PLC-电子计算器设计.doc

PLC控制系统课程设计目录第1章电子计算器的工艺流程分析11.1电子计算器的控制过程描述11.2电子计算器的控制工艺分析1第2章控制系统总体方案设计22.1 系统的硬件组成22.2 控制方法分析22.3 I/O分配22.3 系统接线图的设计3第3章电子计算器控制系统梯形图程序设计43.1 电子计算器控制程序流程图设计43.2 电子计算器控制设计程序流程图分析4第4章监控系统的设计5第5章系统调试及结果分析65.1 系统调试65.2 结果分析6课程设计心得7参考文献8附录912第1章 电子计算器的工艺流程分析1.1 电子计算器的控制过程描述电子计算器的控制过程描述如下：1）由按键输入的数值显示在7段数码管上，但只限4位数；2）按加、减、乘、除键时，第一次输入的值被存放在缓冲区中，当做被加、减、乘、除数，且加、减、乘、除相对的运算指示灯会亮；3）接着输入一个数，之后若是按下“=”键，则此加、减、乘、除数被存放于另一个缓冲区中，与刚才输入的数做运算，且相对应的运算指示灯熄灭；4）将运算结果显示在7段数码管上。学生根据控制要求，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，进行电子计算器运行原理设计、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。1.2 电子计算器的控制工艺分析一、控制工艺分析从某种角度而言，广义的“计算机”概念是包括“电子计算器”的。电子计算器中也有集成电路，但计算器的功能简便，价格更加便宜，利于携带与稳定性好。控制工艺的主要内容包括：1）设计出硬件系统的结构图、接线图等；2）系统有启动、停止功能；3）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；4）程序结构与控制功能自行创新设计；5）进行系统调试，实现电子计算器的控制要求。二、电子计算器的相关知识计算器一般由运算器、控制器、存储器、键盘、显示器、电源和一些可选外围设备及电子配件通过人工或机器设备组成。低档计算器的运算器、控制器由数字逻辑电路实现简单的串行运算，其随机存储器只有一、二个单元，供累加存储用。高档计算器由微处理器和只读存储器实现各种复杂的运算程序，有较多的随机存储单元以存放输入程序和数据。第2章 控制系统总体方案设计2.1 系统的硬件组成由于电子计算器的输入/输出接点少，要求电气控制部分体积小，成本低，并能够用计算机对PLC进行监控和管理，故选用日本OMRON（立石）公司生产的多功能小型C20P主机。该机输入点为12，输出点为8。内部主要有：136个辅助继电器、16个特殊功能继电器、160个保持继电器、8个暂存继电器、48个定时/计数器、64个16位数据存贮器。其次我们需要一组数字按键，其中包含启动键、加号键、减号键、乘号键及除号键。此外需要连接数字键与PLC的导线。2.2 控制方法分析首先需要设置一个启动按钮。先按下数字键，接着按下加减乘除键时需要将被加减乘除数存储起来；然后按下数字键，接着按下等号键时，将加减乘除数存储起来，并将两个数进行算术运算。此过程需要使用中间继电器以及MOV、+BC、-BC、*B、/B函数（对BCD码进行加减乘除运算）；为了节省I/O资源，可以采用SDEC函数。当执行条件为ON时，根据其控制字C的内容，对S进行译码，并将结果放入指定的通道R中；而R中的bit0006及bit0814分别对应数码管的a、b、c、d、e、f、g段（bit07和bit15不用），这样便大大节省了I/O资源。图1-1为电子计算器的控制流程图。2.3 I/O分配 根据控制系统的设计要求，设计出电子计算器的I/O分配如下表2-1所示。表2-1 I/O点分配输入设备输入点号输出设备输出点号按键0-90000000009加法指示灯01010加号00010减法指示灯01011减号00011乘法指示灯01012乘号00012除法指示灯01013除号00013启动按钮00014等号000152.3 系统接线图的设计根据设计要求，及所选系统系统硬件连接图2-1所示。PLCXPLCYCOM数字键盘单板电源插座AC789=45+61231 0/图2-1电子计算器外部连线图 接线之前需检查每根导线是否能用；接线时需将电源关掉，保证安全操作。PLC的输入端口及输出端口的地端应该接入同一个COM。第3章 电子计算器控制系统梯形图程序设计3.1 电子计算器控制程序流程图设计 根据设计要求及硬件接线图可以得到如图3-1所示的程序流程图。图3-1 电子计算器控制流程图3.2 电子计算器控制设计程序流程图分析首先，如图3-1所示，按下启动按钮AC（00014）启动计算器；按下被加减乘除数；然后按下加减乘除符号中的任意一个，此时相应的运算指示灯亮，与此同时，被加减乘除数放入缓存中；接着，按下等号键后运算指示灯灭，且加减乘除数放入另一个缓存区内，利用CX-Programmer画出相应的梯形图，并运用该软件中给出的函数模块进行运算。程序及梯形图见附录。第4章 监控系统的设计数字计算器采用数字键盘输入，通过PLC缓存区存放数值，并通过数码管显示计算结果。根据设计任务和要求，用组态软件绘制的硬件操作界面图3-1所示，其中PLC集成于计算器内部，进行简单的数学运算和驱动LED显示。图3-1 电子计算器界面图第5章 系统调试及结果分析5.1 系统调试运用CX-Programmer7.3软件画出梯形图后，点击编译按钮。确认无误后，选择菜单栏中的“模拟”，然后选择“在线模拟”，即用CX-Simulator1.5进行软件仿真；软件仿真正确无误后，就可以进行计算机与PLC的连接了。此时点击菜单栏上的“PLC”，选择“在线工作”即可。5.2 结果分析由按键输入的数字会出现在7段数码管上，只限4位数。当按加、减、乘、除号时，对应的小灯会亮起，继续输入数字出现在7段数码管上，同样只限4位数，按等于号时，7段数码管会将缓存中的计算结果显示出来，如果结果为负值只能显示数字部分不会显示符号部分。其次就是一个数除以0的运算也无法实现。课程设计心得 此次的PLC课程设计让我更加熟练地掌握了用CX-Programmer画梯形图的方法。不仅曾经在课堂上学到的知识巩固了，也让我学会了一些新的知识，比如对BCD码进行算术运算的+BC、-BC、*B、/B函数以及译码指令SDEC函数的使用。其次就是知道了当实验环境不能允许的情况下，可以用仿真软件达到硬件连接的效果，就是CX-Simulator的使用。本次课程护设计使我对欧姆龙系列PLC又有了更深刻和直观的认识，对于梯形图和程序的编写有了简单的了解，并通过自己的努力和同学的帮助完成了计算器的功能设计，提高了思考和动手能力。该设计的硬件方面连线部分比较复杂，容易出现接线错误和调试失败，也会出现数码管输出错误。它的设计按软件工程的方法进行,系统具有良好的界面、必要的交互信息和较好的封装性；醒目美观的软件封面。使用人员能快捷简单地进行操作。即时准确地获得需要的计算的结果，充分降低了数字计算的难度和节约了时间。从这次的课程设计中充分体会到了自学的个中乐趣参考文献1张凤珊.电气控制及可编程序控制器M.北京:中国轻工业出版社,2003.2马志溪.电气工程设计M.北京:机械工业出版社,2002.3刘增良,刘国亭.电气工程CADM.北京:中国水利水电出版社,2002.4齐占庆,王振臣.电气控制技术M.北京:机械工业出版社,2002.5史国生.电气控制与可编程控制器技术M.北京:化学工业出版社,2003.6SYSMAC CS/CJ系列可编程控制器指令参考手册M.2003.附录梯形图如下：程序如下：LD 0.00OR 0.01OR 0.02OR 0.03OR 0.04OR 0.05OR 0.06OR 0.07OR 0.08OR 0.09LD 0.14OR 1.00ANDLDOUT TR0ANDNOT 0.10ANDNOT 0.11ANDNOT 0.12ANDNOT 0.13OUT 200.00LD TR0LD 0.10OR 0.11OR 0.12OR 0.13ANDLDOUT 200.01LD TR0OUT 1.00LD 0.10OUT 1.10LD 0.11OUT 1.11LD 0.12OUT 1.12LD 0.13OUT 1.13LD 200.00MOV(021) #2 D0LD 200.01MOV(021) #2 D1LD 0.15