PLC课程设计 傅乾杰

1、 PLC课程设计说明书 自动打铃控制器 院 、 部： 电气与信息工程学院 学生姓名： 傅乾杰 指导教师： 戴佳阳 职称 讲师 专 业： 自动化 班 级： 1002班 完成时间： 2013年12月31日 目 录1 设计任务书11.1 概述12 系统总体设计22.1 系统介绍22.2 PLC的选型22.3 PLC I/O端口的分配32.4 系统I/O接线图42.5 系统流程图53 软件设计及简介63.1 计时及时间调节程序63.2 显示程序73.3 作息时间表程序93.4 控制程序113.5 电铃控制程序12结束语13参考文献14引言 PLC即可编程控制器（Programmable logic C

2、ontroller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在

3、现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升，这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。所以PLC才被越来越多的人所熟悉，也被广泛的应用于自动化的生产

4、与生活当中。而本课题就来源于学校的实际情况，包括上下课打铃程序、双休日控制程序以及控制学生宿舍开（熄）灯等自动化程序的控制，相信PLC将会更加贴近生活，服务大众。1 设计任务书1.1 概述 目前，学校打铃系统的控制均有专用的控制器，这种控制器由单片机或数字系统组成。当然，用PLC控制也完全可以达到准确定时打铃的目的。图1所示为PLC控制自动打铃系统组成框图。 图1 PLC控制自动打铃系统组成框图根据学校作息时间表，该控制系统的要求具体如下：（1）上课铃与下课铃要能分开（铃声响的频率不一样），起床、晚自习等时间的铃声为连续打铃，每次打铃的时间为15s。（2）要具备时间调整功能。（3）星期六、星期

5、日不打铃，星期一至星期五按表1所示作息时间打铃。（4）具有时间显示功能，要有秒、分、时和星期的显示。表1 作息时间表6:20 起床13:30 第五节上课铃6:40 做操14:20 第五节下课铃7:30 第一节预备上课铃14:30 第六节上课铃7:40 第一节上课铃(长声)15:20 第六节下课铃8:30 第一节下课铃(短声)15:30 第七节上课铃8:40 第二节上课铃16:20 第七节下课铃9:30 第二节下课铃16:30 第八节上课铃9:50 第三节上课铃15:20 第八节下课铃10:40 第三节下课铃19:00 晚自习开始10:50 第四节上课铃21:30 晚自习结束11:40 第四节下

6、课铃22:30 熄灯13:20 第五节预备铃2 系统总体设计 2.1 系统介绍 本次设计是采用 PLC来控制数码管的显示和响铃的输出，分，时，星期均采用7448进行外部七段译码 。其中时间显示为动态显示，星期显示为静态显示，该系统能根据作息时间表自动控制电铃，有时间星期显示调节及控制功能，当秒脉冲计数60次之后向分钟进位。当分钟显示数码管显示到59之后又向小时进位，而小时则是用了一个计数器，当计数器计了24次之后向星期进位，同理星期显示也是用了一个计数器，7次之后使程序全部复位。有分钟调节、小时调节和星期调节按钮各一个，计时开始和假期控制按钮各1个，启动和停止按钮各1个，共7个输入口，14个输

7、出口.系统接通电源，通过分钟调节按钮，小时调节按钮，将系统时间和星期调节为当前时间和星期；然后按下计时开始按钮，系统开始计时；系统时间和星期通过数码管显示出来。按下启动按钮，系统进入控制状态，将系统当前时间和星期与作息时间表比较，又输出口端口输出打铃控制信号。上课铃为短音，响0.5秒，停0.5秒，共持续15秒；下课铃为长音，响0.5秒，停0.5秒，共持续15秒；起床，早操等时间的铃声为连续打铃；为了不影响休息周六周日不打铃。2.2 PLC的选型因需要7个输入点，14个输出点，考虑到实际应用中留有一定的I/O端口余量，且电铃为直流负载，由于三菱FN2N系列的PLC在小型控制系统中比较占有优势和市

8、场，本次设计也是小型的控制系统，我们学习的也是三菱的FX2N系列的PLC，根据上一章的知识，所以我们采用我们熟悉的三菱FX2N-32MR-001来控制该系统。2.3 PLC I/O端口的分配根据功能的要求，统一了I/O接点的分配，如下表 输入 输出X0启动按钮Y0时间显示译码芯片7448A脚X1停止按钮Y1时间显示译码芯片7448B脚X2分钟调节Y2时间显示译码芯片7448C脚X3小时调节Y3时间显示译码芯片7448D脚X4星期调节Y4选择小时十位数7448芯片LT RBI RBOX5.计时开始Y5 选择小时个位数7448芯片LT RBI RBOX6假期控制按钮Y6 选择分钟十位数7448芯片

9、LT RBI RBOY7 选择分钟个位数7448芯片LT RBI RBOY10星期显示译码芯片7448A脚Y11星期显示译码芯片7448B脚Y12星期显示译码芯片7448C脚Y13星期显示译码芯片7448D脚Y14星期显示7448芯片LT RBI RBOY15打铃的输出 表2 PLC I/O端口的分配2.4 系统I/O接线图系统I/O接线图如下图所示：图2 系统I/O接线图2.5 系统流程图 系统流程图如下图所示： 图3 系统总体流程图 控制程序是本系统的核心部分，任何外部硬件都是在程序的控制下进行运转的。为了便于分析，下面将分段对程序进行注释该系统软件由计时及时间调节程序，显示程序，作息时间

10、表程序和控制程序四个结构组成。 3 软件设计及简介3.1 计时及时间调节程序 系统的计时以及时间调节程序梯形图如下图示：图4 计时及时间调节程序梯形图梯形图解释如下：（1）m8011为1ms周期振荡，x2为分钟调节按钮，m8014为1min振荡，当x5得电，每过一分钟c0实现自动加1。 (2) x2为分钟调节按钮，按x2可通过m8011一起使c0计数增加，从而调节分钟。（3）x3为小时调节按钮，当c0计满到60时，c0常开闭合小时数c1自动加1并使c0从0开始计数 。（4）X4为星期调节按钮，当小时数c1计满到24时，星期数自动加1并使c1复位 。C2计数满7时也会自动复位。 3.2 显示程序

11、 系统的显示程序如下图的程序梯形图如下图 图5 显示程序梯形图梯形图解释如下：（1）BCD 转换指令是将源元件中的二进制数转换成BCD码送到目标元件，分别将C0内的数据换成BCD码送到M200M207，C1内的小时数据换成BCD码送到M210M217，C2内的星期数据换成BCD码送到M220M227（2）通过MOV传送指令将BCD码分别输入，通过7448七段显示译码器驱动共阴极显示器显示数码。M100导通将M214M217的数据转移到Y0-Y3中，Y0-Y3接到时间显示译码芯片7448的A, B，C, D脚，由7448内部结构，驱动共阴极显示器显示数码，现实的数为小时的十位数；同理M210-M

12、213,M204-M207,M200-M203分别转移到Y0-Y3,M220-M227的数据转移到Y010-Y013，驱动共阴极显示器显示数码，显示的分别为小时的个位，分钟的十位，分钟的个位，以及星期。时间继电器T200,T201,T202,T203分别计时一次为10ms，理论上数码管显示是一闪一闪的，但由于频率高，人眼不易看出来。此时T203又对所有的时间继电器进行复位，以便下一个扫描周期使用。3.3 作息时间表程序作息时间程序梯形图如下图所示：图6 作息时间程序梯形图作息时间程序解释如下：（1） MUL和ADD指令一起作用是将当前时间计算为分钟数放到数据寄存器D1中（2） CMP指令则是将

13、当前分钟值与设定值进行比较决定对哪个辅助继电器输出例如【CMP D1 K360 M0】若D1中的数小于360，则 M0=1 ,R若D1中的数等于360，则M1=1，若D1中的数大于360，则M2=1.最后两行指令是判断是否为周六周日，若是，则后面的控制程序就不用运行。3.4 控制程序控制程序梯形图如下图所示： 图7 控制程序梯形图控制程序梯形图解释如下： 由作息时间程序知，若是上课时间点时是M10, M16, M22, M28 ,M37 ,M43, M49 ,M55中与时间点对应的辅助继电器的那个运作并上升沿输出M100 ; 若是下课时间点M13 ,M19 ,M25 ,M31, M40, M4

14、6 ,M52, M58中与时间点对应的辅助继电器的那个Y运作并上升沿输出M101 ; 若是其他时间点到，M1, M4, M7, M34 ,M61 ,M64, M67 ,中与时间点对应的那个辅助继电器运作并上升沿输出M102。3.5 电铃控制程序电铃控制程序梯形图如下图所示：图8 电铃控制程序梯形图电铃控制程序解释如下：当上课信号M100来到时，分别由T10和T11定时器控制让其分别响0.5秒，停0.5秒并由T9控制让其响铃15秒当下课信号M101来到时，分别由T20 ,T21定时器控制。T20为你设定铃声响的定时器，为2秒；T21为设定的铃声停的定时器，为1秒，并由T9控制响铃为15秒当信号M

15、102来到时，由T9控制让其连续响铃15秒。结束语 在本次设计的过程中，我发现很多的问题，有关于可编程控制器方面的，也有关于人与人之间相互帮助方面的。虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多，可编程控制器课程设计重点就在于梯形图的设计，需要有很巧妙的设计方法，虽然以前也设计过类似的梯形图，但我觉的设计出一个好的梯形图并不是一件简单的事；有好多的东西，只有我们去试着做了，才能真正的掌握，只学习理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握。至于排错，出错了，多观察、对错误重复n次，估计是由什么原因引起的，从电路整体来看、分析可能是什么错误，再缩小范围。如果实再找不出来，就出去吹吹风吧，不能急于求成，但不要放弃；要保持你的头脑清醒。另外，我在程序方面的总结是：（1） 写程序注释写得越详细越好、不要怕麻烦。（2）画流程图绝对有助于写程序以及日后查错。（3）随时备份，最好以版本形式备份，并写清楚该版本实现了什么，改进了什么