基于PLC电子计算器课程设计

1、第1章 电子计算器控制工艺流程分析1.1 电子计算器控制过程描述控制要求如下：1由按键输入的数值显示在7段数码管上，但只限4位数。2按加、减、乘、除键时，第一次输入的值被存放在缓冲区中，当做被加、减、乘、除数，且加、减、乘、除相对的运算指示灯会亮。3接着输入一个数，之后若是按下“=”键，则此加、减、乘、除数被存放于另一个缓冲区中，与刚才输入的数做运算，且相对应的运算指示灯熄灭。4将运算结果显示在7段数码管上。1.2 电子计算器控制工艺分析PLC控制系统设计和调试的一般步骤如图所示。图1-1 设计PLC控制系统的一般步骤1.根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作（动作顺序、动作条件及必

2、须的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动；连续、单周期及单步等）。2.根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备。据此确定PLC的I/O点数。3.PLC机型的选择。4.分配PLC的I/O点，设计I/O电气接口连接图（这一步也可结合第2步进行）。5.进行PLC程序设计，同时可进行控制台（柜）的设计和现场施工。在设计传统继电器控制系统时，必须在控制线路（接线程序）设计完成后，才能进行控制台（柜）设计和现场施工。可见，采用PLC控制，可以使整个工程的周期缩短。PLC程序设计的步骤：对于较复杂的控制系统，需绘制系统流程图，用以清楚的表明动作的顺序和条件。对于简单的控制系统，也可省去这一步。设计梯形图。这

3、是程序设计的关键一步，也是比较困难的一步。要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。根据梯形图编制程序清单。用编程器将程序键入到PLC的用户存储器中，并检查键入的程序是否正确。对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。6.待控制台（柜）及现场施工完成后，就可以进行联机调试。如不满足要求，再回去修改程序或检查接线，直到满足为止。7.编制技术文件。8.交付使用。第2章 电子计算器控制系统总体方案设计2.1 系统硬件组成由于电子计算器的输入/输出接点少，要求电气控制部分体积小，成本低，并能够用计算机对PLC进行监控和管理，故选用日本OMRON（立石）公司生产的多功能小

4、型C20P主机。该机输入点为12，输出点为8。内部主要有：136个辅助继电器、16个特殊功能继电器、160个保持继电器、8个暂存继电器、48个定时/计数器、64个16位数据存贮器。2.2 控制方法分析由按键输入的数值显示在7段数码管上，但只限4位数。按加、减、乘、除键时，第一次输入的值被存放在缓冲区中，当做被加、减、乘、除数，且加、减、乘、除相对的运算指示灯会亮。接着输入一个数，之后若是按下“=”键，则此加、减、乘、除数被存放于另一个缓冲区中，与刚才输入的数做运算，且相对应的运算指示灯熄灭。将运算结果显示在7段数码管上。2.3 I/O分配确定电子计算器控制系统的I/O点分配，如表2-1所示。表

5、2-1 I/O点分配输入设备输入点号输出设备输出点号按键0-900001-000097段数码管01001-01007加号加法指示灯01010减号00011减法指示灯01011乘号00012乘法指示灯01012除号00013除法指示灯01013等号00014复位000152.4 系统结线图设计数字键盘的链接如下图所示。图2-1 电子计算器外部连线图第3章 电子计算器控制系统梯形图程序设计3.1 控制程序流程图设计 图3-1 控制程序流程图3.2 控制程序时序图设计图3-2 控制程序时序图3.3 控制程序设计思路 输入继电器是PLC接收外部输入的开关量信号的窗口，通过光耦合器将外部信号的状态读入并

6、存储在输入映像寄存器中，输入端可以外接常开触点或常闭触点,也可以接多个触点组成的串并联电路或电子传感器。在梯形图中排列PLC可以多次使用输入继电器的常开触点和常闭触点。输出继电器是PLC向外部负载发送信号的窗口。输出继电器用来将PLC的输出信号传送给输出模块,再由后者驱动外部负载!输出模块中的每一个硬件继电器仅有一对常开触点,但是在梯形图中,每一个输出继电器的常开触点和常闭触点都可以多次使用。辅助继电器是用软件实现的,它们不能接收外部的输入信号,也不能直接驱动外部负载,是一种内部的状态标志,相当于继电器控制系统中的中间继电器。辅助继电器中有一类保持用继电器,即使在PLC的电源断电时,也能储存O

7、N/OFF状态,其储存的数据和状态由锂电池保护,当电源恢复供电时,能使控制系统继续掉点前的控制。第4章 电子计算器监控系统设计4.1 PLC与上位监控软件通讯梯形图中，用到以下四个基本概念：软继电器：PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器，而是一些存储单元（软继电器），每一软继电器与PLC存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。该存储单元如果为“1”状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈“通电”，其常开触点接通，长闭触点断开，称这种状态是该软继电器的“1”或“ON”状态。如果该存储单元为“0”状态，对应软继电器的

8、线圈和触点的状态与上述相反，称该软继电器为“0”或“OFF”状态。使用中也常将这些“软继电器”称为编程元件。能流：当触点接通时，有一个“假想的概念电流”或“能流”（Power Flow）从左向右流动，这一方向与执行用户程序时的逻辑运算的顺序是一致的。能流只能从左向右流动，利用能流的这一概念，可以帮助我们更好的理解和分析梯形图。梯形图中不能有两个方向的能流通过同一触点，这不符合能流只能从左向右流动的原则。母线：梯形图两侧的垂直公共线称为母线（Bus bar），在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想想左右两侧母线（左母线和右母线）之间有一个作证有福的直流电源电压，母线之间

9、有“能流”从左向右流动。有母线可以不画出。 梯形图的逻辑解算：根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，成为梯形图的逻辑解算。梯形图中的逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。所及解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。4.2 上位监控系统组态设计根据设计任务和要求，用组态软件绘制的硬件操作界面如下图，其中PLC继承与计算机内部。图4-1 电子计算器界面图4.3 实现的效果数字计算器采用键盘输入，通过PLC缓存区存放数值，并通过数码管显示计算结果。第5章 电子计算器系统调试及结

10、果分析5.1 系统调试及解决的问题由按键输入的数字会出现在7段数码管上，只限4位数，该计算器最大缺陷就是不能显示负值。当按加、减、乘、除号时，对应的小灯会亮起，继续输入数字出现在7段数码管上，同样只限4位数，按等于号时，7段数码管会将缓存中的计算结果显示出来，如果结果为负值只能显示数字部分不会显示符号部分。5.2 结果分析由按键输入的数值显示在7段数码管上，但只限4位数。该计算器最大缺陷是不能显示负值。当做被加、减、乘、除数，且加、减、乘、除相对的运算指示灯会亮，继续输入数字出现在7段数码管上，同样只限4位数，按等于号时，7段数码管会将缓存中的计算结果显示出来，如果结果为负值只能显示数字部分，

11、不会显示符号部分。第6章 课程设计心得通过老师的讲解、阅读指导书和上网搜集资料，我完成了本次课程设计，通过本次课程设计，我深感自己实践能力的欠缺，以后我应加强培养自己的PLC设计能力。PLC课程设计是可编程控制器原理及应用课程非常有益的课外实践补充，通过本门课程的学习，使我们获得PLC设计的基础知识，掌握工程设计方法及Office办公软件使用方法，掌握利用计算机来运行和仿真，日后我应该加强这方面的学习，多做编程练习。使我们进一步熟悉有关PLC控制的理论知识，PLC的结构、组成、工作原理，掌握根据生产工艺过程和自动控制要求用PLC进行控制的PLC系统及控制程序设计方法和步骤，培养我们的工程意识和

12、工程实践能力。本次课程设计培养了我们关于PLC控制系统的设计方法，编程技巧以及电气常用元器件的选型；初步具有了控制系统主电路、控制程序的分析和设计能力，为今后走上工作岗位应用PLC控制奠定良好的基础。参考文献1张凤珊电气控制及可编程序控制器第2版M北京:中国轻工业出版社，20032马志溪电气工程设计M北京:机械工业出版社，20023刘增良，刘国亭电气工程CADM北京:中国水利水电出版社，20024齐占庆，王振臣电气控制技术M北京:机械工业出版社，20025史国生电气控制与可编程控制器技术M北京:化学工业出版社，2004.6王庭友.可编程控制器原理及应用M.北京：国防工业出版社,2005.附录1

13、梯形图：根据设计任务及连线图和I/O点分配可以编入下面梯形图，该梯形图涉及到MOV、TIM、SET等指令。图1 梯形图2由梯形图可以写出该设计的程序：0 LD M80001 OUT M80393 MOV K6 D8038 REF X010 K813 HKY X010 Y01422 REF Y010 K827 SEGL D200 Y00034 LD M435 SET Y01036 MOVP D200 D30041 RST D20044 LD M345 AND Y01046 MOVP D200 D31051 ADD D300 D31058 DMOVP D320 D20067 RST Y01068 LD M069 SET Y01170 MOVP D200 D30075 RST D20078 LD M379 AND Y01180 MOVP D200 D31085 SUB D300 D31092 MOVP D320 D20097 RST Y01198 LD M599 SET Y012100 MOVP D200 D300105 RST D200108 LD M3109 AND Y012110 MOVP M200 D310115 MUL D300 D310122 DMOVP D320 D200131 RST Y0121