PLC課程設(shè)計(jì)報(bào)告

PLCPLC編程及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告書題目：搶答器組員專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)老師設(shè)計(jì)時(shí)間：9309摘

要 331225引言 421275一、設(shè)計(jì)背景與選題 51應(yīng)用背景1.1設(shè)計(jì)背景1.2設(shè)計(jì)目的1862二、PLC編程與硬件接線 6搶答器2.1四路搶答器概述2.2四路搶答器工作原理三．程序設(shè)計(jì)與調(diào)試188693.1PLC選型 8218043.2I/O分配 8190323.3PLC外部硬件接線圖 8183163.4工作流程圖 9143713.5語句表 10164013.6PLC的梯形圖 1322728四、控制系統(tǒng)的程序調(diào)試 166612總結(jié) 177947課程設(shè)計(jì)體會(huì) 1814469參考文獻(xiàn)19摘

要伴隨著科技的飛速發(fā)展，PLC的應(yīng)用正在不斷地走向深入人們的生活。同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測日新月益換代與更新。PLC的結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高、適用性能優(yōu)越、實(shí)用性強(qiáng)可等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過程和日常生活中的自動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。在當(dāng)今社會(huì)以及今后的生活中可編程控制器將成為工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一。PLC將成為工業(yè)生產(chǎn)的重要因素之一。由于PLC具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富。可對目前普遍使用的“漸進(jìn)式”信號(hào)燈進(jìn)行精確控制，特別對多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來越多地將PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中，將同一條道路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理可縮短車輛通行等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理，減少了交通事故的發(fā)生。在實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)控制的PLC應(yīng)用系統(tǒng)中，PLC往往是作為一個(gè)核心部件來使用，根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)以及針對具體應(yīng)用對象特點(diǎn)的軟件結(jié)合加以完善。十分形象地顯示出了PLC在交通燈系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用。引言PLC可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一，PLC、機(jī)器人、CAD/CAM將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。由于PLC具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，可對目前普遍使用信號(hào)燈進(jìn)行精確控制，特別對多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來越多地將PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。同時(shí)，PLC本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車輛通行等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。在該設(shè)計(jì)中，還引入FX2N-16MR觸摸屏模擬十字路口紅綠燈閃亮及車輛通行，十分形象地顯示出了PLC在交通燈系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用。一.設(shè)計(jì)背景搶答器廣泛應(yīng)用于電視臺(tái)、商業(yè)機(jī)構(gòu)及學(xué)校，為競賽增添了刺激性、娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。本文介紹一種搶答器，能使四個(gè)人同時(shí)參加搶答賽，四個(gè)參賽臺(tái)總體設(shè)計(jì)選用西門子S7-200PLC控制搶答操作方便，在很多的場所都可以使用，并且給人的視覺效果非常好。搶答器，顧名思義就是用于比賽時(shí)，跟對手比反應(yīng)時(shí)間，思維運(yùn)轉(zhuǎn)快慢的新型電器。隨著社會(huì)科技技術(shù)的不斷發(fā)展，他的應(yīng)用場合也隨之增加；技術(shù)含量大提升；更加方便可靠。用PLC進(jìn)行知識(shí)競賽搶答器設(shè)計(jì)，其控制方便，靈活，只要改變輸入PLC的控制程序，便可改變競賽搶答器的搶答方案。此任務(wù)的搶答器可根據(jù)應(yīng)答者搶答情況自動(dòng)設(shè)定答題時(shí)間，并根據(jù)情況用燈光和聲音現(xiàn)實(shí)其回答正確和錯(cuò)誤。四路智力搶答器有四個(gè)搶答按鈕最先按下按鈕有效，在此之后按下按鈕無效，伴有燈光和聲音指示，并開始計(jì)時(shí)答題時(shí)間。計(jì)時(shí)時(shí)間到聲音提示停止答題，同時(shí)有警報(bào)響起。主持人有開始和停止按鈕，及系統(tǒng)自帶的復(fù)位按鈕。二.設(shè)計(jì)目的⑴熟悉PLC主機(jī)結(jié)構(gòu)及編程環(huán)境；⑵進(jìn)一步熟悉編程器及STEP—7的使用方法，掌握輸入\輸出、定時(shí)器\計(jì)數(shù)器、微分、保持繼電器等常用指令的功能和編程方法；⑶理解聯(lián)鎖、跳轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)位移、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、運(yùn)算等指令的功能，掌握其使用方法；⑷通過基本訓(xùn)練，設(shè)計(jì)一個(gè)PLC控制搶答器裝置。按控制要求選擇PLC機(jī)型和外部設(shè)備，設(shè)計(jì)PLC外部電路的接線圖。編寫控制程序，并學(xué)習(xí)上機(jī)調(diào)試程序的方法；搶答器第一部分1.1四路搶答器概述搶答器廣泛應(yīng)用于電視臺(tái)、商業(yè)機(jī)構(gòu)及學(xué)校，為競賽增添了刺激性、娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。本文介紹一種數(shù)字式搶答器，能使八個(gè)隊(duì)同時(shí)參加搶答,賽場中設(shè)有1個(gè)主持人參賽臺(tái)總體設(shè)計(jì)選用西門子PLC控制搶答操作方便，在很多的場所都可以使用，并且給人的視覺效果非常好。搶答器，顧名思義就是用于比賽時(shí)，跟對手比反應(yīng)時(shí)間，思維運(yùn)轉(zhuǎn)快慢的新型電器。隨著社會(huì)科技技術(shù)的不斷發(fā)展，他的應(yīng)用場合也隨之增加；技術(shù)含量大大提升；更加方便可靠。目前,形式多樣、功能完備的搶答器已廣泛應(yīng)用于電視臺(tái)、商業(yè)機(jī)構(gòu)、學(xué)校及企事業(yè)單位,它為各種競賽增添了刺激性、娛樂性,在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。用PLC進(jìn)行知識(shí)競賽搶答器設(shè)計(jì)，其控制方便，靈活，只要改變輸入PLC的控制程序，便可改變競賽搶答器的搶答方案?？删幊炭刂破鳎≒LC）：所謂PLC系統(tǒng)就是采用目前市場上各大工業(yè)控制廠家生產(chǎn)的可編程控制器，根據(jù)要求選用不同的模塊，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)程序以達(dá)到所設(shè)計(jì)的功能。這種形式目前在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用最為廣泛。PLC的可靠性：進(jìn)口PLC采用的CPU都是生產(chǎn)廠家專門設(shè)計(jì)的工業(yè)級(jí)專用處理器，其余各元件也是直接向生產(chǎn)廠家購買的，經(jīng)過嚴(yán)格挑選的工業(yè)級(jí)元件，另外它的電源模塊也是集各大公司工業(yè)控制的經(jīng)驗(yàn)而特別設(shè)計(jì)的，抗干擾性特別是抗電源干擾能力有很大提高，即使在電源很差和變頻調(diào)速的干擾下仍能正常工作。PLC的可擴(kuò)展性：要增加一個(gè)功能只要增加相應(yīng)的模塊和修正對應(yīng)的程序，而PLC的編程相對比較簡單，這樣對于開發(fā)周期會(huì)縮短。PLC的可維護(hù)性：PLC本身有很強(qiáng)的自診斷功能，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，根據(jù)自診斷很容易診斷出故障元件，即使非專業(yè)人員也能維修，如果故障由于程序設(shè)計(jì)不合理引起，由于它提供完善的調(diào)試工具，要找出故障也較為簡單。操作：PLC的操作采用觸摸式操作終端，人機(jī)界面，全屏顯示，上面設(shè)計(jì)了很詳盡的操作指南，即使第一次使用，也能根據(jù)提示順利操作，這就降低了對操作人員的要求，一般工人也能很快掌握。另外，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，畫面自動(dòng)切換到故障提示畫面，提示故障原因和排除方法。甚至可以顯示故障在機(jī)器上的位置，維修人員可以根據(jù)提示很快排除故障。特點(diǎn)：價(jià)格與前二種控制器相比略貴，可靠性好，操作簡單。1.2四路搶答器工作原理這次設(shè)計(jì)的PLC智能搶答器是適合四人搶答的四路搶答器。給競賽主持人設(shè)置了3個(gè)控制按鈕，用來控制開始、復(fù)位、停止計(jì)時(shí)，每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，那組選手最先按下?lián)尨鹌靼粹o，則數(shù)碼管就顯示該組的編號(hào)，音響電路發(fā)出聲響提示信號(hào)以指示搶答成功，并對其后的搶答信號(hào)不在相應(yīng)，選手答題完畢后，由主持人按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)開始下一輪搶答。若選手在未開始搶答時(shí)提前搶答了，則視為違規(guī)，違規(guī)時(shí)數(shù)碼管顯示其編號(hào)同時(shí)音響電路發(fā)出聲響并且有音響警報(bào)。按下啟動(dòng)按鈕定時(shí)器T37計(jì)時(shí)（設(shè)定30秒）若30秒限制到時(shí)仍無人搶答音響電路發(fā)出聲響，以示選手放棄該題。此設(shè)定為30秒，選手必須在設(shè)定時(shí)間內(nèi)完成答題，否則，音響電路發(fā)出超時(shí)報(bào)警信號(hào)。其中以上功能都通過編制PLC程序來控制一個(gè)數(shù)碼管以及一個(gè)蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)的。本次設(shè)計(jì)用到三個(gè)定時(shí)器，T37、T38和T39。在主持人按下啟動(dòng)按鈕后用定時(shí)器T38定時(shí)5S，在5S內(nèi)按下?lián)尨鸢粹o是有效的，超出5S此題將作廢，主持人按下復(fù)位按鈕重新開始下一題。T39用來延時(shí)1S，當(dāng)搶答有效時(shí)，蜂鳴器回響1S。第二部分2.1控制系統(tǒng)硬件組成結(jié)構(gòu)圖2.2系統(tǒng)I\O分配表搶答器的PLC控制系統(tǒng)的輸出端口如表輸入端口輸出端口其他器件搶答器1I0.1指示燈1Q1.0定時(shí)器1T37搶答器2I0.2指示燈2Q1.1定時(shí)器2T38搶答器3I0.3指示燈3Q1.2定時(shí)器3T39搶答器4I0.4指示燈4Q1.3啟動(dòng)I1.0數(shù)碼顯示1Q1.4停止I1.1數(shù)碼顯示2Q1.5數(shù)碼顯示4Q1.6警報(bào)Q0.0彩球Q0.12.3順序功能圖2.4系統(tǒng)硬件連接圖根據(jù)系統(tǒng)要求和所需要的硬件，系統(tǒng)數(shù)字量輸入點(diǎn)總計(jì)6個(gè)，輸出點(diǎn)總計(jì)9個(gè)點(diǎn)。綜合考慮到系統(tǒng)的性價(jià)比和系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，輸入、輸出點(diǎn)留出一定的富裕量，因此PLC選擇SIEMENS的S7-200系列的CPU226繼電器輸出型和數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM223。輸入、輸出端子電氣接線圖如圖所示。第三部分程序設(shè)計(jì)與調(diào)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1整體設(shè)計(jì)根據(jù)PLC智能搶答器的控制要求，應(yīng)用程序采用一體化結(jié)構(gòu)。通過PLC控制程序來實(shí)現(xiàn)整體的運(yùn)行，系統(tǒng)僅需要少量的按鈕和接口，一般的PLC配置都可運(yùn)行。該系統(tǒng)本著簡單易懂、可靠性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。在搶答時(shí)只需按動(dòng)按鈕即可數(shù)碼管在系統(tǒng)程序的控制下自動(dòng)顯示組號(hào)以及倒計(jì)時(shí)時(shí)間。安全、可靠、省時(shí)、省力、價(jià)格便宜?？刂栖浖?yīng)用SIEMENS編程軟件，采用梯形圖語言編寫工作系統(tǒng)自動(dòng)控制流程框圖如圖4.1.所示。根據(jù)系統(tǒng)控制要求，進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)，要充分保證系統(tǒng)的安全，保證整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行安全可靠。自動(dòng)條件下，必須復(fù)位后在滿足自動(dòng)條件下才能進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行程序，當(dāng)中充分應(yīng)用各個(gè)過程的互鎖來保證系統(tǒng)的安全。3.2PLC梯形圖3.3軟件指令表3.4軟件調(diào)試將設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭隤LC后，首先要做的就是仔細(xì)檢查程序，并改正寫入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，一般不用接PLC實(shí)際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)。也可以根據(jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開關(guān)或按鈕來模擬實(shí)際的反饋信號(hào)。在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時(shí)修改梯形圖和PLC中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。完成上述的工作后，就可以進(jìn)行現(xiàn)場的調(diào)試工作。首先將PLC安裝在控制現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試，在調(diào)試過程中有可能將會(huì)顯示出系統(tǒng)中原先可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計(jì)中的問題，應(yīng)對出現(xiàn)的問題及時(shí)加以解決。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則可以對相應(yīng)硬件和軟件部分設(shè)計(jì)作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要略微修改程序就可能出現(xiàn)實(shí)際效果。全部調(diào)試通過后，再經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)才可以投入到實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中。調(diào)試過程中遇到的問題和解決方法：（1）程序下載不到PLC的CPU中，有可能是CPU模式?jīng)]有設(shè)置正確。需要將CPU設(shè)置在RUN模式。（2）調(diào)試結(jié)果與設(shè)計(jì)的不完全吻合，此時(shí)需檢查程序看是否存在邏輯上的錯(cuò)誤或是雙線圈輸出問題。（3）不斷地調(diào)試和檢查，使得在滿足要求的前提設(shè)計(jì)出運(yùn)行最穩(wěn)定程序最簡單的程序。第四部分分析與總結(jié)結(jié)論分析此次程序調(diào)試的結(jié)果與課程設(shè)計(jì)的要求基本相符，但是在完成了基本任務(wù)之后我們也在思考還有哪些沒有開發(fā)出來的功能或是程序還有可以簡化的地方。譬如，可以通過中間繼電器的使用，從而避免程序中的雙線圈輸出，這一點(diǎn)也是在程序出錯(cuò)之后才意識(shí)到的問題。只有通過不斷地調(diào)整、思考、改進(jìn)我們才能更加深入了解PLC及其編程的內(nèi)涵所在。最后在上交成果的時(shí)候，老師的許多問題和意見也深深啟發(fā)了我們。充分利用現(xiàn)有資源結(jié)合所學(xué)知識(shí)，可以設(shè)計(jì)出功能相對比較豐富的搶答器。課程設(shè)