機(jī)電傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書霓虹燈飾的控制系統(tǒng)方案

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱機(jī)電一體化驅(qū)動(dòng)控制（包括PLC）霓虹燈主題控制系統(tǒng)（十組）目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc330549616 1. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 PAGEREF _Toc330549616 h 1 HYPERLINK l _Toc330549617 2. 整體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc330549617 h 2 HYPERLINK l _Toc330549618 （一）設(shè)計(jì)方案對(duì)比論證 PAGEREF _Toc330549618 h 2 HYPERLINK l _Toc330549619 (2) 總體設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc330549

2、619 h 4 HYPERLINK l _Toc330549620 3. 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc330549620 h 5 HYPERLINK l _Toc330549621 （一） PAGEREF _Toc330549621 h PLC簡(jiǎn)介5 HYPERLINK l _Toc330549622 (2) S7-200可編程控制器部分說明 PAGEREF _Toc330549622 h 6 HYPERLINK l _Toc330549630 (3) 可編程控制器I/O端口分配 PAGEREF _Toc330549630 h 7 HYPERLINK l _Toc330549631

3、(4) 外部接線圖 PAGEREF _Toc330549631 h 8 HYPERLINK l _Toc330549632 4. 編程 PAGEREF _Toc330549632 h 9 HYPERLINK l _Toc330549633 (1) 程序設(shè)計(jì)框圖 PAGEREF _Toc330549633 h 9 HYPERLINK l _Toc330549634 (2) 梯形圖 PAGEREF _Toc330549634 h 10 HYPERLINK l _Toc330549635 (3) 報(bào)表表 PAGEREF _Toc330549635 h 13 HYPERLINK l _Toc33054

4、9636 五、程序調(diào)試及問題處理 PAGEREF _Toc330549636 h 17 HYPERLINK l _Toc330549637 （一）程序調(diào)試 PAGEREF _Toc330549637 h 17 HYPERLINK l _Toc330549638 (2) 設(shè)計(jì)實(shí)物圖 PAGEREF _Toc330549638 h 17 HYPERLINK l _Toc330549639 (3) 問題處理 PAGEREF _Toc330549639 h 19 HYPERLINK l _Toc330549645 6. 總結(jié) PAGEREF _Toc330549645 h 20 HYPERLINK l

5、 _Toc330549646 7. 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc330549646 h 211.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)主題：霓虹燈控制系統(tǒng)（十組）課程設(shè)計(jì)時(shí)間： 2012年7月16日至2012年7月27日課程設(shè)計(jì)要求：關(guān)閉啟動(dòng)按鈕，按以下規(guī)則顯示：1 2、83、74、654、63、72、811、21、2、 3, 41, 2, 3, 4, 5, 61, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 83, 4, 5, 6, 7, 85, 6, 7, 8 7, 81, 54, 83, 72, 61, 3, 5, 72, 4, 6, 81, 3, 5, 72, 4, 6、8全部閃爍3次9101 學(xué)生簽名

6、：年月日課程設(shè)計(jì)評(píng)論項(xiàng)目課程設(shè)計(jì)態(tài)度評(píng)估10%考勤評(píng)價(jià) 10%任務(wù)難度, 數(shù)量評(píng)價(jià) 10%創(chuàng)新評(píng)價(jià)10%綜合設(shè)計(jì)能力評(píng)估 20%20%的報(bào)告撰寫規(guī)則評(píng)估口服20%分?jǐn)?shù)綜合評(píng)分評(píng)審老師：2012 年月日2. 整體設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)方案對(duì)比論證本設(shè)計(jì)基于設(shè)計(jì)需要。我們?cè)O(shè)計(jì)的題目本質(zhì)是控制燈光的循環(huán)閃爍，然后通過燈光的布局達(dá)到美化的目的。選擇 S7-200 可編程控制器作為編程工具。輸出步Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1結(jié)果123456789101+12+2、83+3、74+4、65+56+4、67+3、78+2、89+110+1、211+1、2、3、41

7、2+1-613+1-814+3-815+5、6、7、816+7、817+1、518+4、819+3、720+2、621+1、3、5、722+2、4、6、823+1、3、5、724+2、4、6、825+閃 3 次26+927+10(2) 總體設(shè)計(jì)方案S7-200(CPU224)S7-200(CPU224)可編程控制器10組燈復(fù)位按鍵圖2-1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖據(jù)此，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以S7-200為控制核心，可編程控制器為控制終端，10組燈狀態(tài)模塊。系統(tǒng)整體框圖如圖2-1所示。 S7-200上電后，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行10組燈的閃爍控制。在此過程中，隨時(shí)調(diào)用重置按鈕。3、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)（一）PLC簡(jiǎn)介

8、根據(jù)我?，F(xiàn)有設(shè)備的基本情況，本課程設(shè)計(jì)主要使用的PLC是西門子S7-200?；诖?，我們?cè)O(shè)計(jì)了我們的程序。西門子S7-200系列小型PLC可用于各種自動(dòng)化系統(tǒng)。緊湊的結(jié)構(gòu)、低成本和強(qiáng)大的指令集使 S7-200 PLC 成為各種小型控制任務(wù)的理想解決方案。此外，西門子S7-200 產(chǎn)品的多樣化搭配基于 Windows 的編程工具，使用戶能夠更靈活地完成自動(dòng)化任務(wù)。并且有國(guó)內(nèi)的，更便宜的價(jià)格。圖 3-1 PLC 結(jié)構(gòu)圖S7-200系列突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：極高的可靠性；極其豐富的指令集；容易掌握；操作方便；豐富的集成功能；實(shí)時(shí)功能；溝通能力強(qiáng)；豐富的擴(kuò)展模塊S7-200系列充分發(fā)揮其在分布式自動(dòng)

9、化系統(tǒng)中的強(qiáng)大功能。使用外殼的范圍可以從簡(jiǎn)單的控制替代繼電器到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛，涵蓋了與自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制相關(guān)的所有工業(yè)和民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)保設(shè)備等。在我們的設(shè)計(jì)中PLC的選擇主要是根據(jù)I/O口的數(shù)量。系統(tǒng)需要2個(gè)輸入端口和10個(gè)輸出端口，所以我們選擇西門子S7-200系列的CPU224。具有14個(gè)輸入端口和10個(gè)輸出端口，共24個(gè)。還具有擴(kuò)展功能，可擴(kuò)展為168點(diǎn)數(shù)字量或35點(diǎn)模擬量輸入輸出；增加一些數(shù)學(xué)指令和高速計(jì)數(shù)器，控制能力強(qiáng)。正是我們?cè)O(shè)計(jì)系統(tǒng)所需要的。(2) S7-200可編程控制器的部分命令我們這次設(shè)計(jì)的程序主要使用移位寄存器和

10、定時(shí)器。因此，有必要充分了解這兩條指令的基礎(chǔ)知識(shí)，為后續(xù)的編程打下基礎(chǔ)。下面，我們將首先介紹這兩個(gè)指令。1.移位寄存器(1) 移位寄存器指令功能SHRB將DATA值移入移位寄存器，可以指定移位指令的移位寄存器長(zhǎng)度和移位方向。圖 3-2 命令格式(2) 使用說明1 ） EN ：使能輸入端，接移位脈沖信號(hào)，每次使能有效，整個(gè)移位寄存器移動(dòng)1位。2 ）數(shù)據(jù)輸入： 3DATA：數(shù)據(jù)輸入端：連接移入移位寄存器的二進(jìn)制值，該位的值在指令執(zhí)行時(shí)移入寄存器。S_BIT：指定移位寄存器的最低位N：指定移位寄存器的長(zhǎng)度和移位方向。移位寄存器的最大長(zhǎng)度為64位。 N的正值表示左移。輸入數(shù)據(jù)（ DATA ）移入移位寄

11、存器的最低位（ S_BIT ），移出移位寄存器的最高位。移出的數(shù)據(jù)放置在溢出位 ( SM1.1 ) 中。 N的負(fù)值表示右移，輸入數(shù)據(jù)移入移位寄存器的最高位并移出最低位（ S_BIT ）。移出的數(shù)據(jù)放置在溢出位 ( SM1.1 ) 中。2.定時(shí)器定時(shí)器的本質(zhì)是計(jì)算時(shí)間間隔。計(jì)時(shí)器的分辨率（時(shí)基）決定了每個(gè)間隔的時(shí)間長(zhǎng)度。在S7-200系列PLC的定時(shí)器中，定時(shí)器的分辨率為1ms、10ms、100ms。這三個(gè)定時(shí)器的刷新方式不同，所以使用方式也有很大不同。定時(shí)時(shí)間T=PT（設(shè)定值，最大值為32767）分辨率（時(shí)基）定時(shí)器類型：接通延遲定時(shí)器 TON (On-Delay Timer) 接通延遲定時(shí)器

12、用于對(duì)單個(gè)時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)時(shí)。內(nèi)存開啟延時(shí)定時(shí)器 TONR（Retentive On-Delay Timer）內(nèi)存開啟延時(shí)定時(shí)器具有對(duì)定時(shí)器狀態(tài)的記憶功能，用于多次間隔的累計(jì)計(jì)時(shí)。需要注意的是，TONR定時(shí)器的狀態(tài)不能通過斷開輸入端或電源來改變，只能通過復(fù)位命令R來復(fù)位。關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器 TOF（Off-Delay Timer）關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器用于在輸入斷開后延時(shí)輸出一段時(shí)間。在上電周期或第一次掃描期間，定時(shí)器位為 OFF，當(dāng)前值為 0。當(dāng)輸入打開時(shí)，定時(shí)器位為 ON，當(dāng)前值為 0。當(dāng)輸入從 on 切換到關(guān)閉，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，定時(shí)器位為OFF，當(dāng)前值等于設(shè)定值，定時(shí)器停止。當(dāng)輸入端子

13、再次由OFF變?yōu)镺N時(shí)，TOF復(fù)位；如果輸入端子再次由ON變?yōu)镺FF，則可以重新啟動(dòng)TOF。表 3-1定時(shí)器時(shí)區(qū)分配定時(shí)器名稱（功能）定時(shí)器類型時(shí)基（分辨率）（毫秒）計(jì)時(shí)器編號(hào)內(nèi)存延時(shí)定時(shí)器噸1T0, T6410T1-T4、T65-T68100T5-T31、T69-T95延時(shí)定時(shí)器關(guān)延時(shí)定時(shí)器噸到F1T32、T9610T33- T36、T97- T100100T37-T63、T101-T255(3) 可編程控制器I/O 端口分配根據(jù)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的要求，啟動(dòng)按鈕SD采用自鎖按鈕，連接主機(jī)輸入口I0.4。閃爍。同時(shí)也控制了實(shí)驗(yàn)版上按鈕SD的控制。十組霓虹燈1、2、3、4、5、6、7、8、9、10分

14、別連接輸出點(diǎn)Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0。 4、PLC的Q0。 5. Q0.6、Q0.7、Q1.0、Q1.1。按下啟動(dòng)按鈕I0.4，SD開啟，輸出端子Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7、Q1。 0、Q1.1可以控制霓虹燈1、2、3、4、5、6、7、8、9、10的開和關(guān)。如果在顯示過程中，想重新開始顯示，可以按I0.0來達(dá)到目的。如果要關(guān)燈，按I0.4，程序停止運(yùn)行，霓虹燈熄滅。有關(guān)具體的I/O 端口分配，請(qǐng)參見表 3-2。表 3-2 I/O 端口分配表進(jìn)入輸出輸入點(diǎn)描述輸出點(diǎn)描述I0.0 (SB1)重置Q0.0L1顯示I0.4 (標(biāo)清

15、)開始停止Q0.1L2顯示Q0.2L3顯示Q0.3L4顯示Q0.4L5顯示Q0.5L6顯示Q0.6L7顯示屏Q0.7L8 顯示屏Q1.0L9 顯示屏Q1.1L10顯示(4) 外部接線圖圖 3-3 PLC 外部接線圖4. 程序設(shè)計(jì)(1) 程序設(shè)計(jì)框圖上上 電啟動(dòng)移位寄存器啟動(dòng)移位寄存器第一組燈亮第一組燈亮延時(shí)延時(shí)2秒Y是否結(jié)束Y是否結(jié)束NN依次循環(huán)依次循環(huán)第十組燈亮第十組燈亮延時(shí)延時(shí)2秒N是否結(jié)束N是否結(jié)束 Y Y結(jié)結(jié) 束(2) 梯形圖(3) 聲明清單網(wǎng)絡(luò) 1/ M0.0 開始LD I0.4安M0.0噸 T37，+20網(wǎng)絡(luò) 2LD T37= M0.0網(wǎng)絡(luò) 3/ M1.0 開始LD I0.4噸 T

16、38，+30一個(gè)T38= M1.0網(wǎng)絡(luò) 4/ 開始循環(huán)LD M1.0 M0.2= M10.0網(wǎng)絡(luò) 5/ 輔助繼電器 M20.0 啟動(dòng)LD M11.7= M20.0網(wǎng)絡(luò) 6/ 重復(fù)循環(huán)2S后開始LD M21.6噸 T39，+20安T39= M0.2網(wǎng)絡(luò) 7/移位寄存器使輔助繼電器一個(gè)接一個(gè)啟動(dòng)LD M0.0SHRB M10.0, M10.1, +15SHRB M20.0, M20.1, +14網(wǎng)絡(luò) 8/ 第 1 組燈亮LD M10.1 M11.1 M11.2 M11.3 M11.4 M11.5 M20.2 M20.6 M21.0 T47= Q0.0網(wǎng)絡(luò) 9/ 第 2 組燈亮LD M10.2M11

17、.0M11.2M11.3M11.4M11.5M20.5M20.7M21.1T47= Q0.1網(wǎng)絡(luò) 10/ 第三組燈籠亮LD M10.3M10.7M11.3M11.4M11.5M11.6M20.4M20.6M21.0T47= Q0.2網(wǎng)絡(luò) 11/ 第四組燈籠亮LD M10.4M10.6M11.3M11.4M11.5M11.6M20.3M20.7M21.1T47= Q0.3網(wǎng)絡(luò) 12/ 第五組燈籠亮LD M10.5M11.4M11.5M11.6M11.7M20.2M20.6M21.0T47= Q0.4網(wǎng)絡(luò) 13/第6組燈籠亮LD M10.4M10.6M11.4M11.5M11.6M11.7M20.

18、5M20.7M21.1T47= Q0.5網(wǎng)絡(luò) 14/ 第七組燈籠亮LD M10.3M10.7M11.5M11.6M11.7M20.1M20.4M20.6M21.0T47= Q0.6網(wǎng)絡(luò) 15/第8組燈籠亮LD M10.2M11.0M11.5M11.6M11.7M20.1M20.3M20.7M21.1T47= Q0.7網(wǎng)絡(luò) 16/ 全部閃爍 3 次LD M21.2 M21.3 M21.4安T48噸 T47，+10網(wǎng)絡(luò) 17/ 全部閃爍 3 次LD T47噸 T48，+10網(wǎng)絡(luò) 18/ 第 9 組燈亮LD M21.5= Q1.0網(wǎng)絡(luò) 19/ 第 10 組燈亮LD M21.6= Q1.1網(wǎng)絡(luò) 20/

19、 手動(dòng)復(fù)位LD I0.0EDR M10.0, 16R M20.0, 15五、程序調(diào)試及問題解決(1) 程序調(diào)試硬件調(diào)試：打開電源，檢查西門子S7-200可編程控制器是否可以正常工作，連接器是否接觸良好，然后連接到電腦的通訊口。按要求在編輯軟件中輸入梯形圖，檢查語法，正確后設(shè)置正確的通訊端口，將指令讀入指定的可編程控制器ROM，進(jìn)行下一步調(diào)試。接線：實(shí)驗(yàn)板上的1-8燈接PLC面板上的Q0.0-Q0.7，第二塊實(shí)驗(yàn)板上的1、2燈接Q1.0、Q1.1；實(shí)驗(yàn)板上V+口接L+，COM口接1M。運(yùn)行調(diào)試：在正確的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試的基礎(chǔ)上，打開西門子可編程控制器的“RUN”開關(guān)進(jìn)行調(diào)試；觀察運(yùn)行情況，看系

20、統(tǒng)是否可以隨時(shí)按停止鍵停止。根據(jù)以上調(diào)試情況，霓虹燈PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)符合要求。(2) 設(shè)計(jì)實(shí)物圖圖 5-1 實(shí)際接線圖圖 5-2 顯示部分接線（注：提供的設(shè)備只有八組燈，另外兩組燈用其他模塊的燈代替了第九組燈和第十組燈，以滿足設(shè)計(jì)要求。）圖 5-3 霓虹燈實(shí)際顯示(3) 問題解決在程序的仿真過程中，我不知道移位寄存器的移位次數(shù)，所有29個(gè)移位都由一個(gè)移位寄存器控制。這時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)霓虹燈運(yùn)行到第十五組燈閃爍時(shí)，程序停止運(yùn)行。我們猜測(cè)班次的數(shù)量是有限制的。通過向老師請(qǐng)教并在網(wǎng)上查資料，我們的猜想得到了證實(shí)。移位寄存器的最大移位次數(shù)不超過 16 次。因此，我們使用兩個(gè)移位寄存器而不是一個(gè)。 ，利用第一個(gè)移位寄存器最后一位的溢出來控制第二個(gè)移位寄存器的移位開始。最后，霓虹燈可以按設(shè)計(jì)閃爍和循環(huán)。在接線的過程中，由于實(shí)驗(yàn)板只有八盞燈，我們將兩塊實(shí)驗(yàn)板合二為一，用第二塊實(shí)驗(yàn)板的兩組燈代替第九組和第十組燈的閃爍情況，從而使實(shí)驗(yàn)情況得以充分實(shí)現(xiàn)。調(diào)試時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度進(jìn)行操作。在計(jì)算機(jī)中輸入指令程序，然后寫入PLC。注意程序要根據(jù)程序的長(zhǎng)度來編寫，這樣會(huì)節(jié)省程序編寫時(shí)間。如果在程序傳輸過程中出現(xiàn)通訊錯(cuò)誤，請(qǐng)檢查PLC的電源是否打開，或者PLC與計(jì)算機(jī)的接口是否連接好。程序的設(shè)計(jì)應(yīng)與調(diào)試相協(xié)調(diào)，較復(fù)雜的控制系統(tǒng)應(yīng)分段設(shè)計(jì)，便于分析和修改。6.總結(jié)為期兩周的機(jī)電傳動(dòng)課程