用PLC和触摸屏设计八位跑马灯

毕业设计（论文）毕业设计（论文） 2013 2014 学年度 机电工程 系系电气自动化技术 专业专业 班级11 电气班 学号 61113101 课题名称课题名称 用 PLC 和触摸屏 设计八位跑马灯 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 2013 年年 月月 日日 目目 录录 前 言.3 第一章 关于 PLC 介 绍 3 1.PLC 结 构 3 2.工作原 理 4 3.S7-200 的指令系 统 6 第二章 毕业设计任务及要 求 6 一.跑马灯设计方 案 6 1.跑马灯电路的设 计 6 2.开关电路的设 计 7 3.本设计的系统配置及输入/输出继电器地址分 配8 二控制系统的梯形 图 9 第三章 触摸屏设 计 14 第四章 电路的组装与调 试 19 1.安装与调试的方 法 19 2.调试过 程 19 3.预计会出现的问 题 19 第五章 总 结 20 用用 PLCPLC 和触摸屏设计一个模拟跑马灯和触摸屏设计一个模拟跑马灯 摘 要 本次毕业设计是应用 S7-200 PLC 跑马灯设计的硬件电路，并利用 OB1 的梯形图控制程序设计。 通过控制 S7200 PLC 的定时继电器的功能来实现各灯按一定的规律点亮和熄灭。接通延迟定 时器 SD 的特点（如果 RLO 有正跳沿，则接通延迟定时器启动指令，以设定的时间值启动指令的 定时器）。这种控制电路结构简单，可靠性高，应用性强；软件程序适应范围广，对各灯按一 定的规律点亮和熄灭的控制，只需要改变相应的定时器的时间接通即可。 关键词 PLC 梯形图； 前 言 本次毕业设计是应用 S7-200 PLC 跑马灯设计的硬件电路，并利用 OB1 的梯形图控制 程序设计。通过控制 S7200 PLC 的定时继电器的功能来实现各彩灯按一定的规律点亮和 熄灭。接通延迟定时器 SD 的特点（如果 RLO 有正跳沿，则接通延迟定时器启动指令，以 设定的时间值启动指令的定时器） 。这种控制电路结构简单，可靠性高，应用性强；软件程 序适应范围广，对各彩灯按一定的规律点亮和熄灭的控制，只需要改变相应的定时器的时 间接通即可。 关于 PLC 介绍 1.PLC 结构 从可编程控制器的定义可知，PLC 也是一种计算机，它有着与通用计算机 相类似的结构，即可编程控制器也是由中央处理器（CPU） 、存储器、输入/输出 （I/O）接口及电源组成的。只不过它比一般的通用计算机具有更强的工业过程 相连的接口能力和更直接的适应控制要求的编程语言。 图 3-1 PLC 的基本机构 用可编程控制器作为控制器的自动控制系统，就是工业计算机系统，它即 可进行开关量的控制，也可实现模拟量的控制。 2.工作原理 可编程控制器是一种专业的工业控制计算机，因此，其工作原理建立在计 算机控制系统工作原理的基础上。但为了可靠地应用在工业环境下，便于电气 技术人员的使用和维护，它有着大量的接口器件、特定的监控软件、专用的编 辑器件。所以，不但其外观不像计算机，它的操作使用方法、编程语言及工作 过程与计算机控制系统也是有区别的。 PLC 的控制系统的等效工作电路分为 3 个部分，即输入部分、内部控制电 路和输出部分。输入部分就是采集输入信号，输出部分就是系统的执行部件， 这两部分与继电器控制电路相同。内部控制电路是通过编程方法实现的控制逻 辑，用软件编程代替继电器电路的功能。 （1）输入部分 输入部分由外部输入电路、PLC 输入接线端子和输入继电器组成。外部输 入信号经 PLC 输入接线端子去驱动输入继电器的线圈。每个输入端子与其相同 编号的输入继电器有着唯一确定的对应关系，当外部的输入元件处于接通状态 时，对应的输入继电器线圈“得电” 。 （2）内部控制电路 所谓内部控制电路是由用户程序形成的用“软继电器”来代替硬继电器的 控制逻辑。它的作用是按照用户程序规定的逻辑关系，对输入信号的状态进行 检测、判断、运算和处理，然后得到相应的输出。 （3）输出部分 输出部分是由在 PLC 内部且与内部控制电路隔离的输出继电器的外部常开 点、输出接线端子和外部驱动电路组成，用来驱动外部负载。 PLC 的内部控制电路中有许多输出继电器，每个输出继电器除了有为内部 控制提供编程用的任意多个常开、常闭接点外，还为外部输出电路提供了一个 实际的常开接点与输出接线端子相连。 综上所述，可对 PLC 的等效电路作进一步简化而深刻的理解，即将输入等效为 一个继电器的线圈，将输出等效为继电器的一个常开接点 PLC 的梯形图虽然是从继电器控制线路图发展而来的，但与其又有一些本 质的区别： （1）PLC 梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、 输出继电器、保持继电器、中间继电器等。但是，这些继电器并不是真实的物 理继电器，而是“软继电器” 。这些继电器中的每一个，都与 PLC 用户程序存储 器中的数据存储区中的元件映像寄存器的一个具体基本单元相对应。如果某个 基本单元为“1”状态，则表示与这个基本单元相对应的那个继电器的“线圈得 电” 。反之，如果某个基本单元为“0”状态，则表示与这个基本单元相对应的 那个继电器的“线圈断电” 。这样，就能根据数据存储区中某个基本单元的状态 是“1”还是“0” ，判断与之对应的那个继电器的线圈是否“得电” 。 （2）PLC 梯形图中仍然保留了常开接点和常闭接点的名称，这些接点的接 通或断开，取决于其线圈是否得电（这对于熟练继电器控制线路的电气技术人 员来说，是最基本的概念） 。 （3）PLC 梯形图中的各种继电器接点的串、并联连接，实质上是将对应这 些基本单元的状态依次取出来，进行“逻辑与” 、 “逻辑或”等逻辑运算。而计 算机对进行这些逻辑运算的次数是没有限制的，因此，可在编制程序时无限次 地使用各种继电器的接点，且可根据需要采用常开（动合）或常闭（动断）的 形式。注意，在梯形图程序中，同一个继电器的线圈一般只能使用一次。 （4）在继电器控制线路图中，左、右两侧的母线为电源线，在电源线中间 的各个支路上都加有电压，当某个或某些支路满足接通条件时，就会有电流流 过接点和线圈。 （5）在继电器控制线路图中，各个并联电路是同时加电压并行工作的，由 于实际元件动作的机械惯性，可能会发生接点竞争现象。 （6）PLC 梯形图中的输出线圈只对应存储器中的输出映像区的相应位，不 能用必须通过指定的输出继电器，经 I/O 接口上对应的输出单元（或输出端子） 才能驱动现场执行机构。 d. 各种信号模板 SM，安装在 4 号11 号槽位上。从 4 号槽位开始，CPU 为信号模板分配 I/O 地址，且根据信号模板的类型递增 I/O 地址。 3S7-200 的指令系统 接通延迟定时器 SD，如果 RLO 有正跳沿，则接通延迟定时器启动，以设定 的时间值启动指定的定时器。达到设定时间后，定时器的动合触点闭合并保持， 直到 RLO 变为 0 时，定时器被复位。如果定时器运行时间（RLO 为 1 时）少于 定时器时间设定值，则当 RLO 由 1 变到 0 时，定时器也被复位。 计数器指令 第二章 毕业设计任务及要求 在触摸屏上模拟一个从左到右运行的 8 位跑马灯 一、跑马灯设计方案一、跑马灯设计方案 1跑马灯电路的设计 PLC 工作的时间基准是由跑马灯电路提供的。在 PLC 的输出的端部，接一 只电阻和一个发光二极管或接一只电阻并联两个发光二极管就构成了 PLC 的跑 马灯电路，如图所示。 电路中的器件选择可以通过计算和实验确定，也可以参考一些典型电路的 参数。电路中，电阻有分压作用，电阻值大概在 13K，一个及两个并联发光 二极管所承受的电压在 3V 左右，PLC 的工作电压在+24V，这样可以使跑马灯正 常工作 2开关电路的设计开关电路的设计 开关是 PLC 的信号输入端口。输入端的开关是来控制输出端的运行和关闭 交通灯的运行，启动开关 sd1,I0.0 得电（“1”状态） ，交通灯按照设计好的 程序运行，sd2 闭合，I0.1 断电（“0”状态）系统停止工作，如图 2-2 所示。 图 2-2 跑马灯开关电路的设计图 说明：Sd1 闭合系统得电运行，Sd2 闭合系统停止运行。 3.3.本设计的系统配置及输入本设计的系统配置及输入/ /输出继电器地址分配如下输出继电器地址分配如下 编程元件编程元件I/0I/0 端子端子电路器件电路器件作用作用 输入继电器 I0.0 I0.1 SD1 SD2 启动 关闭 输出继电器 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 定时器 T37 T38 T39 T40 T41 T42 T43 T44 定时器 T1 定时器 T2 定时器 T3 定时器 T5 定时器 T6 定时器 T7 定时器 T8 定时器 T9 控制灯的点亮时间 控制灯的点亮时间 控制灯的点亮时间 控制灯的点亮时间 控制灯的点亮时间 控制灯的点亮时间 控制灯的点亮时间 控制灯的点亮时间 二、控制系统的梯形图二、控制系统的梯形图 因为运用触摸屏，所以将开关 I0.0, I0.1 改成 M1.0，M2.0 三三 、触摸屏设计、触摸屏设计 PLC 的梯形图设计完毕之后，就进入到了触摸屏的设计环节，考虑到这是 一个状态监控的设计，所以准备用多个窗口监视整个系统的运行状态，争取做 到方便快捷。 1 1、主要窗口、主要窗口 按照需要，准备做一个启动和停止以及可以切换看工作状态和电机状态的 主要窗口。这样可以方便的在触摸屏上控制系统的启停。 这是主要窗口的属性。 2.2.这是最终成型的主要窗口，可以看到有启动停止和切换这是最终成型的主要窗口，可以看到有启动停止和切换 窗口按钮。窗口按钮。 3.这是启动时的地址，设定好之后才能和这是启动时的地址，设定好之后才能和 PLCPLC 联系起来。联系起来。 4.这是停止时的地址，设定好之后才能和这是停止时的地址，设定好之后才能和 PLCPLC 联系起来。联系起来。 5.这八张图是八个灯的地址设定，分别是这八张图是八个灯的地址设定，分别是 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 6 PLCPLC 与触摸屏的连接与触摸屏的连接 这张图片是触摸屏设计中触摸屏与 PLC 的连接示意图，可以看到是 COM0 口互相 连接，那么在实际操作中也必须是 COM0 口连接，否则将没法使用触摸屏控制 PLC。 第四章第四章 电路的组装与调试电路的组装与调试 1.安装与调试的方法安装与调试的方法 按照确定的电路图，先列出元件清单领取相应的元器件及工具，在触摸屏 上面设置好相应的地址，先安装电源部分，再将 PLC 连接到触摸屏上，合理的 安排电路的布局，将触摸屏接到 PLC 旁边的 24V 电源上，PLC 接在电源部分 的正极。安装完毕后，用万用表检测调试电路。 2.调试过程调试过程 （1） 、将触摸屏与 PLC 按照相应的图纸连接上。 （2） 、点击触摸屏上“启动”按钮，观察下面的灯是否依次闪动。 （3） 、点击触摸屏上“停止”按钮，观察下面的灯是否停止。 3.3.预计会出现的问题：预计会出现的问题： 1、触摸屏不能正常控制 PLC。 解决方案：检查地址数据是否出错，修改数据。 2、输出错误。 解决方案：检查梯形图是否出错，或者是否输入错误。 第五章第五章 总结总结 本次设计旨在利用 S7-200 控制跑马灯系统的设计，熟悉掌握好定时器的