PLC上下課打鈴系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PLC課程設(shè)計(jì)上下課自動(dòng)打鈴系統(tǒng)目錄緒論………………1PLC可編程控制器的定義…………………11.1PLC可編程控制器的特點(diǎn)…………………31.2PLC可編程控制器趨勢(shì)與動(dòng)向……………42任務(wù)及其要求………………62.1設(shè)計(jì)任務(wù)……………………62.2設(shè)計(jì)要求……………………63系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)…………73.1控制系統(tǒng)的元器件選擇及地址分配………73.2控制系統(tǒng)外部接線圖………84主程序設(shè)計(jì)及功能…………84.1主程序流程圖設(shè)計(jì)…………94.2主程序順序功能圖設(shè)計(jì)…………………104.3主程序梯形圖設(shè)計(jì)…………115程序的調(diào)試…………………136系統(tǒng)操作說明………………137收獲與體會(huì)…………………13參考文獻(xiàn)………………………14緒論1PLC可編程控制器的定義PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。1.1PLC可編程控制器的特點(diǎn)（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10--1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。

高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時(shí)間則更長。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。

（2）硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)

PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎

PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。

（4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造

PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。

PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。

（5）體積小，重量輕，能耗低

以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/2--1/10。它的重量小150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。1.2PLC可編程控制器的趨勢(shì)與動(dòng)向（1）、當(dāng)代PLC技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

發(fā)展迅速，產(chǎn)品更新?lián)Q代；開發(fā)各種智能化模塊，不斷增強(qiáng)過程功能；PLC與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）結(jié)合；通信聯(lián)網(wǎng)功能不斷增強(qiáng)；發(fā)展新的編程語言，增強(qiáng)容錯(cuò)功能。

（2）、當(dāng)代PLC技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向

美國通用汽車以用戶身份提出新一代控制器應(yīng)具備十大條件，這十大條件是：

①.編程方便，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序；

②.維修方便，最好是插件式；

③.可靠性高于繼電器控制柜；

④.體積小于繼電器控制柜；

⑤.可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)；

⑥.在成本上可與繼電器控制競(jìng)爭(zhēng)；

⑦.輸入可以是交流115V；

⑧.輸出為交流115V/2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥；

⑨.在擴(kuò)展時(shí)，原有系統(tǒng)只要很小變更；

⑩.用戶程序存儲(chǔ)容量至少能擴(kuò)展到4K字節(jié)。

1969年美國數(shù)字設(shè)備公司成功研制世界第一臺(tái)可編程序控制器PDP-14，并在GM公司的汽車自動(dòng)裝配線上首次使用并獲得成功。接著美國MODICON公司也研制出084控制，從此，這項(xiàng)新技術(shù)迅速在世界各國得到推廣應(yīng)用。1971年日本從美國引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，很快研制出第一臺(tái)可編程序控制器DSC-18。1973年西歐國家也研制出他們的第一臺(tái)可編程控制器。我國從1974年開始研制，1977年開始工業(yè)推廣應(yīng)用。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是PLC采用通訊微處理器之后，這種控制器就不在不局限于當(dāng)初的邏輯運(yùn)算了，功能得到更進(jìn)一步增強(qiáng)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)迅猛發(fā)展，以16位和少數(shù)32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化PLC，使PLC的功能增強(qiáng)，工作速度快，體積減小，可靠性提高，成本下降，編程和故障檢測(cè)更為靈活，方便。2任務(wù)及其要求2.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)用PLC控制的學(xué)校一天內(nèi)作息時(shí)間的自動(dòng)打鈴控制系統(tǒng)，上課鈴聲與下課鈴聲要能分開（鈴聲響的時(shí)間不一樣），上課打鈴5秒，下課打鈴10秒。上下課時(shí)按下表作息時(shí)間表打鈴。打鈴裝置（以燈泡表示）顯示器打鈴裝置（以燈泡表示）顯示器PLC控制器PLC控制器手動(dòng)調(diào)整操作面板電源手動(dòng)調(diào)整操作面板電源作息時(shí)間表上課7:308:309:4010:4014:0015:0016:0017:0019:30下課8:209:2010:3011:3014:5015:5016:5017:5021:502.2設(shè)計(jì)要求（1）設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖；（2）系統(tǒng)有啟動(dòng)、停止功能；（3）運(yùn)用功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)；（4）程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)；3系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)3.1控制系統(tǒng)的元器件選擇及地址分配1.PLC的選擇和簡(jiǎn)介本機(jī)采用CPU224.，它集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，2輸入/1輸出共3個(gè)模擬量I/O點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展值至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或38路模擬量I/O點(diǎn)。20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的高速計(jì)數(shù)器（100KHz），2個(gè)100KHz的高速脈沖輸出，2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。本機(jī)還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量I/O,位控特性，自整定PID功能，線性斜坡脈沖指令，診斷LED，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬量I/O和強(qiáng)大控制能力的新型CPU。1）按鈕開關(guān)選擇一般普通型號(hào)開關(guān)即可.2）編程元件地址分配資源分配地址功能I0.0啟動(dòng)按鈕I0.1停止按鈕T37上課響鈴控制定時(shí)器T38下課響鈴控制定時(shí)器Q0.2鈴3.2控制系統(tǒng)外部接線圖系統(tǒng)外部接線圖如圖:4主程序設(shè)計(jì)及功能4.1主程序流程圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是按照每天循環(huán)，系統(tǒng)讀取PC機(jī)時(shí)間后，通過比較時(shí)間來確定什么時(shí)候打鈴和打鈴時(shí)間。工作流程為：?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)、讀取時(shí)間、開啟時(shí)間比較、按作息時(shí)間打鈴、結(jié)束。工作流程框圖如下：I0.0啟動(dòng) 啟動(dòng) 讀入時(shí)間讀入時(shí)間比較打鈴時(shí)間比較打鈴時(shí)間循環(huán)判斷上課、下課 判斷上課、下課是上課是下課打鈴10S打鈴5S打鈴10S打鈴5S結(jié)束結(jié)束4.2主程序順序功能圖設(shè)計(jì)通過流程圖，有了比較清晰的思路，系統(tǒng)通過并行來實(shí)現(xiàn)上課和下課不同頻率的打鈴，畫順序功能圖。按下I0.0鍵啟動(dòng)、初始化系統(tǒng),系統(tǒng)啟動(dòng)后,讀入時(shí)間,比較時(shí)間，控制打鈴程序.按I0.1鍵關(guān)閉系統(tǒng)，系統(tǒng)停止工作。VB0TRDM0.0I0.0啟動(dòng)、初始化系統(tǒng)VB0TRDM0.0讀取時(shí)間I0.1根據(jù)作息時(shí)間判斷是上、下課課M0.1根據(jù)作息時(shí)間判斷是上、下課課M0.1M0.1 上課下課Q0.2Q0.2M0.3M0.2下課Q0.2Q0.2M0.3M0.2T38T37T38T375S10ST37T38M0.4M0.4空步（循環(huán)用）ENDEND結(jié)束4.3主程序梯形圖設(shè)計(jì)根據(jù)流程圖和順序功能圖編寫梯形圖，如圖所示：5程序的調(diào)試調(diào)試程序前首先檢查系統(tǒng)是否正常(有時(shí)在報(bào)警狀態(tài)),通過外電路圖接好導(dǎo)線,把編寫好的程序拷進(jìn)聯(lián)機(jī)電腦并與調(diào)試機(jī)器通訊,監(jiān)控并運(yùn)行程序,檢查程序運(yùn)行是否與任務(wù)書要求一致并加以修正。程序中應(yīng)該注意的一些事項(xiàng):1.程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)并聯(lián)電路時(shí),應(yīng)將單個(gè)觸點(diǎn)的支路放在下面;設(shè)計(jì)串聯(lián)電路時(shí),應(yīng)將單個(gè)觸點(diǎn)放在右邊,否則將多使用一條指令。2.編程元件的位置輸出類元件(例如OUT/MC/SET/RST/PLS/PLF和大多數(shù)應(yīng)用指令)應(yīng)放在梯形圖的最右邊,它們不能直接與左側(cè)母線相連.有的指令(例如END和MCR指令)不能用觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng),必須直接與左側(cè)母線或臨時(shí)母線相連。6系統(tǒng)操作說明自動(dòng)打鈴控制系統(tǒng)的是一個(gè)完全自動(dòng)的循環(huán)打鈴的系統(tǒng),周一到周日不間斷的循環(huán),不需要人工操作。SM0.0一直為1狀態(tài)，按I0.0鍵后系統(tǒng)初始化,M0.0通電并保持，M0.0常開觸點(diǎn)閉合，驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘指令，然后讀取當(dāng)前時(shí)間，比較時(shí)間、開始工作,通過時(shí)間比較來控制上下課打鈴時(shí)間。并用定時(shí)器T37和T38通過延時(shí)來確定打鈴時(shí)間。7收獲與體會(huì)通過本次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了PLC的基本編程方法，對(duì)PLC的工作原理和使用方法有了更深刻的理解。在理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒做課程設(shè)計(jì)之前，對(duì)一些細(xì)節(jié)不太重視，當(dāng)我們把自己想出來的程運(yùn)用到PLC上的時(shí)候，問題出現(xiàn)了：不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果與課程設(shè)計(jì)的要求不相符合。通過解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，我們對(duì)PLC的理解與認(rèn)識(shí)得到就加