555可调速的电动玩具车电路.doc

中北大学信息与通信工程学院可编程控制器课程设计说明书1 引言随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到所有的控制领域。现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一需求，生产设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器就顺应而生。课程设计是我们接受实践考验的一个重要环节，是对学生独立工作之前的技能培训，很好的帮助我们对可编程序控制器应用技术从感性认识上升到理性认识的飞跃阶段，通过这一过程可以使我们进一步掌握、应用理论知识，增强自身的实际操作能力。长期以来，我国停车场主要由人为控制，这种现状一定程度上降低了停车场的工作效率，而且提高了工作成本。本次课程设计通过设计停车场的车位控制，一定程度上缓解了城市中的停车压力，充分利用了有限的资源，实现停车场管理的规范化、信息化、智能化，提高效率和效益，最大限度地适应社会发展变化和交通发展变化的需要。1.1 设计任务与要求.一、功能要求1） 假设停车场共有16个空位。2） 在入口处装设有一传感器，用来检测车辆进入的数目。3） 在出口处装设有一传感器，用来检测车辆出去的数目。4） 尚有车位时，入口闸栏才可以将门开启让车辆进入停放，并有一指示灯表示尚有车位。5） 车位已经满时，则有一指示灯显示车位已满，且入口闸栏不能开启让车辆进入停放。6） 可以从7段数码管上显示目前停车场共有几部车。二、设计外部输入/输出点（I/0）三、画出PLC外部接线图四、请设计完整的梯形图五、写出完整的软件程序1.2 实用价值与理论意义停车场车位控制的设计极大的改善了现代化城市中停车不便的现状，大大提高了停车厂的工作效率，议定程度上帮助缓解了城市中交通拥挤的压力，进而改善了道路交通的行车秩序，其完全自动化的设计方便了车主及时找到车位，有效利用了时间，同时各项资源也得到了充分利用。与没有停车场车位控制系统相比，显然拥有此系统将会获得更加合理的资源配置，适应了时代的需求。2 梯形图的编程环境梯形图（Ladder Diagram,LD）是用的最多的可编程序控制器图形语言，梯形图与继电器控制系统的电路很相似，具有直观易懂的特点，很容易被掌握，特别适用于开关量逻辑控制，有时把电路图称为电路或程序。PLC梯形图编程语言直接以继电器梯形图为基础。松下编程软件是运行在Windows环境下的PLC编程工具软件。因为沿用了Windows的基本操作，所以在短时间内即可掌握。同时，迄今为止用NPST创建的文件也仍然可以使用。因此，有效地利用过去的软件资产。除创建、编写程序以外，本软件也全部支持当前状态监控等的现场调试功能。本软件的主要特点有以下几点：一、具备3种程序编辑模式。（1）符号梯形图编辑模式：通过直接输入梯形图符号创建程序。对于尚未具有很多编程经验的用户，这种模式比较容易使用。（2）布尔梯形图模式：通过输入布尔形式助记符创建程序根据所输入的布尔形式助记符，显示出相应的梯形图。 同时可以对梯形图的状态进行确认。（3）布尔非梯形图模式：通过输入布尔形式助记符创建程序。编辑过程中不显示梯形图。对于习惯于使用形式助记符的用户，使用这种模式编程较为方便。二、具备多种功能（1）注释功能：可以为各个继电器及输出指令添加注释文字，便于对程序进行修改。（2）查找功能：可以查找程序中所使用的继电器或寄存器，也可以对注释及指令进行查找。（3）调试功能：可以在在线模式下对程序的语法错误进行检查，以及进行在线测试(TEST)运行。（4）监控功能：可以使生成的程序动作，在显示画面中对梯形图、以及布尔形式中的继电器、寄存器、输入状态等进行监控。此外，还可以同时打开2个以上的窗口，对多个PLC的程序进行监控。（5）系统寄存器的置位、复位：可以对PLC内部的系统寄存器进行置位复位操作。（6）I/O分配：可以通过本软件进行I/O单元分配，将单元的实际安装状况登录到PLC。（7）程序传输：可以将编辑完成的程序传输到PLC中。也可以由PLC读出其中的程序。如果创建了FP10或FP10S的程序，还可以向IC卡中传输程序。如果使用ROM写入器，还可以向ROM中写入程序。（8）在线编辑：可以在画面中显示PLC内部程序的同时，进行程序编辑。（9）打印功能：可以打印输出梯形图、布尔形式助记符等程序清单、系统寄存器设置内容、I/O列表等。此外，在执行打印之前，也可以预览实际的打印结果。3 PLC概述3.1 PLC工作方式PLC的工作方式和通用微机不完全一样，因此用PLC设计自动控制系统与微机的控制系统的开发过程也不完全一样。需要根据PLC的特点，以程序形式来体现其控制功能。设计可按照以下几个步骤进行： 1确定控制对象及控制范围 详细了解被控对象的控制要求，确定必须完成的动作及完成的顺序，归纳出工作循环和状态流程图。 2PLC型号的选定根据生产工艺要求，分析被控对象的复杂程度，进行I/O点数和I/O点的类型（数字量、模拟量等）统计，列出清单。适当进行内存容量的估计，确定适当的留有余量而不浪费资源的机型（小、中、大形机器）。并且结合市场情况，考察PLC生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况，选定价格性能比较好的PLC机型。 3硬件设计 根据所选用的PLC产品，了解其使用的性能。按随机提供的资料结合实际需求，同时考虑软件编程的情况进行外电路的设计，绘制电器控制系统总装配图和接线图。 4软件程序设计 （1）在进行硬件设计的同时可以同时着手软件的设计工作。软件设计的主要任务是根据控制要求将工艺流程图转换为梯形图，这是PLC应用的最关键的问题，程序的编写是软件设计的具体表现。在程序设计的时候建议将使用的软继电器（内部继电器、定时器、计数器等）列表，标明用途以便于程序设计、调试和系统运行维护，检修时候查阅。 （2）程序初调也成为模拟调试。将设计好的程序通过程序编辑工具下载到PLC控制单元中。由外接信号源加入测试信号，通过各种状态指示灯了解程序运行的情况，观察输入/输出之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计要求，并及时修改和调整程序，消除缺陷，直到满足设计的要求为止。5现场调试 在初调合格的情况下，将PLC与现场设备连接。在正式调试前全面检查整个PLC控制系统，包括电源、接地线、设备连接线、I/O连线等。在保证整个硬件连接的正确无误的情况下即可送电。把PLC控制单元的工作方式布置为“RUN”开始运行。反复调试消除可能出现的各种问题。在调试过程中也可以根据实际需求对硬件作适当修改老配合软件的调试。应保持足够长的运行时间使问题充分暴露并加以纠正。试运行无问题后可将程序固化在具有长久记忆功能的存储器中，并做备份。3.2 松下PLC简介在使用松下PLC之前，要先了解PLC内部寄存器及I/O配置情况等其他相关理论知识。松下电工FP1系列可编程控制器的一些相关的知识:FP1系列是日本松下电工生产的一种体积小巧,功能齐全的PLC,它的功能有:1.CPU运行速度1.6s/步2.程序容量高达2700步/500步3.最多可控152点加4通道A/D,4通道D/A主机有14.16.24.40.56.72点六种,还有8.16.24.40点四种扩展单元4.主机上配有RS232C通讯口及机内时钟5.通过C-NET网络模块可方便地将最多32台PLC联成网络,距离达1.2km 。另外，FP1系列内部使用了EPROM.900步的程序容量，适用于比较简单的I/O控制。FP1的主要特点可概括如下：1）程序容量可多达5000步，数据区最多达6144字，有1008个内部继电器，144个定时器/计数器。2）基本指令81条，高级指令111条。3）完善的高级功能。4）具备强大的网络功能。4 停车场车位控制的设计4.1 停车场系统示意图图4.1 停车场系统示意图4.2 设计PLC的外部输入/输出点（I/O）表4.1 外部输入/输出点（I/O）分配输入点输出点入口检测器X001入场闸门Y001出场闸门Y002有车位指示灯（绿）Y003出口检测器X002车位满指示灯（红）Y004数码显示SDEC4.3 画出PLC外部接线图图4.2 外部接线图4.4 设计完整的程序4.4.1实验过程：（1）按照设计要求编写应用程序，如图4.2所示。（2）输入口X0和X1接线正确，利用输入单元的开关模拟现场控制信号。（3）利用计算机编好的应用程序下载到PLC（PLC设置在编程状态PROGRAMMER）（4）将应用程序投入运行前，PLC设置在运行状态RUN。模拟现场实际要求，分别调试程序，调试时注意观察输出控制单元的指示灯Y4Y7，WY10WY17，WY20WY27，检查应用程序是否符合要求。（5）记录在调试过程中出现的问题，并分析产生的原因和解决的方法。4.4.2 实验分析：（1）当有一辆车进入停车场入口，这时入口检测传感器X0启动，PLC将检测此时停车场内的停车数n。如果n16，则开启入场闸门Y4，同时n+1n；如果n=16，系统将不动作。（2）当有车辆驶入停车场出口，这时出口检测传感器X1启动，PLC控制开启出口闸门Y5，同时n-1n。（3）当有车辆驶入驶出停车场，都会改变当前车辆数n的数值，进而改变数码显示器上的显示数值，并且判断n与16的大小：如n9，十位的1总不能显示。之后我们重新设计了显示器的编码，采用十位和个位分别输出的方式，问题得以解决。5.2 课设心得：接到课程设计题目之后，我们积极查阅了相关的资料，从学校图书馆借阅了可编程控制器原理及应用（王晓军、杨庆煊编写）、PLC分析与设计应用（周万珍、高鸿斌编写）等书籍，还从网上查阅了这方面的前沿知识，结合课程设计题目本身，进行了认真的学习、讨论、记录，完成了程序的初步设计。在编程和调试过程中我们遇到了问题，大家集思广益，分工合作，积极查询资料，不懂就问，在大家的不懈努力下终于突破重重阻碍，克服各个难题。在完成课程设计的同时，我们了解到可编程序控制器（PLC）以其高可靠性、适应性强和使用简便等突出优点在自动化控制领域应用广泛。可编程序控制器的应用已经渗透到国民经济的各个部门和工业过程的各个角落，已成为企业提高装备技术水平的重要标志。通过这次课程设计，我们对电气控制及可编程序控制器这门课程有了进一步的认识和理解，并且对可编程序控制器的理论意义和在实践中的应用有了更深刻的认识和切身的感受。与此同时在合作中增强了我的团队意识，增进我们的友谊。附 录附录A 停车场系统示意图附录B 外部输入/输出点（I/O）分配输入点输出点入口检测器X0进停车场闸门Y4出停车场闸门Y5尚有车位指示灯（绿）Y6出口