基于PLC控制的作息時(shí)間控制系統(tǒng)

目錄第一章 緒論 11.1引言 11.2可編程限制器的特點(diǎn) 11.3PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 11.4PLC的設(shè)計(jì)步驟 21.4.1硬件設(shè)計(jì) 2軟件設(shè)計(jì) 2其次章 作息時(shí)間限制系統(tǒng)的方案論證 22.1方案論證 22.2限制要求 3第三章 作息時(shí)間PLC限制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 43.1輸入輸出點(diǎn)安排 43.2限制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 53.3限制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 53.3.1秒脈沖程序的設(shè)計(jì) 53.3.2分顯示程序的設(shè)計(jì) 53.3.3時(shí)顯示程序的設(shè)計(jì) 73.3.4星期顯示程序的設(shè)計(jì) 83.3.5數(shù)字顯示原理 9廣播、燈、打鈴程序設(shè)計(jì) 113.4作息時(shí)間PLC限制器總梯形圖 14第四章 參考文獻(xiàn) 144.1參考文獻(xiàn) 14第五章 附錄 14附圖（1）作息時(shí)間PLC限制器接線圖 14附圖（2）作息時(shí)間PLC限制器總梯形圖 14緒論1.1引言本文介紹一種用PLC限制的作息時(shí)間限制系統(tǒng)，具體地闡述了系統(tǒng)組成、系統(tǒng)硬件接線和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，并具體介紹了系統(tǒng)工作原理。該系統(tǒng)具有外設(shè)電路配置簡(jiǎn)潔、擴(kuò)展便利、操作簡(jiǎn)潔、牢靠性高、好用性強(qiáng)等特點(diǎn)，集電鈴、路燈、宿舍燈、教室燈、音樂廣播自動(dòng)限制于一體，并具有周末與假期限制功能，實(shí)現(xiàn)了作息時(shí)間無(wú)人限制的自動(dòng)化、科學(xué)化管理與操作。作息時(shí)間限制；PLC；軟件設(shè)計(jì)1.2可編程限制器的特點(diǎn)20世紀(jì)60年頭末，為了克服傳統(tǒng)繼電器的種種應(yīng)用上的缺點(diǎn)，人們研制出了一種先進(jìn)的自動(dòng)限制設(shè)備PLC，由于PLC具有優(yōu)良的技術(shù)性能，因此它一問世就很快得到了推廣應(yīng)用?，F(xiàn)在PLC作為用于工業(yè)生產(chǎn)過程限制的專用計(jì)算機(jī)，與商家、家用的微機(jī)不同，由于限制對(duì)象的困難性，運(yùn)用環(huán)境的特別性和工作運(yùn)行的連續(xù)性，使其在設(shè)計(jì)上有很多特點(diǎn)。牢靠性高，抗干擾實(shí)力強(qiáng)；接口模塊功能強(qiáng)、品種多；硬件配套齊全，用戶運(yùn)用便利，適應(yīng)性強(qiáng)；編程方法簡(jiǎn)潔、直觀；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)/安裝、調(diào)試工作量少；修理工作量小、維護(hù)便利；體積小、耗能低、重量輕。1.3PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化消遣等各個(gè)行業(yè)，運(yùn)用狀況主要分為如下幾類：開關(guān)量邏輯限制運(yùn)動(dòng)限制閉環(huán)過程限制數(shù)據(jù)處理通信聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變更的量（即模擬量），1.4PLC的設(shè)計(jì)步驟開發(fā)應(yīng)用PLC的設(shè)計(jì)任務(wù)分為硬件和軟件設(shè)計(jì)兩部分。硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)主要包括：確定支配PLC的輸入、輸出點(diǎn)；設(shè)計(jì)外圍電路，包括主電路；選購(gòu)PLC并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝接線等內(nèi)容。軟件設(shè)計(jì)大多數(shù)用梯形圖和指令程序，主要包括：設(shè)計(jì)限制流程，依據(jù)工藝要求先畫出工作循環(huán)，如有必要再畫具體的狀態(tài)流程圖；依據(jù)工作循環(huán)圖，畫出虛擬的電路圖繼電器梯形圖；按梯形圖編寫指令程序表；系統(tǒng)調(diào)試：依據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，必要時(shí)還可對(duì)硬件進(jìn)行修改，直到符合要求為止。本系統(tǒng)用PLC設(shè)計(jì)作息時(shí)間的限制過程。作息時(shí)間限制系統(tǒng)的方案論證2.1方案論證目前常用的作息時(shí)間限制方法有①單片機(jī)限制②PLC限制。兩種方式的限制原理基本似，都是分別以各自的主控器件來完成門信號(hào)的采集、運(yùn)行狀態(tài)限制和設(shè)定，達(dá)到自動(dòng)調(diào)整和時(shí)事限制運(yùn)行的功能。本設(shè)計(jì)采納PLC限制方式，選用三菱Fx2N一48MRPLC作限制器，有24個(gè)輸入點(diǎn)，24個(gè)輸出點(diǎn)，繼電器輸出，時(shí)間顯示用4個(gè)數(shù)碼管,星期顯示用l個(gè)數(shù)碼管,完成本設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)作息時(shí)間限制的目的。PLC作息時(shí)間限制器采納數(shù)碼顯示，能夠精確顯示分、時(shí)、星期，在肯定的時(shí)間內(nèi)能夠自動(dòng)打鈴，放、關(guān)廣播，放、關(guān)音樂，開熄學(xué)生宿舍燈，且通過變更輸入PLC的程序能夠敏捷變更冬、夏季作息時(shí)間。此外，該P(yáng)LC作息時(shí)間限制器還設(shè)置了手動(dòng)按鈕，用于調(diào)整分、時(shí)、星期。2.2限制要求作息時(shí)間限制器的限制要求如下；開機(jī)時(shí)初始狀態(tài)顯示為00時(shí)00分，顯示星期為“星期一”。按下啟動(dòng)按鈕，限制器起先計(jì)時(shí)工作。能將時(shí)間顯示調(diào)整到當(dāng)前的日期剛好間?？砂此O(shè)置的時(shí)間要求打鈴。可依據(jù)須要限制其他裝置。作息時(shí)辰表（此處只列出冬季作息時(shí)辰表）見表1。設(shè)置相應(yīng)的手動(dòng)按鈕，使限制器運(yùn)用更加便利。為了便于廣闊師生過好雙休日，從星期五下午晚餐起先至星期日下午18：00停止打鈴。表1PLC作息時(shí)間限制器冬季作息時(shí)辰表項(xiàng)目起訖起床6：20—6：30早操6：40—6：50洗漱6：50—7：00早餐7：00—7：40預(yù)備鈴7：40—7：50第一節(jié)課8：00—8：50其次節(jié)課9：00—9：50課間操9：50—10：10第三節(jié)課10：10—11：00第四節(jié)課11：10—12：00中餐（廣播）12：--12：30午休12：30—14：20預(yù)備鈴14：20—14：30第五節(jié)課14：30—15：20第六節(jié)課15：30—16：20文體活動(dòng)16：30—17：30晚餐17：30—18：00自由活動(dòng)18：00—18：50預(yù)備鈴18：50—19：00晚自習(xí)19：00—20：30熄燈21：00作息時(shí)間PLC限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1輸入輸出點(diǎn)安排作息時(shí)間PLC限制器輸入輸出點(diǎn)安排表見表2。表2作息時(shí)間PLC限制器輸入輸出點(diǎn)安排表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)啟動(dòng)按鈕SB1X0數(shù)碼管a段aY0停止按鈕SB2X1數(shù)碼管b段bY1手動(dòng)打鈴SB3X2數(shù)碼管c段cY2“分”調(diào)整按鈕SB4X3數(shù)碼管d段dY3“時(shí)”調(diào)整按鈕SB5X4數(shù)碼管e段eY4“天”調(diào)整按鈕SB6X5數(shù)碼管f段fY5開廣播SB7X6數(shù)碼管g段gY6關(guān)廣播SB8X7數(shù)碼管公共端D1Y10開燈SB9X8數(shù)碼管公共端D2Y11熄燈SB10X9數(shù)碼管公共端D3Y12數(shù)碼管公共端D4Y13數(shù)碼管公共端D5Y14秒閃耀發(fā)光二極管POINTY15廣播繼電器KA1Y20電鈴繼電器KA2Y21宿舍燈繼電器KA3Y223.2限制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)作息時(shí)間PLC限制器接線圖如附圖(1)所示。3.3限制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)秒脈沖程序的設(shè)計(jì)秒脈沖程序梯形圖如圖1所示。圖1作息時(shí)間PLC限制器秒脈沖程序梯形圖當(dāng)按下SB0時(shí)，X0閉合，發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，使協(xié)助繼電器M200線圈得電并自鎖。計(jì)時(shí)器T0、T1組成1s時(shí)鐘脈沖程序；Y20為秒閃耀輸出；M0、C0組成分進(jìn)位脈沖。分顯示程序的設(shè)計(jì)分顯示程序梯形圖如圖2所示。圖2作息時(shí)間PLC限制器分顯示程序梯形圖由助繼電器M1~M10分別接通分個(gè)位顯示程序。當(dāng)M1閉合時(shí)，分個(gè)位顯示“0”；當(dāng)M2閉合時(shí)，分個(gè)位顯示“1”；當(dāng)M3閉合時(shí)，分個(gè)位顯示“2”，依次類推。由協(xié)助繼電器M13~M18分別接通分十位顯示程序。當(dāng)M13閉合時(shí)，分十位提示“0”；當(dāng)M14閉合時(shí)，分十位顯示“1”；當(dāng)M15閉合時(shí)，分十位顯示“2”，依次類推。初始狀態(tài)時(shí)，協(xié)助繼電器M1和M13閉合，分的個(gè)位及十位均顯示“0”。當(dāng)計(jì)數(shù)器C0累計(jì)計(jì)滿60個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器C0常開觸點(diǎn)閉合，協(xié)助繼電器M0線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合，產(chǎn)生一個(gè)分個(gè)位脈沖及分個(gè)位移位脈沖。分個(gè)位移位脈沖的到來，使得移位指令將M1當(dāng)前的“1”狀態(tài)左移一位至M2，協(xié)助繼電器M2閉合，分個(gè)位顯示“1”；若再來一個(gè)移位脈沖，移位指令將M2當(dāng)前的狀態(tài)左移一位至M3，協(xié)助繼電器M3閉合，分的個(gè)位上顯示“2”，依次類推。當(dāng)分個(gè)位脈沖滿10個(gè)時(shí)，M1的狀態(tài)已移位至協(xié)助繼電器M11中，M11線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合，使協(xié)助繼電器M2-M10復(fù)位，協(xié)助繼電器M1又閉合，分個(gè)位上又顯示“0”，協(xié)助繼電器M2-M10復(fù)位，為下一次分個(gè)位循環(huán)顯示作好打算。同時(shí)，M11常開觸點(diǎn)閉合，使協(xié)助繼電器M12產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的上升沿脈沖。這個(gè)上升沿脈沖使得協(xié)助繼電器M13當(dāng)前的“1”狀態(tài)移位至M14中，分的十位上顯示“1”，依次類推。當(dāng)分十位脈沖滿6個(gè)時(shí)，M13的狀態(tài)已移位至協(xié)助繼電器M19中，M19線圈通電，其常開觸點(diǎn)閉合，使協(xié)助繼電器M13-M18復(fù)位，協(xié)助繼電器M13閉合，分十位上又顯示為“0”。當(dāng)須要對(duì)分進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整時(shí)，只須要按下按鈕SB4，此時(shí)X3閉合，計(jì)數(shù)器C10計(jì)數(shù)。經(jīng)過1次計(jì)數(shù)后，其常開觸點(diǎn)閉合，使得狀態(tài)繼電器S5得電，其一常開觸點(diǎn)閉合，產(chǎn)生一個(gè)分位脈沖，變更分的當(dāng)前顯示，而狀態(tài)繼電器S5的另一常開觸點(diǎn)閉合，使計(jì)數(shù)器C10復(fù)位，為下一次計(jì)數(shù)作好打算。時(shí)顯示程序的設(shè)計(jì)時(shí)顯示程序梯形圖如圖3所示。由協(xié)助繼電器M21-M30分別接通時(shí)個(gè)位顯示程序。當(dāng)M21閉合時(shí)，時(shí)個(gè)位顯示“0”；當(dāng)M22閉合時(shí)，時(shí)個(gè)未顯示“1”；當(dāng)M23閉合時(shí)，時(shí)個(gè)位顯示“2”，依次類推。由協(xié)助繼電器M33-M35分別接通時(shí)十位顯示程序。當(dāng)M33閉合時(shí)，時(shí)十位顯示“0”；當(dāng)M34閉合時(shí)，時(shí)十位顯示“1”；當(dāng)M35閉合時(shí)，時(shí)十位顯示“2”。圖3作息時(shí)間PLC限制器時(shí)顯示程序梯形圖初始狀態(tài)時(shí)，因協(xié)助繼電器M21和M23閉合，故時(shí)的個(gè)位及十位均顯示為“0”。當(dāng)分十位脈沖滿6個(gè)時(shí)，M13的狀態(tài)已移位至協(xié)助繼電器M19，M19線圈得電，1一2常開觸點(diǎn)閉合，使協(xié)助繼電器M20產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的上升沿脈沖。這個(gè)上升沿脈沖一方面對(duì)計(jì)數(shù)器C1供應(yīng)脈沖，另一方面使得協(xié)助繼電器M21當(dāng)前的“1”狀態(tài)移位至協(xié)助繼電器M22中，時(shí)的個(gè)位上顯示“1”，如此不斷循環(huán)移位。當(dāng)時(shí)個(gè)位脈沖滿10個(gè)時(shí)，M20的狀態(tài)已移至協(xié)助繼電器M31中，M31線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合，使協(xié)助繼電器M32產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的上升沿脈沖。這個(gè)世上上沿脈沖使得協(xié)助繼電器M33當(dāng)前的“1”狀態(tài)移位至協(xié)助繼電器M34中，時(shí)的十位上顯示為“1”。當(dāng)脈沖C1累計(jì)滿24個(gè)脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器C1常開觸點(diǎn)閉合，協(xié)助繼電器M38線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合，使協(xié)助繼電器M22-M30及協(xié)助繼電器M33-M34復(fù)位，協(xié)助繼電器M21及M33閉合，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位上又顯示為“0”當(dāng)須要對(duì)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整時(shí)，只需按下按鈕SB5，此時(shí)X4閉合，計(jì)數(shù)器C11計(jì)數(shù)。經(jīng)過一次計(jì)數(shù)后，其常開觸點(diǎn)閉合，使得狀態(tài)繼電器S6得電，其一常開觸點(diǎn)閉合，產(chǎn)生一個(gè)時(shí)個(gè)位移位脈沖，變更時(shí)的當(dāng)前顯示。而狀態(tài)繼電器S6的另一常開觸點(diǎn)閉合，使計(jì)數(shù)器C11復(fù)位，為下一次計(jì)數(shù)作好打算。星期顯示程序的設(shè)計(jì)星期顯示程序設(shè)計(jì)梯形圖如圖4所示。由協(xié)助繼電器M40-M46分別接通星期顯示程序。當(dāng)M40閉合時(shí)，星期顯示“1”；當(dāng)M41閉合時(shí)，星期顯示“2”，依次類推。圖4作息時(shí)間PLC限制器星期顯示程序梯形圖初始狀態(tài)時(shí)，因協(xié)助繼電器M40閉合，星期顯示為“1”。當(dāng)時(shí)移位脈沖滿24個(gè)時(shí)，協(xié)助繼電器M38得電，其常開觸點(diǎn)閉合，接通計(jì)數(shù)器C2并起先計(jì)數(shù)，另一常開觸點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)星期脈沖及星期移位脈沖。星期移位脈沖的來到，使移位指令將M40當(dāng)前的“1”狀態(tài)右移一位至M41中，協(xié)助繼電器M41閉合，星期顯示“2”；若再來一個(gè)移位脈沖，移位指令M41當(dāng)前的狀態(tài)右移一位至M42中，協(xié)助繼電器M42閉合，星期上顯示“3”，如此不斷移位。當(dāng)星期脈沖滿7個(gè)時(shí)，計(jì)數(shù)器C2的常開觸點(diǎn)閉合，一方面使其復(fù)位，另一方面接通協(xié)助繼電器M48，協(xié)助繼電器M48的常開觸點(diǎn)閉合，同時(shí)M40的狀態(tài)已移至M47；M47線圈通電，其常開觸點(diǎn)閉合，使協(xié)助繼電器M41-M46復(fù)位，協(xié)助繼電器M當(dāng)須要對(duì)星期狀態(tài)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整時(shí)，只需按下SB6，此時(shí)X5閉合，計(jì)數(shù)器C12經(jīng)過一次技術(shù)后動(dòng)作，其常開岔點(diǎn)閉合，使得狀態(tài)繼電器S7得電，其一常開觸點(diǎn)閉合，產(chǎn)生一個(gè)星期移位脈沖，變更星期的當(dāng)前顯示。而狀態(tài)繼電器S7的另一常開觸點(diǎn)閉合，使計(jì)數(shù)器C12復(fù)位，為下一次計(jì)數(shù)作好打算。數(shù)字顯示原理開機(jī)時(shí)，時(shí)間顯示為星期1，00時(shí)00分。數(shù)字顯示原理如圖5所示。圖5數(shù)字顯示原理PLC的輸出點(diǎn)Y0~Y6分別街道七段數(shù)碼管的a~g。要顯示數(shù)字只須要Y0~Y6有輸出信號(hào)，即Y0~Y7字元件中Y0~Y6有輸出為1時(shí)才有數(shù)字顯示出來。例如，顯示1只需Y1和Y2有信號(hào)輸出，它的十進(jìn)制常數(shù)為K6=1ⅹ2+1ⅹ4,即K6轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)正好滿意要求。再把常數(shù)值K6有MOV指令傳送到相應(yīng)的數(shù)碼管中就可以顯示數(shù)字了。表3為顯示數(shù)字0~9的常數(shù)值。各協(xié)助繼電器與其對(duì)應(yīng)的時(shí)間見表4。表3顯示數(shù)字0-9的常數(shù)值顯示數(shù)字輸出點(diǎn)狀態(tài)常數(shù)值Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y000111111K6310000110K621011011K9131001111K7941100110K10251101101K10961111101K12570000111K781111111K12791101111K11表4各協(xié)助繼電器所對(duì)應(yīng)的時(shí)間0123456789分個(gè)位M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10分十位M13M14M15M16M17M18時(shí)個(gè)位M21M22M23M24M25M26M27M28M29M30時(shí)十位M33M34M35星期M40M41M42M43M44M25M46數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描梯形圖如圖6初始狀態(tài)時(shí)，協(xié)助繼電器M10閉合，特別協(xié)助繼電器M8011每閉合一次，計(jì)數(shù)器C3就計(jì)數(shù)一次，其常開觸點(diǎn)閉合并接通協(xié)助繼電器M110，協(xié)助繼電器M110的常開觸點(diǎn)又使計(jì)數(shù)器C3復(fù)位。協(xié)助繼電器M110的另一常開觸點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)移位脈沖，移位脈沖指令將協(xié)助繼電器M100的當(dāng)前狀態(tài)“1”移到協(xié)助繼電器M101中，使協(xié)助繼電器M101的當(dāng)前狀態(tài)為“1”，依次類推。當(dāng)移到最高位時(shí)，協(xié)助繼電器M105得電閉合，其常開觸點(diǎn)閉合，使協(xié)助繼電器M101-M104復(fù)位，如此周而復(fù)始地進(jìn)行移位。圖6作息時(shí)間PLC限制器數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描梯形圖由于協(xié)助繼電器M100-M104分別接通輸出繼電器Y10-Y14，而特別協(xié)助繼電器M8011每10ms閉合一次，因而我們用肉眼很難辨別出數(shù)碼管是輪番閉合的，我們看到的是同時(shí)顯示的數(shù)碼管。廣播、燈、打鈴程序設(shè)計(jì)當(dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定時(shí)間時(shí)，該時(shí)間所對(duì)應(yīng)的協(xié)助繼電器將得電，其常開觸點(diǎn)閉合，從而對(duì)廣播、燈、電鈴驚醒限制。.1廣播限制的設(shè)計(jì)廣播限制梯形圖如圖7所示。當(dāng)?shù)椒艔V播的時(shí)間時(shí)，以下各組協(xié)助繼電器：（M34、M27、M16、M1），（M34、M23、M13、M1），（M27、M15、M1），（M30、M18、M33、M1）中有一組的常開觸點(diǎn)閉合，協(xié)助繼電器M52得電閉合，使得輸出繼電器Y23線圈得電并自鎖，此時(shí)起先放廣播。當(dāng)須要手動(dòng)放廣播時(shí)，只需按下按鈕SB7，則X6閉合，輸出繼電器Y23得電并自鎖，也能達(dá)到放廣播的目的。圖7作息時(shí)間PLC限制器廣播制梯形圖當(dāng)?shù)疥P(guān)廣播的時(shí)間時(shí)，以下各組協(xié)助繼電器：（M21、M14、M34、M1），（M28、M16、M34、M1），（M27、M18、M1），（M34、M23、M16、M1）中有一組的常開觸點(diǎn)閉合，協(xié)助繼電器M53線圈得電閉合，串接在協(xié)助繼電器Y23線圈中的常開觸點(diǎn)斷開，輸出繼電器Y23斷電，停止播放廣播。.2燈的限制的設(shè)計(jì)燈的限制梯形圖如圖8所示。圖8作息時(shí)間PLC限制器燈限制梯形圖當(dāng)?shù)綄W(xué)校開燈的時(shí)間時(shí)，以下兩組協(xié)助繼電器：（M35、M21、M16、M1），（M27、M15、M1）的常開觸點(diǎn)中有一組閉合，協(xié)助繼電器M54線圈得電閉合，其串接在輸出繼電器Y21上的常開觸點(diǎn)閉合，使輸出繼電器Y31得電并自鎖，打開電燈開關(guān)。當(dāng)須要手動(dòng)開燈時(shí)，只要按下按鈕SB9，則X10閉合，使輸出繼電器Y21得電并自鎖，打開電燈開關(guān)。當(dāng)?shù)较舻臅r(shí)間時(shí)，以下兩組協(xié)助繼電器：（M35、M22、M16、M1），（M27、M17、M1）的常開觸點(diǎn)中有一組閉合，協(xié)助繼電器M55線圈得電閉合并產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的脈沖信號(hào)，使其串接在輸出繼電器Y21