根據(jù)PLC控制的作息時間控制系統(tǒng)

1、第一章 緒論1.1.1 引言1.1.2 可編程控制器的特點 1.1.3 PLC的應用領(lǐng)域1.1.4 PLC的設(shè)計步驟2.1.4.1 硬件設(shè)計2.1.4.2 軟件設(shè)計2.第二章 作息時間控制系統(tǒng)的方案論證 22.1 方案論證2.2.2 控制要求3.第三章作息時間PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 4.3.1 輸入輸出點分配4.3.2 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 5.3.3 控制系統(tǒng)的程序設(shè)計5.3.3.1 秒脈沖程序的設(shè)計 5.3.3.2 分顯示程序的設(shè)計5.3.3.3 時顯示程序的設(shè)計7.3.3.4 星期顯示程序的設(shè)計83.3.5 數(shù)字顯示原理 9.3.3.6 廣播、燈、打鈴程序設(shè)計 1.13.4 作息時間PLC控制

2、器總梯形圖1.4第四章參考文獻144.1參考文獻1.4第五章附錄1.4附圖（1）作息時間PLC控制器接線圖 錯誤!未定義書簽。附圖（2）作息時間PLC控制器總梯形圖 1.4第一章緒論1.1 引言本文介紹一種用PLC控制的作息時間控制系統(tǒng)，詳細地闡述了系統(tǒng)組成、 系統(tǒng)硬件接線和系統(tǒng)軟件設(shè)計，并詳細介紹了系統(tǒng)工作原理。該系統(tǒng)具有外設(shè)電 路配置簡單、擴展方便、操作容易、可靠性高、實用性強等特點，集電鈴、路燈、 宿舍燈、教室燈、音樂廣播自動控制于一體，并具有周末與假期控制功能，實現(xiàn) 了作息時間無人控制的自動化、科學化管理與操作。作息時間控制；PLC;軟件設(shè)計1.2 可編程控制器的特點20世紀60年代末

3、，為了克服傳統(tǒng)繼電器的種種應用上的缺點，人們研制出 了一種先進的自動控制設(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用?，F(xiàn)在 PLC作為用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的專用計算 機，與商家、家用的微機不同，由于控制對象的復雜性，使用環(huán)境的特殊性和工 作運行的連續(xù)性，使其在設(shè)計上有許多特點。(1)可靠性高，抗干擾能力強；(2)接口模塊功能強、品種多；(3)硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強；(4)編程方法簡單、直觀；(5)系統(tǒng)的設(shè)計/安裝、調(diào)試工作量少；(6)維修工作量小、維護方便；(7)體積小、耗能低、重量輕。1.3 PLC的應用領(lǐng)域目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵

4、、石油、化工、電力、建材、機械制 造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況主要分為如 下幾類：(1)開關(guān)量邏輯控制(2)運動控制(3)閉環(huán)過程控制(4)數(shù)據(jù)處理(5)通信聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變 化的量(即模擬量)，1.4 PLC的設(shè)計步驟開發(fā)應用PLC的設(shè)計任務(wù)分為硬件和軟件設(shè)計兩部分。1.4.1 硬件設(shè)計硬件設(shè)計主要包括：(1)確定安排PLC的輸入、輸出點；(2)設(shè)計外圍電路，包括主電路；(3)選貝PLC并進行現(xiàn)場安裝接線等內(nèi)容。1.4.2軟件設(shè)計大多數(shù)用梯形圖和指令程序，主要包括：(1)設(shè)計控制流程，根據(jù)工藝要求先畫出工作

5、循環(huán)，如有必要再畫詳細的狀態(tài) 流程圖；(2)根據(jù)工作循環(huán)圖，畫出虛擬的電路圖-繼電器梯形圖；(3)按梯形圖編寫指令程序表；(4)系統(tǒng)調(diào)試：根據(jù)設(shè)計要求，對程序進行調(diào)試和修改，必要時還可對硬件進 行修改，直到符合要求為止。本系統(tǒng)用PLC設(shè)計作息時間的控制過程。第二章 作息時間控制系統(tǒng)的方案論證2.1 方案論證目前常用的作息時間控制方法有單片機控制PLC控制。兩種方 式的控制原理基本似，都是分別以各自的主控器件來完成門信號的采 集、運行狀態(tài)控制和設(shè)定，達到自動調(diào)節(jié)和時事控制運行的功能。本 設(shè)計采用PLC控制方式，選用三菱 Fx2N 48MR PLC乍控制器，有 24個輸入點，24個輸出點，繼電器輸

6、出，時間顯示用 4個數(shù)碼管，星 期顯示用l個數(shù)碼管,完成本設(shè)計要求的各項指標，實現(xiàn)作息時間控制 的目的。PLC作息時間控制器采用數(shù)碼顯示，能夠準確顯示分、時、星期，在一定的 時間內(nèi)能夠自動打鈴，放、關(guān)廣播，放、關(guān)音樂，開熄學生宿舍燈，且通過改變 輸入PLC的程序能夠靈活改變冬、夏季作息時間。止匕外，該PLC作息時間控制器還設(shè)置了手動按鈕，用于調(diào)整分、時、星期。2.2 控制要求作息時間控制器的控制要求如下；(1)開機時初始狀態(tài)顯示為00時00分，顯示星期為“星期一”。按下啟動按 鈕，控制器開始計時工作。(2)能將時間顯示調(diào)整到當前的日期及時間。(3)可按所設(shè)置的時間要求打鈴。(4)可根據(jù)需要控制

7、其他裝置。(5)作息時間表(此處只列出冬季作息時間表)見表 1。(6)設(shè)置相應的手動按鈕，使控制器使用更加方便。(7)為了便于廣大師生過好雙休日， 從星期五下午晚餐開始至星期日下午 18: 00停止打鈴。表1 PLC作息時間控制器冬季作息時間表項目起訖起床6: 206: 30早操6: 406: 50洗漱6: 507: 00早餐7: 007: 40預備鈴7: 407: 50第T課8: 008: 50第二節(jié)課9: 009: 50課間操9: 5010: 10第三節(jié)課10: 1011: 00第四節(jié)課11: 1012: 00中餐(廣播)12: -12: 30午休12: 3014: 20預備鈴14: 20

8、14: 30第五節(jié)課14: 3015: 20第六節(jié)課15: 3016: 20文體活動16: 3017: 30晚餐17: 3018: 00自由活動18: 0018: 50預備鈴18: 5019: 00晚自習19: 0020: 30熄燈21: 00第三章作息時間PLC控制系統(tǒng)設(shè)計3.1 輸入輸出點分配作息時間PLC控制器輸入輸出點分配表見表2。表2作息時間PLC控制器輸入輸出點分配表輸入信號輸出信號名稱代號輸入點編號名稱代號輸出點編號啟動按鈕SB1X0數(shù)碼管a段aY0停止按鈕SB2X1數(shù)碼管b段bY1手動打鈴SB3X2數(shù)碼管c段cY2“分”調(diào)整按鈕SB4X3數(shù)碼管d段dY3“時”調(diào)整按鈕SB5X4

9、數(shù)碼管e段eY4“大”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秒閃爍發(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 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計作息時間PLC控制器接線圖如附圖（1）所示3.3 控制系統(tǒng)的程序設(shè)計3.3.1 秒脈沖程序的設(shè)計秒脈沖程序梯形圖如圖1所示。圖1作息時間PLC控制器秒脈沖程序梯形圖當按下SB0時，X0閉合，發(fā)出啟動信號，使輔助繼電器M200線圈得

10、電并自鎖。 計時器T0、T1組成1s時鐘脈沖程序；Y20為秒閃爍輸出；M0、C0組成分進位 脈沖。3.3.2 分顯示程序的設(shè)計分顯示程序梯形圖如圖2所示。圖2作息時間PLC控制器分顯示程序梯形圖由助繼電器M1M10分別接通分個位顯示程序。當 M1閉合時，分個位顯 示“0”；當M2閉合時，分個位顯示“1”；當M3閉合時，分個位顯示“ 2”，依 次類推。由輔助繼電器 M13-M18分別接通分十位顯示程序。當 M13閉合時， 分十位提示“ 0”；當M14閉合時，分十位顯示“1”；當M15閉合時，分十位顯 示“2”，依次類推。初始狀態(tài)時，輔助繼電器 M1和M13閉合，分的個位及十位均顯示“ 0”。 當

11、計數(shù)器C0累計計滿60個時鐘脈沖時，計數(shù)器C0常開觸點閉合，輔助繼電器 M0線圈得電，其常開觸點閉合，產(chǎn)生一個分個位脈沖及分個位移位脈沖。分個 位移位脈沖的到來，使得移位指令將 M1當前的“1”狀態(tài)左移一位至M2,輔助 繼電器M2閉合，分個位顯示“1”；若再來一個移位脈沖，移位指令將 M2當前 的狀態(tài)左移一位至M3,輔助繼電器M3閉合，分的個位上顯示“ 2”，依次類推。 當分個位脈沖滿10個時，M1的狀態(tài)已移位至輔助繼電器 M11中，M11線圈得 電，其常開觸點閉合，使輔助繼電器 M2-M10復位，輔助繼電器M1又閉合，分 個位上又顯示“0”，輔助繼電器M2-M10復位，為下一次分個位循環(huán)顯示

12、作好準 備。同時，M11常開觸點閉合，使輔助繼電器 M12產(chǎn)生一個掃描周期的上升沿 脈沖。這個上升沿脈沖使得輔助繼電器M13當前的“ 1”狀態(tài)移位至M14中，分的十位上顯示“1”，依次類推。當分十位脈沖滿 6個時，M13的狀態(tài)已移位 至輔助繼電器M19中，M19線圈通電，其常開觸點閉合，使輔助繼電器M13-M18 復位，輔助繼電器M13閉合，分十位上又顯示為“ 0”。當需要對分進行手動調(diào)整時，只需要按下按鈕 SB4,此時X3閉合，計數(shù)器 C10計數(shù)。經(jīng)過1次計數(shù)后，其常開觸點閉合，使得狀態(tài)繼電器 S5得電，其一 常開觸點閉合，產(chǎn)生一個分位脈沖，改變分的當前顯示，而狀態(tài)繼電器 S5的另 一常開觸

13、點閉合，使計數(shù)器 C10復位，為下一 次計數(shù)作好準備。3.3.3 時顯示程序的設(shè)計時顯示程序梯形圖如圖3所示。由輔助繼電器M21-M36別接通時個位顯示程序。當M21閉合時，時個位顯 示“0”；當M22閉合時，時個未顯示“ 1”；當M23閉合時，時個位顯示“ 2”，依 次類推。由輔助繼電器M33-M3吩別接通時十位顯示程序。當 M33閉合時，時十 位顯示“0”；當M34閉合時，時十位顯示“ 1”；當M35閉合時，時十位顯示“ 2”。圖3作息時間PLC控制器時顯示程序梯形圖初始狀態(tài)時，因輔助繼電器M21和M23閉合，故時的個位及十位均顯示為“0”。 當分十位脈沖滿6個時，M13的狀態(tài)已移位至輔助

14、繼電器 M19 M19線圈得電，1 一 2常開觸點閉合，使輔助繼電器M20產(chǎn)生一個掃描周期的上升沿脈沖。 這個上 升沿脈沖一方面向計數(shù)器C1提供脈沖，另一方面使得輔助繼電器M21當前的“1” 狀態(tài)移位至輔助繼電器 M22中，時的個位上顯示“1”，如此不斷循環(huán)移位。當時 個位脈沖滿10個時，M20的狀態(tài)已移至輔助繼電器 M31中，M31線圈得電，其常 開觸點閉合，使輔助繼電器M32產(chǎn)生一個掃描周期的上升沿脈沖。 這個世上上沿 脈沖使得輔助繼電器M33當前的“1”狀態(tài)移位至輔助繼電器M34中，時的十位 上顯示為“1”。當脈沖C1累計滿24個脈沖時，計數(shù)器C1常開觸點閉合，輔助繼電器M38線 圈得電

15、，其常開觸點閉合，使輔助繼電器 M22-M3吸輔助28電器M33-M34S位， 輔助繼電器M21及M33閉合，時個位和時十位上又顯示為“ 0”，如此不斷循環(huán)移 位。當需要對時狀態(tài)進行手動調(diào)整時，只需按下按鈕SB0此時X4閉合，計數(shù)器C11計數(shù)。經(jīng)過一次計數(shù)后，其常開觸點閉合，使得狀態(tài)繼電器S6得電，其一常開觸點閉合，產(chǎn)生一個時個位移位脈沖，改變時的當前顯示。而狀態(tài)繼電器 S6的另一 常開觸點閉合，使計數(shù)器C11復位，為下一 次計數(shù)作好準備。3.3.4 星期顯示程序的設(shè)計星期顯示程序設(shè)計梯形圖如圖 4所示。由輔助繼電器M40-M4吩別接通星期顯示程序。當M40閉合時，星期顯示“1”; 當M41閉

16、合時，星期顯示“ 2”，依次類推。圖4作息時間PLC控制器星期顯示程序梯形圖初始狀態(tài)時，因輔助繼電器 M40閉合，星期顯示為“1”。當時移位脈沖滿24個時，輔助繼電器M38得電，其常開觸點閉合，接通計數(shù)器 C2并開始計數(shù),另一常開觸點產(chǎn)生一個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當前的“1”狀態(tài)右移一位至M41中，輔助繼電器M41閉合，星 期顯示“2”；若再來一個移位脈沖，移位指令 M41當前的狀態(tài)右移一位至 M42 中，輔助繼電器M42閉合，星期上顯示“3”，如此不斷移位。當星期脈沖滿7個 時，計數(shù)器C2的常開觸點閉合，一方面使其復位，另一方面接通輔助繼電器 M48

17、,輔助繼電器M48的常開觸點閉合，同時 M40的狀態(tài)已移至M47; M47線 圈通電，其常開觸點閉合，使輔助繼電器M41-M46復位，輔助繼電器M40又閉 合，星期上又顯示為“1”。當需要對星期狀態(tài)進行手動調(diào)整時，只需按下 SB6,此時X5閉合，計數(shù)器 C12經(jīng)過一次技術(shù)后動作，其常開岔點閉合，使得狀態(tài)繼電器 S7得電，其一常 開觸點閉合，產(chǎn)生一 個星期移位脈沖，改變星期的當前顯示。而狀態(tài)繼電器 S7 的另一常開觸點閉合，使計數(shù)器 C12復位，為下一 次計數(shù)作好準備。3.3.5 數(shù)字顯示原理開機時，時間顯示為星期1, 00時00分。數(shù)字顯示原理如圖5所示。TOT4T2?3圖5數(shù)字顯示原理PLC

18、的輸出點Y0Y6分別街道七段數(shù)碼管的ag。要顯示數(shù)字只需要Y0Y6 有輸出信號，即Y0Y7字元件中Y0Y6有輸出為1時才有數(shù)字顯示出來。例如， 顯示1只需Y1和Y2有信號輸出，它的十進制常數(shù)為K6=1 x 2+1 x 4,即K6轉(zhuǎn)換 為二進制數(shù)正好滿足要求。再把常數(shù)值 K6有MOV指令傳送到相應的數(shù)碼管中 就可以顯示數(shù)字了。表3為顯示數(shù)字09的常數(shù)值。各輔助繼電器與其對應的時 問見表4。表3顯示數(shù)字0-9的常數(shù)值顯示數(shù)字輸出點狀態(tài)常數(shù)值Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y000111111K6310000110K621011011K9131001111K7941100110K10251101101K10

19、961111101K12570000111K781111111K12791101111K11表4各輔助繼電器所對應的時間0123456789分個位M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10分十位M13M14M15M16M17M18時個位M21M22M23M24M25M26M27M28M29M30時十位M33M34M35星期M40M41M42M43M44M25M46數(shù)碼管的動態(tài)掃描梯形圖如圖 6初始狀態(tài)時，輔助繼電器 M10閉合，特殊 輔助繼電器M8011每閉合一次，計數(shù)器C3就計數(shù)一次，其常開觸點閉合并接通 輔助繼電器M110,輔助繼電器M110的常開觸點又使計數(shù)器 C3復位。輔助繼電 器M1

20、10的另一 常開觸點產(chǎn)生一個移位脈沖，移位脈沖指令將輔助繼電器 M100 的當前狀態(tài)“1”移到輔助繼電器 M101中，使輔助繼電器 M101的當前狀態(tài)為 “1”，依次類推。當移到最高位時，輔助繼電器 M105得電閉合，其常開觸點閉合，使輔助繼電器 M101-M104復位，如此周而復始地進行移位ULOD 2K -| h如一I I-加 IQ ran力壯:劃*1.加 4 Ml 00g a Hl-. NILQBru niiu niii a d2 期 Hl b H.OJ圖6作息時間PLC控制器數(shù)碼管動態(tài)掃描梯形圖由于輔助繼電器M100-M104分別接通輸出繼電器 Y10-Y14,而特殊輔助繼 電器M80

21、11每10ms閉合一 次，因而我們用肉眼很難分辨出數(shù)碼管是輪流閉合 的，我們看到的是同時顯示的數(shù)碼管。3.3.6 廣播、燈、打鈴程序設(shè)計當?shù)竭_規(guī)定時間時，該時間所對應的輔助繼電器將得電，其常開觸點閉合，從而對廣播、燈、電鈴驚醒控制。3.3.6.1 廣播控制的設(shè)計廣播控制梯形圖如圖7所示。當?shù)椒艔V播的時間時，以下各組輔助繼電器： (M34 M27 M16 M1), (M34 M23 M13 M1) , (M27 M15 M1) , (M30 M18 M33 M。中有一組 的常開觸點閉合，輔助繼電器 M52得電閉合，使得輸出繼電 器Y23線圈得電并自鎖，此時開始放廣播。當需要手動放廣播時，只需按下

22、按鈕SB7,則X6閉合，輸出繼電器Y23得電并自鎖，也能達到放廣播的目的圖7作息時間PLC控制器廣播制梯形圖當?shù)疥P(guān)廣播的時間時，以下各組輔助繼電器：（M21 M14 M34 M1）, （M28M16 M34 M1, (M27 M18 M1), (M34 M23 M16 M1)中有一組的常開觸點閉合，輔助繼電器M5勰圈得電閉合，用接在輔助繼電器Y23線圈中的常開觸點 斷開，輸出繼電器Y23斷電，停止播放廣播3.3.6.2 燈的控制的設(shè)計燈的控制梯形圖如圖8所示圖8作息時間PLC控制器燈控制梯形圖當?shù)綄W校開燈的時間時，以下兩組輔助繼電器： （M35、M21、M16、M1）, （M27、M15、M1

23、）的常開觸點中有一組閉合，輔助繼電器 M54線圈得電閉合， 其用接在輸出繼電器Y21上的常開觸點閉合，使輸出繼電器 Y31得電并自鎖， 打開電燈開關(guān)。當需要手動開燈時，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?shù)较舻臅r間時，以下兩組輔助繼電器：（M35、M22、M16、M1）, （M27、M17、M1）的常開觸點中有一組閉合，輔助繼電器 M55線圈得電閉合并產(chǎn)生一個掃描周期的脈沖信號，使其申接在輸出繼電器Y21線圈上的常開觸點斷開，輸出繼電器Y21斷開，電燈熄滅。當需要手動關(guān)燈時，只需按下按鈕SB10,則X11閉合，輔助繼電器M203得電，用接在輸出繼電器 Y21上的常開觸點斷開， 使輸出繼電器Y21斷電。3.3.6.3 電鈴控制的設(shè)計電鈴控制梯形圖如圖9所示。當?shù)匠绦蛟O(shè)計的打鈴時間時，該時間段輔助繼 電器的常開觸電閉合，使得輔助繼電器 M50線圈得電，并產(chǎn)生一個掃描周期的 上升沿微分脈沖信號