自动打铃控制器PLC

1、燕山高校课 程 设 计 说 明 书题目： 自动打铃把握器 学院（系）： 电气工程学院 班级专业： 11级工业自动化仪表 学 号： 同学姓名： 指导老师： 韩立强 老师职称： 副教授 欢迎下载 燕山高校课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院 基层教学单位：自动化仪表 学 号同学姓名专业（班级）仪表3班设计题目自动打铃把握器设计技术参数1.上课铃与下课铃的铃音不同（铃音响的频率不同，上课铃为短音：响0.5秒，停0.5秒；下课铃为长音：响2秒，停1秒），其他的铃音为连续音。2.每次打铃的时间为15秒。3.星期六，星期日不打铃。4.具有时间显示功能，显示器件为LED数码管。显示内容为：分小时及星

2、期。5.具有时间（分，小时，星期）调整的功能。6.加入组态。 设计要求 设计说明书包含内容：题目、设计要求、电气原理图、I/O安排表、接线图、状态转移图（或流程图）、梯形图、指令程序、仿真调试、组态设计、心得体会、参考文献等。 排版要求：排版美观整齐、图表清楚、布局合理、语言通顺。工作量 一周工作计划第一天：布置任务、查找资料其次天：争辩细节、理论设计第三天：仿真验证、论证完善第四天：仿真调试、完成设计第五天：撰写报告、答辩验收参考资料PLC电气把握技术，漆汉宏 主编，机械工业出版社FX系列PLC编程及应用，寥常初 主编，机械工业出版社PLC编程及应用，寥常初 主编，机械工业出版社S7-300

3、/400应用教程，寥常初 主编，机械工业出版社其他资料指导老师签字韩立强基层教学单位主任签字谢平说明：此表一式四份，同学、指导老师、基层教学单位、系部各一份。 2014年 7 月 8日 欢迎下载前言PLC即可编程把握器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业把握装置。PLC是一种特地为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它接受可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行规律运算、挨次运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，把握各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应当按易于与工业

4、把握系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。20世纪70年月中末期，可编程把握器进入有用化进展阶段，计算机技术已全面引入可编程把握器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更牢靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年月初，可编程把握器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程把握器进展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程把握器的国家日益增多，产量日益上升，这标志着可编程把握器已步入成熟阶段。我国可编程把握器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开头的。最初是在引进设备

5、中大量使用了可编程把握器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程把握器。可以预期，随着我国现代化进程的深化，PLC在我国将有更宽敞的应用天地。摘要 目前，学校中的作息时间一般是由自动打铃把握器完成的。尽管这种把握器的功能单一，用单片机或数字电路组成的把握器成本较低，市场上就可买的到自动打铃把握器一般是用单片机或数字电路组成的。但是用PLC同样可以完成自动定时打铃的把握。在本课程设计中，把它作为一个典型的时序把握任务，接受三菱软件，完成PLC的课程设计实训，还是很有意义。PLC作息时间把握器接受数码显示，能够精确显示分、时、星期，在肯定的时

6、间内能够自动打铃。 此外，该PLC作息时间把握器还设置了手动按钮，用于调整分钟、小时和星期。该系统软件由计时准时间调整程序，显示程序，作息时间表程序和把握程序四个结构组成。上课铃与下课铃的铃音不同（铃音响的频率不同，上课铃为短音：响0.5秒，停0.5秒；下课铃为长音：响2秒，停1秒），其他的铃音为连续音。每次打铃的时间为15秒。星期六，星期日不打铃。具有时间显示功能，显示器件为LED数码管。显示内容为：分小时及星期。具有时间（分，小时，星期）调整的功能。并且加入组态显示。 关键字：自动打铃把握器 PLC 组态名目前言 1摘要 2第一章设计任务和要求 41.1任务描述 41.2设计任务和要求 4

7、其次章PLC三菱系统总体设计 52.1系统概述 52.2 PLC的选型 62.3PLC I/O端口的安排 62.4七段数字译码显示器72.5 系统结构框图及I/O接线图 82.6 系统流程图 9第三章PLC三菱软件设计及简介 103.1计时准时间调整程序 103.2 显示程序 113.3作息时间表程序 133.4把握程序 153.5电铃把握程序 163.6仿真调试 17第四章 组态软件设计及简介 204.1组态软件的概述 204.2组态王的组成 214.3组态王的实现过程 21第五章心得体会26参考文献27附录28第一章设计任务和要求1.1任务描述 目前，学校中的作息时间一般是由自动打铃把握器

8、完成的。尽管这种把握器的功能单一，用单片机或数字电路组成的把握器成本较低，市场上就可买的到自动打铃把握器一般是用单片机或数字电路组成的。但是用PLC同样可以完成自动定时打铃的把握。在本课程设计中，把它作为一个典型的时序把握任务，完成PLC的课程设计实训，还是很有意义。用PLC组成的自动打铃把握器的系统框图如下图所示：1.2设计任务和要求 某学校的作息时间表如下表所示：学校的休息时间表时间内容时间内容6：00起床13：30第五节上课铃6：20早操14：20第五节下课铃7：50第一节预备铃14：30第六节上课铃8：00第一节上课铃15：20第六节下课铃8：50第一节下课铃15：30第七节上课铃9：

9、00其次节上课铃16：20第七节下课铃9：50其次节下课铃16：30第八节上课铃10：10第三节上课铃17：20第八节下课铃11：00第三节下课铃19：00晚自习开头11：10第四节上课铃21：00晚自习结束12：00第四节下课铃22：00熄灯13：20第五节预备铃对自动打铃把握器的要求如下：上课铃与下课铃的铃音不同（铃音响的频率不同，上课铃为短音：响0.5秒，停0.5秒；下课铃为长音：响2秒，停1秒），其他的铃音为连续音。每次打铃的时间为15秒。星期六，星期日不打铃。具有时间显示功能，显示器件为LED数码管。显示内容为：分，小时及星期。具有时间（分，小时，星期）调整的功能。第2章 PLC三菱

10、系统总体设计2.1系统概述 本次设计是接受 PLC来把握数码管的显示和响铃的输出，分钟，小时，星期均接受7448进行外部七段译码 。其中分钟、小时显示为动态显示，星期显示为静态显示，该系统能依据作息时间表自动把握电铃，有时间星期显示调整及把握功能，当秒脉冲计数60次之后向分钟进位。当分钟显示数码管显示到59之后又向小时进位，而小时则是用了一个计数器，当计数器计了24次之后向星期进位，同理星期显示也是用了一个计数器，7次之后使程序全部复位。有分钟调整、小时调整和星期调整按钮各一个，计时开头和假期把握按钮各1个，启动和停止按钮各1个，共7个输入口，14个输出口。系统接通电源，通过分钟调整按钮，小时

11、调整按钮，将系统时间和星期调整为当前时间和星期；然后按下计时开头按钮，系统开头计时；系统时间和星期通过数码管显示出来。按下启动按钮，系统进入把握状态，将系统当前时间和星期与作息时间表比较，又输出口端口输出打铃把握信号。上课铃为短音，响0.5秒，停0.5秒，共持续15秒；下课铃为长音，响0.5秒，停0.5秒，共持续15秒；起床，早操等时间的铃声为连续打铃；为了不影响休息周六周日不打铃。2.2 PLC的选型 因需要7个输入点，14个输出点，考虑到实际应用中留有肯定的I/O端口余量，且电铃为直流负载，由于三菱FN2N系列的PLC在小型把握系统中比较占有优势和市场，本次设计也是小型的把握系统，我们学习

12、的也是三菱的FX2N系列的PLC，依据上一章的学问，所以我们接受我们生疏的三菱FX2N-32MR-001来把握该系统2.3 PLC I/O端口的安排依据功能的要求I/O接点的安排，如下图： 输入 输出X0启动按钮Y0时间显示译码芯片7448A脚X1停止按钮Y1时间显示译码芯片7448B脚X2分钟调整Y2时间显示译码芯片7448C脚X3小时调整Y3时间显示译码芯片7448D脚X4星期调整Y4选择小时十位数7448芯片LT RBI RBO（LT RBO 为1时代表选中该端口）X5.计时开头Y5 选择小时个位数7448芯片LT RBI RBOX6假期把握按钮Y6 选择分钟十位数7448芯片LT RB

13、I RBOY7 选择分钟个位数7448芯片LT RBI RBOY10星期显示译码芯片7448A脚Y11星期显示译码芯片7448B脚Y12星期显示译码芯片7448C脚Y13星期显示译码芯片7448D脚Y14星期显示7448芯片LT RBI RBOY15打铃的输出2.4七段数字译码显示器由于在PLC系统中工作的是二进制的数字信号，而人们习惯十进制的数字或运算结果，因此需要数字显示器，显示出便于人们观测、查看的十进制数字，因此本设计选择了七段数字译码显示器，下图是7448七段数字译码显示器的结构图及译码图。 2.5 系统结构框图及I/O接线图2.5.1 结构框图：2.5.2 I/O接线图：解释：Y0

14、-Y3分别对应7448时间显示的的A-D的引脚，把握小时、分钟显示的个位与十位。Y4代表选中显示小时的十位，Y5代表选中显示小时的个位，Y6代表选中显示分钟的十位，Y7代表选中显示分钟的个位。Y10-Y13分别对应芯片星期显示的A-D的引脚，Y14代表选中显示星期。Y15代表打铃输出。2.6 系统流程图系统流程图如下图所示： 第三章PLC三菱软件设计及简介 把握程序是本系统的核心部分，任何外部硬件都是在程序的把握下进行运转的。为了便于分析，下面将分段对程序进行注释该系统软件由计时准时间调整程序，显示程序，作息时间表程序和把握程序四个结构组成。3.1计时准时间调整程序（1）M8011为10ms周

15、期振荡，X2为分钟调整按钮，M8014为1min振荡，当X5得电，每过一分钟C0实现自动加1。 (2) X2为分钟调整按钮，按X2可通过M8011一起使C0计数增加，从而调整分钟。（3）X3为小时调整按钮，当C0计满到60时，C0常开闭合小时数C1自动加1并使C0从0开头计数 。（4）X4为星期调整按钮，当小时数C1计满到24时，星期数自动加1并使C1复位 。C2计数满7时也会自动复位。3.2 显示程序 ( 1 )BCD 转换指令是将源元件中的二进制数转换成BCD码送到目标元件，分别将C0内的数据换成BCD码送到M200M207，C1内的小时数据换成BCD码送到M210M217，C2内的星期数

16、据换成BCD码送到M220M227（2）通过MOV传送指令将BCD码分别输入，通过7448七段显示译码器驱动共阴极显示器显示数码。M100导通将M214M217的数据转移到Y0-Y3中，Y0-Y3接到时间显示译码芯片7448的A, B，C, D脚，由7448内部结构，驱动共阴极显示器显示数码，现实的数为小时的十位数；同理M210-M213,M204-M207,M200-M203分别转移到Y0-Y3,M220-M227的数据转移到Y010-Y013，驱动共阴极显示器显示数码，显示的分别为小时的个位，分钟的十位，分钟的个位，以及星期。时间继电器T0,T1,T2,T3分别计时一次为10s，理论上数码

17、管显示是一闪一闪的，但由于频率高，人眼不易看出来。此时T3又对全部的时间继电器进行复位，以便下一个扫描周期使用。3.3作息时间表程序 （1）MUL代表乘法，C1代表小时数，用C1乘以60代表分钟放在D0中，再用D0中的数加上C0中的数放在D1中代表现在时间。MUL和ADD指令一起作用是将当前时间计算为分钟数放到数据寄存器D1中。（2）CMP为比较指令用当前的时间和给定的时间点作比较打算对哪个帮助继电器输出,。例CMP D1 K610 M21 若D1中的当前时间大于K610，则M21=1.若D1中的当前时间等于于K610，则M22等于1，相应的后面的M22闭合，M100闭合，M400闭合，相应Y

18、15输出打铃。（3）最终两行指令是推断是否为周六周日，若是，则后面的把握程序就不用运行。ZCP K6 K7 C2 M87 当K6>C2时,M87=1，后面的程序执行；当K6<=C<K7时，M87=0后面的程序不执行,；当K7<C2时M87=0，后面的程序不执行。3.4把握程序 由作息时间程序知，若是上课时间点时是M10, M16, M22, M28 ,M37 ,M43, M49 ,M55中与时间点对应的帮助继电器的那个运作并上升沿输出M100 ; 若是下课时间点M13 ,M19 ,M25 ,M31, M40, M46 ,M52, M58中与时间点对应的帮助继电器的那个Y

19、运作并上升沿输出M101 ; 若是其他时间点到，M1, M4, M7, M34 ,M61 ,M64, M67 ,中与时间点对应的那个帮助继电器运作并上升沿输出M102。3.5电铃把握程序 当上课信号M100来到时，分别由T10和T11定时器把握让其分别响0.5秒，停0.5秒并由T9把握让其响铃15秒。 当下课信号M101来到时，分别由T20 ,T21定时器把握。T20为你设定铃声响的定时器，为2秒；T21为设定的铃声停的定时器，为1秒，并由T9把握响铃为15秒。 当信号M102来到时，由T9把握让其连续响铃15秒。3.6仿真调试以下为周六14点20不打铃,Y15没有输出。上图表明此时小时的个位

20、为4（0100）。上图表明此时小时的十位为1（0001）。上图表明此时分钟的十位为2（0010）。上图表明此时分钟的个位为0（0000）。上图表明此时显示的星期六不打铃。第四章 组态软件设计及简介4.1组态软件的概述 组态软件是一种面对工业自动化的通用数据采集和监控软件，亦称人机界面或HMI/MMI软件，在国内俗称“组态软件”。组态软件在国内是一个商定俗成的概念，并没有明确的定义，它可以理解为“组态式监控软件”。“组态(Configure)”的含义是“配置”、“设定”、“设置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简洁方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序，也就是所谓的“组态”。

21、它有时候也称为“二次开发”，组态软件就称为“二次开发平台”。“监控（Supervisory Control）”，即“监视和把握”，是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、把握和管理。简洁地说，组态软件能够实现对自动化过程和装备的监视和把握。它能从自动化过程和装备中采集各种信息，并将信息以图形等更易于理解的方式进行显示，将重要的信息以各种手段传送到相关人员，对信息执行必要分析处理和存储，发出把握指令等等。组态软件供应了丰富的用于工业自动化监控的功能，用户依据自己工程的需要进行选择、配置等较为简洁的工作来建立自己所需要的监控系统。组态软件和行业无关,组态（Configuration）为模块化

22、任意组合。组态软件主要特点有：（1）连续性和可扩充性。用通用组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生转变时，不需作很多修改而便利地完成软件的更新和升级；（2） 封装性（易学易用），通用组态软件所能完成的功能都用一种便利用户使用的方法包装起来，对于用户，不需把握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个简单工程所要求的全部功能；（3）通用性，每个用户依据工程实际状况，利用通用组态软件供应的底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的I/O Driver、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线

23、并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制。4.2组态王的组成“组态王”软件包括由工程扫瞄器(TouchExplorer)、工程管理器(Proj-Manager)和画面运行系统（TouchVew）三大部分组成。在工程扫瞄中可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库构造、定义外部设备等工作；工程管理器中内嵌了画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。画面的开发和运行由工程扫瞄器调用画面制作系统touchMak和运行系统touchVew来完成。4.3组态王的实现过程1） 画面新建：现设置一间教室，内置有时间显示器、一个铃铛以及一台显示器。当时间显示器到了上课时间时，上课铃声响起；当

24、下课时间到时，下课铃声响起。星期六、日则不响铃。2） 定义数据库 数据库是“组态王”最核心的部分。在touchVew运行时，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机上发布的指令也要快速发送到达现场，全部这一切都是以实时数据库为中介环节，所以说数据库是联系上位机与下位机的桥梁。在数据库中存放的是当前值，变量包括系统变量和用户定义的变量。变量的集合形象的称为“数据词典”，数据词典记录了全部的用户可以用到数据变量的具体信息。如下图所示3） 画面连接 所谓的“动面连接”就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系。对于我们建立的“铃声监控中心”，将时间与对应变量关联，便可显示出本机时间

25、。下图直接调用组态中时钟，显示时间： 下图是显示星期几的连接 4） 命令语言编程 “组态王”支持使用内建的简单函数，其中包括字符串函数、数字函数、系统函数、控件函数、配方函数、报告函数及其他函数。在工程扫瞄器重的名目显示区，选择“文件/命令语言/应用程序命令语言”，双击“请双击进入这儿“应用程序命令语言”对话框图标。消灭下图：5）星期连接程序 if(本站点$月=1) 本站点$月=13; if(本站点$月=2) 本站点$月=14;本站点w=(本站点$日+2*本站点$月+3*(本站点$月+1 )/5+本站点$年+本站点$年/4-本站点$年/100+本站点$年/400)%7; if(本站点w=1)本

26、站点week="星期一" if(本站点w=2)本站点week="星期二" if(本站点w=3) 本站点week="星期三" if(本站点w=4)本站点week="星期四" if(本站点w=5)本站点week="星期五" if(本站点w=6) 本站点week="星期六" if(本站点w=7) 本站点week="星期日"打铃程序 if (本站点$时间="6:00:00" | 本站点$时间="6:20:00" | 本站点$

27、时间="7:50:00" | 本站点$时间="13:20:00" | 本站点$时间="19:00:00" | 本站点$时间="21:00:00" | 本站点$时间="22:00:00")&& (本站点w=1 | 本站点w=2 | 本站点w=3 |本站点w=4 | 本站点w=5)StartApp("C:UserschaiDesktop连续.wav");if(本站点$时间="8:00:00" | 本站点$时间="9:00:00&quo

28、t; | 本站点$时间="10:10:00" | 本站点$时间="11:10:00" | 本站点$时间="13:30:00" | 本站点$时间="14:30:00" | 本站点$时间="15:30:00" | 本站点$时间="16:30:00" )&& (本站点w=1 | 本站点w=2 | 本站点w=3 |本站点w=4 | 本站点w=5)StartApp("C:UserschaiDesktop上课.wav");本站点提示="上课啦

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30、=5)StartApp("C:UserschaiDesktop下课.wav");本站点提示="下课啦" 第五章心得体会 通过此次课程设计，使我更加扎实的把握了有关PLC方面的学问，在设计过程中虽遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查最终找到了缘由所在，也暴露了前期我这方面的学问的欠缺和阅历不足。实践出真知，通过亲自编写梯形图，运用软件，使我们把握的学问不再是纸上谈兵。 在课程设计过程中，我们不断发觉错误，不断改正，不断领悟，不断猎取。仿真部分时序图显示的时间、铃声转瞬即逝，很是让我焦急，所以我们要急躁认真的记录时序图，验证梯形图是否正确

31、。这次课程设计最终顺当完成了，再设计最终到了很多问题。在今后社会进展和学习实践中，肯定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，肯定要不厌其烦的发觉问题所在，然后一一解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上披荆斩棘，而不是知难而退，那样永久不行能收获成功，收获喜悦，也永久不行能得到社会和他人的认可。 课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业学问以及专业技能上的提升，同时又是一门辩思课，给了我莫大的空间。通过这次课程设计，我把握了PLC的一些基本学问及编程技巧，使我对PLC三菱有了更深刻的了解和生疏。参考文献PLC电气把握技术，漆汉宏 主编，机械工业出版社FX系列PLC编程及应用，寥

32、常初 主编，机械工业出版社PLC编程及应用，寥常初 主编，机械工业出版社S7-300/400应用教程，寥常初 主编，机械工业出版社附录指令代码：组态代码：if(本站点$月=1) 本站点$月=13; if(本站点$月=2) 本站点$月=14;本站点w=(本站点$日+2*本站点$月+3*(本站点$月+1 )/5+本站点$年+本站点$年/4-本站点$年/100+本站点$年/400)%7; if(本站点w=1)本站点week="星期一" if(本站点w=2)本站点week="星期二" if(本站点w=3) 本站点week="星期三" if(本站点w=4)本站点week="星期四" if(本站点w=5)本站点week="星期五" if(本站点w=6) 本站点week="星期六"