基于PLC的十人投票機設計

1、 十人投票機設計 系 、 部： 電氣與信息工程系 學生姓名： 鄧日夫 指導教師： 陳艷 職稱 教授 專 業(yè)： 電氣自動化 班 級： 電氣1003班 完成時間： 20112.12.13 電氣控制技術(shù)課程設計任務書一、控制要求1運行plc2當plc運行時，x12：計票開關(guān)=off，則不執(zhí)行投票計算。3當plc運行時，再扳yx12：計票開關(guān)=on，開始計時，此時需在5s內(nèi)完成 投票(贊成與不贊成)，請扳動x0xl 1(如贊成：x：on，若反對x：off。4x12=on，5s后立即顯示投票結(jié)果，若顯示燈 y0亮：表示不通過(即反對人數(shù)較多) y1亮：表示同票(即贊成與反對人數(shù)相等) y2亮：表示通過(

2、即贊成人數(shù)較多)5當投票結(jié)果顯示后，就不再接受任何信息，即使再次投票顯示燈仍不會改變其結(jié)果。6x13為歸零按鈕在x13歸零后，所有的顯示燈熄滅，此時可再次進行投票：二、設計任務學生根據(jù)控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行十人投票機運行原理設計、硬件系統(tǒng)設計、軟件系統(tǒng)設計、創(chuàng)新設計，提高理論知識工程應用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內(nèi)容包括：1. 設計出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時序圖等；2. 系統(tǒng)有啟動、停止功能；3. 運用功能指令進行plc控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；4. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設計；5. 進行系統(tǒng)調(diào)

3、試，實現(xiàn)十人投票機的控制要求。目錄1 前言42 系統(tǒng)硬件設計52.1 plc的結(jié)構(gòu)及各部分的作用52.2 plc的工作原理62.3 plc控制系統(tǒng)設計的一般步驟：63 plc控制系統(tǒng)設計83.1系統(tǒng)輸入輸出設計83.2 plc的選擇83.3 i/o點的分配表93.4 plc輸入輸出電路圖93.5時序圖103.6明細程序梯形圖113.7調(diào)試與測試124結(jié)束語155 參考文獻 .16附錄 源程序及梯形圖17 4 / 21plc控制系統(tǒng)課程設計1前 言可編程控制器（programmable logic controller, plc ）是一種以微型計算機為核心的通用工業(yè)控制器。它是繼承了繼電器控制器

4、裝置的部分突出性能，并與現(xiàn)代的計算機技術(shù)和通行技術(shù)結(jié)合為一體，代表了當前電器控制技術(shù)的世界先進水平。本文闡述了十人投票控制系統(tǒng)的plc控制、自動計數(shù)、數(shù)碼顯示的一些基本思路和方法，介紹了關(guān)于plc工作特點及運行原理，以及介紹了三菱可編程控制器系列的fx系列 plc控制器主要功能模塊及應用。fx不僅編程簡單，通用性強，抗干擾能力強，可靠性高，而且具有易于操作及維護，設計、施工、調(diào)試周期短等優(yōu)點。然后設計了停車場車位控制系統(tǒng)的基本模塊及功能，并對系統(tǒng)的主回路和控制回路的硬件部分進行了詳細介紹。最后程序分析測試論證停車場車位控制的設計。 2 系統(tǒng)硬件設計2.1 plc的結(jié)構(gòu)及各部分的作用1、主機主機

5、部分包括中央處理器（cpu）、系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器。cpu是plc的核心，它用以運行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進行數(shù)據(jù)處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響應外部設備（如編程器、電腦、打印機等）的請求以及進行各種內(nèi)部論斷等。plc的內(nèi)部存儲器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器，主要存放用戶編制的應用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。2、輸入/輸出（i/o）接口i/o接口是plc與輸入/輸出設備聯(lián)接的部件。輸入接口

6、接受輸入設備（如按鈕、傳感器、觸點、行程開關(guān)等）的控制信號。輸出接口是將主機經(jīng)處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動輸出設備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。i/o接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。i/o點數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是plc的一項主要技術(shù)指標，通常小型機有幾十個點，中型機有幾百個點，大型機將超過千點。3、電源 圖中電源是指為cpu、存儲器、i/o接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設備提供直流電源。4、編程器 編程器是plc的一種主要的外部設備，用于手持編程，用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或者監(jiān)示plc的工作情況。除手持編程器外，還可通過

7、適配器和專用電纜線將plc與電腦聯(lián)接，并利用專用的工具軟件進行電腦編程和監(jiān)控。5、輸入/輸出擴展單元i/o擴展接口用于將擴充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴展單元與基本單元（即主機）聯(lián)接在一起。6、外部設備接口此接口可將編程器、打印機、條碼掃描儀等外部設備與主機相聯(lián)，以完成相應的操作。2.2 plc的工作原理plc是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在plc運行時，cpu根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，

8、還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。plc的掃描一個周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。plc在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進入程序執(zhí)行階段。plc在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應的運算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。輸出刷新階段：當所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸

9、出，驅(qū)動相應輸出設備工作。2.3 plc控制系統(tǒng)設計的一般步驟：（1）深入了解控制要求，確定控制的操作方式、應完成的動作。（2）確定所需的信號輸入元件、輸出執(zhí)行元件，據(jù)此確定pc的i/o點數(shù)。進行i/o點的分配。（3）選定pc型號。（4）繪制pc外部接線圖，設計控制系統(tǒng)的主電路。（5）設計pc控制程序。（6）模擬調(diào)試。（7）制作控制柜。（8）進行現(xiàn)場調(diào)試。（9）編制技術(shù)文件。3 plc控制系統(tǒng)設計3.1 系統(tǒng)輸入輸出設計在十人投票plc控制系統(tǒng)中，我們總共用到了12個輸入點和3個輸出點。輸入信號：十個開關(guān)，兩個按鈕。輸出信號：三個顯示燈。3.2 plc的選擇plc的選擇主要包括結(jié)構(gòu)形式、性能、

10、容量、輸出類型、控制功能。 (1) plc的i/o選擇plc的i/o選擇非常重要，i/o點數(shù)既要滿足需求也要考慮經(jīng)濟效益，一般i/o點數(shù)多的plc價格比較貴，特別是大型plc，雖然速度比較快，但是體積大、價格，不適合一般情況下使用。在十人投票plc控制系統(tǒng)中，并只用到了12個輸入點和3個輸出點，故使用小型plc即可。在設計中，我們采用輸入輸出點數(shù)為15點的plc。（2）plc的輸出類型的選擇plc的輸出有三種類型：繼電器輸出型：為有觸點輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較低的直流負載或交流負載回路；可控硅輸出型：為無觸點輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的交流電源負載；晶體管輸出型：為無觸點輸

11、出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的直流電源負載。在對頻率要求不高的情況下，我們采用繼電器輸出。（3）plc的控制功能的選擇對于以開關(guān)量進行控制的系統(tǒng)，一般的低檔機就能夠滿足要求。對于以開關(guān)量控制為主，帶有少量的模擬量控制的系統(tǒng)，應選用帶a/d、d/a轉(zhuǎn)換，加減運算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機。對于控制比較復雜，控制性能要求較高的系統(tǒng)，例如要實現(xiàn)pid運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可視控制規(guī)模及復雜的程度，選用中檔機或者高檔機。對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件比較好的場合，選用整體式結(jié)構(gòu)plc。在全自動洗衣機plc控制系統(tǒng)中，主要以開關(guān)量進行控制，所以我們采用低檔的plc既可以滿足要求。在設計中我們用到

12、的plc型號為-32mr-001。3.3 i/o分配表i/o點的分配如下表輸入裝置輸入端子號輸出裝置輸出端子號選擇開關(guān)1x001燈y0y000選擇開關(guān)2x002燈y1y001選擇開關(guān)3x003燈y2y002選擇開關(guān)4x004選擇開關(guān)5x005選擇開關(guān)6x006選擇開關(guān)7x007選擇開關(guān)8x010選擇開關(guān)9x011選擇開關(guān)10x000按鈕pb12x012按鈕pb13x013表1 i/o點的分配表3.4 plc輸入輸出電路圖圖1 plc輸入輸出電路圖3.5時序圖3.6明細程序梯形圖打開plc電源，m8002使d10和d11復位清零。按下起動按鈕pb12時，m3得電，并自鎖。同時，t0定時器5s計時

13、開始。開始投票。開始投票后，可以進行投票。投票員可以進行投票，贊成的扳到on，反對的扳到off。在5s內(nèi)，投票是可以反悔的。因為此時，t0沒有閉合，線路并未通電。所以投票是可以反悔，方便誤投改正過來，但5s之后是不能再改過來的。當5s到后，定時器到時間。t0閉合，線路通路。若x000閉合（=on贊成），d10累加1；若x001打開（=off反對），d10無操作。其它的以此類推。累加完后，掃描77步。因為，還是在這個掃描周期內(nèi)，t0還是閉合的。執(zhí)行d11=10-d10。而后，比較d11與d10的值。若d11d10，m0閉合，y0得電，燈y0亮，表示不通過；若d11=d10，m1閉合，y1得電，燈

14、y1亮，表示同票；若d11d10，m2閉合，y2得電，燈y2亮，表示通過。到下一個掃描周期，因為m0、m1、m2其中一個已得電，對應的常閉觸點m0、m1、m2斷開。所以5秒過后投票或反悔，是無效的。當投票完成后，按下歸零按鈕pb13。常開觸點x013閉合，d10、d11清零，m0、m1、m2復位。常閉觸點x013斷開，x012失電，t0復位，m3失電自鎖取消。常閉觸點x013斷開，y000、y001、y002失電，所有燈熄滅。程序還原為開始狀態(tài)，此時可再次進行投票。當有7人投贊成時，3個投反對時。此時是通過，應該燈y2亮，繼電器y002得電。3.7 調(diào)試與測試當有7人投贊成時，3個投反對時。此

15、時是通過，應該燈y2亮，繼電器y002得電。用仿真軟件如下測試，測試如圖所示：說明測試的結(jié)果與實際的一樣，y002得電，燈y2亮。測試5s過后，再投票是無效的。要按歸零按鈕x13后，方可再投票。測試在7人在投贊成票的，3人在投反對票時。測試結(jié)果，由圖上可看出。m2高平，y002高電平，燈y2亮。表明，測試結(jié)果與預測結(jié)果一樣，plc軟件正確。經(jīng)測試，本設計完全符合十人投票機的設計要求。4 結(jié)束語此次的plc投票設計，讓我深刻的清楚了plc的設計流程與方法。課程設計，考驗的是理論與實踐結(jié)合的能力。就比如，這次的課程的設計中。原來，起動x12是用選擇開關(guān)的，但是經(jīng)過實驗后發(fā)現(xiàn)。用選擇開關(guān)，每次投票結(jié)

16、束后，都要扳回原位（off）?？紤]到這個問題，我們就用按鈕開關(guān)來控制，用plc軟件自鎖，這樣，就不用扳回原位了。同樣，投票是原來是用按鈕來投票的，但考慮到投票的明了，所以用選擇開關(guān)。若用按鈕的話，按鈕下去不是很明顯，所以用選擇開關(guān)，這樣就清楚地知道自己投的是on，還是off。這此的課程讓我知道，理論知識是不夠的，還要有很強的實踐能力。我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以

17、在實驗結(jié)束之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情。通過這次的課程設計，不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。5 參考文獻1鐘肇新、范建東、馮太合編.可編程控制器原理及應用（第四版）m.華南理工大學出版社.2008.22 范永勝電氣控制與plc應用m. 北京：電子工業(yè)出版社，2007.73 胡學林. 可編程控制器原理及應用m. 北京：電子工業(yè)出版社，2005.84

18、 吳中俊. 可編程控制器原理及應用m. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.1附錄一：源程序0 ld m8002 1 zrst d10 d11 開機清零6 ld x0137 zrst d10 d1112 rst m013 rst m114 rst m215 ldi x01316 ld x012 起動按鈕17 or m318 anb19 out m3 自鎖20 out t0 k50 定時器5s23 ld t024 ani m0 25 ani m126 ani m227 mps28 and x000 投票29 inc d1032 mrd 33 and x00134 inc d1037 mrd38 and x00239 inc d1042 mrd43 and x00344 inc d1047 mrd 48 and x00449 inc d1052 mrd53 and x00554 inc d1057 mrd58