PLC簡易計算器設(shè)計

word文檔可自由復(fù)制編輯設(shè)計題目：電子計算器設(shè)計學(xué)院：學(xué)號：專業(yè)（方向）年級：11級電氣工程及其自動化學(xué)生姓名：可編程控制器課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目電子計算器設(shè)計情況簡介在人們?nèi)粘Ｉ钪?，買東西、記賬、學(xué)習(xí)等等，凡是與數(shù)有關(guān)的，我們都可以用到計算器，可見計算器真的很重要。本文中基于PLC設(shè)計的電子計算器比傳統(tǒng)計算器更可靠，更方便，性能更好，更容易適應(yīng)當(dāng)今高速發(fā)展的社會，大大方便了人們的生活。這次設(shè)計中，將選用西門子S7-200系列PLC，通過梯形圖和編程指令兩種手段來實現(xiàn)簡易計算器的加減乘除功能。基于PLC設(shè)計的電子計算器能夠完成簡單的加減乘除功能，并能夠用七段數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字及結(jié)果，同時也能指示相應(yīng)的運算類型。該計算器將采用梯形圖編寫來實現(xiàn)4位數(shù)范圍內(nèi)的加減乘除基本的四則運算。PLC是一個可進(jìn)行數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換，可進(jìn)行定位控制等一個功能強(qiáng)大的工業(yè)控制器，具有高可靠性，以它為基礎(chǔ)制作的計算器將具有很高的可靠性。設(shè)計要求1．由按鍵輸入的數(shù)值顯示在7段數(shù)碼管上，但只限4位數(shù)。2．按加、減、乘、除鍵時，第一次輸入的值被存放在緩沖區(qū)中，當(dāng)做被加、減、乘、除數(shù)，且加、減、乘、除相對的運算指示燈會亮。3．接著輸入一個數(shù)，之后若是按下“=”鍵，則此加、減、乘、除數(shù)被存放于另一個緩沖區(qū)中，與剛才輸入的數(shù)做運算，且相對應(yīng)的運算指示燈熄滅。4．將運算結(jié)果顯示在7段數(shù)碼管上。設(shè)計步驟查找資料，了解和分析題目所要求具體工程項目控制的過程。確定I/O點數(shù)，選擇PLC的型號，并根據(jù)需要進(jìn)行硬件系統(tǒng)配置。繪制外部I/O接線圖及相關(guān)的電氣原理圖。編程。調(diào)試。編寫設(shè)計說明書。設(shè)計說明書要求①.完整的設(shè)計任務(wù)書。②.確定I/O點數(shù)，選擇PLC的型號，完成系統(tǒng)組態(tài)或硬件配置。③.正確合理地進(jìn)行編程元件的地址分配。④.畫出輸入/輸出接線圖及相關(guān)電氣原理圖。。⑤.設(shè)計梯形圖控制程序。⑥.編制系統(tǒng)的操作說明。⑦.編制系統(tǒng)的調(diào)試說明及注意事項。⑧.設(shè)計體會（可選）.⑨參考文獻(xiàn).列出設(shè)計參考資料目錄設(shè)計時間2014年6月2日至2014年6月15日（2周）指導(dǎo)教師張翠云

設(shè)計題目：電子計算器設(shè)計學(xué)院：金山學(xué)院學(xué)號：116711101專業(yè)（方向）年級：11級電氣工程及其自動化學(xué)生姓名：胡亞楠福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院信息與機(jī)電工程系2014年6月1日word文檔可自由復(fù)制編輯目錄1、引言 21.1背景 21.2設(shè)計內(nèi)容及目的 22、系統(tǒng)總體方案設(shè)計 22.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理 22.1.1系統(tǒng)硬件配置 22.1.2PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 32.1.3電子計算器組成原理 32.2系統(tǒng)變量定義及分配表 32.3系統(tǒng)接線圖設(shè)計 43、控制系統(tǒng)程序設(shè)計 63.1控制程序流程圖設(shè)計 63.2控制系統(tǒng)的設(shè)計思路及設(shè)計程序 63.3創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)容 104、控制系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)計 114.1人機(jī)界面選擇 114.2人機(jī)界面設(shè)計 114.2.1通訊連接 114.2.2變量設(shè)置 124.2.3畫面組態(tài) 125、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 145.1PLC程序調(diào)試及解決的問題 145.2PLC與上位機(jī)聯(lián)調(diào) 145.3結(jié)果分析 15結(jié)束語 15參考文獻(xiàn) 15附錄：程序梯形圖 16

1、引言1.1背景在人們?nèi)粘Ｉ钪校I東西、記賬、學(xué)習(xí)等等，凡是與數(shù)有關(guān)的，我們都可以用到計算器，可見計算器真的很重要。本文中基于PLC設(shè)計的電子計算器比傳統(tǒng)計算器更可靠，更方便，性能更好，更容易適應(yīng)當(dāng)今高速發(fā)展的社會，大大方便了人們的生活。這次設(shè)計中，將選用西門子S7-200系列PLC，通過梯形圖和編程指令兩種手段來實現(xiàn)簡易計算器的加減乘除功能?；赑LC設(shè)計的電子計算器能夠完成簡單的加減乘除功能，并能夠用七段數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字及結(jié)果，同時也能指示相應(yīng)的運算類型。該計算器將采用梯形圖編寫來實現(xiàn)4位數(shù)范圍內(nèi)的加減乘除基本的四則運算。PLC是一個可進(jìn)行數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換，可進(jìn)行定位控制等一個功能強(qiáng)大的工業(yè)控制器，具有高可靠性，以它為基礎(chǔ)制作的計算器將具有很高的可靠性。1.2設(shè)計內(nèi)容及目的本次的課程設(shè)計的主題就是：簡易電子計算器。1．由按鍵輸入的數(shù)值顯示在7段數(shù)碼管上，但只限4位數(shù)。2．按加、減、乘、除鍵時，第一次輸入的值被存放在緩沖區(qū)中，當(dāng)做被加、減、乘、除數(shù)，且加、減、乘、除相對的運算指示燈會亮。3．接著輸入一個數(shù)，之后若是按下“=”鍵，則此加、減、乘、除數(shù)被存放于另一個緩沖區(qū)中，與剛才輸入的數(shù)做運算，且相對應(yīng)的運算指示燈熄滅。4．將運算結(jié)果顯示在7段數(shù)碼管。2.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理2.1.1系統(tǒng)硬件配置PLC實驗裝置臺西門子S7-200系列PLC程序調(diào)試用電腦液晶顯示屏2.1.2PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成PLC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。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出報警信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障及診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。其次，它易于設(shè)備的擴(kuò)展、便于維護(hù)、開發(fā)周期短。PLC的這些優(yōu)點注定了它將得到廣泛的發(fā)展?；赑LC設(shè)計的電子計算器，能夠充分發(fā)揮PLC的這些優(yōu)點，也使得計算器擁有很高的性能。2.1.3電子計算器組成原理通過17個按鍵分別控制表示數(shù)字0~9以及加減乘除，清零，等于，開機(jī)等目的，將第一次輸入的值顯示在一塊顯示模塊上；當(dāng)按下加減乘除其中一個鍵的時候，將第二次輸入的值顯示在另一塊顯示模塊上；最后當(dāng)按下等于鍵時，將結(jié)果顯示在第三塊顯示模塊上。2.2系統(tǒng)變量定義及分配表根據(jù)不同控制要求，可以定義不同的變量名來代替外界發(fā)來的開關(guān)信號，并且合理的分配對應(yīng)的變量，從而針對性的進(jìn)行開關(guān)信號的轉(zhuǎn)變，使程序的可讀性增強(qiáng)，使程序在擴(kuò)展方面更加方便。在我的設(shè)計方案中，I/O分配如圖所示。2.3系統(tǒng)接線圖設(shè)計接線圖，是根據(jù)電氣設(shè)備和電器元件的實際位置和安裝情況繪制的，只用來表示電氣設(shè)備和電器元件的位置、配線方式和接線方式，而不明顯表示電氣動作原理。主要用于安裝接線、線路的檢查維修和故障處理。根據(jù)系統(tǒng)變量定義及分配表可以看出，要實現(xiàn)控制目的要利用PLC中的22個輸入繼電器和15個輸出繼電器，所以本系統(tǒng)可以選用PLC型號為西門子S7—200(CPU226)，這種機(jī)型的I/O點數(shù)分別為24/16；而輸入部分的電壓可以采用DC24V的直流電，輸出部分的電壓則必須采用AC220V的交流電，并且熱繼電器的輔助常閉觸點要接在主線上，這樣才能達(dá)到保護(hù)的目的。此電子計算器控制的接線圖可如圖所示。

3、控制系統(tǒng)程序設(shè)計3.1控制程序流程圖設(shè)計3.2控制系統(tǒng)的設(shè)計思路及設(shè)計程序設(shè)計思路：我將電子計算器分為幾個部分——第一次輸入以及按了加減乘除之后的第二次輸入，將這兩次輸入的值分別存入不同的寄存器。當(dāng)用戶第一次輸入某個值時，接通線圈M0.1。而用戶按了加減乘除中某個按鍵時，斷開M0.1，接通M0.2，由此區(qū)分是第一次輸入數(shù)值還是第二次輸入數(shù)值。第一次輸入的值存入VW10，第二次輸入的值存入VW20。兩次數(shù)值輸入程序設(shè)計圖因為是要顯示4位數(shù)，所以當(dāng)用戶先按下1再按下2時，顯示屏應(yīng)顯示數(shù)值12，為了達(dá)到這一目的，我通過程序設(shè)置一個計數(shù)器，用來計數(shù)數(shù)字0~9是第幾次按下，然后將前一次存在寄存器內(nèi)的數(shù)值乘10，再加上當(dāng)前按下的數(shù)的值，最多4次。多位數(shù)顯示控制圖同理，當(dāng)按下加減乘除后，第二次輸入的值也是這樣實現(xiàn)。當(dāng)?shù)扔阪I被按下時，I2.0接通，通過各個算法的指示燈來選擇進(jìn)行什么樣的運算，將第一次輸入的值與第二次輸入的值進(jìn)行運算，最后將結(jié)果存入VW100中。最后，所有數(shù)據(jù)都能用清零鍵，I0.1進(jìn)行清零操作，將各個寄存器內(nèi)的值清零，并且將計數(shù)器復(fù)位，繼而進(jìn)行下一次運算。具體的邏輯程序見附錄。3.3創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)容在我的程序中，主要的創(chuàng)新點是對于多位數(shù)字的輸入問題。當(dāng)輸入數(shù)值為十位數(shù)，百位數(shù)，千位數(shù)時，程序內(nèi)的數(shù)值計算是通過自行寫入程序完成的。當(dāng)然，我還運用了置位、復(fù)位指令，從而使程序能夠循環(huán)使用。

4、控制系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)計4.1人機(jī)界面選擇對于人機(jī)界面，我選擇用組態(tài)王6.53軟件來制作。4.2人機(jī)界面設(shè)計4.2.1通訊連接在系統(tǒng)的設(shè)備欄里，點擊COM1，接著點擊出現(xiàn)的新建設(shè)備，西門子S7-200系列PPI，然后選擇串口號、設(shè)置地址指南等，如下圖（圖4-1）所示。通訊連接相關(guān)圖4.2.2變量設(shè)置表4-1上位機(jī)輸入、輸出變量4.2.3畫面組態(tài)我的人機(jī)界面具體為：計算界面（如下圖）。程序界面圖加法計算圖上圖為計算的主界面圖，我設(shè)置了要用的所有按鈕。當(dāng)用戶要進(jìn)行計算時，首先需要按下開關(guān)，這時系統(tǒng)就會開始運行；接下來輸入數(shù)字，相對應(yīng)的【第一次輸入的數(shù)】顯示屏?xí)@示出數(shù)值，按下加減乘除中任意一個鍵時，對應(yīng)的指示燈會亮起；之后輸入的數(shù)會顯示在【第二次輸入的數(shù)】顯示屏上；按下等于號時，會將計算結(jié)果顯示在【結(jié)果】顯示屏上。最后，按下清零鍵時，所有顯示屏的值都顯示為零。

5、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1PLC程序調(diào)試及解決的問題根據(jù)設(shè)計思路利用V4.0STEP7MicroWINSP9軟件編寫程序，經(jīng)過編譯確認(rèn)無誤后，導(dǎo)出程序，接著打開S7-200仿真軟件，選擇CPU型號為226，在工具欄程序中裝載之前導(dǎo)出程序塊和數(shù)據(jù)塊，點擊監(jiān)視器和運行按鈕，就可進(jìn)行仿真模擬。（也可以在實體機(jī)上進(jìn)行通信-下載-運行，利用監(jiān)控與狀態(tài)表來判斷正誤。）PLC程序的調(diào)試是我們寫程序中相當(dāng)關(guān)鍵的一步，調(diào)試不僅可以幫我們檢查程序的正誤及如何改進(jìn)，而且還能提前讓我們了解我們所編程序的最終效果。利用S7-200仿真軟件調(diào)試加法計算如下圖。計算器加法計算5.2PLC與上位機(jī)聯(lián)調(diào)上位機(jī)我是采用組態(tài)王6.53來編寫，人機(jī)界面中根據(jù)下位機(jī)PLC的程序新建一些I/O變量，這些變量需要添加進(jìn)PLC程序中，才能進(jìn)行PLC與上位機(jī)的聯(lián)調(diào)。（添加后的程序見附錄）PLC與上位機(jī)的聯(lián)調(diào)：首先在實驗室將線路接通后，在V4.0STEP7MicroWINSP9中打開程序，進(jìn)行程序的通信，并下載程序，隨后運行程序，關(guān)閉V4.0STEP7軟件。緊接著，打開組態(tài)王軟件，選擇自己的工程，點擊VI