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1、优秀论文未经允许审核通过切勿外传前言本次毕业设计的课题是作息时间控制器控制的设计，用时间来控制自动打铃，开（熄）学生宿舍灯等。目的是为了考查学生对所学知识的综合运用能力，以及对不同程序控制之间的融汇贯通。 在查阅有关的资料及手册的基础上，掌握与设计有关的基础知识，提高自己设计、分析程序的能力。通过制作电路板，解决实际问题，提高自己的动手能力。在指导老师的悉心指导及本组成员的共同努力下，完成了 024 小时循环显示的程序、自动打铃程序、开（熄）学生宿舍灯程序的设计，及电路板的制作。通过本次设计领悟了作为一名技术员所具备分析、解决问题的能力，为今后的工作打下基础。参与本次毕业设计的同学有计龙、刘广

2、明、方强、魏宗斌、杨耀东、王洋、王汉礁、张向新、郑翠平、邓芳芳。有了同学们的积极参与才使得复杂的程序简单化，以至于在短时间内把程序设计出来，并对指导老师张凯表示由衷的感谢！由于时间仓促、 能力有限，程序难免有不足之处， 请老师批评指正。楼宇智能化工程技术PLC 设计组目录一、 设计任务1、作息时间控制器控制设计大纲 ,42、设计步骤 ,4二、设计过程1、时间控制显示程序 ,51.1秒脉冲显示程序 ,51.2分钟显示程序 ,61.3小时显示程序 ,71.4星期显示程序 ,91.5自动扫描秒程序 ,111.6开机显示 ,122、电铃控制程序 ,142.1作息时间电铃控制 ,162.2双休日电铃控制

3、 ,173、学生宿舍开（熄）灯程序 ,184、控制器输入输出点分配 ,195、 PCB接线图及元器件 ,215.1 PCB 的外部接线图 ,215.2元器件 ,226、作息时间控制器控制梯形图 ,227、作息时间控制器使用说明 ,23三、设计总结 ,24概 述PLC 即可编程控制器（Programmable logic Controller），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

4、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

5、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。一、设计任务1、作息时间控制设计大纲PLC 作息时间控制器采用数码显示，能够准确显示分、

6、时、星期，在一定的时间内能够自动打铃，开（熄）学生宿舍灯。此外，该 PLC 作息时间控制器还设置了手动按钮，用于调整分钟、 小时和星期。1.2 作息时间控制设计大纲控制要求作息时间控制器的控制要求如下：（ 1、 开机时初始状态显示为 00 时 00 分，显示星期为“ 1” 。按下启动按钮，控制器开始计时工作。（ 2、能将时间显示调整到当前的日期及时间。（ 3、可按所设置的时间要求打铃。（ 4、可根据需要控制其它装置。（ 5、作息时间表见图 2-22。(6 、设置相应的手动按钮，使控制器使用更加方便。(7、为了便于广大师生过好双休日，从星期五下午17:00 至星期日下午17:00 停止打铃。2、

7、设计步骤1、先设计时间循环显示的程序，设计完成后在实验室进行试运行。2、根据要求使程序运行到一定时间的时候开始打铃、控制学生宿舍开（熄）灯等。3、绘制其外部接线图，后使用protel99 绘制其外部接线图。根据接线图，使用数码管、按钮、开关、万能板、电烙铁等工具来制电路板。4、结合时间显示程序、打铃控制程序、学生宿舍开（熄）灯程序之后，在制作好的电路板上实验运行。二、设计过程1、时间控制显示程序时间显示程序分秒脉冲显示、分钟显示、小时显示以及星期显示，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

8、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。1.1 秒脉冲显示程序秒脉冲程序梯形图如图2-11 所示。当按下SB0 时， X0 闭合，发出启动信号，使辅助继电器M200 线圈得电并自锁。计时器T0 、T1 组成 1S 时钟脉冲程序； Y15 为秒闪烁输出； M0 、 C0 组成分进位脉冲。2-11 作息时间 PLC 控制秒脉冲发生程序当按下启动按钮X0 之后， M200 导通并自锁，而接通电源之后M1 、M13 、M21 、M33 也随之导通，所以开机接通电源时会立刻显示星期一00时 00 分，M200 的导通后，由 T0 、T1 共同发出一个 1S 的脉冲，使得 Y1

9、5每秒亮一下。而 C0 也开始计数， 60 次之后使M0 导通。 M0 一方面使C0 清 0，另一方面发出的脉冲信号使 SFTL 移位。此时 M2 导通，使 M1 断电，分个位由“ 0”变为“ 1” 。以此类推。1.2 分显示程序图 2-12 作息时间 PLC 控制器分钟显示程序分显示程序梯形图如图 2-12 所示。由辅助继电器 M1M10 分别接通分个位显示程序。当M1 闭合时，分个位显示“ 0” ；当 M2 闭合时，分个位显示“ 1” ；初始状态时，辅助继电器 M1 和 M13 闭合，分的个位及十位均显示 “0”。当计数器 C0 累计满 60 个脉冲时，计数器 C0 常开触点闭合，辅助继电

10、器M0 线圈得电，其常开触点闭合，产生一个分个位脉冲及一个分个位移位脉冲。分个位移位脉冲的到来，使得移位指令将M1 当前的“ 1”状态左移一位至 M2 ，辅助继电器M2 闭合，分的个位上显示“ 1” ；若再来一个移位脉冲，移位指令将M2当前的状态左移一位至 M3 ，辅助继电器 M3闭合，分的个位上显示“2” ；以此类推。当分个位脉冲满 10 个时， M1的状态已移位至辅助继电器M11 中， M11 线圈通电，其常开触点闭合，使辅助继电器 M2M10 复位，辅助继电器M1 又闭合，分个位上又显示为“ 0 ”，辅助继电器 M2M10 复位，为下一次分个位循环显示作好准备。同时， M11 常开触点闭

11、合，使辅助继电器M12 产生一个扫描周期的上升沿脉冲。这个上升沿脉冲使得辅助继电器M13 当前的“ 1”状态移位至M14 中，分的十位上显示“1”，以此类推。当分十位脉冲满 6 个时， M13的状态已移位至辅助继电器M19 中， M19线圈通电，其常开触点闭合，使辅助继电器 M13M18 复位，辅助继电器 M13 闭合，分十位上又显示为“0” 。当需要对分进行手动调整时，只需要按下按钮SB4，此时 X3 闭合，计数器 C10 计数。经过 1 计数后，其常开触点闭合，使得状态继电器S5得电，其一常开触点闭合，产生一个分个位脉冲，改变分的当前显示，而状态继电器 S5 的另一常开触点闭合，使计数器C

12、10 复位，为下一次计数做好准备。1.3 时显示程序时显示程序梯形图如图2-13 所示。由辅助继电器 M21M30 分别接通时个位显示程序。当M21 闭合时，时个位显示“ 0” ；当 M22 闭合时，时个位显示“ 1” ；当 M23 闭合时，时个位显示“ 2” 。以此类推。由辅助继电器 M33M35 分别接通时十位显示程序。 当 M33 闭合时，时十位显示“ 0” ；当 M34 闭合时，时十位显示“ 1” ；当 M35 闭合时，时十位显示“ 2” 。初始状态时， 因辅助继电器 M21 和 M33 闭合，故时的个位及十位均显示为“ 0” 。当分十位脉冲满6 个时， M13 的状态已移位至辅助继电

13、器M19 ， M19线圈通电，其常开触点闭合，使辅助继电器M20产生一个扫描周期宽的上升沿脉冲。这个上升脉冲一方面向计数器C1提供脉冲，另一方面使得辅助继电器 M21 当前的 “ 1”状态移位至助继电器 M22 中，时的个位上显示“ 1” ，如此不断循环移位。当时个位脉冲满 10 个时， M20的状态已移位至辅助继电器的 M31 中， M31 线圈得电，其常开触点闭合，使辅助继电器 M32 产生一个扫描周期的上升沿脉冲。 这个上升沿脉冲使得辅助继电器 M33 当前的 “ 1”状态移位至辅助继电器 M34 中，时的十位上显示为“1 ” 。图 2-13 作息时间 PLC 控制器小时显示程序当脉冲

14、C1 累计满 24 个脉冲时，计数器 C1 常开触点闭合，辅助继电器 M38 线圈得电，其常开触点闭合， 使辅助继电器 M22M30 及辅助继电器 M33M34 复位，辅助继电器 M21 及 M33 闭合，时个位和时十位上又显示位“ 0 ” ，如此不断循环移位。当需要对时状态进行手动调整时，只需要按下按钮SB5，此时 X4 闭合，计数器 C11 计数。经过一次计数后，其常开触点闭合，使得状态继电器 S6 得电，其一常开触点闭合，产生一个时个位移位脉冲，改变时的当前显示。而状态继电器S6 的另一常开触点闭合，使计数器C11复位，为下一次计数做好准备。1.4 星期显示程序星期显示程序设计梯形图如图

15、 2-14 所示，由辅助继电器 M40M46 分别接通星期显示程序。当 M40 闭合时，星期显示“ 1” ；当 M41 闭合时，星期显示“ 2” ，以此类推。初始状态时，因辅助继电器M40 闭合，星期显示为“1” 。当时移位脉冲满 24 个时，辅助继电器M38 得电，其常开触点闭合，接通计数器C2并开始计数，另一常开触点产生一个星期脉冲及星期移位脉冲。星期移位脉冲的来到，使移位指令将M40当前的“ 1”状态右移一位至M41中，辅助继电器 M41 闭合，星期显示“ 2” ；若再来一个移位脉冲，移位指令M41 当前的状态右移一位至M42 ，辅助继电器 M42 闭合，星期上显示“3”，如此不断移位。

16、当星期脉冲满 7 个时，计数器 C2 的常开触点闭合，一方面使其复位，另一方面接通辅助继电器 M48，辅助继电器 M48 的常开触点闭合， 同时 M40 的状态已移位至 M47 ，图 2-14 作息时间 PLC 控制器星期显示程序梯形图M47线圈通电，其常开触点闭合，使辅助继电器M41M46复位，辅助继电器M40又闭合，星期上又显示为“1 ”。当需要对星期状态进行手动调整时，只需按下按钮SB6，此时X5闭合，计数器 C12 经过一次计数后动作，其常开触点闭合，使得状态继电器S7 得电，其一常开触点闭合，产生一个星期移位脉冲，改变星期的当前显示。而状态继电器S7 的另一常开触点闭合，使计数器C1

17、2 复位，为下一次计数作好准备。1.5 自动扫描程序数码管的动态扫描梯形图 2-15 所示 。初始状态时，辅助继电器 M100 闭合，特殊辅助继电器 M8011 每闭合一次，计数器 C3 就计数一次，其常开触点闭合并接通辅助继电器 M110，辅助继电器 M110 的常开触点又是计数器 C3 复位。辅图 2-15 作息时间控制器自动扫描程序梯形图助继电器 M110 的另一常开触点产生一个移位脉冲，移位脉冲指令将辅助继电器 M100 的当前状态“ 1”移到辅助继电器 M101 中，使辅助继电器M101 的当前状态为 “1” ，以此类推。当移到最高位时， 辅助继电器 M105 得电闭合，其常开触点闭

18、合，使辅助继电器 M101-M104 复位，如此周而复始地进行移位。由辅助继电器 M101-M104 分别接通输出继电器Y10-Y14 ，而特殊辅助继电器 M8011 每 10ms闭合一次，因而我们用肉眼很难分辨出数码管是轮流闭合的，我们看到的是同时显示的数码管。1.6 开机显示开机时，时间显示为星期1，00 时 00 分。数字显示原理如图2-16-1所示，PLC 的输出点Y0Y6 分别接七段数码管的ag 。要显示数字只需要Y0Y6 有输出信号，即 Y0Y7 字元件中 Y0Y6 有输出为 1 时才有数字显示出来。例如，显示1 只需要 Y1 和 Y2 有信号输出，它的十进制常数为K6=1*2+1

19、*2*2 ，即 K6 转换为二进制数正好满足要求。再把常数K6 用 MOV 指令传送到相应的数码管中就可显示数字了。表2-16-2 为显示数字 09 的常数值。各辅助继电器与其对应的时间见表2-16-3。图 2-16-4 开机显示程序。Y0Y5Y6Y1Y4Y2Y3图 2-16-1 数字显示原理0123456789分 个M1M2M3M4M5M6M7M8M9M1位02-16-分 十M1M14M1M16M17M183 各位35辅助时 个M2M22M2M24M25M26M27M2M29M3继电位1380器与时 十M3M34M3其对位35应的星期M40M4M42M43M44M45M4时间16输出点状态显

20、示数Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0常数值字00111111K6310000110K621011011K9131001111K7941100100K10251101111K10961111111K12570000111K781111111K12791101111K111图 2-16-2 显示数字 09 的常数值图 2-16-4 作息时间 PLC 控制器开机显示梯形图2、电铃控制程序2.1 作息时间电铃控制电铃控制梯形图如图2-21 所示。打铃时间如图 2-22，当到程序运行到该打铃的时间时，该时间段辅助继电器的常开触点闭合，使得辅助继电器M50 的线圈得电，并产生一个扫描周期的上升沿微分脉冲信号，

21、辅助继电器 M50 的常开触点闭合，接通输出继电器Y17 线圈电源， Y17 闭合并自锁，电铃开始打铃。同时，定时器 T3 开始计时，计满 15S 后，串接在出继电器 Y17 线圈上的定时器 T3 的常闭触点断开，使输出继电器 Y17 和定时器 T3 失电，定时器 T3 复位，打铃停止。如果需要手动打铃，只需按下SB3，此时 X2 闭合，接通输出继电器Y17 线圈电源， Y17 闭合并自锁，开始打铃。而 M2 的作用是防止计时器坏了，打铃时间过长。假若计时器T3 坏了，电铃每次都要动作1 分钟后才断电。项目时间对照表起床6： 206： 30早操6： 406： 50洗漱6： 507： 00早餐7

22、： 007： 40预备铃7： 407： 50第一节课8： 008： 50第二节课9： 009： 50课间操9： 5010： 10第三节课10： 1011： 00第四节课11： 1012： 00中餐12： 3014： 20午休12： 3014： 20预备铃14： 2014： 30第五节课14： 3015： 20第六节课15： 3016： 20文体活动16： 3017： 30晚餐17： 3018： 00自由活动18： 0018： 50预备铃18： 5019： 00晚自习19： 0020： 30熄灯21： 30图 2-22 PLC 作息时间控制器作息时间表图 2-21 作息时间 PLC 控制器上下课

23、电铃梯形图2.2 双休日电铃控制双休日控制梯形图如图 2-23 所示。因为星期五下午 17： 00 至星期日下午 17： 00 停止打铃。所以每星期 5 下午 17:00 时，辅助继电器 M44 ， M34 ， M28 ，M13 ，M1 的常开触点闭合，辅助继电器 M56 闭合并自锁，其串接在输出继电器 Y16，Y17 上的常闭触点断开， 输出继电器 Y16，Y17将得不到脉冲信号。星期日下午 17:00 时，辅助继电器 M46 ，M34 ，M28 ，M13 ， M0 的常开触点将闭合，辅助继电器 M5 产生一个扫描周期的输出信号，其串接在辅助继电器 M56 中的常闭触点断开，辅助继电器 M5

24、6 失电，串接在输出继电器 Y16， Y17 上的辅助继电器 M6 的常闭触点复位，使输出继电器 Y16， Y17 能够得到脉冲信号而恢复到正常工作。图 2-23 作息时间 PLC 控制器双休日电铃控制梯形图3、学生宿舍开（熄）灯程序灯的控制梯形图如 2-31 所示。当到学校开灯时间时，以下两组辅助继电器 ：（ M35 ，M21 ，M16 ， M1 ），（ M27 ， M15 ，M1 ）的常开触点中有一组闭合，辅助继电器 M54 线圈得电闭合，其串接在输出继电器 Y16 上的常开触点闭合，使输出继电器 Y16 得电并自锁，打开电灯开关。当需要手动开灯时，只要按下按钮 SB7，则 X6 闭合，使

25、输出继电器 Y16 得电并自锁，打开电灯开关。当到熄灯时间时， 以下两组辅助继电器：（ M35 ，M22 ，M16 ，M1 ），（ M27 ，M17 ， M1 ）的常开触点中有一组闭合，辅助继电器 M54 线圈得电闭合并产生一个扫描周期的脉冲信号， 使其串接在输出继电器 Y16 线圈上的常开触点断开，输出继电器 Y16 断开，电灯熄灭。当需要手动关灯时，只需按下 SB8，则 X7 闭合，辅助继电器 M203 得电，串接在输出继电器 Y16 线圈上的常开触点断开，使输出继电器 Y16 断电。项目时间对照表亮灯06： 2006：40亮灯20：3021:30图 2-32 学校亮灯时间表图 2-31

26、作息时间控制器灯的控制梯形图4、 PLC 控制器输入输出点分配1、 作息时间PLC控制器输入输出点分配表见表4-1所示。由于X、Y均采用八进制， 所以在输入、输出点中没有X8 、X9和Y8、Y9。当电路板接通电源之后，我们可以通过X0来运行程序，X1为紧急停止按钮。X2为手动打铃按钮，可以在需要的情况下打铃。X3、X4、X5为时间调整按钮，可分别调整分钟、小时和星期。X6、 X7 用来开、关学生宿舍的灯。 Y0Y6 为数码管的显示端，而 Y10Y14 为数码管的公共端，分别对应星期、分个位、分十位、时个位、时十位。宿舍灯光、电铃均用二极管来替代。输入信号输出信号名称代号输入点编名称代号输出点编

27、号号启动按钮SB1X0数码管 aaY0段停止按钮SB2X1数码管 bbY1段手动打铃SB3X2数码管 ccY2段“分”调整按SB4X3数码管 ddY3钮段“时”调整按SB5X4数码管 eeY4钮段“天”调整按SB6X5数码管 f 段fY5钮开灯SB7X6数码管 ggY6段关灯SB8X7数码管公共D1Y10端数码管公共D2Y11端数码管公共D3Y12端数码管公共端数码管公共端秒闪烁发光二极管D4Y13D5Y14POINTY15宿舍灯发光 POINTY16二极管电铃发光二 POINTY17极管图 4-1 作息时间控制器输入输出点分配表5、 PCB 接线图5.1 PCB的外部接线图y17y16y15

28、y14com5comy13y12y11SB8y10X7com4SB7y7X6SB6y6X5y5SB5y4X4SB4com3X3y3SB3y2X2SB2com2X1y1com1y0com0图 2-5 作息时间打铃宿舍灯秒R71.5kR61.5kR51.5kR41.5kR31.5kR21.5kR11.5k24vSB1启动PLC 控制器 PCB 外部接线图1234567812345678123456781234567812345678a DPYb acfbdgeecfdg dpdpa DPYb acfgbdeecf dg dpdpa DPYb acfbdgeecfdg dpdpa DPYb acfg

29、bdeecf dg dpdpa DPYb acfgbdeedcfdpgdp星时十时分分5.2 元器件在设计的过程中所需要的元器件如图5-2 所示。元件名称按钮八段数码管开关发光二极管电阻数量（个）1052410（1.5K ）图 5-21 元器件列表按钮的作用是用于启动程序、 停止程序、调时、 手动开灯、手动打铃。八段数码管主要时显示分、时和星期的显示，在使用的时候要注意其针脚的对应。开关用来接通与断开电源。 发光二极管可以用来替代打铃的显示、学生宿舍开（熄）灯的显示和秒闪烁的显示。在 PCB 的制作的过程中，还需要用到电烙铁、万用表、小刀等工具，在测数码管的针脚的时候， 要与 PCB 板中的针

30、脚对应， 否则显示出来的数字会与程序中的输出不对应。对于二极管要找到它的正负极性，并正确的连接到电路中。 PCB 板的外接电源为 24V 的电源，其信号来源于试验箱。6、作息时间控制梯形图作息时间控制图包括了024 小时显示的程序、作息时间电铃控制程序、双休日电铃控制程序、开 （熄）学生宿舍灯的程序。具体程序如图2-6所示。7、作息时间控制器控制使用说明本次毕业设计的产品，能够精确的显示分、小时、星期。能根据要求在一定的时间内自动或者手动控制打铃、开（熄）学生宿舍灯。并且可以根据需要来调整打铃及开（熄）宿舍灯的时间。有使用简单、程序运行稳定、易于维修等特点。具体操作方法：1、按 SA1 接通外部电源， 按 SB1 启动程序开始自动运行， 如果需要停止则可以通过SB2 来控制。2、接通电源之后可以通过SB4、SB5、 SB6 分别调整分、小时、星期。3、若自动打铃程序失效，或者需要在某个特定时间需要打铃，则可以通过 SB3 来控制其手动打铃。4、若想要在某一时间开、熄学生宿舍的灯，可以通过SB6 和 SB7 来控制。三、设计总结根据毕业设计任务