基于PLC的校园内主要电路时序控制设计.doc

本科毕业论文（设计）题 目： 基于PLC的校园内主电路时序控制设计 以阜阳师范学院为例 学 生： 李大坤 学号： 201320910112 学 院： 计算机与信息工程学院 专 业： 计算机科学与技术专业 入学时间： 2013 年 9 月 1 日指导教师： 刘争艳 职称： 讲师 完成日期： 2015 年 4 月 30 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文基于PLC的校园内主电路时序控制设计以阜阳师范学院为例均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年 月 日基于PLC的校园内主电路时序控制设计以阜阳师范学院为例摘 要：可编程控制器（Programmable Controller, PLC）已经是现代工业生产自动化的新型软件控制硬件，综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型的自动控制装置。特别是在欧州发达国家的工业，已将PLC运用于各个行业的自动化控制中。目前在亚洲，日本三菱公司的PLC发展较为成熟，而我国的PLC属于初步阶段。本文将着重研究运用日本三菱公司的FX2N系列的PLC对校园内的主要电路时序控制的设计（以阜阳师范学院为例）。由于整个校园电路设计工程较大，这里只设计主电路时序控制这个模块（重点在程序的开发和模拟实现）。并在GX devloper软件平台上仿真实现校园主电路的时序控制模拟方式。本文将以校园内的路灯时序控制分析、教室宿舍照明灯的电路时序控制分析、校园铃声的时序控制分析为设计对象，从实际生活，时间顺序等方面进行逻辑分析，阐述设计程序，编写梯形图，并利用GX devloper对设计结果进行模拟仿真并生成指令表，然后对结果进行修改分析，最终实现程序的安全和使用性。这个设计将成功的实现校园内主电路时序的自动安全控制，方便校园内电路的管理和控制。关键词：梯形图；指令表；PLC；GX devloperThe Main Campus Timing of Control Circuit DesignTaking Fuyang Normal College As an ExampleAbstract： PLC (programmable controller, PLC) is already a modern industrial production of new software automation control hardware, integrated computer technology, automatic control of a new type of automatic control devices and communication technologies developed in two. Especially industrial countries in Europe, and has been used in various industries PLC automation control. Currently in Asia, Japans Mitsubishi PLC to develop a more mature, and our PLC are preliminary stage.This paper focuses on the use of Japans Mitsubishi PLC FX2N series main control circuit timing campus design (in Fuyang Normal College). Due to the large circuit design projects throughout the campus, where only the design timing control module (Simulation Program with emphasis on the development and implementation). And on the GX devloper simulation software platform to achieve the main campus of the timing control circuit simulation mode. Timing street campus paper will control analysis, classroom dormitory lights control circuit timing analysis, timing control analysis campus ringtones for design objects, logical analysis describes the design process, the preparation of the ladder in terms of real life, in chronological order, etc. GX devloper design using simulation results and generate command table, and then modify the results of the analysis, the ultimate realization of the program of security and usability. This design will succeed in achieving automatic safety control circuit timing of the campus, to facilitate the management and control of the campus circuit.Key words: Ladder；Instruction List；PLC；GX devloper目 录1 绪论11.1 课题的设计背景11.2 课题的研究意义11.3 课题研究的目标和任务22 研究现状32.1 PLC系统概述32.2 PLC在现实生活中的应用33 PLC选型43.1 阜阳师范学院的主电路分析43.2 简单认识FX2N系列PLC43.3 主电路的控制时序和主控要求分析54 校园主电路时序控制分析74.1 阜阳师范学院教室主电路时序控制84.1.1 教室主电路时序控制的基本原理分析84.1.2 教室主电路时序控制所需软元件资源94.1.3 设计并编写教室主电路时序控制梯形图94.1.4 教室主电路梯形图模拟调试104.2 阜阳师范学院寝室主电路时序控制104.2.1 寝室主电路时序控制的基本原理分析104.2.2 寝室主电路时序控制所需要的软元件114.2.3 设计并编写寝室时序控制梯形图114.2.4 寝室主电路梯形图模拟调试124.3 阜阳师范学院校园铃声电路时序控制124.3.1 铃声电路控制的基本原理分析124.3.2 铃声电路所需软元件资源134.3.3 设计铃声电路梯形图144.3.4 铃声电路梯形图模拟调试154.4 阜阳师范学院路灯主电路时序控制154.4.1 路灯时序控制的基本原理分析154.4.2 路灯主电路时序控制所需要的软元件154.4.3 设计并编写路灯时序控制梯形图164.4.4 寝室主电路梯形图模拟调试165 阜阳师范学院各主电路组合控制175.1 阜阳师范学院主电路时序组合原理175.2 阜阳师范学院主电路控制用户界面17结论19参考文献：20致 谢211 绪论1.1 课题的设计背景在当今飞速发展的智能时代，人们生活中的很多事情，原本是靠人每天工作完成的，渐渐的已被现代的控制技术所替代。计算机技术的快速发展以及控制器与计算机程序的相互融合，自动控制技术已成为21世纪国际社会和世界经济飞速发展的强大动力。自动控制作为一种利用软件控制硬件的技术，只有通过广泛的传播与交流，才能产生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造巨大的经济效益。而控制技术的研究和利用，是依靠各种方式和技术来实现的。所以学习掌握和利用PLC技术，尤其是当今社会的快速发展，以自动控制来替代复杂的人工工作有着迫切的需求。目前，PLC正在向着工业自动化、电梯控制、时序控制电路，各种精确地自动逻辑运行控制等多方面高速的发展。另外，随着各个企业、事业单位等行业对作业要求更加的方便、快速和准确,传统的手工制造和手工控制已经满足不了人们对快速发展的经济利益和精确工作的要求，靠人工作业以及旧式的自动作业都表现出成本大，工作不简洁的情况。PLC技术以它的简单的逻辑程序，便于学习和利用的指令集，还有自己独立的编程设计梯形图的环境，加上调试软件，可以进行监控调试，方便准确，适合控制的要求。1.2 课题的研究意义基于PLC的校园主电路的时序控制，解决了校园内电路控制的繁琐、控制线路多、使用的硬件设备多、经济效益差、继电器使用较多、控制线路容易出现电路的故障等问题。而PLC技术，它是用计算机编写好的程序，输入到PLC机器里，进行的自动控制。它的可靠性特别高，像高端的电子线路的自动装线控制，PLC可以很稳定的工作。在阜阳师范学院的学校主电路时序控制中，运用PLC技术，就可以节省大量的继电器设备和控制设备。比如在控制中，如果每天人工去控制，在掰动开关时，容易产生大量的电弧，对电路电器的损害严重。在自动控制系列中，PLC运用的环境场景有很多，例如不同温度，像高温状态、常温状等。不同场景，例如工业、事业单位等。对于PLC运用于学校电路的时序控制，是一种利用PLC的时序控制思想，它是现在乃至今后的企事业单位运用小型的PLC实现自动时序控制的一个很好的前景和大胆的开放科技运用思想。这种控制简单，逻辑思路明确，比较符合我们国家的人的思维，而且这种控制技术已经渐渐的取代了旧式的控制方式。另外PLC 在我们国家的发展处于初级阶段，通过该课题，可以让我们认识一下PLC 控制下的简单便洁。希望PLC技术为以后中国的控制思想可以做出基本的指导，从而能够使自己国家的控制技术有所创新， 加速了现代控制的步伐。1.3 课题研究的目标和任务在本文中，我们主要就阜阳师范学院的几个主要电路的时序控制作为控制设计对象。以阜阳师范学院的教室主电路、寝室主电路、校园铃声主电路和路灯主电路的控制时序要求、控制原理、梯形图设计、编制等方面进行阐述。同时利用在GX devloper软件内的一个GXS imulator6-cn的模拟软件，来进行模拟监控，对监控的结果与实际的控制要求进行分析，最终确定控制程序。本课题设计的主要任务有：(1) 分析理解阜阳师范学院的主电路时序情况，根据实际要求和所需要的PLC资源数目来选择合适的PLC机型。(2) 分别分析阜阳师范学院的教室主电路、寝室主电路、校园铃声主电路、路灯主电路的控制时序要求，来设计合适的梯形图，实现自动控制和手动控制的要求。(3) 根据设计好的梯形图在GX devloper的软件内进行模拟监控，根据监控结果来进行分析并确定梯形图。(4) 对完成的设计，进行总体的资源分配的说明和用户使用时所需要的具体控制哪些设施的说明，以方便人的控制要求，实现方便作业。2 研究现状2.1 PLC系统简单概述三菱PLC是三菱电机在大连生产的主力产品。三菱PLC在中国市场常见的有以下型号：FR-FX1N FR-FX1S FR-FX2N FR-FX3U FR-FX2NC FR-A FR-Q。本文选用的是三菱公司的FX2N系列的PLC，FX2N的组成可以分为以下几个模块：(1)中央处理单元，它是PLC控制的中枢。主要是对输入输出数据的接收、处理和发送。另外它可以对梯形图指令的程序进行控制、运算、定时、计数等操作。 (2)存储器，有系统用的程序存储器和用户用的程序存储器。分别是用来存放系统程序和用户程序的。(3)电源，在PLC控制系统中，电源的作用非常大。一般交流电压波动在正负15%以内，可以不采取其它措施，将PLC控制器直接连接到交流电网上去。(4)输入输出，负责接收外部输入元件的信号和接收外部输出元件的信号2.2 PLC在现实生活中的应用目前，三菱PLC以及GX devloper模拟软件已经广泛的在理工科大学的专业课程之中，成为国家培养现代控制技术人才的首选内容。FX2N系列的PLC发展成熟，是现代自动控制中，运用较为广泛的一个型号。（本论文设计选的类型是FX2N80M001，工作电压为220v输出频率为50Hz）。在平时的生活中我们可以看到企业在生产过程中，用PLC进行自动化控制，这样既加快了生产速度又提高了产品的精度和质量。平时我们上楼用的电梯几乎是用PLC控制的，因为PLC相对于旧式的控制系统，它的可靠性能更高，机器性能好，价格也比较合理，另外设计程序变得简单。甚至在现代的一些公路交通灯的控制也开始运用了PLC技术。PLC在时序控制这一块也是运用广泛，特别是事业单位方便管理各个设备的按时开关。GX devloper是一个提供PLC编制梯形图环境的应用软件。工程师会在这个软件的环境内进行梯形图编写，并可以进行模拟运行，来检验程序运行的可靠性。GX devloper系统工作环境简单明了，方便开发程序，逻辑思路简单，符合人们的正常思维习惯。3 PLC选型3.1 阜阳师范学院的主电路分析一所学校的主要电路可以简单的分为，路灯电路系统、寝室电路系统、教室电路系统、上下课铃声电路系统、行政办公电路系统。但是行政办公楼的电路系统一般是由学校的办公人员自己控制，因为办公需要不同，对于学校校园里的事物工作有特别的时间要求，很多时候都要根据工作任务来决定的。阜阳师范学院的校园主要电路系统，如图3.1根据图主电路系统中的每一个分支电路，都是能够自己独立控制运行。主电路系统教室电路寝室电路路灯电路铃声电路图3.1 主要电路各个电路的控制，是一个时间上互相不干扰，各自在运行上能够精确的完成控制要求。本论文主要的研究设计对象，是对这些主要的电路的时序控制。对该电路以下的具体控制要求和设计方法，由另外的设计模块完成，不在该论文内。对于本文要设计时序要求和联系实际的工作情况，可以知道设计完成的主要目标是实现，手动和自动控制作用，为学校的电路控制提供一个方便可靠又节约人力资源的控制系统。3.2 简单认识FX2N系列PLC 电源规格AC 电源型：AC100V240V DC 电源型：DC24V。耗电量AC 电源型：30VA，40VA，50VA，60VA，70VA，100VA。DC 电源型：25W，30W，35W，40W。输出输入型：有晶体管型，晶闸管型。另外FX2N系列的PLC可以在输入输出资源不够的情况下，添加扩展模块。时钟功能：有时间设定指令、时间比较指令等内置实时时钟。指令：基本指令有27个、步进梯形图指令有2 个、应用指令有132 种。运算处理速度基本指令：0.08s/指令,。应用指令152数100s。高速处理：有输入输出刷新指令、输入滤波调整指令、输入中断功能、定时中断功能、计数中断功能、脉冲捕捉功能。最大输入输出点数256点。辅助继电器和定时器辅助继电器一共是3072点。三菱PLC，FX2N系列有FX2N-32MR-001、FX2N-48MR-001、FX2N-64MR-001等家族部分成员。阜阳师范学院校园内通过变电系统，所使用是交流电压在220V左右。而FX2N系列的PLC大部分都可以满足这样的一个电压的。三菱PLC FX2N-80MR-001 是FX系列PLC家族中较为先进的系列。它可以大范围的兼容多个国家的标准特点，程序执行更快，为自动控制提供了最大的灵活性和控制能力。FX2N-80MR-001基本参数内置输入点： 40内置输出点： 40类型： 继电器型尺寸： 长285mm 宽87mm 高90mm环境温度： 40度左右供电电压： AC 220V继电器输出：继电器输出 AC 220V3.3 主电路的控制时序和主控要求分析四个主要的电路时序控制要求，各自能实现自己的主控、手动、自动要求，所以在开始进入某一个控制电路时，都要有一个控制该电路的主控开关。在时间上，各自在要求的时刻，都可以满足自己的控制变换。如图3.2控制流程，根据阜阳师范学院的时间都是整点转换的特点，所以用一个五分钟制计数，这样可以方便状态的转换。开始五分钟制计数程序主控程序教室电路寝室电路铃声电路路灯电路主控结束结束图3.2 控制流程在每一个流程的开始，都有对该流程的一个主控，当某个程序执行结束时，相应的主控要求被结束，整个PLC在扫描时，是不停的循环逐步执行，从左到右，从上到下。在分析整个电路控制所需要的资源数不多，所以FX2N系列的PLC符合该控制要求，这里我们可先用FX2N-80MR-001。当然也可以选用FX2N的别的型号，这些都要根据具体的实际情况来决定。4 校园主电路时序控制分析阜阳师范学院的校园主电路，按时间的顺序，在PLC中的时序控制中可以选用状态转换的方式。根据时间的顺序，当时间到达某个时刻时，校园的相应主电路由断开状态转换为接通状态，再到达某个时刻时由接通状态转换为断开状态。这样周而复始的按照时间的进度，进行状态的转换，从而使校园的主要电路能够按照规定的时间接通和断开，这样就实现了阜阳师范学院的各个主电路自动控制。在PLC中我根据时间的关系，选择以早上六点整作为PLC的初始计时时间（在PLC中早上的六点就是零，是一天定时计时的开始）。在三菱PLC的FX2N系列指令系统中利用指令的结合作用，来实现校长时间的延迟作用。根据现实生活中，阜阳师范学院的铃声是以能被5整除的时间关系，所以这里可以采用五进制数的计算方式。下面是实现五进制的指令块，如图4.1。图4.1 五分钟制计数梯形图根据指令块，我们可以分析。X001是输入继电器上升沿指令，在按动X001的瞬间，产生一个上升沿脉冲，使M1003瞬间接通，同时寄存器D10复位置零，T1开始延时。T1是100ms定时器，所以用K3000，即为3000*100ms=5min。这样延时5min时，T1闭合，M1003被RST指令复位，同时M1004被SET指令置位。INC指令使D10 加1，这时D10=D10+1。M1003复位后T1断开，定时变为零。M1004置位后，T2定时开始，同样5min后，M1003被置位，M1004被复位。D10又加1，T1又开始重复上面的延时，这样重复，形成了每5min钟始D10加1。按照一天的时间来计算，一天有288个5min钟，这样当计数器D10计到288时，要重新计数，所以在D10=288时，要使D10复位置零。(图4.2)是实现D10=288时置零的指令块。图4.2 比较指令梯形图图4.2中M8000是特殊继电器，在PLC通电时一直保持接通。比较指令CMP是比较K288的值与D10的值，当D10288时，M1接通，当D10=288时，M2接通，此时RST指令使D10复位置零，从而实现了计时的重新开始。4.1 阜阳师范学院教室主电路时序控制4.1.1 教室主电路时序控制的基本原理分析阜阳师范学院的教室照明电路的实际分析。由图4.1对于五进制计时梯形图，可以结合教室的实际送电和断电的情况。在图4.1和图4.2中，我们知道寄存器D10每加1，时间就是5min。这样当D10在某个值时，就是电路要接通的时间，所以可以用一个比较指令来判断这个时间。当过了该时间段时，电路就会断开。早上送电时间为6:10，所以此时过6:00有10min，K值为2。到了中午12:00时，教室断电，这时K值为72。到了14:00整时，教室需要送电，此时开始送电，K值为96。一直到23:00教室夜间断电，此时K值为204。可以得到表4.3所示的时间、主电路通断和K值的三者关系。表4.1 K值分配表时间6:1012:0014:0023:00送/断电送电断电送电断电K值27296204另外在实际生活中，可能由于某些情况，不能够完全按照自动控制的要求去实行，所以必须要接上一个手动控制按钮，这样可以处理特殊情况下的供电需求。4.1.2 教室主电路时序控制所需软元件资源根据上面的分析结果，PLC内部资源的合理分配并符合资源的类型，是能够编制梯形图的前提。阜阳师范学院的教室主电路时序控制，在每一个送电的时间段内，都需要一个辅助继电器，另外又有一个手动控制的要求，所以需要另加一个辅助继电器，这里选用了M47、M48、M49。送电输出，选用Y001。另外由表4.1分析可以知道，需要三次的状态转换，所以需要三个状态寄存器S41、S42、S43。对于自动和手动控制各需要一个按钮X003、X004。对于该模块需要一个主控指令，主控开关为X002，这样可以对教室的电路控制实现模块化，这里需用M101。表4.2为资源分配情况。表4.2 资源分配表输入继电器输出继电器辅助继电器状态寄存器X002、X003、X004Y001M47、M48、M49、M101S41、S42、S434.1.3 设计并编写教室主电路时序控制梯形图主控指令主控制教室主电路。自动控制按钮，控制着自动状态的运行。当时间到达6:10时，即K值为2时，教室电路接通，用M48表示输出，此时进入送电状态，当时间到达12:00时，教室断电，此时进入断电状态。当时间到达14:00时，教室电路通电，此时又进入送电状态，用M49表示输出。当时间到达23:00时，有进入断电状态。整个状态转换的进行都需要进行时间的比较。手动控制部分，用M47表示输出。在GX devloper编制梯形图软件内进行编写。部分梯形图如图4.3。图4.3 教室主电路控制部分梯形图 简单分析图4.3的梯形图，X002主控按钮启动时，整个教室电路控制程序才可以通电运行。X003，X004 开关，用于手动和自动控制。自动控制部分，按时间顺序，按时控制。4.1.4 教室主电路梯形图模拟调试根据已经设计好的梯形图的逻辑顺序和所使用的内部软元件资源, 在GX devloper的软件内，有一个GXS imulator6-cn的模拟软件。整个软件安装后，就会在GX delvoper软件内生成一个如下图4.4的一个小矩形图标按钮，单击它就可以进行监控，在监控完成后，就可以进行软元件测试。单击图4.4中的软元件测试按钮，系统会出来一个软元件测试对话框，在对话框内的位软元件框内，输入X001，X002后，单击强制ON按钮，X002被强制接通，在输入X004同样强制ON，被强制接通，然后关闭对话框，观察运行现象，是不是符合实际情况的现象。同样可以监控手动按钮，只接通X002和X003的情况下，可以监控到Y001输出。调试结束后，再单击梯形图逻辑测试按钮，结束测试。可以单击“梯形图/指令表相互转换”按钮，可以生成指令表。图4.4 梯形图模拟调试按钮单击写入按钮，就可对调试过的梯形图进行修改（梯形图在程序文件中）。这时可以根据测试的结果，来进行梯形图的修正，以满足设计的需要。 4.2 阜阳师范学院寝室主电路时序控制4.2.1 寝室主电路时序控制的基本原理分析阜阳师范学院的寝室目前是24小时供电形式，但对于很多的学校寝室供电也有所要求，所以在这里，我门除了满足阜阳师范学院的24小时供电制的手动控制以外，还设计了简单的自动控制。根据学校寝室供电的时间顺序，早上6:10供电一直到晚上的23:00。所以根据图3.1的五分钟制计算，当D10=2时，即是6:10，当D10=204时，即是23:00整。所以在只有一个状态情况下接通，可以使用一个状态寄存器进行状态转换。两个K值分别是2和204，用于触点比较。表4.3 K值分配表时间D10值K值6:102223:002042044.2.2 寝室主电路时序控制所需要的软元件在资源分配方面，需要选择的资源有，用一个输入继电器X005主控寝室主电路。用X006输入继电器作手动控制主电路开关，同时选用辅助继电器M50作手动控制输出电路，M51作自动控制输出电路。用输入继电器X007作自动时序控制主电路开关。状态寄存器选用S44。主控用继电器M102。输出用输出继电器Y002。如表4.3资源分配。表4.4 资源分配表输入继电器输出继电器状态寄存器辅助继电器X005,X006,X007Y002S44M50，M51，M1024.2.3 设计并编写寝室时序控制梯形图主控电路首先要对整个寝室主电路进行控制。手动控制开关，是直接作用与主电路的。自动控制开关在接通运行时，等待D10=2时，SET指令使状态寄存器S44进入保持接通，一直到D10=204时，RST指令使S44复位，等待第二天的接通时间。梯形图如图4.5。图4.5 寝室自动控制梯形图输出继电器，分别有手动控制的输出和自动控制输出。图4.6所示，M50手动控制辅助继电器，M51自动控制辅助继电器。图4.6 输出端梯形图4.2.4 寝室主电路梯形图模拟调试依据4.14节的教室主电路的测试方法，对寝室主电路进行测试。梯形图见程序文件。在GX devloper环境下对编写好的梯形图进行调试，在GX devloper的软件内，单击按钮就可以进行监控，在监控完成后，就可以进行软元件测试。单击软元件测试按钮。系统会出软元件测试对话框，在对话框内的位软元件框内，输入X005后，单击强制ON按钮，X005被强制接通，在分别输入X001，X007同样强制ON，被强制接通，然后关闭对话框，观察运行现象，出现蓝色的表示接通状态，如果要测试手动按钮可以强制接通X005和X006。调试结束后，再单击梯形图逻辑测试按钮，结束测试。如果测试结果有不符合的，可以单击按钮，进行修改梯形图，最终完成测试，实现控制。4.3 阜阳师范学院校园铃声电路时序控制4.3.1 铃声电路控制的基本原理分析在图3.1和图3.2，我们知道寄存器D10每加1，时间就是5min。这样当D10在某个值时，就是铃声电路要接通的时间，所以可以用一个比较指令来判断这个时间。当过了该时间段时，铃声电路就会断开，所以此时需要一个延时作用，同时在下一个铃声电路接通时，上一个状态要复位。当D10的值为22时，状态置位，铃声电路通电，用T21计时器延时30s后，铃声电路断电。当D10的值为24时，新的状态置位，原状态复位，这时状态转到下一次铃声电路通电。 在第二次铃声电路通电时，同样通电延时30s后断开。直到D10的值为33时，本状态结束，跳到下一个状态。对于K22的值的计算，是按照早上六点整为零，开始计算的。表4.5列出了阜阳师范学院上下课顺序时间以及K值。由表4.5可以知道，在按时序的情况下，对应的一个K值就表示一个时刻。在编制梯形图时，可以用比较指令，使对应的时间下铃声电路接通有序。表4.5 K值分配表课节时间K值课节时间K值预备7:5022第五节下课15:15111第一节上课8:0024第六节上课15:25113第一节下课8:4533第六节下课16:10122第二节上课8:5535第七节上课16:30126第二节下课9:4044第七节下课17:15135第三节上课10:0048第八节上课17:25137第三节下课10:4557第八节下课18:10146第四节上课10:5559第九节上课19:00156第四节下课11:4068第九节下课19:45165预备14:20100第十节上课19:55167第五节上课14:30102第十节下课20:401764.3.2 铃声电路所需软元件资源根据上面的时序分析结果，在PLC的编制梯形图之前，都要对该时序控制所用的资源进行分配，并和所选的PLC机型形成相符合的资源系统。阜阳师范学院的路灯时序电路分析而得的表4.5可以知道，需要22个辅助继电器，这里所选辅助继电器位M21M41。需要一个输出继电器，这里所选的是Y003。需要一个主控指令。需要一个开始计时开关，这里选用的是X004上升沿开关，即按动此开关时，计时从早上六点开始。在时序过程中的状态转换需要状态指令，由表4.5可以知道，需要转换22次，所以需要22个状态，这里选通用的S20S40。延时所需要的时间继电器22个，这里选用T21T41。同时在图4.1中，可知还需要时间继电器T1和T2，辅助继电器M1002和M1003，数据寄存器D10。如表4.2所示占用PLC内部资源种类。表4.6 资源分配输入继电器输出继电器状态寄存器辅助继电器计时器数据寄存器X010,X011，X012Y003S20S40M21M41,M103T21T41T1,T2D104.3.3 设计铃声电路梯形图由上面的分析可以知道，梯形图的主要控制电路设计已经在分析中得到了解决。主控指令，是控制整个阜阳师范校园铃声的一个总的控制。所以在铃声电路 的梯形图的开始和结果都在该主控的范围内。根据图3.1，五分钟制计数梯形图。每隔五分钟产生一个脉冲，这样对于数据寄存器D10在加1指令的执行下，是每隔五分钟加一次，所考虑到梯形图的扫描特点，在主控指令内，扫描进程如图3.1，开始扫描五分钟制计数梯形图，接下来开始扫描加法指令，比较指令，这样能使时间顺序更加的符合PLC本身的特点，使程序安全性高。图4.7的铃声电路转换梯形图，在前面的时间控制之后，再对铃声电路接通的控制和延时。对每一个时刻的铃声电路通断都要进行时间的比较，所以要比较22次。而对于整个铃声电路的接通指示，都是用辅助继电器M21M41，所以最后在输出继电器Y003的梯形图上，每个辅助继电器都要与输出的Y003并联，这样在每一次满时间关系时，铃声电路都能够接通。铃声电路接通转换部分梯形图如图4.7。图4.7 铃声电路接通转换梯形图在整个铃声电路中，主控同样是控制铃声电路的总开关。这里主控开关为X010。4.3.4 铃声电路梯形图模拟调试在GX devloper编制梯形图软件内进行编写。根据已经设计好的梯形图的逻辑顺序和所使用的内部元器件资源，编写梯形图（整个梯形图程序在附录1）。编写好的梯形图，要在软件上进行模拟运行。在GX devloper的软件内，用 GXS imulator6-cn的模拟软件。在GX delvoper软件内有一个小矩形图标按钮，单击它就可以进行监控，在监控完成后，就可以进行软元件测试。单击软元件测试按钮，在弹出的对话框内，在软元件框内依次输入X010强制ON，X012强制ON，然后关闭对话框，就可以进行模拟监控调试，同样可以监控手动控制部分。调试完成，再次单击小方形按钮按钮，调试结束。然后单击写入按钮，就可对调试过的梯形图进行修改（梯形图在程序文件中）。4.4 阜阳师范学院路灯主电路时序控制4.4.1 路灯时序控制的基本原理分析阜阳师范学院的校园路灯时序控制电路的时间顺序，从6:00到18:00路灯电路都是断电状态，从18:00到第二天的6:00路灯都出于通电状态。在数据寄存器D10计数时，这时满足时间的值是K=144和K=288这段时间内。整个时间段可以用一个区间比较指令，就可以满足这个时间段内，路灯电路的正常供电。图4.5为K值分配表。表4.7 K值分配表时间D10K值18:001441446:002882884.4.2 路灯主电路时序控制所需要的软元件对于整个路灯控制电路，需要一个主控开关，这里选用输入继电器X013，主控指令选用一个辅助继电器M104。路灯电路控制分为手动控制和自动控制，手动控制用输入继电器X014和一个辅助继电器M45。自动控制用一个输入继电器X015。区间比较指令需要三个辅助继电器，这里选用M42、M43、M44。自动控制输出需要一个辅助继电器M46。输出端需要一个输出继电器Y004。整个路灯控制系统所需的软元件集如表4.5所示。表4.8 资源分配输入继电器输出继电器辅助继电器X013、X014、X015Y004M104、M42、M43、M44 M45、M46、4.4.3 设计并编写路灯时序控制梯形图首先要选一个主控指令，对整个路灯电路进行主控。手动控制开关，是直接用辅助继电器M45来控制主电路输出。自动控制开关，当自动启动后，区间比较指令开始对D10的值进行比较，当符合所要求控制的时间段时，路灯输出电路接通，直到控制要求断电时，自动断电。整个梯形图如图4.8所示。图4.8 路灯控制梯形图整个梯形图工作是，先关闭主控开关X013，路灯电路可以工作。然后选择控制形式，手动控制和自动控制。自动控制关闭开关X015，整个路灯电路运行在自动控制中，当时间到达18:00时，D10=144，区间比较指令通过比较，满足使M43接通的条件，此时M46也接通，使Y004输出接通，否者断开。4.4.4 寝室主电路梯形图模拟调试在GX devloper环境下对编写好的梯形图进行调试，在GX devloper的软件内，单击按钮就可以进行监控，在监控完成后，就可以进行软元件测试。单击软元件测试按钮。在单击软元件测试图标时，系统会出软元件测试对话框，在对话框内的位软元件框内，输入X013后，单击强制ON按钮，X013被强制接通，再输入X015同样强制ON，被强制接通，然后关闭对话框，观察运行现象，是不是符合实际情况的现象。调试结束后，再单击梯形图逻辑测试按钮，结束测试。5 阜阳师范学院各主电路组合控制5.1 阜阳师范学院主电路时序组合原理阜阳师范学院的路灯主电路控制、寝室主电路控制、铃声主电路控制、教室主电路控制，这四个模块都是各自独立的。而PLC在扫描梯形图时，是逐行扫描，从左至右。当扫描到对应的主控指令，就会进入到某个模块的控制程序中。同时PLC继续扫描主控以外的梯形图程序，这样就会扫描到下一个主控模块，所以形成了互相不干扰的独立模块控制。而在所有的模块之外，加了一个总控制，这样整个时序控制系统就可以，按照人们的意愿，去执行各种控制要求。整个组合模块，在运行各模块时，相互不会有干扰。程序执行中，PLC依然是逐行，由上向下扫描。5.2 阜阳师范学院主电路控制用户界面如图4.9所示，整个控制界面。如表4.4整个界面资源的分配。根据表的内容，可以对整个控制界面进行正确的操作。总控按钮X16校园主电路PLC控制用户操作界面控制端输出端输出指示灯X02X10Y02Y01X11X12Y03Y04OX01OOX13X14X15X07X06X05X04X03O图4.9 控制界面表4.9 用户手册对照表名称代号输入编号名称代号输入编号总控启动SB0X016自动控制寝室主电