基于PLC的自動(dòng)打鈴控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGEPAGE87本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)基于PLC的自動(dòng)打鈴控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題任務(wù)書院(系)：電氣與信息工程學(xué)院專業(yè)：自動(dòng)化指導(dǎo)教師學(xué)生姓名課題名稱基于PLC的自動(dòng)打鈴控制器的設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)內(nèi)容：根據(jù)學(xué)校作息時(shí)間表,該控制系統(tǒng)的要求如下:上課鈴與下課鈴要分開(鈴聲響的頻率不一樣),起床.晚自習(xí)等時(shí)間的鈴聲為連續(xù)打鈴,每次打鈴的時(shí)間為20s.要具備時(shí)間調(diào)整功能.星期六.星期日不打鈴,星期一至星期五按下表所示作息時(shí)間表打鈴.具有時(shí)間顯示功能,要有分.時(shí)和星期的顯示.作息時(shí)間表6:00起床15:30-16:15第七節(jié)課6:20-6:40做操16:25-17:10第八節(jié)課6:40-7:30早餐17:10-18:00晚餐8:20第一節(jié)預(yù)備上課鈴18:00-18:45第九節(jié)課8:30-9:15第一節(jié)課18:55-19:40第十節(jié)課9:25-10:10第二節(jié)課19:50-20:35第十一節(jié)課10:30-11:15第三節(jié)課22:00就寢11:25-12:10第四節(jié)課23:00熄燈12:10-13:20午餐.午休13:20第五節(jié)預(yù)備鈴13:30-14:15第五節(jié)課14:25-15:10第六節(jié)課主要任務(wù)：確定總統(tǒng)方案和流程框圖；根據(jù)任務(wù)要求選擇硬件設(shè)備；編出PLC控制程序。擬達(dá)到的要求或技術(shù)指標(biāo)擬達(dá)到的基本要求：能根據(jù)學(xué)校作息時(shí)間表,控制打鈴上課鈴與下課鈴要分開(鈴聲響的頻率不一樣),起床、晚自習(xí)等時(shí)間的鈴聲為連續(xù)打鈴,每次打鈴的時(shí)間為20s。星期六、星期日不打鈴,星期一至星期五按作息時(shí)間表打鈴，具有時(shí)間顯示功能,要有分、時(shí)和星期的顯示,要具備時(shí)間調(diào)整功能。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容2007/4/18～2007/4/20學(xué)生收集資料、熟悉畢業(yè)設(shè)計(jì)課題2007/4/20～200總體方案設(shè)計(jì)2007/4/23～2007/4/30硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2007/4/30～2007/5/14軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2007/5/14～2007/6/5編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2007/6/6～2007/6/11教師評(píng)閱設(shè)計(jì)，學(xué)生進(jìn)行總結(jié)、準(zhǔn)備答辯2007/6/12～2007/6/15畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯主要參考資料[1]陳立定，吳玉香，蘇開才．電氣控制與可編程控制器．廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001[2]鐘肇新，彭侃．可編程控制器原理及應(yīng)用（第3版）．廣州：華南理工大學(xué)出版社，2005[3]金廣業(yè)，李景學(xué)編．可編程序控制器原理與應(yīng)用．北京：電子工業(yè)出版社，1991（TP301/5）[4]史國(guó)生編．電氣控制與可編程控制器技術(shù)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004[5]楊振興，陳登順．可編程序控制器原理和應(yīng)用．長(zhǎng)沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1993[6]呂景泉．可編程控制器技術(shù)教程．北京：高等教育出版社，2001[7]胡學(xué)林．可編程控制器應(yīng)用技術(shù)．北京：高等教育出版社，2001[8]日本三菱公司．三菱微型可編程控制器MELSEC-FFX系列編程手冊(cè)．1998[9]日本三菱公司．三菱微型可編程控制器MELSEC-FFX系列特殊模塊編程手冊(cè)．1998[10]刑郁甫、楊天民、趙積善編.新編實(shí)用電工手冊(cè),北京：地質(zhì)出版社，1997教研室意見簽名：年月日院(系)主管領(lǐng)導(dǎo)意見簽名：年月日

大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告學(xué)院、系：電氣與信息工程學(xué)院專業(yè)：自動(dòng)化學(xué)生姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師姓名：職稱題目：基于PLC的自動(dòng)打鈴控制器的設(shè)計(jì)結(jié)合課題任務(wù)情況，查閱文獻(xiàn)資料，撰寫1500～2000字左右的文獻(xiàn)綜述。在當(dāng)今社會(huì)，人們的生活質(zhì)量日益提高、科技的發(fā)展也使人們的工作更加輕松。自動(dòng)控制工業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了越來越多的自動(dòng)化產(chǎn)品，使人們擺脫了以前的煩瑣體力勞動(dòng)。在眾多的控制設(shè)備中由于PLC具有穩(wěn)定可靠、價(jià)格便宜、功能齊全、應(yīng)用靈活方便、操作維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，所以PLC已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，成為工業(yè)自控設(shè)備之首。在PLC應(yīng)用方面，我國(guó)也很活躍，近年來每年約新投入10萬臺(tái)套PLC產(chǎn)品，年銷售額30億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。但是與其它國(guó)家相比，在機(jī)械加工及生產(chǎn)線方面的應(yīng)用，還需要加大投入?？梢灶A(yù)計(jì)21世紀(jì)可編程控制器將會(huì)有更大的發(fā)展，從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)及制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能水平更高的品種出現(xiàn)。從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大兩個(gè)方向發(fā)展。從產(chǎn)品的配套性能上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格會(huì)更齊備。完美的人機(jī)界面、完備的通訊設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求。從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顩r來看，可編程控制器和其他工業(yè)控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)或國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。PLC對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化有重要的意義。電鈴在現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用的非常廣泛，學(xué)校、機(jī)關(guān)、工廠、車站、碼頭、醫(yī)院、郵電等企事業(yè)單位通常都是以電鈴作為作息時(shí)間信號(hào),鈴聲已日益成為人們生活中的一部分。鈴聲作為作息時(shí)間信號(hào)，最原始的控制方式就是人工控制。按照作息時(shí)間表敲鈴，以及后來出現(xiàn)了電鈴但沒有能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制而是由人工按電鈕開關(guān)來使電鈴發(fā)出鈴聲都是人工控制方式。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新興的技術(shù)-電氣控制與可編程控制技術(shù)，而計(jì)算機(jī)向微型方向的一個(gè)分支發(fā)展，則出現(xiàn)了主要是用于控制領(lǐng)域的單片機(jī)。由于這些新興的控制技術(shù)的各種應(yīng)用芯片的發(fā)展。目前的自動(dòng)打鈴器，主要包括用單片機(jī)控制、用PLC控制、用電腦程序控制、用繼電器控制這幾種控制方式。繼電器控制的優(yōu)點(diǎn)是較直觀形象，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，抗干擾能力強(qiáng)。但是，這也是隨之帶來的一些問題。絕大多數(shù)控制繼電器在長(zhǎng)期磨損和疲勞工作條件下，容易損壞。而且繼電器的觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。再者，對(duì)一個(gè)具體使用的裝有上百個(gè)繼電器的設(shè)備，其控制箱將是龐大而笨重的。在全負(fù)荷運(yùn)載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時(shí)也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)要是用大量的硬件控制電路，這在更改方案時(shí)，工作量相當(dāng)大，需要花費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試，有時(shí)甚至相當(dāng)于重新設(shè)計(jì)一臺(tái)新的裝置?？偟膩碚f這種控制方式只適用于對(duì)控制對(duì)象要求不高的小型控制系統(tǒng)中。單片機(jī)靠執(zhí)行指令來完成各種功能，不論多高的工作時(shí)鐘頻率或多么好的指令時(shí)序，其排隊(duì)式串行指令執(zhí)行方式使得工作速度和效率大打折扣。在高速實(shí)時(shí)仿真、高速數(shù)據(jù)采集等方面顯得力不從心。單片機(jī)的復(fù)位工作方式使單片機(jī)工作之初需花一段時(shí)間經(jīng)歷復(fù)位過程，工作時(shí)在某種干擾性突變情況下，也會(huì)復(fù)位，復(fù)雜的復(fù)位過程很可能就是工作不可靠的根源。單片機(jī)在偶然因素下，會(huì)引起程序跑飛。雖然有“看門狗”或其他抗干擾措施，在極復(fù)雜的情況下，單片機(jī)的程序仍存在跑飛的可能，從而進(jìn)入“死機(jī)”。在單片機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)的芯片通過印制板與系統(tǒng)中由其他集成電路組成的邏輯電路相連。一旦改變?cè)O(shè)計(jì)，可能重新制版，加長(zhǎng)了開發(fā)周期。PLC控制方式可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高,易學(xué)易用，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。2.選題依據(jù)、主要研究?jī)?nèi)容、研究思路及方案。學(xué)校以及一些企事業(yè)單位通常使用電鈴聲作為上下班、上下課等作息時(shí)間信號(hào)。電鈴已是學(xué)校以及一些企事業(yè)單位不可缺少的設(shè)備。鈴聲的自動(dòng)控制系統(tǒng)擺脫人工打鈴、打鐘的繁瑣，鈴聲的單調(diào)乏味，以及控制時(shí)間的長(zhǎng)短不便，把人們從繁煩的操作中解放出來，也最大限度的緩解各企事業(yè)單們的資金負(fù)擔(dān),所以說自動(dòng)打鈴器有著廣闊的市場(chǎng),非常好的前景。用PLC控制方式具可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，更能適應(yīng)惡劣的環(huán)境。設(shè)計(jì)采用的是FX2N-32MR-001PLC來控制數(shù)碼管的顯示和鈴聲的輸出，時(shí)、分、星期顯示均采用7448進(jìn)行外部七段譯碼。其中時(shí)間顯示為動(dòng)態(tài)顯示，星期顯示為靜態(tài)顯示，該系統(tǒng)能根據(jù)作息時(shí)間表自動(dòng)控制電鈴,有時(shí)間星期顯示調(diào)節(jié)及周末、假期控制功能。3.工作進(jìn)度及具體安排。2007/4/18～2007/4/20學(xué)生收集資料、熟悉畢業(yè)設(shè)計(jì)課題2007/4/21～2007/4/23總體方案設(shè)計(jì)2007/4/24～2007/4/30硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2007/5/1～2007/5/14軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2007/5/15～2007/6/5編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2007/6/6～2007/6/11教師評(píng)閱設(shè)計(jì)，學(xué)生進(jìn)行總結(jié)、準(zhǔn)備答辯2007/6/12～2007/6/15畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯4.指導(dǎo)教師意見。指導(dǎo)教師：年月日摘要學(xué)校以及一些企事業(yè)單位通常使用電鈴聲作為上下課、上下班等作息時(shí)間信號(hào)。電鈴已是學(xué)校以及一些企事業(yè)單位不可缺少的設(shè)備，隨著社會(huì)的發(fā)展不但對(duì)其需求量越來越大，對(duì)電鈴的自動(dòng)控制要求也越來越高，于是人們?cè)O(shè)計(jì)了通過不同控制方式來實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)打鈴系統(tǒng)。本文介紹一種采用三菱PLC控制的作息時(shí)間自動(dòng)打鈴控制系統(tǒng)，詳細(xì)地闡述了系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)硬件接線和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，并詳細(xì)介紹了系統(tǒng)工作原理。該系統(tǒng)具有外設(shè)電路配置簡(jiǎn)單、擴(kuò)展方便、操作容易，可靠性高實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。該系統(tǒng)用于學(xué)校電鈴的自動(dòng)控制，具有周末和假期控制功能和星期與時(shí)間的顯示功能，實(shí)現(xiàn)了作息時(shí)間無人控制的自動(dòng)化、科學(xué)化管理與操作。關(guān)鍵詞：作息時(shí)間控制系統(tǒng)，PLC，I/O接線，軟件設(shè)計(jì)ABSTRACTSchoolusestheelectricitytinkleofbellstobeworkandresttimesignalsuchasonoroffduty,goingaheadtofinishclassgenerallyaswellassomeanxiouslyexpectinstitution.Theelectricbellhasalreadybeenthatschoolandafewanxiouslyexpectessentialequipmentofinstitution,hasbeenwiththedevelopmentofsocietynotonlymoreandmorebigtoit'sneedamounts,theautocontroltotheelectricbellhasdemandedalsomoreandmorehighly,peoplehasdesignedthattheautomationbythefactthatdiversitycomestruecomingthecontrolmodestrikesbellsystemthereuponOnekindoftheworkandrestthatPLCcontrolswithadoptMitsubishitimethemainbodyofabookisintroducedhasstrickenbellnavalvoluntarily,composition,systemhardwareconnectionandsystemsoftwarehavingsetforthsystemdetailedlyhavedesigned,andintroduceddetailedlysystemoperatingprinciple.Thatsystemiseasytohavetheoutsidesettingupthecircuitdeploygoingtothelavatorysimple,extended,handle,thegoodpragmatismofreliabilitywaitsforacharacteristicbyforce.Haveowedsystemtheautocontrolbeingusedforschoolelectricbell,havehadtheweekendandvacationcontrollingthefunctionandtheweekdisplayfunctionwithtime,haverealizedtheautomationthattheworkandresttimeself-servicecontrols,havescientistadministrationandoperation.Keywords:Controlsystemofdailyschedule,PLC,I/Oworksatelephoneswitchboard,Thesoftwareisdesigned目錄第1章緒論 11.1系統(tǒng)背景 11.2課題的目的和意義 11.3本人的主要工作 2第2章方案的論證 32.1繼電器控制 32.2單片機(jī)控制 32.3PLC控制 4第3章可編程控制概述 53.1可編程控制器的基本概念 53.2可編程控制器的發(fā)展歷史 53.3PLC的發(fā)展方向及前景 63.4PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 73.5PLC的主要技術(shù)指標(biāo) 83.6PLC的選型 93.7FX2N功能介紹 133.8FX2N規(guī)格型號(hào) 14第4章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 184.1系統(tǒng)組成 184.2顯示接口電路 184.37448芯片介紹 204.4電鈴電路 224.5PLC的硬件設(shè)計(jì) 224.5.1PLC的選型 224.5.2PLCI/O端口的分配 234.6系統(tǒng)I/O接線圖 244.7系統(tǒng)作息時(shí)間表及要求 244.8系統(tǒng)工作原理 25第5章軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試 265.1系統(tǒng)流程圖 265.2總體程序的設(shè)計(jì) 265.2.1計(jì)時(shí)及時(shí)間調(diào)節(jié)程序 275.2.2顯示程序 275.2.3作息時(shí)間表程序 285.2.4控制程序 305.3程序的調(diào)試 31結(jié)論 35致謝 36參考文獻(xiàn) 36附錄程序清單 37第1章緒論1.1系統(tǒng)背景學(xué)校、機(jī)關(guān)、工廠、車站、碼頭、醫(yī)院、郵電等企事業(yè)單位通常都是以電鈴作為作息時(shí)間信號(hào),鈴聲已日益成為人們生活中的一部分。鈴聲作為作息時(shí)間信號(hào)，最原始的控制方式就是人工控制。按照作息時(shí)間表敲鈴，以及后來出現(xiàn)了電鈴但沒有能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制也是由人工按電鈕開關(guān)來電鈴發(fā)出鈴聲都是人工控制方式。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新興的技術(shù)-電氣控制與可編程控制技術(shù)，而計(jì)算機(jī)向微型方向的一個(gè)分支發(fā)展，則出現(xiàn)了主要是用于控制領(lǐng)域的單片機(jī)。由于這些新興的控制技術(shù)的各種應(yīng)用芯片的發(fā)展，人們用不同的方法實(shí)現(xiàn)打鈴的自動(dòng)化。目前的自動(dòng)打鈴器，主要包括用單片機(jī)控制、用PLC控制、用電腦程序控制、用繼電器控制這幾種控制方式。1.2課題的目的和意義本次設(shè)計(jì)的作息時(shí)間控制系統(tǒng)采用的是可編程控器控制方式?？删幊炭刂破鞯挠⑽臑镻rogrammableController，在二十世紀(jì)70-80年代一直簡(jiǎn)稱為PC。由于到90年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來，也簡(jiǎn)稱為PC；加之可編程序的概念所涵蓋的范圍太大，所以美國(guó)AB公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器(PLC-ProgrammableLogicController)，為了方便，仍簡(jiǎn)稱PLC為可編程序控制器。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：“PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！庇捎赑LC具有穩(wěn)定可靠、價(jià)格便宜、功能齊全、應(yīng)用靈活方便、操作維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，所以PLC已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè),成為工業(yè)自控設(shè)備之首。在PLC應(yīng)用方面，我國(guó)也很活躍，近年來每年約新投入10萬臺(tái)套PLC產(chǎn)品，年銷售額30億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。但是與其它國(guó)家相比，在機(jī)械加工及生產(chǎn)線方面的應(yīng)用，還需要加大投入?？梢灶A(yù)計(jì)21世紀(jì)可編程控制器將會(huì)有更大的發(fā)展從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)及制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能水平更高的品種出現(xiàn)。從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大兩個(gè)方向發(fā)展。從產(chǎn)品的配套性能上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格會(huì)更齊備。完美的人機(jī)界面、完備的通訊設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工來控制場(chǎng)合的需求。從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顩r來看，可編程控制器和其他工業(yè)控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展主向。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)或國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。PLC對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化有重要的意義[1]。雖然用其它三種控制方式也可以實(shí)現(xiàn)作息時(shí)間控制的自動(dòng)化，但是用PLC控制方式具可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，PLC無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)，更能適應(yīng)惡劣的環(huán)境。鈴聲的自動(dòng)控制系統(tǒng)擺脫人工打鈴、打鐘的繁瑣，鈴聲的單調(diào)乏味，以及控制時(shí)間的長(zhǎng)短不便，把人們從繁煩的操作中解放出來，也最大限度的緩解各企事業(yè)單們的資金負(fù)擔(dān)，真正實(shí)現(xiàn)打鈴的無人看守。1.3本人的主要工作本課題主要通過研究PLC來控制打鈴和時(shí)間星期顯示來了解PLC的工作原理及編程方法。硬件電路的設(shè)計(jì),分析電鈴電路了解電鈴的工作原理,了解各種顯示器的型號(hào)及工作原理，查閱資料選擇七段譯碼顯示器芯片，分析系統(tǒng)控制的輸入與輸出點(diǎn)數(shù)，根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)確定PLC的型號(hào)，設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的I/O接線圖，根據(jù)系統(tǒng)總體要求編寫梯形圖，最后用GXDeveloper軟件進(jìn)行仿真調(diào)試，調(diào)試的結(jié)果很成功，該系統(tǒng)能根據(jù)作息時(shí)間表自動(dòng)控制電鈴,有時(shí)間、星期顯示及周末、假期控制功能。第2章方案的論證2.1繼電器控制繼電器控制的優(yōu)點(diǎn)是較直觀形象，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，抗干擾能力強(qiáng)。但是，這也是隨之帶來的一些問題。絕大多數(shù)控制繼電器在長(zhǎng)期磨損和疲勞工作條件下，容易損壞。而且繼電器的觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。再者，對(duì)一個(gè)具體使用的裝有上百個(gè)繼電器的設(shè)備，其控制箱將是龐大而笨重的。在全負(fù)荷運(yùn)載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時(shí)也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)要是用大量的硬件控制電路，這在更改方案時(shí)，工作量相當(dāng)大，需要花費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試，有時(shí)甚至相當(dāng)于重新設(shè)計(jì)一臺(tái)新的裝置?？偟膩碚f這種控制方式只適用于對(duì)控制對(duì)象要求不高的小型控制系統(tǒng)中[2]。2.2單片機(jī)控制單片微型計(jì)算機(jī)(Single-ChipMicrocomputer)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)，就是將微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器(存放程序或數(shù)據(jù)的ROM和RAM)、總線、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、輸入/輸出接口(I/O口)和其他多種功能器件集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)。

單片機(jī)的主要特點(diǎn)有：可靠性高、便于擴(kuò)展、控制功能強(qiáng)、低電壓、低功耗、片內(nèi)存儲(chǔ)容量較小,除此之外單片機(jī)還具有集成度高，體積小，性價(jià)比高，應(yīng)用廣泛，易于產(chǎn)品化等特點(diǎn)。但是，單片機(jī)存在不可克服的缺點(diǎn)和弱點(diǎn)，如：低速單片機(jī)靠執(zhí)行指令來完成各種功能，不論多高的工作時(shí)鐘頻率或多么好的指令時(shí)序，其排隊(duì)式串行指令執(zhí)行方式使得工作速度和效率大打折扣。在高速實(shí)時(shí)仿真、高速數(shù)據(jù)采集等方面顯得力不從心。復(fù)位工作方式單片機(jī)工作之初，需花一段時(shí)間經(jīng)歷復(fù)位過程；工作時(shí)，在某種干擾性突變情況下，也會(huì)復(fù)位，復(fù)雜的復(fù)位過程很可能就是工作不可靠的根源。程序跑飛偶然因素，會(huì)引起程序跑飛。雖然有“看門狗”或其他抗干擾措施，在極復(fù)雜的情況下，單片機(jī)的程序仍存在跑飛的可能，從而進(jìn)入“死機(jī)”。在單片機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)的芯片通過印制板與系統(tǒng)中由其他集成電路組成的邏輯電路相連。一旦改變?cè)O(shè)計(jì)，可能重新制版，加長(zhǎng)了開發(fā)周期。2.3PLC控制(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采用了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸控制系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到原來的數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也將隨之大大降低。此外，PLC具有硬件故障的自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。在應(yīng)用軟件中，用戶還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，是系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)就具有了極高的可靠性[3]。(2)配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各個(gè)規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能外，現(xiàn)代PLC大多數(shù)具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。(3)易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備，其編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。像梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路圖非常接近，只用PLC的少量開關(guān)邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電接觸器電路的功能。(4)系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短，維護(hù)方便，改造容易PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大地減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期大大縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序來改變生產(chǎn)過程成為可能。因此很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。(5)體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，其新近產(chǎn)品的品種底部尺寸小于100，重量小于150g，功耗。僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。由于作息時(shí)間自動(dòng)控制系統(tǒng)，要求能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，軟件可修改性強(qiáng)和設(shè)備易于維護(hù)，綜合上述各控制方式的特點(diǎn)該系統(tǒng)采用PLC來控制。第3章可編程控制概述3.1可編程控制器的基本概念國(guó)際電工委員會(huì)（InternationalElectricalCommittee）在1987年頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC作了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)安裝易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。”(1)可編程控制器是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置”，其中帶有“可以編制程序的存儲(chǔ)器”，可以進(jìn)行“邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算”工作，可以認(rèn)為可編程控制器具有計(jì)算機(jī)的基本特征。事實(shí)上，可編程控制器無論從內(nèi)部構(gòu)造、功能及工作原理上看都不折不扣的是計(jì)算機(jī)。(2)可編程控制器是“為工作環(huán)境下應(yīng)用”而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。工業(yè)環(huán)境和一般辦公環(huán)境有較大的區(qū)別，PLC具有特殊的構(gòu)造，是它能在高粉塵、高噪聲、強(qiáng)電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作。為了能控制“機(jī)械或生產(chǎn)過程”，它又要能“易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體”這些都是個(gè)人計(jì)算機(jī)不可能做到的。因此可編程控制器不是普通的計(jì)算機(jī)，它是一種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的計(jì)算機(jī)。(3)可編程控制器能控制“各種類型”的工業(yè)設(shè)備及生產(chǎn)過程。它“易于擴(kuò)展其功能”，它的程序能根據(jù)控制對(duì)象的不同要求，讓使用者“可以編制程序”。也就是說，可編程控制器較其以前的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，如單片機(jī)工業(yè)控制系統(tǒng)，具有更大的靈活性，它可以方便地應(yīng)用在各個(gè)場(chǎng)合，是一種通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。相對(duì)一般意義上的計(jì)算機(jī)，可編程控制器并不僅僅具有計(jì)算機(jī)的內(nèi)核，它還配置了許多使其適用于工業(yè)控制的器件。它實(shí)質(zhì)上是經(jīng)過一次開發(fā)的工業(yè)控制用計(jì)算機(jī)。但是，從另一個(gè)方面來說，它是一種通用機(jī)，不經(jīng)過二次開發(fā)，它就不能在任何具體的工業(yè)設(shè)備上使用[4]。3.2可編程控制器的發(fā)展歷史1968年美國(guó)GM(通用汽車)公司提出取代繼電器控制裝置的要求，第二年美國(guó)數(shù)字公司研制出了第一代可編程序控制器，滿足了GM公司裝配線的要求。隨著集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有第五代PLC產(chǎn)品了。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中獲得了廣泛的應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。許多可編程控制器的生產(chǎn)廠家已聞名于全世界。20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)控制的需要。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)及超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各種控制場(chǎng)合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通訊單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)置的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。PLC經(jīng)過40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。世界總銷售額不斷上升、生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。世界上PLC產(chǎn)品可按地域分成三大流派：一個(gè)流派是美國(guó)產(chǎn)品，一個(gè)流派是歐洲產(chǎn)品，一個(gè)流派是日本產(chǎn)品。美國(guó)和歐洲的PLC技術(shù)是在相互隔離情況下獨(dú)立研究開發(fā)的，因此美國(guó)和歐洲的PLC產(chǎn)品有明顯的差異性。而日本的PLC技術(shù)是由美國(guó)引進(jìn)的，對(duì)美國(guó)的PLC產(chǎn)品有一定的繼承性，但日本的主推產(chǎn)品定位在小型PLC上。美國(guó)和歐洲以大中型PLC而聞名，而日本則以小型PLC著稱。目前，世界上有200多個(gè)廠家生產(chǎn)PLC，較有名的：美國(guó)：AB通用電氣、莫迪康公司；日本：三菱、富士、歐姆龍、松下電工等；德國(guó)：西門子公司；法國(guó)：TE施耐德公司；韓國(guó)：三星、LG公司等。3.3PLC的發(fā)展方向及前景目前，國(guó)外PLC制造商不斷推出新產(chǎn)品。西門子最初推出S5系列，然后推出S7系列；三菱開始是F系列，F(xiàn)X系列，現(xiàn)在是A系列（A1、A2、A2X）。大趨勢(shì)是功能越來越多，集成度越來越高，網(wǎng)絡(luò)功能越來越強(qiáng)。特別是網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)槁?lián)網(wǎng)是一個(gè)大潮流。(1)產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展大：I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。?。河烧w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。(2)PLC在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛(3)不斷加強(qiáng)通訊功能(4)新器件和模塊不斷推出高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專用化模塊。(5)編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)。(6)發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。(7)追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。預(yù)計(jì)21世紀(jì)可編程控制器將會(huì)有更大的發(fā)展目前的積散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)或國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用[5]。3.4PLC的應(yīng)用領(lǐng)域(1)開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，可用它取代傳統(tǒng)的繼電器控制電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，又可用于多機(jī)群控制及自動(dòng)化流水線。(2)模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器能處理模擬量信號(hào)，PLC廠家生產(chǎn)有配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器可用于模擬量控制。(3)運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配制來說，早期直接用開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在可使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。(4)過程控制過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID控制是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中常用的控制方法。目前不僅大中型PLC都有PID模塊，而且許多小型PLC也具有PID功能。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。(5)數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作。(6)通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信包含PLC之間的通信以及PLC與其他智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展將會(huì)加快，各PLC廠商都十分重視PLC的通訊功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。最新生產(chǎn)的PLC都具有通訊接口，實(shí)現(xiàn)通訊非常方便。3.5PLC的主要技術(shù)指標(biāo)1.存儲(chǔ)器容量存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)程序和系統(tǒng)參數(shù)等，其容量是由用戶程序存儲(chǔ)器組成的。程序存儲(chǔ)器容量大小決定了用戶所能編寫程序的最大長(zhǎng)度，一般中小型的PLC的存儲(chǔ)器容量在16KB以下，大型的PLC可達(dá)到2MB左右。2.輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)是指根據(jù)工業(yè)系統(tǒng)控制所得到的對(duì)應(yīng)PLC的輸入/輸出端的個(gè)數(shù)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，說明需要控制的器件和設(shè)備就越多。3.掃描時(shí)間掃描時(shí)間是指CPU內(nèi)部根據(jù)用戶程序，按邏輯順序，從開始到結(jié)束掃描一次所需的時(shí)間。PLC用戶手冊(cè)一般給出執(zhí)行指令所用的時(shí)間。4.指令種類和數(shù)量指令的種類和數(shù)量決定用戶編制程序的方式和PLC的處理能力和控制能力。5.內(nèi)部寄存器的種類的數(shù)量?jī)?nèi)部寄存器主要包括定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、中間繼電器、數(shù)據(jù)寄存器和特殊寄存器等。它們主要用來完成計(jì)時(shí)、技術(shù)、中間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)還有其他一些功能。種類和數(shù)量越多，PLC的功能就越強(qiáng)大。6.擴(kuò)展能力PLC擴(kuò)展能力是指PLC是否具有I/O擴(kuò)展、聯(lián)網(wǎng)等一些功能。7.智能模塊的種類的數(shù)量智能模塊是指能完成模擬量控制、遠(yuǎn)程控制以及通信等功能的模塊。智能模塊種類和數(shù)量越多。說明PLC功能越強(qiáng)大。8.編程工具可以使用編程器或者使用專用的編程軟件。一般編程只能使用助記符語(yǔ)言，而用編程軟件則可使用梯形圖和助記符等語(yǔ)言來進(jìn)行編程[6]。3.6PLC的選型1、輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展。2、存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來替代。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。3、控制功能的選擇該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。（1）運(yùn)算功能簡(jiǎn)單PLC的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通PLC的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他高級(jí)運(yùn)算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測(cè)和控制時(shí)，才使用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算。(2)控制功能控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。例如采用PID控制單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。(3)通信功能大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時(shí)應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)1：1冗余配置，通信總線應(yīng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實(shí)際要求。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級(jí)的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps，通信負(fù)荷不大于60%。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式：①PC為主站，多臺(tái)同型號(hào)PLC為從站，組成簡(jiǎn)易PLC網(wǎng)絡(luò)；②1臺(tái)PLC為主站，其他同型號(hào)PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò)；③PLC網(wǎng)絡(luò)通過特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；④專用PLC網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡(luò)）。為減輕CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器[7]。(4)編程功能離線編程方式：PLC和編程器公用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC6113123），同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。(5)診斷功能PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。(6)處理速度PLC采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間，則PLC將掃描不到該信號(hào)，造成信號(hào)數(shù)據(jù)的丟失。處理速度與用戶程序的長(zhǎng)度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，PLC接點(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時(shí)間約0.2～0.4Ls，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿足：小型PLC的掃描時(shí)間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時(shí)間不大于0.2ms/K。4、機(jī)型的選擇(1)PLC的類型PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì)PLC的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和I/O點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類。①按結(jié)構(gòu)形式分類根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。Ⅰ整體式PLC整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒有CPU?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。Ⅱ模塊式PLC模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別做成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。還有一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。②按功能分類根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。Ⅰ低檔PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。Ⅱ中檔PLC除具有低檔PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。Ⅲ高檔PLC除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。③按I/O點(diǎn)數(shù)分類根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。Ⅰ小型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)<256點(diǎn)；單CPU、8位或16位處理器、用戶存儲(chǔ)器容量4K字以下。如：GE-I型美國(guó)通用電氣（GE）公司TI100美國(guó)德洲儀器公司F、F1、F2日本三菱電氣公司C20C40日本立石公司（歐姆龍）S7-200德國(guó)西門子公司EX20EX40日本東芝公司SR-20/21中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司Ⅱ中型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)256～2048點(diǎn)；雙CPU，用戶存儲(chǔ)器容量2～8K如：S7-300德國(guó)西門子公司SR-400中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司SU-5、SU-6德國(guó)西門子公司C-500日本立石公司GE-ⅢGE公司Ⅲ大型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)>2048點(diǎn)；多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量8～16K如：S7-400德國(guó)西門子公司GE-ⅣGE公司C-2000立石公司K3三菱公司④按輸出形式分類按輸出形式分可分為:R-繼電器輸出(有觸點(diǎn)，可帶交直流負(fù)載)；S-雙向晶閘管輸出（無觸點(diǎn)，帶交流負(fù)載）；T-晶體管輸出（無觸點(diǎn)，帶直流負(fù)載）。5、經(jīng)濟(jì)性的考慮選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比。考慮經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。因需要7個(gè)輸入點(diǎn)，14個(gè)輸出點(diǎn)，考慮到實(shí)際應(yīng)用留有一定的I/O端口余量，且電鈴為直流負(fù)載，由于三菱FX2N系列的PLC在小型控制系統(tǒng)中比較占有優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)，本次設(shè)計(jì)也是小型的控制系統(tǒng)，我們學(xué)習(xí)的也是三菱FX2N系列的PLC，所以我們采用我們熟悉的三菱FX2N-32MR-001來控制該系統(tǒng)[8]。3.7FX2N功能介紹FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列。控制規(guī)模：16～256點(diǎn)（基本單元：16/32/48/64/80/128點(diǎn)）特點(diǎn)：（1）集成型高性能。CPU、電源、輸入輸出三位一體。對(duì)6種基本單元，可以以最小8點(diǎn)為單元連接輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備，最大可以擴(kuò)展輸入輸出256點(diǎn)。（2）高速運(yùn)算基本指令：0.08μs/指令應(yīng)用指令:1.52～數(shù)100μs/指令（3）安心、寬裕的存儲(chǔ)器規(guī)格內(nèi)置8000步RAM存貯器，安裝存儲(chǔ)盒后，最大可以擴(kuò)展到16000步。（4）豐富的軟元件范圍輔助繼電器：3072點(diǎn)定時(shí)器：256點(diǎn)計(jì)數(shù)器：235點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器：8000點(diǎn)（5）除了具有輸入輸出16～256點(diǎn)的一般速途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。（6）面向海外的產(chǎn)品適合各種安全規(guī)格①為大量實(shí)際應(yīng)用而開發(fā)的特殊功能：開發(fā)了各個(gè)范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要模擬I/O，高速計(jì)數(shù)器。定位控制達(dá)到16軸，脈沖串輸出或?yàn)镴和K型熱電偶或Pt傳感器開發(fā)了溫度模塊。對(duì)每一個(gè)FX2N主單元可配置總計(jì)達(dá)8個(gè)特殊功能模塊。②網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信：連接到世界上最流行的開放式網(wǎng)絡(luò)CC-Link，ProfibusDp和DeviceNet或者采用傳感器層次的網(wǎng)絡(luò)解決您的通信需要。3.8FX2N規(guī)格型號(hào)FX2N系列PLC可以分為交流輸入和直流輸入兩大類。交流輸入見表3.1，直流輸入見表3.2[9]。表3.1交流電源、24V直流輸入類型模型I/O總數(shù)輸入輸出尺寸mm(英寸）（寬）x（厚）x（高）數(shù)目類型數(shù)目類型FX2N-16MR-001168漏型8繼電器130x87x90(5.12x3.4x3.5)FX2N-16MT晶體管FX2N-32MR-0013216漏型16繼電器150x87x90(5.9x3.4x3.5)FX2N-32MT晶體管FX2N-48MR-0014824漏型24繼電器182x87x90(7.2x3.4x3.5)FX2N-48MT晶體管FX2N-64MR-0016432漏型32繼電器220x87x90(8.7x3.4x3.5)FX2N-64MT晶體管FX2N-80MR-0018040漏型40繼電器285x87x90(11.2x3.4x3.5)FX2N-80MT晶體管FX2N-128MR-00112864漏型64繼電器350x87x90(13.8x3.4x3.5)FX2N-128MT晶體管表3.224V直流電源、24V直流輸入類型模型I/O總數(shù)輸入輸出尺寸mm(英寸）（寬）x（厚）x（高）數(shù)目類型數(shù)目類型FX2N-32MR-D3216漏型16繼電器150x87x90(5.9x3.4x3.5)FX2N-32MT-D晶體管FX2N-48MR-D4824漏型24繼電器182x87x90(7.2x3.4x3.5)FX2N-48MT-D晶體管FX2N-64MR-D6432漏型32繼電器220x87x90(8.7x3.4x3.5)FX2N-64MT-D晶體管FX2N-80MR-D8040漏型40繼電器285x87x90(11.2x3.4x3.5)FX2N系列PLC的技術(shù)指標(biāo)包括一般技術(shù)指標(biāo)、電源技術(shù)指標(biāo)、輸入技術(shù)指標(biāo)、輸出技術(shù)指標(biāo)和性能技術(shù)指標(biāo)。表3.3給出了性能技術(shù)指標(biāo)[10]。表3.3FX2N性能技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目規(guī)格備注運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法通過儲(chǔ)存的程序周期運(yùn)轉(zhuǎn)I/O控制方法批次處理方法（當(dāng)執(zhí)行END指令時(shí)）I/O指令可以刷新運(yùn)轉(zhuǎn)處理方法基本指令：0.08μs;應(yīng)用指令：1.52至幾百μs指令編程語(yǔ)言邏輯梯形圖和指令清單使用步進(jìn)梯形圖能生成SFC類型程序程式容量8000步內(nèi)置使用附加寄存器盒可擴(kuò)展到16000步指令數(shù)目基本順序指令：27步進(jìn)梯形指令：2應(yīng)用指令：128最大可用298條應(yīng)用指令I(lǐng)/O配置最大硬體I/O配置256，依賴于用戶的選擇（最大軟件可設(shè)定地址輸入256、輸出256）輔助繼電器（M線圈）一般500點(diǎn)M0到M499鎖定2572點(diǎn)M384至M3071特殊256點(diǎn)M8000至8255狀態(tài)繼電器（S線圈）一般490點(diǎn)S0至S499初始10點(diǎn)（子系統(tǒng)）S0至S9;T0至T199鎖定400點(diǎn)S500至S899信號(hào)報(bào)警器100點(diǎn)S900至S999定時(shí)器（T）100毫秒范圍：0至3276.7秒200點(diǎn)T0至T19910毫秒范圍：0至3276.7秒46點(diǎn)T200至T2451毫秒保持型范圍：0.001至32.767秒4點(diǎn)T246至T249100毫秒保持型范圍：0至3276.7秒6點(diǎn)T250至T255計(jì)數(shù)器（C）一般范圍：0至32767數(shù)200點(diǎn)C0至C199類型：16位上計(jì)數(shù)器鎖定16位100點(diǎn)（子系統(tǒng)）C100至C199類型：16位上計(jì)數(shù)器一般32位范圍：-2147483648至+32147483648數(shù)目35點(diǎn)C200至C219類型：32位上/下計(jì)數(shù)器鎖定32位15點(diǎn)C220至C234類型：32位上/下計(jì)數(shù)器高速計(jì)數(shù)器（C）單相范圍：-2147483648+2147483648數(shù)一般規(guī)則：選擇組合計(jì)數(shù)頻率不大于20KHz.計(jì)數(shù)器組合注意所有的計(jì)數(shù)器都鎖定。 C235至C2406點(diǎn)單相c/w起始停止輸入C241至C2455點(diǎn)雙相C246至C2505點(diǎn)A/B相C251至C2525點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器（D）一般200點(diǎn)D0至D199類型：32位元件的16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器鎖定7800點(diǎn)D200至D7999類型：32位元件的16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器文件寄存器7000點(diǎn)D1000至D7999通過14塊500程式步的參數(shù)設(shè)置類型：16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器特殊256點(diǎn)從D8000至D8255類型：16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器變址16點(diǎn)V0至V7和Z0至Z7類型：16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器指標(biāo)（P）用于CALL128點(diǎn)N0至P127嵌套層次用于MC和MRC時(shí)8點(diǎn)N0至N7常數(shù)十進(jìn)位K16位：-32768至3276832位：-2147483648至+2147483647十六進(jìn)位H16位：-32768至+3276832位：-214783648至+2147483647浮點(diǎn)32位：±1.175x1033，±3.403x1033（不能直接輸入）第4章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)組成該系統(tǒng)采用FX2N-32MR-001PLC作控制器。時(shí)間顯示4個(gè)數(shù)碼管，星期顯示1個(gè)數(shù)碼管，均采用7448進(jìn)行外部七段譯碼，其中時(shí)間顯示為動(dòng)態(tài)顯示，星期顯示為靜態(tài)顯示；有電鈴輸出功能。有分鐘調(diào)節(jié)、小時(shí)調(diào)節(jié)和星期調(diào)節(jié)按鈕各1個(gè)，計(jì)時(shí)開始和假期控制按鈕各1個(gè)，啟動(dòng)和停止按鈕各一個(gè)。共用7個(gè)輸入口，14個(gè)輸出口。下圖是總體設(shè)計(jì)框圖4.1：圖4.1系統(tǒng)框圖4.2顯示接口電路此方法是利用PLC的定時(shí)計(jì)數(shù)功能計(jì)時(shí)，通過用戶編輯的內(nèi)部邏輯將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼送到目標(biāo)元件產(chǎn)生輸出信號(hào)，通過常用的7448七段顯示譯碼器驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器顯示數(shù)碼。目前最常用的顯示器是LED（發(fā)光二極管顯示器）和LCD（液晶顯示器）。這兩種顯示器可顯示數(shù)字、字符及系統(tǒng)的狀態(tài)。它們的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)且價(jià)格低廉，因此，得到了廣泛應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)要用到5個(gè)數(shù)字作為時(shí)間和星期的顯示,不需顯示圖形或字符,采用LED做顯示器。LED顯示器由7個(gè)發(fā)光二極管組成，因此也稱之為七段LED顯示器。圖4.2七段LED數(shù)碼管顯示原理圖此外，顯示器中還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管（在圖中以dp表示），用于顯示小數(shù)點(diǎn)。通過七個(gè)發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其它符號(hào)。LED顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法：共陽(yáng)極接法如圖4.2(b)把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極。使用時(shí)公共陽(yáng)極接+5V。這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高電平的則不點(diǎn)亮。共陰極接法如圖4.2(a)把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極,使用時(shí)公共陰極接地，這樣陽(yáng)極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平的則不點(diǎn)亮。使用LED顯示器時(shí)要注意區(qū)分這兩種不同的接法。七段發(fā)光二極管，再加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)八段。因此提供給LED顯示器的字型代碼正好一個(gè)字節(jié)。各代碼位的對(duì)就關(guān)系如下表4.1表4.1LED顯示器的字型代碼代碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpGfEdcba用LED顯示器顯示十六進(jìn)制數(shù)的字形代碼如下表4.2表4.2LED顯示器顯示十六進(jìn)制數(shù)的字形代碼字型共陽(yáng)極代碼共陰極代碼字型共陽(yáng)極代碼共陰極代碼0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHb83H7CH3B0H4FHcC6H39H499H66HdA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF8EH71H7F8H07H滅FFH00H880H7FH此次計(jì)設(shè)采用的共陰極LED顯示器，其中時(shí)間顯示為動(dòng)態(tài)顯示，星期顯示為靜態(tài)顯示。4.37448芯片介紹7448芯片的外部的引腳圖圖4.37448芯片引腳圖7448七段顯示譯碼器輸出高電平有效，用以驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器。該集成顯示譯碼設(shè)有多個(gè)輔助控制端，以增強(qiáng)器件的功能。表4.37448的功能表十進(jìn)制或功能輸入BI/RBO輸出字形LTRBIA3A2A1A0abcdefg0123456789101112131415HHHHHHHHHHHHHHHHH×××××××××××××××LLLLLLLHLLHLLLHHLHLLLHLHLHHLLHHHHLLLHLLHHLHLHLHHHHLLHHLHHHHLHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHLLHHLLLLHHLHHLHHHHHLLHLHHLLHHHLHHLHHLLHHHHHHHHLLLLHHHHHHHHHHLLHHLLLHHLHLLHHLLHLHLLLHHHLLHLHHLLLHHHHLLLLLLL0123456789消隱脈沖消隱燈測(cè)試×HL×L×××××LLLL××××LLHLLLLLLLLLLLLLLHHHHHHH87448的邏輯功能：(1)正常譯碼顯示。LT=1，BI/RBO=1時(shí)，對(duì)輸入為十進(jìn)制數(shù)l～15的二進(jìn)制碼（0001～1111）進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的七段顯示碼。(2)滅零。當(dāng)LT=1，而輸入為0的二進(jìn)制碼0000時(shí)，只有當(dāng)RBI=1時(shí)，才產(chǎn)生0的七段顯示碼,如果此時(shí)輸入RBI=0，則譯碼器的a～g輸出全0，使顯示器全滅；所以RBI稱為滅零輸入端。(3)試燈。當(dāng)LT=0時(shí)，無論輸入怎樣，a～g輸出全1，數(shù)碼管七段全亮。由此可以檢測(cè)顯示器七個(gè)發(fā)光段的好壞。LT稱為試燈輸入端。(4)特殊控制端BI/RBO。BI/RBO可以作輸入端，也可以作輸出端。作輸入使用時(shí)，如果BI=0時(shí)，不管其他輸入端為何值，a～g均輸出0，顯示器全滅。因此BI稱為滅燈輸入端。作輸出端使用時(shí)，受控于RBI。當(dāng)RBI=0，輸入為0的二進(jìn)制碼0000時(shí)，RBO=0，用以指示該片正處于滅零狀態(tài)。所以，RBO又稱為滅零輸出端4.4電鈴電路4N25為光電耦合器由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成。SCR-100是雙向晶閘管可以認(rèn)為是一對(duì)反并聯(lián)連接的普通晶閘管的組成，它有兩個(gè)主電極T1和T2，以及一個(gè)門極G。門極使器件在主電極的正反兩個(gè)方面均可觸發(fā)導(dǎo)通，因此在50HZ的電壓下，由于每0.01s內(nèi)都有一個(gè)觸發(fā)電壓，使得有一個(gè)主電極觸發(fā)導(dǎo)通，由于接的是交流，所以每個(gè)主電極總會(huì)在下一個(gè)半波時(shí)由于電壓反向而自動(dòng)關(guān)斷，但在這個(gè)半波內(nèi)另一個(gè)主電極卻因?yàn)橛|發(fā)脈沖的到來而導(dǎo)通。所以整個(gè)周期中不管是哪個(gè)半周期只要有觸發(fā)脈沖就會(huì)使晶閘管導(dǎo)通?？傮w電路工作原理當(dāng)輸入端Y15為低電平時(shí)，4N25輸入端電流為0，輸出相當(dāng)于開路。當(dāng)Y15為高電平時(shí)，輸出電鈴回路導(dǎo)通。其電路圖如下圖4.4所示:圖4.4電鈴控制電路4.5PLC的硬件設(shè)計(jì)4.5.1PLC的選型因需要7個(gè)輸入點(diǎn)，14個(gè)輸出點(diǎn)，考慮到實(shí)際應(yīng)用留有一定的I/O端口余量，且電鈴為直流負(fù)載，由于三菱FX2N系列的PLC在小型控制系統(tǒng)中比較占有優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)，本次設(shè)計(jì)也是小型的控制系統(tǒng)，我們學(xué)習(xí)的也是三菱FX2N系列的PLC，根據(jù)上一章的知識(shí)所以我們采用我們熟悉的三菱FX2N-32MR-001來控制該系統(tǒng)。4.5.2PLCI/O端口的分配根據(jù)功能要求，我統(tǒng)一了I/O接點(diǎn)的分配。見表4.4:表4.4I/O端口分配表輸入輸出X0啟動(dòng)按鈕(SB1)Y0—時(shí)間顯示譯碼芯片7448A腳X1停止按鈕(SB2)Y1—時(shí)間顯示譯碼芯片7448B腳X2分鐘調(diào)節(jié)按鈕(SB3)Y2—時(shí)間顯示譯碼芯片7448C腳X3小時(shí)調(diào)節(jié)按鈕(SB4)Y3—時(shí)間顯示譯碼芯片7448D腳X4星期調(diào)節(jié)按鈕(SB5)Y4—選擇小時(shí)十位數(shù)7448芯片LTRBIRBOX5計(jì)時(shí)開始按鈕(SB6)Y5—選擇小時(shí)個(gè)位數(shù)7448芯片LTRBIRBOX6假期控制按鈕(SB7)Y6—選擇分鐘十位數(shù)7448芯片LTRBIRBOY7—選擇分鐘個(gè)位數(shù)7448芯片LTRBIRBOY8—星期顯示譯碼芯片7448A腳Y10—星期顯示譯碼芯片7448B腳Y11—星期顯示譯碼芯片7448C腳Y12—星期顯示譯碼芯片7448D腳Y13—星期顯示7448芯片LTRBIRBOY14—打鈴的輸出4.6系統(tǒng)I/O接線圖圖4.5系統(tǒng)I/O接線圖4.7系統(tǒng)作息時(shí)間表及要求表4.5作息時(shí)間表6:00起床15:30-16:15第七節(jié)課6:20-6:40做操16:25-17:10第八節(jié)課6:40-7:30早餐17:10-18:00晚餐8:20第一節(jié)預(yù)備上課鈴18:00-18:45第九節(jié)課8:30-9:15第一節(jié)課18:55-19:40第十節(jié)課9:25-10:10第二節(jié)課19:50-20:35第十一節(jié)課10:30-11:15第三節(jié)課22:00就寢11:25-12:10第四節(jié)課23:00熄燈12:10-13:20午餐、午休13:20第五節(jié)預(yù)備鈴13:30-14:15第五節(jié)課14:25-15:10第六節(jié)課(1)上課鈴與下課鈴要分開(鈴聲響的頻率不一樣),起床、晚自習(xí)等時(shí)間的鈴聲為連續(xù)打鈴,每次打鈴的時(shí)間為20s。(2)具備時(shí)間調(diào)整功能。(3)星期六、星期日不打鈴,星期一至星期五按下表所示作息時(shí)間表打鈴。(4)具有時(shí)間顯示功能,要有分、時(shí)和星期的顯示。4.8系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)接通電源，通過分鐘調(diào)節(jié)按鈕、小時(shí)調(diào)節(jié)按鈕和星期調(diào)節(jié)按鈕，將系統(tǒng)時(shí)間和星期調(diào)節(jié)為當(dāng)前時(shí)間和星期；然后按下計(jì)時(shí)開始按鈕，系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)；系統(tǒng)時(shí)間和星期通過數(shù)碼管顯示出來。按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入控制狀態(tài)，將系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間和星期與作息時(shí)間表比較，由輸出口端口輸出打鈴控制信號(hào)。上，下課打鈴20秒鐘，上課鈴聲響的頻率為20Hz，起床，晚息等時(shí)間的鈴聲為連續(xù)打鈴。為了不影響休息周末不打鈴。時(shí)間用4個(gè)數(shù)碼管顯示，采用動(dòng)態(tài)顯示方式；星期用1個(gè)數(shù)碼管顯示，采用靜態(tài)顯示方式。第5章軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試5.1系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)流程圖如5.1所示:圖5.1系統(tǒng)流程圖5.2總體程序的設(shè)計(jì)控制程序是本系統(tǒng)中的核心部分,是重中之重,任何外部硬件設(shè)備都是在程序的控制下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的。下面我將分段對(duì)程序進(jìn)行注釋該系統(tǒng)軟件由計(jì)時(shí)及時(shí)間調(diào)節(jié)程序(圖5.1)、顯示程序(圖5.2)、作息時(shí)間表程序(圖5.3)和控制程序(圖5.4)四個(gè)結(jié)構(gòu)組成。5.2.1計(jì)時(shí)及時(shí)間調(diào)節(jié)程序(1)M8013為1ms周期振蕩，X2為分鐘調(diào)節(jié)按鈕，8014為1min周期振蕩，當(dāng)X005得電，每過一分鐘C0實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加1。(2)X3為小時(shí)調(diào)節(jié)按鈕，當(dāng)C0計(jì)滿到60時(shí)，C0常開閉合小時(shí)數(shù)C1自動(dòng)加1并使C0復(fù)位從0開始計(jì)數(shù)。(3)X4為星期調(diào)節(jié)按鈕。當(dāng)小時(shí)數(shù)C1計(jì)滿到24時(shí)，星期數(shù)自動(dòng)加1且C1復(fù)位。5.2.2顯示程序(1)BCD轉(zhuǎn)換指令是將源元件中的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼送到目標(biāo)元件，C0內(nèi)的分鐘數(shù)據(jù)換成BCD碼送到M200-M207,C1內(nèi)的小時(shí)數(shù)據(jù)換成BCD碼送到M210-M217,C2內(nèi)的星期數(shù)據(jù)換成BCD碼送到M220-M227。(2)通過MOV傳送指令將BCD碼分別輸入，通過7448七段顯示譯碼器驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器顯示數(shù)碼。5.2.3作息時(shí)間表程序(1)MUL和ADD指令一起作用是將當(dāng)前時(shí)間計(jì)算為分鐘數(shù)放到數(shù)據(jù)寄存器中D1中。(2)CMP指令則是將當(dāng)前分鐘值與設(shè)定值進(jìn)行比較決定對(duì)哪個(gè)輔助繼電器輸出。5.2.4控制程序5.3程序的調(diào)試本次的程序調(diào)試使用的軟件是MELSOFT系列GXDeveloper其界面如下圖5.1：圖5.1MELSOFT系列GXDeveloper界面圖為了調(diào)試方便節(jié)省時(shí)間將作息時(shí)間表里360分鐘時(shí)和510分鐘時(shí)的響鈴的時(shí)間改為第2分鐘和第3分鐘響鈴，其中第360分鐘時(shí)為起床鈴聲，第510分鐘為第一節(jié)課上課鈴。調(diào)出軟件測(cè)試對(duì)話框如下圖5.2所示接通X000和X005。圖5.2軟件測(cè)試對(duì)話框當(dāng)D1的數(shù)據(jù)到2時(shí)，也就是到2分鐘時(shí)。得到輸出如下：Y015在輸出20秒鐘后失電。當(dāng)D1的數(shù)據(jù)到3，也是3分鐘到時(shí)。得到的Y015的輸出如下：Y015以頻率為20HZ得電與失電20秒后失電。在調(diào)試過程中也遇到了不少問題，比如先前的比較程序中總共超過了24行，以及上課鈴不輸出的問題，在對(duì)程序作了修改后，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求,達(dá)到了目的。結(jié)論通過兩個(gè)多月的學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)，終于完成了PLC自動(dòng)打鈴控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并使自動(dòng)打鈴系統(tǒng)能順利運(yùn)行,完成了預(yù)期的目標(biāo)。通過對(duì)課題設(shè)計(jì)方案的分析、選擇、比較、熟悉軟硬件設(shè)計(jì)的方法、內(nèi)容及步驟；鞏固、加深和擴(kuò)大PLC應(yīng)用的知識(shí)面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工業(yè)控制的能力；培養(yǎng)針對(duì)課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊(cè)、圖表及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動(dòng)手能力。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一次總結(jié)，對(duì)于取得的成果，我還是比較滿意的。但是，有些缺憾還是令我比較遺憾，比如說此系統(tǒng)在可調(diào)模式下，不能實(shí)現(xiàn)把當(dāng)前顯示時(shí)間如原來不是打鈴點(diǎn)設(shè)定為打鈴聲點(diǎn)，如是打鈴點(diǎn)則被清除的功能。在程序編寫上存在不足，希望能夠在以后的不斷深入學(xué)習(xí)中能夠彌補(bǔ)自己的不足之處。同時(shí)更是朝著PLC應(yīng)用領(lǐng)域邁進(jìn)。致謝通過兩個(gè)月的不斷努力，終于完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此，首先感謝我的導(dǎo)老師，正是她在百忙之中還抽出寶貴的時(shí)間對(duì)我進(jìn)行精心的指導(dǎo)，才使我順利完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此，謹(jǐn)向陳老師表示我最衷心的感謝!其次,在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中也得到電氣與信息工程系很多領(lǐng)導(dǎo)和老師的支持和鼓勵(lì)，在此表示感謝。最后感謝所有幫助過我的老師和同學(xué)!衷心的謝謝你們！參考文獻(xiàn)[1]王也仿主編.<<可編程控制器應(yīng)用技術(shù)>>機(jī)械工業(yè)出版社[2]陳立定，吳玉香，蘇開才．電氣控制與可編程控制器．廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001[3]鐘肇新，彭侃．可編程控制器原理及應(yīng)用（第3版）．廣州：華南理工大學(xué)出版社，2005[4]金廣業(yè)，李景學(xué)編．可編程序控制器原理與應(yīng)用．北京：電子工業(yè)出版社，1991（TP301/5）[5]史國(guó)生編．電氣控制與可編程控制器技術(shù)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004[6]楊振興，陳登順．可編程序控制器原理和應(yīng)用．長(zhǎng)沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1993[7]呂景泉．可編程控制器技術(shù)教程．北京：高等教育出版社，2001[8]胡學(xué)林．可編程控制器應(yīng)用技術(shù)．北京：高等教育出版社，2001[9]日本三菱公司．三菱微型可編程控制器MELSEC-FFX系列編程手冊(cè)．1998[10]日本三菱公司．三菱微型可編程控制器MELSEC-FFX系列特殊模塊編程手冊(cè)．1998附錄程序清單

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名：日期：

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)