基于PLC的十人投票機(jī)設(shè)計(jì)

1、 十人投票機(jī)設(shè)計(jì) 系 、 部： 電氣與信息工程系 學(xué)生姓名： 鄧日夫 指導(dǎo)教師： 陳艷 職稱 教授 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化 班 級(jí)： 電氣1003班 完成時(shí)間： 20112.12.13 電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、控制要求1運(yùn)行plc2當(dāng)plc運(yùn)行時(shí)，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(shí)，再扳yx12：計(jì)票開關(guān)=on，開始計(jì)時(shí)，此時(shí)需在5s內(nèi)完成 投票(贊成與不贊成)，請(qǐng)扳動(dòng)x0xl 1(如贊成：x：on，若反對(duì)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(guò)(即反對(duì)人數(shù)較多) y1亮：表示同票(即贊成與反對(duì)人數(shù)相等) y2亮：表示通過(guò)(

2、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(huì)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(shí)可再次進(jìn)行投票：二、設(shè)計(jì)任務(wù)學(xué)生根據(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(shí)，進(jìn)行十人投票機(jī)運(yùn)行原理設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高理論知識(shí)工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。主要內(nèi)容包括：1. 設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時(shí)序圖等；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)，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(shè)計(jì)；5. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)

3、試，實(shí)現(xiàn)十人投票機(jī)的控制要求。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)的分配表93.4 plc輸入輸出電路圖93.5時(shí)序圖103.6明細(xì)程序梯形圖113.7調(diào)試與測(cè)試124結(jié)束語(yǔ)155 參考文獻(xiàn) .16附錄 源程序及梯形圖17 4 / 21plc控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)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

4、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(dòng)計(jì)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(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(jiǎn)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)。然后設(shè)計(jì)了停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)的基本模塊及功能，并對(duì)系統(tǒng)的主回路和控制回路的硬件部分進(jìn)行了詳細(xì)介紹。最后程序分析測(cè)試論證停車場(chǎng)車位控制的設(shè)計(jì)。 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)

5、部分包括中央處理器（cpu）、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(qǐng)求以及進(jìn)行各種內(nèi)部論斷等。plc的內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對(duì)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(chǔ)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

6、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(hào)。輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)果通過(guò)功放電路去驅(qū)動(dòng)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(gè)點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn)，大型機(jī)將超過(guò)千點(diǎn)。3、電源 圖中電源是指為cpu、存儲(chǔ)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(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(guò)

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(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(shí)，cpu根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描，如無(wú)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(guò)程中，

8、還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。plc的掃描一個(gè)周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)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(duì)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(guò)一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸

9、出，驅(qū)動(dòng)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(dòng)作。（2）確定所需的信號(hào)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(hào)。（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(chǎng)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)在十人投票plc控制系統(tǒng)中，我們總共用到了12個(gè)輸入點(diǎn)和3個(gè)輸出點(diǎn)。輸入信號(hào)：十個(gè)開關(guān)，兩個(gè)按鈕。輸出信號(hào)：三個(gè)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(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(gè)輸入點(diǎn)和3個(gè)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(wú)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(wú)觸點(diǎn)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(fù)載。在對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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)。對(duì)于工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件比較好的場(chǎng)合，選用整體式結(jié)構(gòu)plc。在全自動(dòng)洗衣機(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

12、的plc型號(hào)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(hào)輸出裝置輸出端子號(hào)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(diǎn)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(shí)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(dòng)按鈕pb12時(shí)，m3得電，并自鎖。同時(shí)，t0定時(shí)器5s計(jì)時(shí)

13、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(duì)的扳到off。在5s內(nèi)，投票是可以反悔的。因?yàn)榇藭r(shí)，t0沒(méi)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(guò)來(lái)，但5s之后是不能再改過(guò)來(lái)的。當(dāng)5s到后，定時(shí)器到時(shí)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(duì)），d10無(wú)操作。其它的以此類推。累加完后，掃描77步。因?yàn)?，還是在這個(gè)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(guò)；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(guò)。到下一個(gè)掃描周期，因?yàn)閙0、m1、m2其中一個(gè)已得電，對(duì)應(yīng)的常閉觸點(diǎn)m0、m1、m2斷開。所以5秒過(guò)后投票或反悔，是無(wú)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、y002失電，所有燈熄滅。程序還原為開始狀態(tài)，此時(shí)可再次進(jìn)行投票。當(dāng)有7人投贊成時(shí)，3個(gè)投反對(duì)時(shí)。此時(shí)是通過(guò)，應(yīng)該燈y2亮，繼電器y002得電。3.7 調(diào)試與測(cè)試當(dāng)有7人投贊成時(shí)，3個(gè)投反對(duì)時(shí)。此

15、時(shí)是通過(guò)，應(yīng)該燈y2亮，繼電器y002得電。用仿真軟件如下測(cè)試，測(cè)試如圖所示：說(shuō)明測(cè)試的結(jié)果與實(shí)際的一樣，y002得電，燈y2亮。測(cè)試5s過(guò)后，再投票是無(wú)效的。要按歸零按鈕x13后，方可再投票。測(cè)試在7人在投贊成票的，3人在投反對(duì)票時(shí)。測(cè)試結(jié)果，由圖上可看出。m2高平，y002高電平，燈y2亮。表明，測(cè)試結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果一樣，plc軟件正確。經(jīng)測(cè)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(yǔ)此次的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(lái)，起動(dòng)x12是用選擇開關(guān)的，但是經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)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）。考慮到這個(gè)問(wèn)題，我們就用按鈕開關(guān)來(lái)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(lái)是用按鈕來(lái)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(shí)是不夠的，還要有很強(qiáng)的實(shí)踐能力。我們學(xué)會(huì)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。要面對(duì)社會(huì)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(duì)于我們的將來(lái)也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂(lè)，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國(guó)提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以

17、在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后變的更加成熟，會(huì)面對(duì)需要面對(duì)的事情。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)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(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)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

18、 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 m8002 1 zrst d10 d11 開機(jī)清零6 ld x0137 zrst d10 d1112 rst m013 rst m114 rst m215 ldi x01316 ld x012 起動(dòng)按鈕17 or m318 anb19 out m3 自鎖20 out t0 k50 定時(shí)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