PLC课程设计---天塔之光.doc

常 州 工 学 院 电器与可编程控制器课程设计 题 目 天 塔 之 光 二级学院 延 陵 学 院 班 级 08 电 Y3 姓 名 黄 晓 强 学 号 08125418 指导教师 庄 志 红 设计时间 2011.1.101.21 目 录 一、可编程控制器（PLC）概述第3页二、天塔之光的背景及意义第4页三、天塔之光的控制要求第4页四、天塔之光的工作原理第5页五、各方案的论证及比较第6页六、天塔之光的控制电路第7页七I、/O分配表第8页八、天塔之光的程序设计第8页（一）流程图第9页（二）梯形图第10页（三）调试纪录第12页（四）问题解决第13页九、天塔之光实验结果第13页十、感想与体会第14页十一、致谢第15页十二、参考文献第15页 一、可编程控制器（PLC）概述可编程控制器是采用微机技术的通用工业自动化装置，近几年来，在国内已得到迅速推广普及。正改变着工厂自动控制的面貌，对传统的技术改造、发展新型工业具有重大的实际意义。 可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容写入控制器的用户程序内，控制器和被控对象连接也很方便。 随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的已不再是仅有逻辑判断功能，还同时具有数据处理、调节和数据通信功能。 可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。这边就不再多介绍PLC的各种指令以及用法。 二、天塔之光的背景及意义当今世界是个非常繁华的社会，随着人们生活水平的提高，各方面的追求也不同了。在以前那个社会只能通过一些很单调的方式来获得比较绚丽的灯光，甚至一些著名的地方一到夜间就少了游客和美丽。看看现在的每个比较繁华的城市之中，没有一处地方少得了那些炫彩的霓虹灯的装饰，那些漂亮的广告牌，绚丽的商店招牌，美丽的高楼大厦外面那些挂着的彩色的霓虹灯，是多么的美丽和漂亮！如果在那些白天看来很美丽而晚上却没有太多灯光照射的地方加上一些霓虹灯的装扮，那看起来会很吸引人的，很美丽的！天塔之光这个设计主要是用来装扮像天塔高楼之类的建筑物的，夜间的天塔或是高楼看起来非常阴暗，显的也很单调。加入这个天塔之光设计之后会让原本单调的建筑物变的活灵活现了，而且看起来很绚丽，为城市的美化也起到了很大的作用。简简单单的几个霓虹灯经过PLC的编程之后就可以实现很多种的亮法了，根据各种不同的需要去编程就可以了。总的来说这种用霓虹灯来装饰的用途已经几乎遍布每个城市的角落了，所以这种用法具有很大的实际使用意义了，我们也应该开发出更多更美丽的闪亮的程序。 三、天塔之光的控制要求1.控制要求：打开启动开关SD后，L1亮后，L2,L3,L4间隔0.5S亮，然后再过1.5S后，L5,L6,L7,L8间隔0.5S亮，再过1.5S后L1灭；再过1.5S后，L2,L3,L4同时灭；再过1.5S后，L5,L6,L7,L8同时灭；再过1.5S后，同时闪亮3次，每隔0.5S亮一次，之后又开始新的循环。 2.输入/输出接线列表：输入接线SD输出接线L1L2L3 L4L5L6L7X0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y73.天塔之光的实验面板图：停止启动 四、天塔之光的工作原理经过可编程控制器编程之后，通过实验面板与可编程控制器的连接。将程序写入可编程控制器中，然后打开启动SD，也就是输入继电器X000，辅助继电器M0得电后，常开触点闭合，接着主控指令接通，输出继电器Y001接通，即灯L1点亮，同时定时器T0工作；T0到时间后，T0常开触点闭合，此时输出继电器Y002接通，即灯L2点亮，同时定时器T1工作；T1到时间后，T1常开触点闭合，此时输出继电器Y003接通，即灯L3点亮，同时定时器T2工作；T2到时间后，T2常开触点闭合，此时输出继电器Y004接通，即灯L4点亮，同时定时器T3工作；T3到时间后，T3常开触点闭合，此时输出继电器Y005接通，即灯L5点亮，同时定时器T4工作；T4到时间后，T4常开触点闭合，此时输出继电器Y006接通，即灯L6点亮，同时定时器T5工作；T5到时间后，T5常开触点闭合，此时输出继电器Y007接通，即灯L7点亮，同时定时器T6工作；T6到时间后，T6常开触点闭合，此时输出继电器Y010接通，即灯L8点亮，同时辅助继电器M1得电接通，此时定时器T7工作，T7到时间后，T7常闭触点断开，即灯L1熄灭，同时定时器T8工作，T8到时间后，T8常闭触点断开，即灯L2、L3、L4同时熄灭，同时定时器T9工作，T9到时间后，T9常闭触点断开，即灯L5、L6、L7、L8同时熄灭，此时T10定时器T11和定时器构成每隔0.5S通断的振荡器并且定时器T12工作（作为限定振荡次数用的），即灯L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8闪亮三次后熄灭，接着复位指令接通，新的循环又开始，并继续这样循环下去，除非将开关X000闭合，才会使其停止工作。五、各方案的论证及比较 由于天塔之光这个程序不是很复杂，只要改变灯亮的顺序就可以获得不同的方案。方案一：先让灯L1亮，经过1.5S后，L2、L3、L4间隔0.5S依次点亮，再经过1.5S后，L5、L6、L7、L8间隔0.5S依次点亮，经过1.5S后，灯L1熄灭，再经过1.5S后，L2、L3、L4熄灭，再经过1.5S后，L5、L6、L7、L8熄灭。接着就开始新的循环，直到将开关X000闭合，才会使其停止工作。方案二：先让灯L1亮，经过1.5S后，L2、L3、L4间隔0.5S依次点亮，再经过1.5S后，L5、L6、L7、L8间隔0.5S依次点亮，经过1.5S后，灯L1熄灭，再经过1.5S后，L2、L3、L4熄灭，再经过1.5S后，L5、L6、L7、L8熄灭。再经过1.5S后，灯L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8闪亮三次后熄灭，接着就开始新的循环，直到将开关X000闭合，才会使其停止工作。方案三：先让灯L1亮，经过1.5S后，L2、L3、L4间隔0.5S依次点亮，再经过1.5S后，L5、L6、L7、L8间隔0.5S依次点亮，经过1.5S后，L2、L3、L4同时熄灭，再经过1.5S后，L1、L5、L6、L7、L8同时熄灭，接着就开始新的循环，直到将开关X000闭合，才会使其停止工作。方案四：先让灯L1亮，经过1.5S后，L2、L3、L4间隔0.5S依次点亮，L8、L7、L6、L5间隔0.5S依次点亮，经过1.5S后，L2、L3、L4同时熄灭，再经过1.5S后，L1、L5、L6、L7、L8同时熄灭，接着就开始新的循环，直到将开关X000闭合，才会使其停止工作。以上四种方案是按灯的不同顺序点亮的，经过这四种不同的程序调试发现方案二的观赏性是最高的，也非常的绚丽。 方案一，方案三和方案四的样式显得有些单调，而且也不容易去实现循环，所以综合上述因素可知选方案二最好。 六、天塔之光的控制电路 天塔之光的控制电路就是天塔之光的实验面板与可编程控制器的连接图，利用天塔之光的实验面板来控制天塔之光的运行，即可。 天塔之光的实验面板如下：COMCOMFX2Nc48MRSDX000220VL1L2L3L4L5L6L7L8Y001Y002Y003Y004Y005Y006Y007Y010 可编程控制器与天塔之光的连接图 七、I/O分配表 由实验面板看出，灯L1只有一个，且为红灯；灯L2、L3、L4每个有两个，且为黄灯，均匀的分布在灯L1的外圆上；灯L5、L6、L7、L8每个有两个，且为绿灯，均匀的分布在由灯L2、L3、L4构成的圆的外圆上。 输入端输出端输入继电器与面板的连接输出继电器与面板的连接X0SDY001L1(红灯)公共点的连接与面板的连接Y002L2(黄灯)COMCOMY003L3(黄灯)V+V+Y004L4(黄灯)Y005L5(绿灯)Y006L6(绿灯)Y007L7(绿灯)Y010L8(绿灯) 八、天塔之光的程序设计（一）流程图：根据天塔之光的控制要求来编制所要求的程序，然后在可编程控制器的编程软件来进行编程，为了方便起见应该用梯形图来编制。这样一来为调试程序提供了方便。 程序的启动(X000启动开关)灯L1亮灯L2亮灯L3亮灯L4亮灯L5亮灯L6亮灯L7亮灯L8亮灯L1灭灯L2、L3、L4同时灭灯L5、L6、L7、L8同时灭灯L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8闪亮三次 天塔之光的流程图 （二）梯形图： （三）调试纪录：本课程设计只有两天的调试时间，所以事先应将自己所做的设计的相关程序编制出来，以便节省调试时间。在草稿纸上写出与设计要求相符的程序写出来，自己用思维模拟运行一下，感觉成功了再找同学探讨一下，觉得确实可以了的话就可以去实验室调试了。将程序输入电脑后，打开可编程控制器与电脑的连接，将程序写入可编程控制器中，根据可编程控制器的I/O地址表和控制图接线，确认接好后，打开启动开关SD。观察天塔之光实验面板的灯的情况，是否和控制要求中的要求一样。经过观察发现最后的闪烁控制没有达到要求，经过仔细的查看发现定时器T10应该与定时器T7、T8、T9并联才能达到闪烁的作用，经过改正后，再次运行后，已经达到了控制的要求。最后的不足是不能实现循环控制。虽然加入了主控复位的指令还是达不到循环，检查了好几遍，还是没能纠正过来。后来找同学们探讨了一下，发现应该在程序的最后应该让所有的软元件同时清零才能正确的使用主控复位指令，于是便在程序的最后加入了一个定时器T12，在主控指令之后加入一个T12的常闭触点，以便在程序结束后将所有的软元件清零。经过修改后，再次运行，完全达到了控制的要求，调试完成。 （四）问题解决：问题一：怎么实现灯的闪烁？答：可以运用特殊的软元件来实现：也可以用两个时间定时器来实现，通过T11的常闭触点与T10的串联再与（T10的常开触点串联T11）并联即可实现振荡。问题二：怎样使所有的灯都熄灭后又重新开始闪烁三次后熄灭？答：在每个灯的前面都加入了时间定时器的常闭触点，来实现在规定的时间达到之后是灯熄灭，等到全部的一次熄灭之后，与灯连接的线路被切断，要想实现闪烁就必须在时间定时器上并联另一个时间定时器来使其又一次接通，不能与其串联，不然在同一线路上，当一个点切断之后再怎么闭合其余点也不可能将该线路接通。并联T10的常开触点后经过振荡器的所需频率来实现振荡即可。问题三：虽然加入了主控复位的指令还是达不到循环，为什么？答：在程序的最后应该让所有的软元件同时清零才能正确的使用主控复位指令，不然在程序结束后不将所有软元件清零的话就实现不了主控复位功能，只有在程序的最后加入了一个定时器T12，在主控指令之后加入一个T12的常闭触点，以便在程序结束后将所有的软元件清零。 九、天塔之光实验结果 打开启动SD，也就是输入继电器X000，输出继电器Y001接通，即灯L1点亮，T0到时间后；此时输出继电器Y002接通，即灯L2点亮，T1到时间后；此时输出继电器Y003接通，即灯L3点亮，T2到时间后；此时输出继电器Y004接通，即灯L4点亮，T3到时间后；此时输出继电器Y005接通，即灯L5点亮，T4到时间后；此时输出继电器Y006接通，即灯L6点亮，T5到时间后；此时输出继电器Y007接通，即灯L7点亮，T6到时间后；此时输出继电器Y010接通，即灯L8点亮，T7到时间后；灯L1熄灭， T8到时间后，灯L2、L3、L4同时熄灭， T9到时间后，灯L5、L6、L7、L8同时熄灭，此时T10定时器T11和定时器构成每隔0.5S通断的振荡器并且定时器T12工作（作为限定振荡次数用的），即灯L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8闪亮三次后熄灭，接着复位指令接通，新的循环又开始，并继续这样循环下去， 十、感想与体会 短短的一个学期很快就结束了，这个学期我们一共学了四门专业课，分别是自动控制，微型计算机原理及接口技术，可编程控制器与电气控制技术，电机拖动基础。对于所学的这四门专业课来说，最让我喜欢的就是可编程控制器与电气控制技术，其他的三门课我觉得在现实生活中见的不多，不难看出可编程控制器与电气控制技术在现实生活中是很常见的，比如：高楼大厦里的电梯，自动洗衣机，霓虹灯的控制，工厂里各种运料小车的自动往返等等。所以我觉得学好这门专业课在将来踏上社会后是很有帮助的。在没有学可编程控制器之前，只是知道怎么用电气控制去实现一些基本的控制。而且只能进行一些较为简单的控制，如果想实现循环控制的话用电气控制就实现不了，除非用人工的辅助才可以完成。但是换成可编程控制器控制后，只需要加入循环控制应用指令即可以实现循环了，简单又方便。看看以往的那些电气控制线路，不仅仅接线麻烦，而且一旦出现连接错误或是控制器件的错误是很难检查出来的。但是如果改用可编程控制器来实现控制的话就很方便了，一来可以使接线方便快捷，二来很容易的检查出错误所在，但必须在会运用指令的基础上才会发现错误所在。诸如各方面的因素，可编程控制器是先进的方便的快捷的自动控制器件，我们必须去好好的掌握和应用。现在市场上的