PLC實(shí)現(xiàn)十人投票機(jī)

1、電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書十人投票機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)院 、 部： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 何鵬輝 指導(dǎo)教師： 陳華容 職稱 高級實(shí)驗(yàn)師專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 電氣本1304班 完成時間： 2016年 6月4日 湖南工學(xué)院電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)課題任務(wù)書學(xué)院：電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)：電氣工程及其自動化 指導(dǎo)教師陳華容學(xué)生姓名何鵬輝課題名稱十人投票機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)一、目標(biāo) 設(shè)計(jì)一個基于PLC的十人投票機(jī)。二、任務(wù)根據(jù)控制要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識，進(jìn)行十人投票機(jī)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高理論知識工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問

2、題的能力。主要內(nèi)容包括：1. 設(shè)計(jì)該系統(tǒng)電氣控制硬件系統(tǒng)；2PLC選擇及其它電器元器件的選型；3用計(jì)算機(jī)繪制PLC控制電路圖；4設(shè)計(jì)該系統(tǒng)PLC控制梯形圖；5進(jìn)行系統(tǒng)仿真測試，并要有測試記錄；6. 編寫設(shè)計(jì)說明書。三、要求1運(yùn)行PLC；2當(dāng)PLC運(yùn)行時，X12：計(jì)票開關(guān)=OFF，則不執(zhí)行投票計(jì)算。3當(dāng)PLC運(yùn)行時，再扳X12X12：計(jì)票開關(guān)=ON，投票開始，并開始計(jì)時，此時需在15s內(nèi)完成投票(贊成與不贊成)，請扳動X0X11(如贊成：X：ON，若反對X：OFF)。4X12=ON，15s后立即顯示投票結(jié)果，若顯示指示燈 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

3、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。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(jìn)行投票。主要參考資料1史國生主編，電氣控制與可編程控制器技術(shù)M。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012。2于廣慶主編，可編程控制器原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)M。北京：清華大學(xué)出版社，2004。3 吳啟紅主編，變頻器、可編程控制器及觸摸屏綜合應(yīng)用技術(shù)實(shí)操指導(dǎo)書（第二版）M。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010。4 史國生，鞠勇。電氣控制與可編程控制器技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程M。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010。5 于曉云，許連閣?？删幊炭刂萍夹g(shù)應(yīng)用項(xiàng)目化教程

4、M。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011。 6 廖常初。PLC編程及應(yīng)用M。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年。7 胡學(xué)林。可編程控制器應(yīng)用技術(shù)M。北京：高等教育出版社，2001年。8 三菱FX系列可編程序控制器編程手冊M。三菱公司編，2001年。9 三菱可編程序控制器應(yīng)用101例M。三菱公司編, 1994年。10 史宜巧，孫業(yè)明，景紹學(xué)。PLC技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目教程M。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009。教研室意見 教研室主任：（簽字）年 月 日摘 要 可編程控制器（programmable logic controller, PLC ）是一種以微型計(jì)算機(jī)為核心的通用工業(yè)控制器。它是繼承了繼電器控制器裝置的

5、部分突出性能，并與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通行技術(shù)結(jié)合為一體，代表了當(dāng)前電器控制技術(shù)的世界先進(jìn)水平。本文闡述了十人投票控制系統(tǒng)的PLC控制、自動計(jì)數(shù)一些基本思路和方法，介紹了關(guān)于PLC工作特點(diǎn)及運(yùn)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(yīng)用。FX不僅編程簡單，通用性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，而且具有易于操作及維護(hù)，設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短等優(yōu)點(diǎn)。目錄1 前言42 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的一般步驟：63 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)83.1系統(tǒng)輸入輸出設(shè)計(jì)83.2 PLC的選擇83.3 I/O點(diǎn)的

6、分配表93.4 PLC輸入輸出電路圖93.5時序圖103.6明細(xì)程序梯形圖113.7調(diào)試與測試124結(jié)束語155 參考文獻(xiàn) .16附錄 源程序及梯形圖17 5 / 27 1前 言可編程控制器（programmable logic controller, PLC ）是一種以微型計(jì)算機(jī)為核心的通用工業(yè)控制器。它是繼承了繼電器控制器裝置的部分突出性能，并與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通行技術(shù)結(jié)合為一體，代表了當(dāng)前電器控制技術(shù)的世界先進(jìn)水平。本文闡述了十人投票控制系統(tǒng)的PLC控制、自動計(jì)數(shù)一些基本思路和方法，介紹了關(guān)于PLC工作特點(diǎn)及運(yùn)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

7、應(yīng)用。FX不僅編程簡單，通用性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，而且具有易于操作及維護(hù)，設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短等優(yōu)點(diǎn)。 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用1、主機(jī)主機(jī)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(yùn)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(jìn)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(yīng)外部設(shè)備（如編程器、電腦、打印機(jī)等）的請求以及進(jìn)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

8、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(yīng)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(shè)備聯(lián)接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開關(guān)等）的控制信號。輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動輸出設(shè)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(diǎn)數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是PLC的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)，通常小型機(jī)有幾十個點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個點(diǎn)，大型機(jī)將超過千點(diǎn)。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

9、常也為輸入設(shè)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(shè)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(jìn)行電腦編程和監(jiān)控。5、輸入/輸出擴(kuò)展單元I/O擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元（即主機(jī)）聯(lián)接在一起。6、外部設(shè)備接口此接口可將編程器、打印機(jī)、條碼掃描儀等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián)，以完成相應(yīng)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(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)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

10、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，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(yīng)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(jìn)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(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀

11、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(dāng)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）輸出，驅(qū)動相應(yīng)輸出設(shè)備工作。2.3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟：（1）深入了解控制要求，確定控制的操作方式、應(yīng)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(diǎn)數(shù)。進(jìn)行I/O點(diǎn)的分配。（3）選定PC型號。（4）繪制PC外部接線圖，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的主電路。（5）設(shè)計(jì)PC控制程序。（6）模擬調(diào)試。（7）制作控制柜。（8）進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試。（9）編制技術(shù)文件。3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)輸入輸出設(shè)計(jì)

12、在十人投票PLC控制系統(tǒng)中，我們總共用到了12個輸入點(diǎn)和3個輸出點(diǎn)。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、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(diǎn)數(shù)既要滿足需求也要考慮經(jīng)濟(jì)效益，一般I/O點(diǎn)數(shù)多的PLC價(jià)格比較貴，特別是大型PLC，雖然速度比較快，但是體積大、價(jià)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(diǎn)和3個輸出點(diǎn)，故使用小型PLC即可。在設(shè)計(jì)中，我們采用輸入輸出點(diǎn)數(shù)為15點(diǎn)的PLC。（2）PLC的輸出類型的選擇PLC的輸出有三種類型：繼電器

13、輸出型：為有觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較低的直流負(fù)載或交流負(fù)載回路；可控硅輸出型：為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的交流電源負(fù)載；晶體管輸出型：為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的直流電源負(fù)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(jìn)行控制的系統(tǒng)，一般的低檔機(jī)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(yīng)選用帶A/D、D/A轉(zhuǎn)換，加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)。對于控制比較復(fù)雜，控制性能要求較高的系統(tǒng)，例如要實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可視控制規(guī)模及復(fù)雜的程度，選用中檔機(jī)或者高檔機(jī)。

14、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。在十人投票機(jī)PLC控制系統(tǒng)中，主要以開關(guān)量進(jìn)行控制，所以我們采用低檔的PLC既可以滿足要求。在設(shè)計(jì)中我們用到的PLC型號為-32MR-001。3.3 I/O分配表I/O點(diǎn)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)1X000燈Y0Y000選擇開關(guān)2X001燈Y1Y001選擇開關(guān)3X002燈Y2Y002選擇開關(guān)4X003選擇開關(guān)5X004選擇開關(guān)6X005選擇開關(guān)7X006選擇開關(guān)8X007選擇開關(guān)9X010選擇開關(guān)10X011按鈕PB12X012按鈕PB13X013表1 I/O點(diǎn)的分配表3.4 PLC輸入輸出電路圖圖

15、1 PLC輸入輸出電路圖3.5時序圖3.6明細(xì)程序梯形圖打開PLC電源，M8002使D10和D11復(fù)位清零。按下起動按鈕PB12時，M3得電，并自鎖。同時，T0定時器15S計(jì)時開始。開始投票。開始投票后，可以進(jìn)行投票。投票員可以進(jìn)行投票，贊成的扳到ON，反對的扳到OFF。在15S內(nèi)，投票是可以反悔的。因?yàn)榇藭r，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(dāng)15S到后，定時器到時間。T0閉合，線路通電。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?yàn)椋€是在這個掃

16、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D11>D10，M0閉合，Y0得電，燈Y0亮，表示不通過；若D11=D10，M1閉合，Y1得電，燈Y1亮，表示同票；若D11<D10，M2閉合，Y2得電，燈Y2亮，表示通過。到下一個掃描周期，因?yàn)镸0、M1、M2其中一個已得電，對應(yīng)的常閉觸點(diǎn)M0、M1、M2斷開。所以15秒過后投票或反悔，是無效的。當(dāng)投票完成后，按下歸零按鈕PB13。常開觸點(diǎn)X013閉合，D10、D11清零，M0、M1、M2復(fù)位。常閉觸點(diǎn)X013斷開，X012失電，T0復(fù)位，M3失電自鎖取消。常閉觸點(diǎn)X013斷開，Y000、Y001

17、、Y002失電，所有燈熄滅。程序還原為開始狀態(tài)，此時可再次進(jìn)行投票。當(dāng)有7人投贊成時，3個投反對時。此時是通過，應(yīng)該燈Y2亮，繼電器Y002得電。3.7 調(diào)試與測試當(dāng)有7人投贊成時，3個投反對時。此時是通過，應(yīng)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(shí)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(yù)測結(jié)果一樣，PLC軟件正確。經(jīng)測試，本設(shè)計(jì)完全符合十人投票機(jī)的設(shè)計(jì)要求。4 結(jié)束語此次的

18、PLC投票設(shè)計(jì)，讓我深刻的清楚了PLC的設(shè)計(jì)流程與方法。課程設(shè)計(jì)，考驗(yàn)的是理論與實(shí)踐結(jié)合的能力。就比如，這次的課程的設(shè)計(jì)中。原來，起動X12是用選擇開關(guān)的，但是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)。用選擇開關(guān)，每次投票結(jié)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(qiáng)的實(shí)踐能力。我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面

19、對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)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，我們都可以在實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)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(wù)，從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。5 參考文獻(xiàn)1鐘肇新、范建東、馮太合編.可編程控制器原理及應(yīng)用（第四版）M.華南理工大學(xué)出版社.2008.22 范永勝電氣控制與PLC應(yīng)用M. 北京：電子工業(yè)出版社，2007.73 胡學(xué)林. 可編程控制器原理及應(yīng)用M. 北京：電子工業(yè)出版社，2005.84 吳中俊. 可編程控制器原理及應(yīng)用M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.1附錄一：源程序0 LD