机械制造与自动化专业精品毕业论文--基于PLC的自动打铃控制器设计.doc

摘 要学校以及一些企事业单位通常使用电铃声作为上下课、上下班等作息时间信号。电铃已经是学校以及一些企事业单位不可缺少的设备，随着社会的发展不但对其需求量越来越大，对电铃制动控制要求也越来越高，于是人们设计了通过不同控制的方式来实现自动打铃系统。本文介绍一种采用PLC控制的作息时间自动打铃控制系统，详细的阐述了系统的组成、系统硬件接线和系统软件设计，并仔细介绍了系统工作原理。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：作息时间控制系统，PLC，软件设计ABSTRACTSchools, and some enterprises and institutions usually use the electric bell signal as the upper class, to work schedule. The bell is already the school as well as some institutions indispensable equipment, the development of society, not only to its increasing demand, bell brake control requirements are also increasing, so it designed the way through different control automatic bell system.This article describes a PLC control schedule automatic bell control system, described in detail the composition of the system, system hardware, wiring and system software design, and carefully describes the system works. The system has a simple configuration of peripheral circuits, the expansion is convenient, easy operation, high reliability and practical. The system for automatic control of the school bell has a control function of weekends and holidays and day of week and time display function, schedule unmanned automation, scientific management and operation.Keywords: schedule control system, PLC, software design目 录第一章绪言8第二章 PLC可编程控制器的概述9第一节PLC可编程控制器的功能9第二节 PLC可编程控制器的发展趋势和运动10第三章任务和他们的要求12第一节设计任务12第二节具体要求12第四章设计步骤13第一节时间控制显示程序13第二节秒脉冲显示程序13第三节显示程序16第四节星期显示程序18第五节自动扫描程序20第六节开机画面21第五章电铃控制程序24第一节作息时间电铃控制24第二节主程序流程图及序顺序功能图设计25第六章元器件及操作方法28第一节元器件28第二节具体操作方法：28设计总结29致谢30参考文献31第一章 绪言PLC可以编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术作为一种新型工业控制装置的基础上。PLC是一个专门的数字运算操作电子设备设计的工业环境中的应用。它使用的内存可以通过编程来执行，如在其内部存储的操作指令，逻辑运算，顺序操作，定时，计数和算术操作，可以是数字或模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC及其外围设备应该易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展的功能设计原则。70年代末期，可编程控制器进入实用化阶段的发展，计算机技术已全面引入可编程控制器，它具有一个飞跃。更高的运算速度，超紧凑的尺寸，更可靠的工业抗干扰设计，模拟运算，PID功能，在现代工业奠定了成本高。 80年代初，可编程控制器已被广泛使用在先进的工业国家。这一时期的可编程控制器的特点是通过一系列大型，高速，高性能的产品。这个阶段的另一个特点是可编程控制器在世界各国的生产增加，上升的生产，这标志着可编程控制器已进入了成熟阶段。可编程控制器的引进，应用，开发，生产是伴随着改革开放开始。原装进口设备，广泛使用的可编程控制器。未来的生产设备和产品，在各种企业，扩大了PLC的应用。目前，中国能生产小型和中型可编程控制器。可以预计，随着中国现代化进程的不断深入，PLC在中国将有广泛应用天地。 PLC只是越来越多的人所熟悉，也被广泛使用在自动化生产和生活。从学校的实际情况，包括上层阶级钟程序的控制，周末的控制程序，和学生宿舍开放（淬火）灯具及其他自动化过程控制的问题，我相信，PLC将更加贴近生活，为市民服务。第二章 PLC可编程控制器的概述第一节PLC可编程控制器的功能一、可靠性高，抗干扰能力强PLC软件，而不是大量的中间继电器和时间继电器，只留下少量的硬件输入和输出接线继电器控制系统1/10-1/100接触不良造成联系失败是可以减少大大减少了。高可靠性是电气控制设备的性能的关键。 PLC是由于现代大规模集成电路技术的引进，严格的生产工艺，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有高可靠性。例如，三菱F系列PLC平均无故障时间高达300,000小时。冗余CPU的PLC，平均故障间隔时间较长。从一台机器的PLC以外的电路，PLC构成控制系统，与同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千，将大大降低故障。此外，PLC的硬件故障，故障自我检测及时提醒。在应用软件，应用程序也可以被纳入外围设备和故障诊断程序，也收到以外的PLC系统和设备的故障自诊断保护电路。这样，整个系统具有很高的可靠性也就不奇怪了。二、硬件齐全，功能完善，适用性PLC发展到今天，已经形成了一系列小规模的产品，并已经标准化，系列化，模块化，配备全套的各种硬件设备，供用户选择，用户可以灵活方便的系统配置，组成功能不同，大小不同的系统。 PLC接线的安装也很方便，一般使用终端连接外部接线。 PLC与负载能力强，可直接驱动电磁阀和交流接触器，可用于各种规模的工业控制应用。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多数据运算能力，可用于各种数字控制。近年来出现了大量的PLC的功能单元，PLC渗透到了位置控制，温度控制，CNC和其它工业控制。与PLC通信能力的增强和人机接口技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。三、容易使用，受工程技术人员的欢迎PLC作为一台通用计算机，工业控制，工业控制设备，工矿企业。它是易于使用的界面是简单地认为是工程技术人员的编程。梯形图语言的图形符号与表达和中继电路可以非常接近，只有少数交换机PLC逻辑控制命令的简单中继电路。不熟悉电子电路，人们不理解，理论和计算机汇编语言的干预，使用计算机工业控制器开门。 四、系统设计，安装，调试工作的少量，易打理，容易改造 PLC程序通常使用顺序控制设计法。采取这种编程方法是非常有规律，很容易。对于复杂的控制，设计时间比示意图中继系统建设的时间少得多的头。 PLC存储逻辑代替接线逻辑，大大减少外部接线的控制设备，控制系统的设计和施工周期短得多，在同一时间稍微变。更重要的是，同样的设备后的变化，在生产过程中的变化成为可能。这是适合于多品种，小批量的生产场合。五、体积小，重量轻，功耗低超小型PLC为例，相应的新品种不少于100毫米大小的底面，只产生一些继电器的大小房屋量开关降低到原来的1/2-1/10。它的重量为150克，只有几瓦的功率。由于体积小很容易充电的内部机是机电一体化的理想控制。第二节 PLC可编程控制器的发展趋势和运动 一、现代PLC技术趋势 替代产品，各种智能模块的发展，不断完善的过程功能的快速发展; PLC和PC（个人电脑）相结合，不断提高通信网络功能，容错的一种新的编程语言的发展。 二、现代PLC技术发展趋势 美国通用汽车公司新一代的控制器，用户的身份应该是10这十个条件：. 程序员可以改变在这一领域的计划；.易于维护，这是最好的插件；.可靠性高于继电器开关柜；.比继电器面板；.数据直接进入计算机管理；.竞争和继电器控制成本；.115V AC输入即可；.115V/2A输出交流传动是直接以上，电磁阀；.在扩大，原有的系统，而一个小的变化；.扩大了用户程序存储容量至少为4K字节。1969年数字设备公司已成功完成了世界上第一个可编程逻辑控制器，自动装配线上首次成功开发的PDP-14和通用汽车。美国MODICON公司还开发084控制，因为这项新技术广泛应用于世界各地的国家迅速。 1971年引进这项技术来自美国，并很快的第一个存储程序的控制DSC - 18个西欧国家，在1973年开发的，他们研制出第一台可编程序控制器。开始在中国发展在1974年，1977年，工业生产和应用。在20世纪70年代与微电子技术的发展，特别是在PLC通信微处理器，控制器不仅限于没有原来的逻辑运算，可以进一步改善的功能。扩大在20世纪80年代的快速发展，大型和高度集成的电路及微电子技术，16日和一些32位微处理器，微型计算机的PLC，PLC的功能，迅速开展工作，降低音量小，高架可靠性，降低成本，灵活，方便的编程和错误检测。第三章任务和他们的要求第一节设计任务 一个学校一天的时间表，数字显示控制器与PLC的时间表，能够准确地显示点，一周时间，每天自动敲响了警钟PLC控制的自动钟控制系统的设计。此外，PLC的时间表控制器设置手动按钮是用来调整分钟，小时和星期。和进度控制控制要求的设计框架。第二节具体要求1初始状态电源显示为00:00，展示周“1”，按下启动按钮，控制器启动定时器。2可显示时间调整为当前的日期和时间。3时间可以设置敲响了警钟。4根据需要控制其它设备。5设置手动按钮，使控制器更容易使用。第四章设计步骤 1最初的设计方案，设计完成后在实验室测试运行。 2根据方案的要求，运行到一定时间时，按响了门铃。 3绘制其外部接线图，接线图，使用数码管，按键，开关，通用电路板，电烙铁，其他工具和系统板。 4结合显示程序，按响了门铃控制程序，使一个很好的电路板测试运行。第一节时间控制显示程序 每分钟脉搏，时间显示程序分钟，小时，星期，时，第二个脉冲计数后的60倍分钟二元。十进制分钟又向小时显示数码管显示，59小时后，是使用一个计数器，当计数器24周同样周秀也是一个计数器七次后，使所有的程序复位。第二节秒脉冲显示程序第二个脉冲的梯形图程序，如图4.1所示。当您按下启动信号为SB0，X0的封闭问题，辅助继电器M200的线圈通电并自锁。定时器T0，T1的组成1S时钟脉冲程序; Y15秒闪烁输出; M0和C0点到脉冲组成。 图4.1时间表PLC控制 - 脉冲程序当您按下启动按钮X0的，M200的传导和自锁，电源的M1，M13，M21，M33的也将是传导，所以启动电源时就会立即显示出周一，00 00，M200的11S脉冲传导，发行共同的T0，T1使得Y15每秒，明亮的外观，。 C0也开始来算，60 M0的传导。 M0的一方面，CO清除另一方面，一个脉冲信号SFTL转变。此时M2的传导，供应量M1的停电，点位从“0”到“1”。等等。4.2分显示程序 图4.2时间表PLC控制器 - 分钟显示程序子显示程序梯形图如图4.2所示。辅助继电器M1的282 M10的连接到分位显示方案。当M1关闭，各位显示“0”时的M2关闭，数字显示“1”;初始状态，辅助继电器M1和M13关闭分位和10位是“0”。当计数器C0累计超过60个脉冲，计数器C0常开触点闭合，辅助继电器M0线圈通电，常开触点闭合，导致子位脉冲和分位的移位脉冲。一分位的移位脉冲的到来，使移位指令M2，M1的电流“1”状态留下的M2，辅助继电器，分位“1”关闭，再移位脉冲，移位指令M2电流M3的左，辅助继电器供应M3的封闭，分位状态上显示“2”;当子位脉冲10，货币供应量M1的状态已经转移到M11的辅助继电器，M11的线圈通电，常开触点闭合，使辅助继电器M2M10的复位辅助继电器M1关闭，分位“0“，辅助继电器M2M10准备在下一个周期复位位。 M11的常开触点闭合，辅助继电器M12的一个扫描周期的脉冲的上升沿。在脉冲的上升沿使辅助继电器M13的电流“的M14状态的转变，10位点”1“，等等。小组10位脉冲至少M13的六个国家已转移到辅助继电器M19，M19的线圈通电，常开触点闭合，使辅助继电器的M13M18的复位辅助继电器M13的关闭十位显示为“0”。点需要手动调整时，你只需要按下按钮SB4，被关闭的X3在这个时候，计数器C10的计数。计数后，常开触点闭合，使通电的状态继电器S5是一个常开触点闭合，导致在子位脉冲，改变当前显示的点，而其他国家继电器五是常开触点闭合，因此，计数器C10复位，准备在未来数。第三节显示程序显示时的程序梯形图如图4.3所示。连接辅助继电器M21M30的显示程序。当智库结束时，“0”;关闭时，M22是，当位“1”; M23高速公路被关闭时，当数字显示“2”位。等等。 10位的显示程序的M35，M33的辅助继电器切换。 M33是关闭时，当10位“0”;关闭时，M34的是，当10位显示“1”;的M35被关闭时，当10位显示“2”。初始状态，辅助继电器M21和M33的关闭，因此，当一个位和10位显示为“0”。小组的10位脉冲至少6个M13的状态已转向辅助继电器M19，M19的线圈通电，其常开触点闭合，辅助继电器M20产生广泛的扫描周期的上升脉冲边缘。这个崛起的计数器C1脉冲一方面以脉冲，另一方面使辅助继电器智库“1”的转变，以帮助继电器M22的，当数字“1”的状态，所以继续旋转。位脉冲，至少有10个，已转移到辅助继电器M31的，M31的线圈通电，常开接点闭合，产生一个扫描周期的脉冲上升沿的辅助继电器M32的M20的状态。脉冲的上升沿使当前的“1”状态的辅助继电器M33的转移到M34的辅助继电器，当十“1”。 图4.3作息时间PLC控制器小时显示程序当脉冲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，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。第四节星期显示程序 星期显示程序设计梯形图如图3.4所示，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的状态已移位至M47，M47号线圈通电，常开触点闭合，使辅助继电器M46的复位辅助继电器M40的M41的本周关闭，并显示为“1”。 图4.4时间表PLC控制器 - 星期显示程序的阶梯当需要手动调整一周的状态，只需按下按钮SB6，X5是封闭在这个时候，计数器C12的行动后的第一项罪名后，常开触点闭合，使固态继电器S7是电动的，人们通常打开封闭的接触点，一个星期移位脉冲产生改变当前显示的一周。虽然固态继电器其他常开触点S7关闭，计数器C12的复位准备在未来的计数。第五节自动扫描程序数码管的动态扫描梯形图4.5所示。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。 图4.5作息时间控制器自动扫描程序梯形图第六节开机画面开机时间为每周1,00时00分钟。这些数字表明，原理图4.6所示PLC输出点Y0Y6-废物，分别，然后段数码管，AG。要显示数字只需要到Y0是Y6-废物输出信号，即Y0为输出只显示数字1:00到Y7的字元素Y0是Y6-废物。例如，Y1的需要和Y2输出信号的K6的十进制常数= 1* 2+1*2*2，K6转换成二进制数，正好满足要求。然后不断的K6 MOV指令传送到相应的数码管可以显示的数字。表4.8显示数字0到9，一个恒定值。表4.7所示的辅助继电器和其相应的时间。图4.9启动显示程序。图4.6数字显示原理0123456789分个位M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10分十位M13M14M15M16M17M18时个位M21M22M23M24M25M26M27M28M29M30时十位M33M34M35星期M40M41M42M43M44M45M464.7 各辅助继电器与其对应的时间显示数字 输出点状态 常数值Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y000111111K6310000110K621011011K9131001111K7941100100K10251101111K10961111111K12570000111K781111111K12791101111K111图4.8显示数字09的常数值 图4.9PLC控制器开机显示梯形图第五章电铃控制程序第一节作息时间电铃控制电铃控制梯形图如图5.1所示。打铃时间如图5.2，当到程序运行到该打铃的时间时，该时间段辅助继电器的常开触点闭合，使得辅助继电器M50的线圈得电，并产生一个扫描周期的上升沿微分脉冲信号，辅助继电器M50的常开触点闭合，接通输出继电器Y17线圈电源，Y17闭合并自锁，电铃开始打铃。同时，定时器T3开始计时，计满15S后，串接在出继电器Y17线圈上的定时器T3的常闭触点断开，使输出继电器Y17和定时器T3失电，定时器T3复位，打铃停止。如果需要手动打铃，只需按下SB3，此时X2闭合，接通输出继电器Y17线圈电源，Y17闭合并自锁，开始打铃。而M2的作用是防止计时器坏了，打铃时间过长。假若计时器T3坏了，电铃每次都要动作1分钟后才断电。上课7:308:309:4010:4014:0015:0016:0017:0019:30下课8:209:2010:3011:3014:5015:5016:5017:5021:50图5.2 PLC作息时间控制器作息时间表 图5.1作息时间PLC控制器上下课电铃梯形图第二节主程序流程图及序顺序功能图设计 图5.1主程序流程图 通过流程图，有了比较清晰的思路，系统通过并行来实现上课和下课不同频率的打铃，画顺序功能图。按下I0.0键启动、初始化系统,系统启动后,读入时间,比较时间，控制打铃程序.按I0.1键关闭系统，系统停止工作。 图5.2 顺序功能图 第六章元器件及操作方法第一节元器件在设计的过程中所需要的元器件如图6.1所示。按钮的作用是用于启动程序、停止程序、调时、手动开灯、手动打铃。八段数码管主要时显示分、时和星期的显示，在使用的时候要注意其针脚的对应。开关用来接通与断开电源。发光二极管可以用来替代打铃的显示、学生宿舍开（熄）灯的显示和秒闪烁的显示。在PCB的制作的过程中，还需要用到电烙铁、万用表、小刀等工具，在测数码管的针脚的时候，要与PCB板中的针脚对应，否则显示出来的数字会与程序中的输出不对应。对于二极管要找到它的正负极性，并正确的连接到电路中。PCB板的外接电源为24V的电源，其信号来源于试验箱。本次毕业设计的产品，能够精确的显示分、小时、星期。能根据要求在一定的时间内自动或者手动控制打铃。有使用简单、程序运行稳定、易于维修等特点。元件名称