基于PLC控制的數(shù)字顯示電子鐘設(shè)計(jì)--本科畢業(yè)論文

1、基于PLC控制的數(shù)字顯示電子鐘設(shè)計(jì)-本科畢業(yè)論文    基于PLC控制的數(shù)字顯示電子鐘設(shè)計(jì)-本科畢業(yè)論文    基于 PLC 的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)南昌工程學(xué)院 本科畢業(yè)論文 本科畢業(yè)論文論文題目：基于 PLC 控制的數(shù)字顯示電子鐘設(shè)計(jì)系 專 姓 學(xué)部：機(jī)械與電氣工程學(xué)院業(yè)： 07 電氣工程及其自動(dòng)化（3） 名： 號(hào)： 葉 新 穎2007100025 黃 建 紅指導(dǎo)教師：二 O 一 O 年十二月二十二日00000基于 PLC 的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)前言數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校罕夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個(gè)人家庭 以及車站、碼

2、頭、劇場(chǎng)、辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、 娛樂帶來(lái)極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技 術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，它還用于計(jì)時(shí)、 自動(dòng)報(bào)時(shí)及自動(dòng)控制等各個(gè)領(lǐng)域。 可編程控制器（PLC）是以微處理為核心的通用工業(yè)控制裝置，它將傳統(tǒng) 的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)緊密結(jié)合，集計(jì)算機(jī)、控制、 通信于一體，為工業(yè)自動(dòng)化提供了幾乎完美的現(xiàn)代化自動(dòng)控制裝置。 近幾年，可編程控制器由于其優(yōu)良的控制性能，極高的可靠性，在各行 各業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛普及。為此，各高校的電器自動(dòng)化、電氣工程、供用 電技術(shù)、機(jī)電一體化等相關(guān)專業(yè)相繼開設(shè)了有關(guān)可編

3、程控制器原理及應(yīng)用的 課程。 本設(shè)計(jì)以西門子公司的 S7?200CN 為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了 PLC 電子時(shí)鐘的梯形 圖。 本設(shè)計(jì)共分四大章：第一章是基礎(chǔ)部分，介紹了 PLC 的概述說明了 PLC 的發(fā)展史。第二章主要是數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)的軟件介紹及應(yīng)用。第三章是數(shù)字 電子鐘的設(shè)計(jì)程序，進(jìn)一步清楚的了解其內(nèi)部結(jié)果和工作原理。第四章是針 對(duì)本設(shè)計(jì)在制作過程所參考文獻(xiàn)及資料的統(tǒng)一說明及介紹。最后是對(duì)指導(dǎo)老 師及在本設(shè)計(jì)過程當(dāng)中給予我們幫助的老師及領(lǐng)導(dǎo)的感謝。 由于我們的水平有限，難免存在錯(cuò)誤和疏漏，懇請(qǐng)領(lǐng)導(dǎo)、老師、讀者批評(píng) 指正。第1頁(yè)德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文目錄前言 .1摘要 .3 第一章 PLC 的概

4、要 .41.1 課程設(shè)計(jì)準(zhǔn)備知識(shí) .4 1.11 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 . 4 1.12 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 . 4 1.13 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 . 5 1.2 軟件介紹. 6 1.21 軟件介紹 . 6第二章 PLC 控制電子鐘設(shè)計(jì) .82.1 七段共陰數(shù)碼管電子鐘 PLC 程序設(shè)計(jì)原理. 8 2.11 控制要求： . 8 2.12 總體設(shè)計(jì)思想 . 8 2.13 具體設(shè)計(jì)過程 . 8 2.2 編程元件地址分配. 10 2.3 輸入/輸出繼電器的地址分配 . 13 2.31 輸入/輸出繼電器的地址分配 . 13 2.4 數(shù)字電子鐘控制系統(tǒng)的方案. 14 2

5、.41 方案論證 . 14 2.42 控制要求 . 14 2.43 數(shù)碼管顯示原理 . 15 2.44 數(shù)字電子鐘的程序 . 15第三章 數(shù)字電子鐘梯形圖程序. 16 第四章 結(jié)論 . 28 附錄（1）參考文獻(xiàn) . 29 附錄（2）謝辭 . 30第2頁(yè)基于 PLC 的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)摘要本系統(tǒng)采用計(jì)數(shù)器、顯示器和校時(shí)電路組成。由 LED 數(shù)碼管來(lái)顯示 plc 所輸出的信號(hào)?？傮w方案設(shè)計(jì)由主體電路和擴(kuò)展電路兩大部分組成。其中主 體電路完成數(shù)字鐘的基本功能,擴(kuò)展電路完成數(shù)字鐘的擴(kuò)展功能。 20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾 乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)

6、力的發(fā)展和社會(huì)信息化程 度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也 越來(lái)種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因 此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。關(guān)鍵字 PLC數(shù)碼管計(jì)數(shù)器第3頁(yè)德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第一章 PLC 的概要1.1 課程設(shè)計(jì)準(zhǔn)備知識(shí)學(xué)習(xí) PLC 的最終目的是能把它應(yīng)用到實(shí)際控制系統(tǒng)中去，若遇到實(shí)際的 工業(yè)控制項(xiàng)目，需用 PLC 進(jìn)行控制，應(yīng)如何著手去設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)。 1.11 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程） 的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因

7、此，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)， 應(yīng)遵循以下基本： 1. 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查 研究，搜集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同 擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。 2. 在滿足控制要求的的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用和維 修方便。 3. 保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。 4. 考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進(jìn)， 在選擇 PLC 容量時(shí)， 應(yīng)適當(dāng)留有余地。 1.12 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC 與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的。因此，PLC 控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容包括如下幾點(diǎn)： 1. 選擇用戶輸入

8、設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)和傳感器等、輸出設(shè) 備（繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件）以及輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電 動(dòng)機(jī)、電磁閥等） 。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，自選擇方法請(qǐng)參考其他有 關(guān)資料。 2. PLC 的選擇。PLC 是 PLC 控制系統(tǒng)的核心部件，對(duì)于保證整個(gè)控制系 統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要作用。第4頁(yè)基于 PLC 的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)選擇 PLC，應(yīng)包括機(jī)型、容量、I/O 點(diǎn)數(shù)（模塊） 、電源模塊以及特殊功 能模塊的選擇等。 3. 分配 I/O 點(diǎn)，繪制電氣連接接口圖，并考慮必要的安全保護(hù)措施。 4. 設(shè)計(jì)控制程序。 梯形圖、 語(yǔ)句表 （可由編程軟件自動(dòng)轉(zhuǎn)換或直接編寫） 、

9、控制系統(tǒng)流程圖等。 控制程序是控制整個(gè)系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全可靠 的關(guān)鍵，因此控制程序的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足為止。 5. 必要時(shí)還需設(shè)計(jì)控制臺(tái)（柜） 。 6. 編制系統(tǒng)的技術(shù)文件。包括說明書、電氣圖及電氣元件明細(xì)表等。 傳統(tǒng)的電氣圖， 一般包括電氣原理圖、 電器布置圖及電氣安裝圖。 PLC 在 控制系統(tǒng)中，這些圖可統(tǒng)稱為“硬件圖” 。它在傳統(tǒng)的電氣圖的基礎(chǔ)上增加了 PLC 部分，所以，還應(yīng)增加 PLC 的 I/O 輸入、輸出電氣連接圖（即 I/O 硬件 接線圖） 。 此外，在 PLC 控制系統(tǒng)中，電氣圖還應(yīng)包括程序圖（梯形圖） ，可以稱 之為“軟件圖” ，便于

10、用戶在生產(chǎn)發(fā)展過程或工藝改進(jìn)時(shí)修改程序，或維修時(shí) 分析和排除故障。 1.13 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟（1） 根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求：需要完成的動(dòng)作（動(dòng)作順序、動(dòng) 作條件及必須的保護(hù)和聯(lián)鎖等） 、操作方式（手動(dòng)、自動(dòng)；連續(xù)、單周 期、單步等） 。 （2） 根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù) （3） 選擇 PLC（考慮性價(jià)比等） （4） 分配 PLC 的 I/O 點(diǎn)，設(shè)計(jì) I/O 電氣接口連接圖（也可結(jié)合第 2 步進(jìn)行） （5） 進(jìn)行 PLC 的程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制臺(tái)（柜）的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工 在設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)時(shí)，必須在控制線路（

11、接線等）設(shè)計(jì)完 成后，才能進(jìn)行控制臺(tái)（柜）的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。由此可見，可減少 整個(gè)工程的施工量并大大縮短施工周期。第5頁(yè)德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（6） 對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)流程圖，明確給出動(dòng)作的順序和 條件。 （7） 設(shè)計(jì)梯形圖（并程序清單） 。這是比較困難的但也是關(guān)鍵的一步。要設(shè) 計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì) 的基礎(chǔ)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 （8） 程序輸入 PLC 并檢查輸入是否正確。 （9） 調(diào)試和修改直至滿足要求。 （10）控制臺(tái)（柜）及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，即可進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，直至滿足生產(chǎn) 要求。 （11）編制技術(shù)文件。 （12）交付使用。1.2 軟件介紹

12、1.21 軟件介紹 PLC 英文全稱 Programmable Logic Controller 中文全稱為可編程邏輯 控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè) 計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算, 順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬 式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 可編程序控制器是六十年代末在美國(guó)首先出現(xiàn)的， 目的是用來(lái)取代繼 電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，由此日本稱它為順 序控制器。提出 PLC 概念的是美國(guó)通用汽車公司。當(dāng)時(shí)，根據(jù)汽車制造業(yè) 生產(chǎn)線的需要，希望用電子化的新型

13、控制器替代繼電器控制盤，以減少汽 車改型時(shí)，重新設(shè)計(jì)制造繼電器控制盤的成本和時(shí)間。隨著半導(dǎo)體技術(shù)尤 其是微處理器和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 到七十年代中期以后，PLC 已廣 泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出組件和外圍電路也都采用了 中大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時(shí)的“PLC”已不再是僅有邏輯判 斷功能了，同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID 調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通訊功能。第6頁(yè)基于 PLC 的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì) NEMA 從 1976 年開始，經(jīng)過四年的調(diào)查，于 1980 年把它正式命名為可編程序控制器，簡(jiǎn)稱“PLC”。 可編程序控制器硬件由六部分構(gòu)成: 中央處理器： 它是可編程序控制器的心

14、臟部分。 CPU 由微處理器存儲(chǔ) 實(shí)際控制邏輯的程序存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、變量的數(shù)據(jù)儲(chǔ)器構(gòu)成。 電源：給中央處理器提供必需的工作電源。 輸入組件：輸入組件的功能是將操作開關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)送給中央處理 器。 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)可能是開關(guān)量、 模擬量或針對(duì)某一特定目的使用的特殊變量。 輸出組件： 輸出組件接收 CPU 的控制信號(hào)， 并把它轉(zhuǎn)換成電壓或電流 等現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所能接收的信號(hào)后， 傳送控制命令給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的執(zhí)行器。 輸入輸出（簡(jiǎn)稱 I/O）是可編程序控制器的“手”和“腳”或者叫作 系統(tǒng)的“眼睛”和“視覺”。輸入信號(hào)包括按扭開關(guān)、限位開關(guān)、接近開 關(guān)、光電傳感器、熱電偶、熱電阻、位置檢測(cè)開關(guān)和編碼器等。輸出信號(hào) 包括繼電器、指示燈、顯示器、電機(jī)啟動(dòng)等直流和交流設(shè)備。 編程器：在正常情況下，編程器用于系統(tǒng)初始狀態(tài)的配置，控制邏輯 程序編制和加載，不能對(duì)系統(tǒng)操作。編程器也可用于控制程序的調(diào)試和控 制系統(tǒng)故障時(shí)作為檢查故障的有效工具。第7頁(yè)德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第二章 PLC 控制電子鐘設(shè)計(jì)2.1 七段共陰數(shù)碼管電子鐘 PLC 程序設(shè)計(jì)原理2.11 控制要求： 1. 用四個(gè)七段數(shù)碼管分別顯示 “時(shí)十位” 、 “時(shí)個(gè)位” 、 “分十位” “分個(gè)位” 和 。 2. 用特殊繼電器 SM0