末和假期控制功能和星期与时间的显示功能，实现了作息时间无人控制的自动化、科学化管理与操作。关键词：PLC 继电器 数码管 自动化第一章 绪论1.1 PLC可编程控制器的定义及特点：可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置

2、。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。” PLC可编程控制器具有如下特点：（1） 可靠性强，抗干扰能力强；（2） 通用性强，使用方便；（3） 采用模块化结构，使系统组

3、合灵活方便；（4） 编程语言简单，易学，便于掌握；（5） 系统设计周期短；（6） 对生产工艺改变适应性强；（7） 安装方便，调试简单，维护工作量小；1.2 PLC可编程控制器的应用及发展前景： 目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。（1）开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。（2）模拟量控制在工业

4、生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。（3）运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。（4）过程控制 过程控制

5、是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。（5）数据处理 现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数

6、据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。（6） 通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富

7、、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。第二章 系统整体设计概述 2.1 设计要求：根据课程设计任务书，设计的自动打铃控制器要求如下：学校的休息时间表时间内容时间内容6：00起床13：30第五节上课铃6：20早操14：20第五节下课铃7：50第一节预备铃14：30第六节上课铃8：00第一节上课铃15：20第六节下课铃8：

8、50第一节下课铃15：30第七节上课铃9：00第二节上课铃16：20第七节下课铃9：50第二节下课铃16：30第八节上课铃10：10第三节上课铃17：20第八节下课铃11：00第三节下课铃19：00晚自习开始11：10第四节上课铃21：00晚自习结束12：00第四节下课铃22：00熄灯13：20第五节预备铃上课铃与下课铃的铃音不同（铃音响的频率不同，上课铃为短音：响0.5秒，停0.5秒；下课铃为长音：响2秒，停1秒），其他的铃音为连续音。每次打铃的时间为15秒。星期六，星期日不打铃。具有时间显示功能，显示内容为：分，小时及星期。具有时间（分，小时，星期）调整的功能。2.2输入输出点分配：根据设

9、计要求，列出PLC控制器的输入输出点分配表如下： PLC控制器输入输出点分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号启动按钮SB1X0数码管a段aY0停止按钮SB2X1数码管b段bY1“分”调整按钮SB4X3数码管d段dY3“时”调整按钮SB5X4数码管e段eY4“天”调整按钮SB6X5数码管f段fY5数码管g段gY6数码管公共端D1Y10数码管公共端D2Y11数码管公共端D3Y12数码管公共端D4Y13数码管公共端D5Y14秒闪烁发光二极管POINTY15电铃发光二极管POINTY17 由于X、Y均采用八进制，所以在输入、输出点中没有X8、X9和Y8、Y9 。当电路板接通电源之

10、后，我们可以通过X0来运行程序，X1为紧急停止按钮。X2为手动打铃按钮，可以在需要的情况下打铃。X3、X4、X5为时间调整按钮，可分别调整分钟、小时和星期。Y0Y6为数码管的显示端，而Y10Y14为数码管的公共端，分别对应星期、分个位、分十位、时个位、时十位。第三章 主程序设计及功能3.1 主程序流程图设计系统设计是按照每天循环，系统读取PC机时间后，通过比较时间来确定什么时候打铃和打铃时间。工作流程为：启动系统、读取时间、开启时间比较、按作息时间打铃、结束。工作流程框图如下图。 X0启动读入时间比较打铃时间 是上课铃 是下课铃 其他铃连续音响2秒停1秒响0.5秒停0.5秒循环打铃结束 工作流

11、程框图3.2 时间控制显示程序设计时间显示程序分秒脉冲显示、分钟显示、小时显示以及星期显示，当秒脉冲计数60次之后向分钟进位。当分钟显示数码管显示到59之后又向小时进位，而小时则是用了一个计数器，当计数器计了24次之后向星期进位，同理星期显示也是用了一个计数器，7次之后使程序全部复位。3.2.1秒脉冲显示程序：当按下SB0时，X0闭合，发出启动信号，使辅助继电器M200线圈得电并自锁。计时器T0、T1组成1S时钟脉冲程序；Y15为秒闪烁输出；M0、C0组成分进位脉冲。当按下启动按钮X0之后，M200导通并自锁，而接通电源之后M1、M13、M21、M33也随之导通，所以开机接通电源时会立刻显示星

12、期一00时00分，M200的导通后，由T0、T1共同发出一个1S的脉冲，使得Y15每秒亮一下 。而C0也开始计数，60次之后使M0导通。M0一方面使C0清0，另一方面发出的脉冲信号使SFTL移位。此时M2导通，使M1断电，分个位由“0”变为“1” 。以此类推。3.2.2 分显示程序：由辅助继电器M1M10分别接通分个位显示程序。当M1闭合时，分个位显示“0” ；当M2闭合时，分个位显示“1” ；初始状态时，辅助继电器M1和M13闭合，分的个位及十位均显示“0” 。当计数器C0累计满60个脉冲时，计数器C0常开触点闭合，辅助继电器M0线圈得电，其常开触点闭合，产生一个分个位脉冲及一个分个位移位脉

13、冲。分个位移位脉冲的到来，使得移位指令将M1当前的“1”状态左移一位至M2，辅助继电器M2闭合，分的个位上显示“1” ；若再来一个移位脉冲，移位指令将M2当前的状态左移一位至M3，辅助继电器M3闭合，分的个位上显示“2” ；以此类推。当分个位脉冲满10个时，M1的状态已移位至辅助继电器M11中，M11线圈通电，其常开触点闭合，使辅助继电器M2M10复位，辅助继电器M1又闭合，分个位上又显示为“0 ”，辅助继电器M2M10复位，为下一次分个位循环显示作好准备。同时，M11常开触点闭合，使辅助继电器M12产生一个扫描周期的上升沿脉冲。这个上升沿脉冲使得辅助继电器M13当前的“1”状态移位至M14中

14、，分的十位上显示“1”，以此类推。当分十位脉冲满6个时，M13的状态已移位至辅助继电器M19中，M19线圈通电，其常开触点闭合，使辅助继电器M13M18复位，辅助继电器M13闭合，分十位上又显示为“0” 。 当需要对分进行手动调整时，只需要按下按钮SB4，此时X3闭合，计数器C10计数。经过1计数后，其常开触点闭合，使得状态继电器S5得电，其一常开触点闭合，产生一个分个位脉冲，改变分的当前显示，而状态继电器S5的另一常开触点闭合，使计数器C10复位，为下一次计数做好准备。3.2.3 时显示程序初始状态时，因辅助继电器M21和M33闭合，故时的个位及十位均显示为“0” 。当分十位脉冲满6个时，M

15、13的状态已移位至辅助继电器M19，M19线圈通电，其常开触点闭合，使辅助继电器M20产生一个扫描周期宽的上升沿脉冲。这个上升脉冲一方面向计数器C1提供脉冲，另一方面使得辅助继电器M21当前的“1”状态移位至助继电器M22中，时的个位上显示“1” ，如此不断循环移位。当时个位脉冲满10个时，M20的状态已移位至辅助继电器的M31中，M31线圈得电，其常开触点闭合，使辅助继电器M32产生一个扫描周期的上升沿脉冲。这个上升沿脉冲使得辅助继电器M33当前的“1”状态移位至辅助继电器M34中，时的十位上显示为“1 ” 。 当脉冲C1累计满24个脉冲时，计数器C1常开触点闭合，辅助继电器M38线圈得电，

16、其常开触点闭合，使辅助继电器M22M30及辅助继电器M33M34复位，辅助继电器M21及M33闭合，时个位和时十位上又显示位“0 ” ，如此不断循环移位。 当需要对时状态进行手动调整时，只需要按下按钮SB5，此时X4闭合，计数器C11计数。经过一次计数后，其常开触点闭合，使得状态继电器S6得电，其一常开触点闭合，产生一个时个位移位脉冲，改变时的当前显示。而状态继电器S6的另一常开触点闭合，使计数器C11复位，为下一次计数做好准备。3.2.4 星期显示程序 由辅助继电器M40M46分别接通星期显示程序。当M40闭合时，星期显示“1” ；当M41闭合时，星期显示“2”，以此类推。 初始状态时，因辅

17、助继电器M40闭合，星期显示为“ 1” 。当时移位脉冲满24个时，辅助继电器M38得电，其常开触点闭合，接通计数器C2并开始计数，另一常开触点产生一个星期脉冲及星期移位脉冲。星期移位脉冲的来到，使移位指令将M40当前的“1”状态右移一位至M41中，辅助继电器M41闭合，星期显示“2” ；若再来一个移位脉冲，移位指令M41当前的状态右移一位至M42，辅助继电器M42闭合，星期上显示“3” ，如此不断移位。当星期脉冲满7个时，计数器C2的常开触点闭合，一方面使其复位，另一方面接通辅助继电器M48，辅助继电器M48 的常开触点闭合，同时M40的状态已移位M47，M47线圈通电，其常开触点闭合，使辅助

18、继电器M41M46复位，辅助继电器M40又闭合，星期上又显示为“1 ”。 当需要对星期状态进行手动调整时，只需按下按钮SB6，此时X5闭合，计数器C12经过一次计数后动作，其常开触点闭合，使得状态继电器S7得电，其一常开触点闭合，产生一个星期移位脉冲，改变星期的当前显示。而状态继电器S7的另一常开触点闭合，使计数器C12复位，为下一次计数作好准备。3.2.5 自动扫描程序初始状态时，辅助继电器M100闭合，特殊辅助继电器M8011每闭合一次，计数器C3就计数一次，其常开触点闭合并接通辅助继电器M110，辅助继电器M110的常开触点又是计数器C3复位。辅助继电器M110的另一常开触点产生一个移位

19、脉冲，移位脉冲指令将辅助继电器M100的当前状态“1”移到辅助继电器M101中，使辅助继电器M101的当前状态为“1” ，以此类推。当移到最高位时，辅助继电器M105得电闭合，其常开触点闭合，使辅助继电器M101-M104复位，如此周而复始地进行移位。 由辅助继电器M101-M104分别接通输出继电器Y10-Y14，而特殊辅助继电器M8011每10ms闭合一次，因而我们用肉眼很难分辨出数码管是轮流闭合的，我们看到的是同时显示的数码管。3.2.6开机显示程序 开机时，时间显示为星期1，00时00分。数字显示原理如图3-1-1所示，PLC的输出点Y0Y6分别接七段数码管的ag 。要显示数字只需要Y

20、0Y6有输出信号，即Y0Y7字元件中Y0Y6有输出为1时才有数字显示出来。例如，显示1只需要Y1和Y2有信号输出，它的十进制常数为K6=1*2 +1*2*2，即K6转换为二进制数正好满足要求。再把常数K6用MOV指令传送到相应的数码管中就可显示数字了。 Y0 Y5 Y6 Y1 Y4 Y3 Y2 各辅助继电器与其对应的时间数字0123456789分个位M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10分十位M13M14M15M16M17M18时个位M21M22M23M24M25M26M27M28M29M30时十位M33M34M35星期M40M41M42M43M44M45M46 显示数字09的常数值显示数

21、字输出点状态常数值 Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y000111111K6310000110K621011011K9131001111K7941100100K10251101111K10961111111K12570000111K781111111K12791101111K1113.3 电铃控制程序3.3.1作息时间电铃控制 打铃控制是通过每个时间点数值对应的相应寄存器M来进行控制，当对应的M都有信号时开始打铃，每次打十五秒后停止。 分别由T21和T20构成响0.5秒停0.5秒的上课铃声，由T22和T23构成响2秒，停1秒下课铃声，来对上下课的铃声进行区分，其余的铃声不需控制让其自然响15秒即可。3

22、.4 I/O接口电路 第四章 心得总结 通过本次课程设计，我们学习了使用三菱PLC控制器对学校自动打铃控制器的实际应用，也明白了自动打铃控制器的原理。对于课上所学知识更产生了进一步的认识，通过分组合作的形式不仅增进了我们的团队协作能力，更增强了我们的实践能力，培养了我们自主分析问题，解决问题的能力。 在此次课程设计的过程中，我们同样遇到了很多问题与难题，但是因为得到了韩立强老师和同学们的帮助，使得许多问题得以迎刃而解，为此感谢老师和同学们的不吝赐教！参考文献1 廖常初.S7-200 PLC编程及应用M.北京：机械工业出版社，2007.2 常文平.电气控制与PLC原理及应用M.西安电子科技大学出

23、版社，2006.3 百度搜索相关资料.附录 梯形图对应的指令表：专心-专注-专业0 LD X000 1 OR M200 2 ANI X001 3 OUT M200 4 LD M200 5 ANI T0 6 OUT T1 K5 9 LD T1 10 OUT T0 K5 13 OUT Y015 14 OUT C0 K60 17 LD M0 18 RST C0 20 LD C0 21 OUT M0 22 LDI M2 23 ANI M3 24 ANI M4 25 ANI M5 26 ANI M6 27 ANI M7 28 ANI M8 29 ANI M9 30 ANI M10 31 OUT M1 3

24、2 LD X003 33 AND M8012 34 OUT C10 K1 37 LD C10 38 OUT S5 40 LD S5 41 RST C10 43 LD M0 44 OR S5 45 ANI S6 46 ANI S7 47 SFTL M1 M2 K10 K1 56 LD M11 57 PLS M12 59 ZRST M2 M10 64 LDI M14 65 ANI M15 66 ANI M16 67 ANI M17 68 ANI M18 69 OUT M13 70 LD M12 71 SFTL M13 M14 K6 K1 80 LD M19 81 PLS M20 83 ZRST M

25、14 M18 88 LD M20 89 OR S6 90 OUT C1 K24 93 LD C1 94 OUT M38 95 LD M38 96 RST C1 98 LDI M22 99 ANI M23 100 ANI M24 101 ANI M25 102 ANI M26 103 ANI M27 104 ANI M28 105 ANI M29 106 ANI M30 107 OUT M21 108 LD X004 109 AND M8012 110 OUT C11 K1 113 LD C11 114 OUT S6 116 LD S6 117 RST C11 119 LD M38 120 OR

26、 S6 121 ANI S5 122 ANI S7 123 SFTL M21 M22 K10 K1 132 LD M38 133 OR M31134 ZRST M22 M30 139 LD M31 140 PLS M32 142 LDI M34 143 ANI M35 144 OUT M33 145 LD M32 146 SFTL M33 M34 K3 K1 155 LD M38 156 OR M36 157 ZRST M34 M35 162 LD M36 163 PLS M39 165 LDI M34 166 ANI M35 167 OUT M33 168 LD M32 169 SFTL M

27、33 M34 K3 K4 178 LD M38 179 OR M36 180 ZRST M34 M35 185 LD M36 186 PLS M39 188 LD M38 189 OR S7 190 OUT C2 K7 193 LD C2 194 OUT M48 195 RST C2 197 LDI M41 198 ANI M42 199 ANI M43 200 ANI M44 201 ANI M45 202 ANI M46 203 OUT M40 204 LD X005 205 AND M8012 206 OUT C12 K1 209 LD C12 210 OUT S7 212 LD S7

28、213 RST C12 215 LD M39 216 OR S7 217 ANI S5 218 ANI S6 219 SFTL M40 M41 K7 K1 228 LD M47 229 OR M48 230 ZRST M41 M46 235 LD M100 236 OUT Y010 237 LD M101 238 OUT Y011 239 LD M102 240 OUT Y012 241 LD M103 242 OUT Y013 243 LD M104 244 OUT Y014 245 LDI M101 246 ANI M102 247 ANI M103 211 254 OUT C3 K1 2

29、57 LD C3 258 OUT M110 259 LD M110 260 SFTL M100 M101 K5 K1 269 LD M105 270 ZRST M101 M104 275 LD M104 276 ANI M200 277 MOV K6 K2Y000 282 LD M100 283 OR M101 284 OR M102285 OR M103 286 ANI M200 287 MOV K63 K2Y000 292 LD M33 293 LD M29 294 OR M30 295 ANB 296 AND M13 297 LD M34 298 LD M21 299 OR M22 30

30、0 AND M14 301 LD M24 302 OR M25 303 OR M26 304 OR M27 305 AND M16 306 ORB 307 ANB 308 ORB 309 AND M1 310 ANI M45 311 ANI M46 312 OUT M50 313 LD M33 314 LD M29 315 OR M30 316 ANB 317 AND M18 318 LD M34 319 LD M22 320 OR M23 321 ANB 322 AND M13 323 ORB 324 LD M34 325 LD M25 326 OR M26 327 OR M27 328 O

31、R M28 329 ANB 330 AND M15 331 ORB 332 AND M1 333 ANI M45 334 ANI M46 335 OUT M51 336 LD M33 337 AND M27 338 LD M13 339 OR M15 340 ANB 341 LD M33 342 AND M28 343 AND M18 344 ORB 345 LD M34 346 AND M24 347 AND M15 348 ORB 349 LD M34 350 AND M30 351 LD M35 352 AND M22 353 ORB 354 LD M35 355 AND M23 356

32、 ORB 357 AND M13 358 ORB 359 AND M1 360 ANI M45 361 ANI M46 362 OUT M52 363 LD M50 364 MPS 365 ANI T20 366 OUT T21 K5 369 MPP 370 AND T21 371 OUT T20 K5 374 LD M51375 MPS 376 ANI T22 377 OUT T23 K20 380 MPP 381 AND T23 382 OUT T22 K10 385 LD M50 386 OR M51 387 OR M52 388 ANI T3 389 MPS 390 ANI T21 3

33、91 ANI T23 392 OUT Y017 393 MPP 394 OUT T3 K150 397 LD M100 398 MPS 399 AND M1 400 MOV K63 K2Y000 405 MRD 406 AND M2 407 MOV K6 K2Y000 412 MRD 413 AND M3 414 MOV K91 K2Y000 419 MRD 420 AND M4 421 MOV K79 K2Y000 426 MRD 427 AND M5 428 MOV K102 K2Y000 433 MRD 434 AND M6 435 MOV K109 K2Y000 440 MRD 441

34、 AND M7 442 MOV K125 K2Y000 447 MRD 448 AND M8 449 MOV K7 K2Y000 454 MRD 455 AND M9 456 MOV K127 K2Y000 461 MPP 462 AND M10 463 MOV K111 K2Y000 468 LD M101 469 MPS 470 AND M13 471 MOV K63 K2Y000 476 MRD 477 AND M14 478 MOV K6 K2Y000 483 MRD 484 AND M15 485 MOV K91 K2Y000 490 MRD 491 AND M16 492 MOV

35、K79 K2Y000 497 MRD 498 AND M17 499 MOV K102 K2Y000 504 MPP 505 AND M18 506 MOV K109 K2Y000 511 LD M102 512 MPS 513 AND M21 514 MOV K63 K2Y000 519 MRD 520 AND M22 521 MOV K6 K2Y000 526 MRD 527 AND M23 528 MOV K91 K2Y000 533 MRD 534 AND M24 535 MOV K79 K2Y000 540 MRD 541 AND M25 542 MOV K102 K2Y000547

36、 MRD 548 AND M26 549 MOV K109 K2Y000 554 MRD 555 AND M27 556 MOV K125 K2Y000 561 MRD 562 AND M28 563 MOV K7 K2Y000 568 MRD 569 AND M29 570 MOV K127 K2Y000 575 MPP 576 AND M30 577 MOV K111 K2Y000 582 LD M103 583 MPS 584 AND M33 585 MOV K63 K2Y000 590 MRD 591 AND M34 592 MOV K6 K2Y000 597 MPP 598 AND

37、M35 599 MOV K91 K2Y000 604 LD M104 605 MPS 606 AND M40 607 MOV K6 K2Y000 612 MRD 613 AND M41 614 MOV K91 K2Y000 619 MRD 620 AND M42 621 MOV K79 K2Y000 626 MRD 627 AND M43 628 MOV K102 K2Y000 633 MRD 634 AND M44 635 MOV K109 K2Y000 640 MRD 641 AND M45 642 MOV K125 K2Y000 647 MPP 648 AND M46 649 MOV K7 K2Y 654 END燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：成绩： 指导教师： 2013年 07 月 06 日答辩小组评语：成绩： 评阅人： 2013年 07 月 06 日课程设计总成绩：答辩小组成员签字：2013年 07月 06日