PLC课程设计十人投票机(共23页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上专业综合应用与工程能力实践训练十人投票机设计 学 院： 电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师： 雷军 职称 高级实验师 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 学 号： 完成时间： 2016年1月 摘 要投票是决策的一种方法，群体经过讨论或辩论，最后通常在特定的纸张上标示出投票者的立场然后提交大会作点算。除了投票，共识决策法和赌博也是决策的方法。自古以来，人类就有投票以表决，一直以来都是以人工的方式投票、检票。近年以来，现代自动化技术的发展，给人们的生产生活带来了许多便利，可编程控制器（PLC）凭借其可靠性高、抗干扰能力强、使用方便、编程方便、体积小等优势，在问世

2、后迅猛发展，成为自动化技术的重要组成部分。于是，PLC控制的十人投票机，随着PLC的发展，人们的需求，应运而生。投票机的自动化减少了大量人工检票的时间，降低了成本，提高了效率。关键词：投票机；PLC；成本；效率目 录专心-专注-专业1 引言可编程控制器（programmable logic controller,PLC）是一种以微型计算机为核心的通用工业控制器。它是继承了继电器控制器装置的部分突出性能，并与现代的计算机技术和通行技术结合为一体，代表了当前电器控制技术的世界先进水平。设计一个基于PLC的十人投票机。根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行十人投

3、票机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要设计内容包括：设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；系统有启动、停止功能；运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；程序结构与控制功能自行创新设计；进行系统调试，实现十人投票机的控制要求。实现的目标：运行PLC；当PLC运行时，X12：计票开关=OFF，则不执行投票计算；当PLC运行时，再扳YX12：计票开关=ON，开始计时，此时需在5s内完成投票(赞成与不赞成)，请扳动X0Xl1(如赞成：X：ON，若反对X：OFF。X12=ON，5s后立即

4、显示投票结果，若显示灯Y0亮：表示不通过(即反对人数较多)；若显示灯Y1亮：表示同票(即赞成与反对人数相等)；若显示灯Y2亮：表示通过(即赞成人数较多)。当投票结果显示后，就不再接受任何信息，即使再次投票显示灯仍不会改变其结果。X13为归零按钮，在x13归零后，所有的显示灯熄灭，此时可再次进行投票。 2 控制系统硬件设计2.1 系统硬件配置及组成原理2.1.1 主机主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。CPU是PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、做出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响

5、应外部设备（如编程器、电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部论断等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。2.1.2 输入/输出（I/O）接口I/O接口是PLC与输入/输出设备联接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I/O

6、点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。2.1.3 电源电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。常用电源为220V交流电。经开关电源整流滤波后得到相应电压的直流电。在开关电源前要串联熔断器，起保护作用。2.1.4 编程器编程器是PLC的一种主要的外部设备，用于手持编程，用户可用以输入、检查、修改、调试程序或者监示PLC的工作情况。除手持编程器外，还可通过适配器和专用电缆线将PLC与电脑联接，并利用专用的工具软件进行电脑编程和监控。2.1.5 输入/输出扩展单

7、元I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）联接在一起。2.1.6 外部设备接口此接口可将编程器、打印机、条码扫描仪等外部设备与主机相联，以完成相应的操作。2.2 系统输入输出点分析在十人投票机系统中,有一个启动开关，一个清零按钮和十个投票开关，共需要12个输入端口。输出采用三个指示灯分别表示通过、不通过和同票，一共三个输出端口。输入采用开关和按钮，所以采用的是开关量控制；输出为指示灯的亮灭，也为开关量。指示灯灯需要24V电源供电。2.3 PLC的选型PLC的选择主要包括结构形式、性能、容量、输出类型、控制功能。2.3.1 PLC的I/O选择PLC的I/O选择非

8、常重要，I/O点数既要满足需求也要考虑经济效益，一般I/O点数多的PLC价格比较贵，特别是大型PLC，虽然速度比较快，但是体积大、价格高，不适合一般情况下使用。在十人投票机PLC控制系统中，只用到了12个输入点和3个输出点，故使用小型PLC即可。在设计中，我们采用输入输出点数为32点的PLC。2.3.2 PLC的输出类型的选择PLC的输出有三种类型：继电器输出型：为有触点输出方式，用于接通或断开开关频率较低的直流负载或交流负载回路；可控硅输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的交流电源负载；晶体管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的直流电源负载。在投票机系统中，

9、对频率要求不高，所以我们采用继电器输出型。2.3.3 PLC的控制功能的选择对于以开关量进行控制的系统，一般的低档机就能够满足要求。对于以开关量控制为主，带有少量的模拟量控制的系统，应选用带A/D、D/A转换，加减运算、数据传送功能的低档机。对于控制比较复杂，控制性能要求较高的系统，例如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等，可视控制规模及复杂的程度，选用中档机或者高档机。对于工艺过程比较固定、环境条件比较好的场合，选用整体式结构PLC。在投票机PLC控制系统中，主要以开关量进行控制，所以我们采用低档的PLC既可以满足要求。在设计中我们用到的PLC型号为FX2N-32MR-001。2.4 系统

10、硬件接线图设计开始开关接X012,清零按钮接X013，用十个开关作为表决器，分别接X000X011。用三个指示灯表示投票结果，分别接Y000Y002。指示灯需要24V电源。系统硬件接线图如图1所示图 1 系统硬件接线图3 PLC控制系统软件设计3.1 系统变量定义及I/O地址分配在广告屏系统中，用到了12个输入口与3个输出口，具体的I/O地址如表1所示：表1 I/O地址分配表标号注释I/O地址K11号表决器X000K22号表决器X001K33号表决器X002K44号表决器X003K55号表决器X004K66号表决器X005K77号表决器X006K88号表决器X007K99号表决器X010K10

11、10号表决器X011K11开始开关X012SB0清零按钮X013HL1不通过指示灯Y000HL2同票指示灯Y001HL3通过指示灯Y0023.2 控制程序流程图设计投票机程序中使用了D10作为赞成票数数据寄存器，D11作为反对票数数据寄存器，D0作为组态软件画面切换软元件，投票机的PLC开始运行时，使用特殊辅助继电器M8002清零D10和D11。当开始开关合上时，开启5秒定时器，并计算出倒计时的值。当5秒时间到时，统计赞成票数，计算出反对票数并比较，结果输出不同的灯。控制程序流程图如图2所示图 2投票机程序流程图3.3控制程序时序图设计投票机程序开始运行时，清零数据寄存器。当开始开关闭合时，辅

12、助寄存器M3接通，定时器开始定时。如图3所示图 3 当5秒计时时间到，此时6人赞成，4人反对。D10等于6，D11等于4。D0等于1，显示通过画面。时序图如图4所示图 4此后，按下清零按钮，全部清零，重新开始定时5秒。5秒后显示结果。具体的时序图如图5所示图 53.4 PLC控制程序设计投票机程序开始时，清零D10到D11，X013为清零按钮。清零各位。如图6所示图 6开始开关闭合时，启动定时器T0，设置时间为5秒。同时启动辅助继电器M3。X013用于停止计时。运用减法和除法指令算出倒计时的显示值。如图7所示图 7T0定时时间到，根据十人表决器的开关情况，统计出赞成票数。如图8所示图 8定时器

13、计时到5秒，用减法指令得到反对票数，再比较赞成票数与反对票数。如图9所示图 9比较的结果为：当反对票数多于赞成票数，M0接通，对应的Y000接通，给D0赋值2，显示2号即不通过画面；当反对票数等于赞成票数，M1接通，对应的Y001接通，给D0赋值3，显示3号即同票画面；当反对票数少于赞成票数，M2接通，对应的Y002接通，给D0赋值1，显示1号即通过画面。如图10所示图 10执行完毕等待清零按钮按下，开始下一次投票。4 上位机组态监控系统设计4.1 组态监控软件选择GT Designer3是最新用于三菱电机自动化GOT1000系列图形操作终端的画面设计软件，并且集成有GT Simulator3

14、仿真软件，具有仿真模拟的功能。4.2 上位监控系统组态设计本设计采用一个基本画面和三个窗口画面。4.2.1 画面设计打开GT Designer3，根据提示新建一个工程；更改画面背景色、画面大小；绘出十个开关表示十人表决器，再绘出俩个开关表示开始开关和清零按钮；在画面上写上“离投票结束还有 秒”；在提示位置加上数据显示块，这样基本画面完成；如图11所示图 11点击新建窗口画面，设置好画面背景色，设置画面名为“通过”，最后效果如图12所示图 12再依次绘出2号不通过画面和3号同票画面。结果如图13和图14所示图 13图 144.2.2 元件编辑双击1号表决器，设置对应的软元件为X000，动作方式为

15、位反转。如图15所示图 15依次设置十个表决器对应的软元件与动作方式。设置清零按钮时，动作方式设为点动。设置倒计时数据显示块，对应的软元件为D2，显示位数为1。如图16所示图 16设置画面切换软元件为D0。如图17所示图 174.3 实现效果设置完成个元件的定义，投票机系统的组态工程设计完成，效果如图18所示图 185 系统调试及结果分析5.1 系统仿真调试点击按钮，开始仿真调试。按下开始开关，画面显示离投票结束的时间。如图19所示 图 19按下6个表决器，5秒后显示通过画面，并显示出具体票数。如图20所示图 20按下清零按钮，按下5个表决器，5秒后显示同票画面，并显示具体票数。如图21所示图

16、 21按下清零按钮，按下3个表决器，5秒后显示不通过画面，并显示具体票数。如图22所示图 22按下开始开关，开关断开，停止投票。5.2 结果分析程序设计实现了投票功能。开始开关断开，无法投票。开关合上，5秒后显示投票结果，再更改表决器不会影响投票结果。清零按钮按下后，重新开始投票。6 设计总结 通过此次的PLC投票设计，让我深刻的清楚了PLC的设计流程与方法。工程训练考验的我们是理论与实践结合的能力。就比如，这次的课程的设计中，原来起动X12是用选择开关的，但是经过实验后发现。用选择开关，每次投票结束后，都要扳回原位（OFF）。考虑到这个问题，我们就用按钮开关来控制，用PLC软件自锁，这样就不

17、用扳回原位了。同样，投票是原来是用按钮来投票的，但考虑到投票的明了，所以用选择开关。若用按钮的话，按钮下去不是很明显，所以用选择开关，这样就清楚地知道自己投的是ON，还是OFF。工程训练，不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。我也学会了很多学习的方法，而这是日后最实用的。只有不断的学习、实践，再学习、再实践，才能更好的应对社会上的各种挑战，。这对于我们的将来也有很大的帮助。通过这次工程训练使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立

18、思考的能力。参考文献1 钟肇新、范建东、冯太合编.可编程控制器原理及应用（第四版）M. 广州：华南理工大学出版社，2008.22 史国生主编.电气控制与可编程控制器技术（第三版）M. 北京：化学工业出版社，2010.53 范永胜电气控制与PLC应用M. 北京：电子工业出版社，2007.74 胡学林. 可编程控制器原理及应用M. 北京：电子工业出版社，2005.85 吴中俊. 可编程控制器原理及应用M. 北京：机械工业出版社，2007.16 张万忠. 可编程控制器应用技术M. 北京：化学工业出版社，2002.37 廖常初. PLC编程及应用M. 北京：机械工业出版社,2005年.5附录：十人投票机系统的源程序