自动打铃系统PLC控制(答辩).doc

xxxxxx技术学院 毕业设计任务书 设计课题 自动打铃系统PLC控制系 部 电气工程系专 业 机电一体化班 级 08大专机电3班姓 名 xx学 号 xx指导老师 xx任务书发给日期 2010年11月预定完成日期 2011年07月前 言 本次毕业设计的课题是自动打铃系统PLC控制控制的设计，用时间来控制自动打铃。目的是为了考查学生对所学知识的综合运用能力，以及对不同程序控制之间的融汇贯通。在查阅有关的资料及手册的基础上，掌握与设计有关的基础知识，提高自己设计、分析程序的能力。通过制作电路板，解决实际问题，提高自己的动手能力。在指导老师的悉心指导及本组成员的共同努力下，完成了024小时循环显示的程序、自动打铃程序的设计，及电路板的制作。通过本次设计领悟了作为一名技术员所具备分析、解决问题的能力，为今后的工作打下基础。参与本次毕业设计的同学有xxx。有了同学们的积极参与才使得复杂的程序简单化，以至于在短时间内把程序设计出来，并对指导老师谢利华表示由衷的感谢！ 由于时间仓促、能力有限，程序难免有不足之处，请老师批评指正。目 录绪论第一章设计目的及要求1.1 设计目的 4 1.2 设计要求5 第二章 系统的方案设计2.1 设计步骤7 2.2 原理图82.3 实验原理9-142.4 PLC I/O地址分配15第3章 梯形图程序3.1 主程序梯形图程序3.2 打铃程序梯形图程序3.3 时钟程序梯形图程序第四章指令语句表4.1 主程序指令4.2 打铃程序指令4.3 时钟指令第五章毕业设计体会第六章参考文献 概 述PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。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。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升，这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。所以PLC才被越来越多的人所熟悉，也被广泛的应用于自动化的生产与生活当中。而本课题就来源于学校的实际情况，包括上下课打铃程序、双休日控制程序以及控制学生宿舍开（熄）灯等自动化程序的控制，相信PLC将会更加贴近生活，服务大众。1.1设计目的1掌握用变量译码器实现逻辑函数的方法。2掌握用数据选择器实现逻辑函数的方法。3学会用数据选择器和译码器实现数据传输系统。 4、掌握数据选择器的扩展方法。 5、了解西门子S7-200系列可编程控制器的应用。 1.2 设计要求1、 PLC作息时间控制器采用数码显示，能够准确显示（时、 分）、（星期、日期)、(年、月）在一定的时间内能够自动打铃。2、此外，该PLC作息时间控制器还设置了手动按钮，用于调整分钟、小时和（星期、日期）、（年、月）。3、能将时间显示调整到当前的日期及时间。4、可按所设置的时间要求打铃。5、可根据需要控制其它装置。6、设置相应的手动按钮，使控制器使用更加方便。2.1设计步骤1、先设计时间循环显示的程序，设计完成后在实验室进行试运行。 2、根据要求使程序运行到一定时间的时候开始打铃、控制学生宿舍开（熄）灯等。 3、绘制其外部接线图，后使用protel99绘制其外部接线图。根据接线图，使用数码管、按钮、开关、万能板、电烙铁等工具来制电路板。 4、结合时间显示程序、打铃控制程序、学生宿舍开（熄）灯程序之后，在制作好的电路板上实验运行。2.2 原理图2.3实验原理1译码器译码器是将一种数码转换为另一种数码的电路。译码器分为变量译码器、码制译码器及显示译码器三类。（1）变量译码器变量译码器的输出表示输入变量的状态。常用的3-8线译码器TTL电路型号有74S138、74LS138等，CMOS电路型号是74HC138，两者的功能及引脚完全一样，功能见表2-1。常见的4-16线译码器，TTL型号是74154、74S154和74LS154等，CMOS电路是74HC154，两者功能与引脚图也完全一样。表2-1 74LS138功能表输入输出使能选择S1A2A1A011111111101111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110（2）码制变换译码器码制变换译码器是将一种代码变换为另一种代码的电路。例如74LS42，其输入是由4位二进制代码表示的十进制数（BCD码），有10条输出线表示十进制数09，称之为4-10线译码器。（3）显示译码器显示器件常见的显示器有白炽灯、辉光数码管、荧光数码管、发光二极管（LED）和液晶显示器（LCD）等。目前用的较多的是发光二极管和液晶显示器。我们只对发光二极管显示器作一简单介绍。LED字型以七段显示器为常见，如图2-1所示，图中所示为共阳极式与共阴极式接法。共阳极接法的器件如LA-5011，LA-5021，LA-5031等。共阴极接法LED型号只是将LA换成了LC，其他部分及意义完全一样。图2-1显示译码器由于LED显示器有共阳极和共阴极两种结构，故所对应的显示译码器也不同，使用共阳数码管时，公共阳极接电源电压，七个阴极ag由相应的BCD-七段译码器的输出来驱动。对共阴极数码管来说，则为共阴极接地，相应的BCD-七段译码器的输出驱动ag各阳极。若数码管为共阴，则选用输出为高电平有效的显示译码器。若数码管为共阳，则选用输出为低电平有效的显示译码器。驱动共阴数码管的BCD-七段的译码器有7448、74LS48等，该功能CMOS电路为CD4511及MC14513等。驱动共阳数码管的显示译码器有7447、74LS47和74LS247等。表2-2为CD4511功能表。D、C、B、A为BCD码输入端，为消隐功能端。=1，正常显示：=0字型消隐。为灯测试端，=1，正常显示；=0显示器显示8。LE为锁存端，LE=0不锁存，译码器输出随输入BCD码变化；当LE由0变1时，将输入的BCD码锁存。由计数器、显示译码器和显示器构成的显示系统见图2-2。CD40150为CMOS可预置数的二一十进制加法计数器，其功能查表可知。MR为清零端，当该端为低电平时，计数器清0。PE为预置控制端，当该端为低电平时，在下一个时钟的上跳沿将需要预置的数据D0D3送到计数器的Q0Q3端。只有MR、PE、CEP和CET均为高电平时，计数器才进行加法计数。表2-2 CD4511功能表输入输出LEDCBAabcdefg显示011111118010000000消隐01100001111110001100010110000101100101101101201100111111001301101000110011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110100010000消隐01110110000000消隐01111000000000消隐01111010000000消隐01111100000000消隐01111110000000消隐111锁存锁存CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器，特点如下： 具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。 2.CD4511的引脚图 CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。其引脚图如3-2所示 3.各引脚的名称：其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D；5、4、3分别表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分别表示 a、b、c、d、e、f、g。左边的引脚表示输入，右边表示输出，还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。 4.锁存功能：译码器的锁存电路由传输门和反相器组成,传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。 当LE为“0”电平导通，TG2截止；当LE为“1”电平时，TG1截止，TG2导通，此时有锁存作用。 5. 译码：CD4511译码用两级或非门担任，为了简化线路，先用二输入端与非门对输入数 据B、C进行组合，得出四项，然后将输入的数据A、D一起用或非门译码。6. 消隐： BI为消隐功能端，该端施加某一电平后，迫使B端输出为低电平，字形消隐。消隐控制电路如图3-4所示。 消隐输出J的电平为 J=（C+B）D+BI如不考虑消隐BI项，便得J=（B+C）D据上式，当输入BCD代码从1010-1111时，J端都为“1”电平，从而使显示器中的字形消隐。4 S7-200 S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。 S7-200系列出色表现在以下几个方面：1.极高的可靠性 2.极丰富的指令集 3.易于掌握4.便捷的操作5.丰富的内置集成功能6.实时特性7.强劲的通讯能力 8.丰富的扩展模块 适用范围:S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。S7-200 CN CPU 技术规范技术规范CPU 222 CNCPU 224 CNCPU 224XP CNCPU 226 CN集成的数字量输入/输出8入/6出14入/10出14入/10出24入/16出可连接的扩展模块数量（最大）2个7个7个7个最大可扩展的数字量输入/输出范围78点168点168点248点最大可扩展的模拟量输入/输出范围10点35点38点35点用户程序区4KB8KB12KB16KB数据存储区2KB8KB10KB10KB数据后备时间（电容）50小时100小时100小时100小时后备电池（选件）200天200天200天200天编程软件Step 7-Micro/WIN 4.0 SP3及以上版本Step 7-Micro/WIN 4.0 SP3及以上版本Step 7-Micro/WIN 4.0 SP3及以上版本Step 7-Micro/WIN 4.0 SP3及以上版本布尔量运算执行时间0.22s0.22s0.22s0.22s标志寄存器/计数器/定时器256/256/256256/256/256256/256/256256/256/256高速计数器单相4路30KHz6路30 KHz4路30 KHz2路200KHz6路30 KHz高速计数器双相2路20 KHz4路20 KHz3路20 KHz1路100 KHz4路20 KHz高速脉冲输出2路20 KHz（仅限于DC输出）2路20 KHz（仅限于DC输出）2路100 KHz（仅限于DC输出）2路20 KHz（仅限于DC输出）通讯接口1个RS-4851个RS-4852个RS-4852个RS-485外部硬件中断4444支持的通讯协议PPI, MPI, 自由口Profibus DPPPI, MPI, 自由口Profibus DPPPI, MPI, 自由口Profibus DPPPI, MPI, 自由口Profibus DP模拟电位器1个8位分辨率2个8位分辨率2个8位分辨率2个8位分辨率实时时钟可选卡件内置时钟内置时钟内置时钟外形尺寸(WHD)mm908062120.58062140806219680622.4 IO分配表：校时方式C0年计数 C7月计数 C6星期计数C5日期计数C4时 C3分 C2秒 C1年份 M23.0月份 M21.0星期 M19.0日期 M17.0时针 M15.0分钟显示 M13.0打铃 Q1.1交替显示 Q1.0向下校时 I0.2向上校时 I0.1校时开关 I0.04.1主程序指令: LD SM0.1 MOVW 2010, 年计数 LD 校时开关 O M0.0 AN T37 = M0.0 AN 校时开关 TON T37, 100 LD 校时开关 LD T37 O 校时方式 CTU 校时方式, 8 LD SM0.5 LD 秒 CTU 秒, 60 LD 向上校时 AW= 校时方式, 1 A M0.0 O SM0.4 LD 向下校时 AW= 校时方式, 1 A M0.0 LD 分 CTUD 分, +60 LD 向上校时 AW= 校时方式, 2 A M0.0 O 分 LD 向下校时 AW= 校时方式, 2 A M0.0 LD 时 CTUD 时, +24 LD 向上校时 AW= 校时方式, 3 A M0.0 LDW= 日期计数, 0 EU OLD O 时LD 向下校时AW= 校时方式, 3 A M0.0LD 日期计数LDW= 月计数, 2AW= 日期计数, 29 OLDLDW= 月计数, 4OW= 月计数, 6OW= 月计数, 9OW= 月计数, 11AW= 日期计数, 31OLDCTUD 日期计数, +32LD 向上校时AW= 校时方式, 4A M0.0LDW= 星期计数, 0EUOLDO 时LD 向下校时AW= 校时方式, 4A M0.0LD 星期计数CTUD 星期计数, +8LD 向上校时AW= 校时方式, 5 A M0.0LDW= 月计数, 0EUOLDO 日期计数LDW= 月计数, 2AW= 日期计数, 29 OLDLDW= 月计数, 4OW= 月计数, 6OW= 月计数, 9OW= 月计数, 11AW= 日期计数, 31OLDLD 向下校时AW= 校时方式, 5A M0.0LD 月计数CTUD 月计数, +13LD 向上校时AW= 校时方式, 6A M0.0O 月计数LD 向下校时AW= 校时方式, 6A M0.0LD 年计数CTUD 年计数, +2100LD SM0.0CALL 时钟显示CALL 打铃程序4.2打铃程序指令：LDW= 时, 8AW= 分, 0LDW= 时, 8AW= 分, 40OLDLDW= 时, 8AW= 分, 50OLDLDW= 时, 9AW= 分, 30OLDLDW= 时, 9AW= 分, 50OLDLDW= 时, 10AW= 分, 30OLDLDW= 时, 11AW= 分, 20OLDLDW= 时, 14AW= 分, 10OLDLDW= 时, 14AW= 分, 20OLDLDW= 时, 15AW= 分, 0OLDLDW= 时, 15AW= 分, 10OLDLDW= 时, 15AW= 分, 50OLDLDW= 时, 19AW= 分, 0OLDLDW= 时, 21AW= 分, 0OLDA SM0.5= M1.04.3时钟指令：LD SM0.0MOVW 秒, MW10IBCD MW10MOVW 分, MW12IBCD MW12MOVW 时, MW14IBCD MW14MOVW 日期计数, MW16IBCD MW16MOVW 星期计数, MW18IBCD MW18MOVW 月计数, MW20IBCD MW20MOVW 年计数, MW22IBCD MW22LDN T96 TON T32, 4LD T32= 交替显示 TON T96, 4LDN M0.0OW= 校时方式, 1OW= 校时方式, 2AN M1.2AN M1.3LPSAN 交替显示MOVB MB13, QB0LRDA 交替显示MOVB MB15, QB0LPP= M1.1LDW= 校时方式, 3OW= 校时方式, 4AN M1.1AN M1.3A M0.0LPSAN 交替显示MOVB MB17, QB0LRDA 交替显示MOVB MB19, QB0LPP= M1.2LDW= 校时方式, 5OW= 校时方式, 6AN M1.1AN M1.2A M0.0LPSAN 交替显示MOVB MB21, QB0LRDA 交替显示MOVB MB23, QB0LPP= M1.3毕业设计体会我的毕业设计终于完成了,但是现在回想起来做毕业设计的整个过程，颇有心得，中有苦也有甜，艰辛同时又充满乐趣,不过乐趣尽在其中！通过本次毕业设计，没有接受任务以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。 这次毕业设计要求设计自动打铃系统PLC控制，自行设计这对我将来踏上工作岗位是非常有帮助的。尽管上一届的同学已经完成的非常出色，但是我仍然希望通过自己的努力完成设计并希望有所突破。这也是我对自己的考验。于是本次设计过程中我完全按照软件设计步骤的要求来进行，从课题分析开始，再进行总体设计、详细设计,最后到系统实现。每一步都让我将理论学习的知识应用到实践中去。也使我掌握了一整套规范的设计操作流程。千里之行，始于足下”，充实的毕业课程设计，我认为对我走向社会起到了一个桥梁的作用，过度的作用，是人生的一段重要的经历，也是一个重要步骤，对将来走上工作岗位也有着很大帮助。向他人虚心求教，遵守组织纪律和单位规章制度，与人文明交往等一些做人处世的基本原则都要在实际生活中认真的贯彻，好的习惯也要在实际生活中不断培养。这是我一生中的一笔宝贵财富，这次毕业课程设计也让我深刻了解到在工作中和同学保持良好的关系是很重要的。做事首先要学会做人，要明白做人的道理，如何与人相处是现代社会做人的一个最基本的问题。对于自己一个即将步入社会的人来说，需要学习的东西还很多，他们就是最好的老师，正所谓“三人行，必有我师”，我们可以向他们学习很多知识、道理。毕业课程设计是每一个大学毕业生必须拥有的一段经历，他使我们在实践中了解社会，让我们学到了很多在课堂上根本就学不到的知识，也打开了视野，长了见识，为我们以后进一步走向社会打下坚实的基础，