十人投票機(jī)設(shè)計

1、 電氣控制與PLC電氣控制與PLC課程設(shè)計 題 目: 十人投票機(jī)設(shè)計 院系名稱： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級： 電氣F1104班 學(xué)生姓名： xxx 學(xué) 號： 2011239108xx 指導(dǎo)教師： xx 成績：指導(dǎo)老師簽名： 日期： 目錄第一章 系統(tǒng)概述31.1設(shè)計目的31.2、設(shè)計內(nèi)容 31.3要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) 3第二章 方案論證4第三章 硬件設(shè)計63.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖63.2 I/O分配63.3 I/O接線圖73.4 元器件選型7第四章 軟件設(shè)計94.1流程圖94.2設(shè)計思路94.3梯形圖11第五章 系統(tǒng)調(diào)試135.1硬件調(diào)試135.2軟件調(diào)試135.3結(jié)果分析15設(shè)計心得1

2、6參考文獻(xiàn)17附錄一：源程序18附錄二：元件清單21第一章 系統(tǒng)概述1.1設(shè)計目的 1、設(shè)計出plc控制的十人投票控制機(jī)； 2、掌握plc的編程軟件平臺、定時器、計數(shù)器、主控指令等有關(guān)指 令的編程方法； 3、熟悉plc與上位機(jī)通訊、軟件調(diào)試的方法； 4、培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計設(shè)計能力、分析問題與解決問題的能力。  1.2、設(shè)計內(nèi)容 有十人參加競選投票，主持人主持投票的全過程，直到有投票結(jié)果。 1.3要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)  （1）運(yùn)行PLC （2）當(dāng)PLC運(yùn)行時，計票開關(guān)X12處于原位，計票開關(guān)=OFF，則不執(zhí)行投票計

3、算。（3）當(dāng)PLC運(yùn)行時，扳動計票開關(guān)X1，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。（4）X12=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(即贊成人數(shù)較多) （5）當(dāng)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。 （6）X13為復(fù)位按鈕在x13歸零后，所有的顯示燈熄滅，此時可再次進(jìn)行投票：第二章 方案論證方案一：利用PLC為控制器，通過所存儲的程序?qū)⑹送镀钡妮斎胄盘柼幚砗筝敵鼋Y(jié)果。 

4、;方案二：利用繼電器和接觸器組合控制實(shí)現(xiàn)十人投票機(jī)的功能。PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比，有許多相似之處，也有許多不同?，F(xiàn)將兩種控制系統(tǒng)進(jìn)行比較。1.從靈活性和可擴(kuò)展性比較繼電器控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能、較為困難。另外，繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，所以繼電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性受到很大限制。而 PLC采用了計算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，要改變控制邏輯只需 友變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。PLC控制系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且 PLC中每只軟繼

5、電器的觸點(diǎn)數(shù)理論是無限制的，因此其靈活性和可擴(kuò)展性很好。2.從工作方式上進(jìn)行比較在繼電器控制電路中，當(dāng)電源接通時，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)即該吸合的繼電器都同時吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。而PLC的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序，同它們在梯形圖中的位置有關(guān)，這種工作方式稱為串行工作方式。3.從控制速度上進(jìn)行比較繼電器控制系統(tǒng)依靠機(jī)械觸點(diǎn)的動作實(shí)現(xiàn)的，工作頻率低，觸點(diǎn)的開關(guān)動作一般在幾十毫秒數(shù)量級，且機(jī)械觸點(diǎn)還會出現(xiàn)抖動問題。而PLC通過程序指

6、令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn) 控制，一般一條用戶指令的執(zhí)行時間在微秒數(shù)量級，因此速度較快，PLC內(nèi)部還有嚴(yán)格的同步控制，不會出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動問題。 4.從可靠性和可維護(hù)性上進(jìn)行比較由于繼電器控控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線多，觸點(diǎn)開閉時存在機(jī)械磨損、電弧燒傷等現(xiàn)象，觸點(diǎn)壽命短，所以可靠性和可維護(hù)性較差。而PLC采用半導(dǎo)體技術(shù)，大量的開 之動作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，其壽命長、可靠性高。PLC還具有自診斷功能，能查 出自身的故障，隨時顯示給操作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)提供了方便5、 從定時、記數(shù)比較電器控制定時精度不高，容易受環(huán)境溫度變化影響，且無記數(shù)功能；plc時

7、鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時范圍寬； 方案一PLC控制靈活性和可擴(kuò)展性比較好，采用串行掃描工作方式，而且控制速度快可靠性能高，并且調(diào)試維護(hù)方便。方案二結(jié)構(gòu)復(fù)雜，速度慢，可靠性低，不便于維護(hù)。從以上比較可知，采用方案一利用PLC為控制器比較好。第三章 硬件設(shè)計3.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖 圖3.1結(jié)構(gòu)方框圖3.2 I/O分配表3.1 名 稱 輸入編號名稱 輸出編號1號投票開關(guān)X000燈Y0（不通過）Y0002號投票開關(guān)X001燈Y1（等票）Y0013號投票開關(guān)X002燈Y2（通過）Y0024號投票開關(guān)X0035號投票開關(guān)X0046號投票開關(guān)X0057號投票開關(guān)X0068號投票開關(guān)X0079

8、號投票開關(guān)X01010號投票開關(guān)X011啟動開關(guān)X012復(fù)位按鈕X0133.3 I/O接線圖圖3.1接線圖3.4 元器件選型3.4.1PLCPLC采用FX2n-32MR-001，F(xiàn)X2N系列是三菱PLCFX家族中最先進(jìn)的系列。有高速處理及可擴(kuò)展大量滿足單個需要的特殊功能模塊，靈活性和控制能力強(qiáng)，可擴(kuò)展到256點(diǎn)。且具有如下特點(diǎn)：1.系統(tǒng)配置即固定又靈活；2.編程簡單；3.備有可自由選擇，豐富的品種；4.令人放心的高性能；5.高速運(yùn)算；6.使用于多種特殊用途；7.外部機(jī)器通訊簡單化；8.共同的外部設(shè)備。由于該課程設(shè)計僅用到13個輸入3個輸出點(diǎn)。比較FX2n系列：表3.2 FX2N型號可知采用FX

9、2n-32MR比較合適，利用率較高。3.4.2指示燈指示燈選擇型號SC986-LED 額定電壓24VDC 額定電流15mA功率0.36W，顏色紅、黃、綠各一個。由于PLC輸出端采用24V直流電，所以選擇額定電壓為24V的指示燈，SC986-LED耐壓強(qiáng)度高，內(nèi)置限流電阻不需要再外接電阻。3.4.3直流電源直流電源選擇型號JCA10-24額定電流為0.5A額定電壓24VDC，尺寸78*48*21mm。3.4.4開關(guān)KCD1-101 面板尺寸21X15mm，兩腳，共十個，作為選擇開關(guān)。KCD12-A 圓型 小型綠色按鈕 3A 250V ，一個，作為計票開關(guān)。3.4.5復(fù)位按鈕LAY37-11BN（

10、Y090)平頭紅色按鈕不帶鎖 ，一個，作為復(fù)位開關(guān)。 第四章 軟件設(shè)計4.1流程圖圖4.1流程圖4.2設(shè)計思路 （1）首先啟動運(yùn)行PLC，并且對數(shù)據(jù)寄存器D10清零，采用以下梯形圖 （2）利用計票開關(guān)控制整個主控程序： （3）十個人進(jìn)行投票，在5s時間內(nèi)完成，此期間可以改變主意，當(dāng)定時5s時間到時進(jìn)行數(shù)據(jù)累加計算，程序采用順序掃描，則采用加一指令，將結(jié)果存入數(shù)據(jù)寄存器D10。（4）利用定時器T0進(jìn)行定時5s,且當(dāng)復(fù)位按鈕動作時，定時器也清零。（5）定時5s結(jié)束時，將D10中存的數(shù)與5比較，當(dāng)小于5時輔助繼電器M0閉合，使得Y0指示燈亮，表示投票人數(shù)少于5，不通過。當(dāng)D10與5相等時，輔助繼電器

11、M1閉合，指示燈Y1亮，表示同票。當(dāng)D10大于5時，輔助繼電器M2閉合，指示燈Y2亮，表示通過。（6）利用X13對數(shù)據(jù)寄存器及輔助繼電器清零，以便再次投票：（7）主控程序結(jié)束：4.3梯形圖第五章 系統(tǒng)調(diào)試5.1硬件調(diào)試檢查到線的連接情況，看是否有短路開路現(xiàn)象。檢查開關(guān)按鈕是否能正常工作，指示燈是否正常。同時檢查系統(tǒng)的抗干擾能力。5.2軟件調(diào)試（1） 閉合X12開始投票，當(dāng)有4人投票時（比如X0、X1、X4、X7），5s開始計數(shù)比較，輔助繼電器M0閉合，不通過指示燈Y1亮，如圖所示： 圖5.1圖5.2圖5.3（2）閉合X12開始投票，當(dāng)有7人投票時（比如X0、X1、X4、X7），5s開始計數(shù)比較

12、，輔助繼電器M0閉合，不通過指示燈Y1亮，如圖所示：圖5.4圖5.5圖5.65.3結(jié)果分析由調(diào)試結(jié)果可知，系統(tǒng)軟件硬件均能正常工作，在啟動投票按鈕后5s內(nèi)進(jìn)行投票，之后顯示結(jié)果。在5s內(nèi)可以隨時改變決定，但在5s后不能再進(jìn)行投票。經(jīng)過測驗(yàn)符合設(shè)計要求。 設(shè)計心得本次 PLC 課程設(shè)計題目與實(shí)際生活聯(lián)系緊密，使我充分認(rèn)識到了這門課 程的實(shí)際意義和現(xiàn)實(shí)重要性。通過本次課程設(shè)計我掌握了電氣控制的原理設(shè)計 的基本方法，并能達(dá)到熟練使用可編程控制器實(shí)現(xiàn)簡單控制系統(tǒng)的控制要求， 尤其是對于順序控制指令的使用?；究梢允炀毜剡M(jìn)行系統(tǒng)外圍電路設(shè)計、接線、編程、

13、調(diào)試等工作。 通過本次課程設(shè)計，我學(xué)到很多東西，不只是 PLC 這門課程的知識，還體會到了很多道理。從剛拿到題目時的無從下手到盲目翻閱資料的同時居然忘記 看老師給的重要設(shè)計指導(dǎo)，從完成設(shè)計大體框架的興奮到被小問題阻礙的不知所措，直到最后多方請教、多方咨詢終于完成設(shè)計，收獲了滿滿的成就感。最重要的是讓我明白：堅持就是勝利。最簡單卻最有效的成功方法。 作為一名學(xué)生，在設(shè)計的思想、經(jīng)驗(yàn)等等方面難免有所欠缺和不足之處， 但是，經(jīng)過老師和同學(xué)們的幫助，我還是順利的完成了課程設(shè)計。在此，我要感謝老師給了我一個把所學(xué)的知識與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的鍛煉機(jī)會，讓我在完成課程設(shè)計的過程中學(xué)到了很多很多。也要感謝同學(xué)們在此期間對我的幫助。 參考文獻(xiàn)1任勝杰.電氣控制與PLC系統(tǒng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.2常曉玲.電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.3三菱電機(jī)公司.FX2n編程手冊，2004.4三菱電機(jī)公司.FX系列特殊功能模塊用戶手冊，2004.5王兆義，楊新志.小型可編程控制器實(shí)用技術(shù).2版