基于控制的作息时间控制完整系统专项方案.doc

“CETTIC全国可编程控制器（PLC）程序设计师”职业培训认证结业设计基于PLC控制作息时间控制系统指引教师： 王 冠 华 姓 名： 秦 富 贞 【摘 要】本文简介一种用PLC控制作息时间控制系统，详细地阐述了系统构成、系统硬件接线和系统软件设计，并详细简介了系统工作原理。该系统具备外设电路配备简朴、扩展以便、操作容易、可靠性高、实用性强等特点，集电铃、路灯、宿舍灯、教室灯、音乐广播自动控制于一体，并具备周末与假期控制功能，实现了作息时间无人控制自动化、科学化管理与操作。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。【核心词】作息时间控制；PLC；I/O接线；软件设计目 录第一章绪论1聞創沟燴鐺險爱氇谴净。1.1引言1残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。1.2可编程控制器特点1酽锕极額閉镇桧猪訣锥。1.3 PLC应用领域1彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。1.4 PLC设计环节2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。1.4.1 硬件设计2厦礴恳蹒骈時盡继價骚。1.4.2软件设计2茕桢广鳓鯡选块网羈泪。第二章作息时间控制系统方案论证2鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。2.1 方案论证2籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。2.2 控制规定3預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。第三章作息时间PLC控制系统设计4渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。3.1 输入输出点分派4铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。3.2 控制系统硬件设计5擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。3.3 控制系统程序设计5贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。3.3.1 秒脉冲程序设计5坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。3.3.2 分显示程序设计5蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。3.3.3 时显示程序设计7買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。3.3.4 星期显示程序设计8綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。3.3.5 数字显示原理9驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。3.3.6广播、灯、打铃程序设计11猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。3.4 作息时间PLC控制器总梯形图14锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。第四章参照文献14構氽頑黉碩饨荠龈话骛。4.1 参照文献14輒峄陽檉簖疖網儂號泶。第五章附录14尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。附图（1）作息时间PLC控制器接线图14识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。附图（2）作息时间PLC控制器总梯形图14凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。第一章 绪论1.1引言可编程控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定期、计算和算术运算等操作指令，并通过数字、模仿输入和输出，控制各种类型机械或生产过程。可编程控制器及其关于设备，都应按易于与工业控制系统形成一种整体，易于扩充其功能原则设计。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。PLC控制系统硬件是由PLC、输入/输出（I/O）电路及外围设备等构成。系统规模可依照实际应用需要而定，可大可小。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。1.2 可编程控制器特点20世纪60年代末，为了克服老式继电器种种应用上缺陷，人们研制出了一种先进自动控制设备-PLC，由于PLC具备优良技术性能，因而它一问世就不久得到了推广应用。当前PLC作为用于工业生产过程控制专用计算机，与商家、家用微机不同，由于控制对象复杂性，使用环境特殊性和工作运营持续性，使其在设计上有许多特点。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。（1） 可靠性高，抗干扰能力强；（2） 接口模块功能强、品种多；（3） 硬件配套齐全，顾客使用以便，适应性强；（4） 编程办法简朴、直观；（5） 系统设计/安装、调试工作量少；（6） 维修工作量小、维护以便；（7） 体积小、耗能低、重量轻。1.3 PLC应用领域当前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运送、环保及文化娱乐等各个行业，使用状况重要分为如下几类：阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。（1） 开关量逻辑控制（2） 运动控制（3） 闭环过程控制（4） 数据解决（5） 通信联网在工业生产过程当中，存在某些如温度、压力、流量、液位和速度等持续变化量（即模仿量），1.4 PLC设计环节开发应用PLC设计任务分为硬件和软件设计两某些。1.4.1 硬件设计硬件设计重要涉及：（1） 拟定安排PLC输入、输出点；（2） 设计外围电路，涉及主电路；（3） 选购PLC并进行现场安装接线等内容。1.4.2软件设计大多数用梯形图和指令程序，重要涉及：（1） 设计控制流程，依照工艺规定先画出工作循环，如有必要再画详细状态流程图；（2） 依照工作循环图，画出虚拟电路图-继电器梯形图；（3） 按梯形图编写指令程序表；（4） 系统调试：依照设计规定，对程序进行调试和修改，必要时还可对硬件进行修改，直到符合规定为止。本系统用PLC设计作息时间控制过程。第二章 作息时间控制系统方案论证2.1 方案论证当前惯用作息时间控制办法有单片机控制PLC控制。两种方式控制原理基本似，都是分别以各自主控器件来完毕门信号采集、运营状态控制和设定，达到自动调节和时事控制运营功能。本设计采用PLC控制方式，选用三菱 Fx2N一48MR PLC作控制器，有24个输入点，24个输出点，继电器输出，时间显示用4个数码管,星期显示用l个数码管,完毕本设计规定各项指标，实现作息时间控制目。氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。PLC作息时间控制器采用数码显示，可以精确显示分、时、星期，在一定期间内可以自动打铃，放、关广播，放、关音乐，开熄学生宿舍灯，且通过变化输入PLC程序可以灵活变化冬、夏季作息时间。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。 此外，该PLC作息时间控制器还设立了手动按钮，用于调节分、时、星期。2.2 控制规定作息时间控制器控制规定如下；（1） 开机时初始状态显示为00时00分，显示星期为“星期一”。按下启动按钮，控制器开始计时工作。（2） 能将时间显示调节到当前日期及时间。（3） 可按所设立时间规定打铃。（4） 可依照需要控制其她装置。（5） 作息时间表（此处只列出冬季作息时间表）见表1。（6） 设立相应手动按钮，使控制器使用更加以便。（7） 为了便于广大师生过好双休日，从星期五下午晚餐开始至星期日下午18：00停止打铃。表1 PLC作息时间控制器冬季作息时间表项目起讫起床6：206：30早操6：406：50洗漱6：507：00早餐7：007：40预备铃7：407：50第一节课8：008：50第二节课9：009：50课间操9：5010：10第三节课10：1011：00第四节课11：1012：00中餐（广播）12：-12：30午休12：3014：20预备铃14：2014：30第五节课14：3015：20第六节课15：3016：20文体活动16：3017：30晚餐17：3018：00自由活动18：0018：50预备铃18：5019：00晚自习19：0020：30熄灯21：00第三章 作息时间PLC控制系统设计3.1 输入输出点分派作息时间PLC控制器输入输出点分派表见表2。表2 作息时间PLC控制器输入输出点分派表输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号启动按钮SB1X0数码管a段aY0停止按钮SB2X1数码管 b段bY1手动打铃SB3X2数码管c段cY2“分”调节按钮SB4X3数码管d段dY3“时”调节按钮SB5X4数码管e段eY4“天”调节按钮SB6X5数码管f段fY5开广播SB7X6数码管g段gY6关广播SB8X7数码管公共端D1Y10开灯SB9X8数码管公共端D2Y11熄灯SB10X9数码管公共端D3Y12数码管公共端D4Y13数码管公共端D5Y14秒闪烁发光二极管POINTY15广播继电器KA1Y20电铃继电器KA2Y21宿舍灯继电器KA3Y223.2 控制系统硬件设计作息时间PLC控制器接线图如附图(1)所示。3.3 控制系统程序设计3.3.1 秒脉冲程序设计秒脉冲程序梯形图如图1所示。图1 作息时间PLC控制器秒脉冲程序梯形图当按下SB0时，X0闭合，发出启动信号，使辅助继电器M200线圈得电并自锁。计时器T0、T1构成1s时钟脉冲程序；Y20为秒闪烁输出；M0、C0构成分进位脉冲。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。3.3.2 分显示程序设计分显示程序梯形图如图2所示。图2 作息时间PLC控制器分显示程序梯形图由助继电器M1M10分别接通分个位显示程序。当M1闭合时，分个位显示“0”；当M2闭合时，分个位显示“1”；当M3闭合时，分个位显示“2”，依次类推。由辅助继电器M13M18分别接通分十位显示程序。当M13闭合时，分十位提示“0”；当M14闭合时，分十位显示“1”；当M15闭合时，分十位显示“2”，依次类推。谚辞調担鈧谄动禪泻類。初始状态时，辅助继电器M1和M13闭合，分个位及十位均显示“0”。当计数器C0合计计满60个时钟脉冲时，计数器C0常开触点闭合，辅助继电器M0线圈得电，其常开触点闭合，产生一种分个位脉冲及分个位移位脉冲。分个位移位脉冲到来，使得移位指令将M1当前“1”状态左移一位至M2，辅助继电器M2闭合，分个位显示“1”；若再来一种移位脉冲，移位指令将M2当前状态左移一位至M3，辅助继电器M3闭合，分个位上显示“2”，依次类推。当分个位脉冲满10个时，M1状态已移位至辅助继电器M11中，M11线圈得电，其常开触点闭合，使辅助继电器M2-M10复位，辅助继电器M1又闭合，分个位上又显示“0”，辅助继电器M2-M10复位，为下一次分个位循环显示作好准备。同步，M11常开触点闭合，使辅助继电器M12产生一种扫描周期上升沿脉冲。这个上升沿脉冲使得辅助继电器M13当前“1”状态移位至M14中，分十位上显示“1”，依次类推。当分十位脉冲满6个时，M13状态已移位至辅助继电器M19中，M19线圈通电，其常开触点闭合，使辅助继电器M13-M18复位，辅助继电器M13闭合，分十位上又显示为“0”。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。 当需要对分进行手动调节时，只需要按下按钮SB4，此时X3闭合，计数器C10计数。通过1次计数后，其常开触点闭合，使得状态继电器S5得电，其一常开触点闭合，产生一种分位脉冲，变化分当前显示，而状态继电器S5另一 常开触点闭合，使计数器C10复位，为下一 次计数作好准备。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。3.3.3 时显示程序设计时显示程序梯形图如图3所示。由辅助继电器M21-M30分别接通时个位显示程序。当M21闭合时，时个位显示“0”；当M22闭合时，时个未显示“1”；当M23闭合时，时个位显示“2”，依次类推。由辅助继电器M33-M35分别接通时十位显示程序。当M33闭合时，时十位显示“0”；当M34闭合时，时十位显示“1”；当M35闭合时，时十位显示“2”。鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。图3 作息时间PLC控制器时显示程序梯形图初始状态时，因辅助继电器M21和M23闭合，故时个位及十位均显示为“0”。当分十位脉冲满6个时，M13状态已移位至辅助继电器M19，M19线圈得电，1一2常开触点闭合，使辅助继电器M20产生一种扫描周期上升沿脉冲。这个上升沿脉冲一方面向计数器C1提供脉冲，另一 方面使得辅助继电器M21当前“1”状态移位至辅助继电器M22中，时个位上显示“1”，如此不断循环移位。当时个位脉冲满10个时，M20状态已移至辅助继电器M31中，M31线圈得电，其常开触点闭合，使辅助继电器M32产生一种扫描周期上升沿脉冲。这个世上上沿脉冲使得辅助继电器M33当前“1”状态移位至辅助继电器M34中，时十位上显示为“1”。纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。 当脉冲C1合计满24个脉冲时，计数器C1常开触点闭合，辅助继电器M38线圈得电，其常开触点闭合，使辅助继电器M22-M30及辅助继电器M33-M34复位，辅助继电器M21及M33闭合，时个位和时十位上又显示为“0”，如此不断循环移位。颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。 当需要对时状态进行手动调节时，只需按下按钮SB5，此时X4闭合，计数器C11计数。通过一次计数后，其常开触点闭合，使得状态继电器S6得电，其一常开触点闭合，产生一种时个位移位脉冲，变化时当前显示。而状态继电器S6另一 常开触点闭合，使计数器C11复位，为下一 次计数作好准备。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。3.3.4 星期显示程序设计星期显示程序设计梯形图如图4所示。由辅助继电器M40-M46分别接通星期显示程序。当M40闭合时，星期显示“1”；当M41闭合时，星期显示“2”，依次类推。銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。 图4 作息时间PLC控制器星期显示程序梯形图 初始状态时，因辅助继电器M40闭合，星期显示为“1”。当时移位脉冲满24个时，辅助继电器M38得电，其常开触点闭合，接通计数器C2并开始计数，另一 常开触点产生一种星期脉冲及星期移位脉冲。星期移位脉冲来到，使移位指令将M40当前“1”状态右移一位至M41中，辅助继电器M41闭合，星期显示“2”；若再来一种移位脉冲，移位指令M41当前状态右移一位至M42中，辅助继电器M42闭合，星期上显示“3”，如此不断移位。当星期脉冲满7 个时，计数器C2常开触点闭合，一方面使其复位，另一方面接通辅助继电器M48，辅助继电器M48常开触点闭合，同步M40状态已移至M47；M47线圈通电，其常开触点闭合，使辅助继电器M41-M46复位，辅助继电器M40又闭合，星期上又显示为“1”。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。当需要对星期状态进行手动调节时，只需按下SB6，此时X5闭合，计数器C12通过一次技术后动作，其常开岔点闭合，使得状态继电器S7得电，其一常开触点闭合，产生一 个星期移位脉冲，变化星期当前显示。而状态继电器S7另一常开触点闭合，使计数器C12复位，为下一 次计数作好准备。赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。3.3.5 数字显示原理开机时，时间显示为星期1，00时00分。数字显示原理如图5所示。图 5 数字显示原理PLC输出点Y0Y6分别街道七段数码管ag。要显示数字只需要Y0Y6有输出信号，即Y0Y7字元件中Y0Y6有输出为1时才有数字显示出来。例如，显示1只需Y1和Y2有信号输出，它十进制常数为K6=12+14,即K6转换为二进制数正好满足规定。再把常数值K6有MOV指令传送到相应数码管中就可以显示数字了。表3为显示数字09常数值。各辅助继电器与其相应时间见表4。塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。表3 显示数字0-9常数值显示数字输出点状态常数值Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y000111111K6310000110K621011011K9131001111K7941100110K10251101101K10961111101K12570000111K781111111K12791101111K11表4 各辅助继电器所相应时间0123456789分个位M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10分十位M13M14M15M16M17M18时个位M21M22M23M24M25M26M27M28M29M30时十位M33M34M35星期M40M41M42M43M44M25M46数码管动态扫描梯形图如图6初始状态时，辅助继电器M10闭合，特殊辅助继电器M8011每闭合一次，计数器C3就计数一次，其常开触点闭合并接通辅助继电器M110，辅助继电器M110常开触点又使计数器C3复位。辅助继电器M110另一 常开触点产生一种移位脉冲，移位脉冲指令将辅助继电器M100当前状态“1”移到辅助继电器M101中，使辅助继电器M101当前状态为“1”，依次类推。当移到最高位时，辅助继电器M105得电闭合，其常开触点闭合，使辅助继电器M101-M104复位，如此周而复始地进行移位。裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。图6 作息时间PLC控制器数码管动态扫描梯形图 由于辅助继电器M100-M104分别接通输出继电器Y10-Y14，而特殊辅助继电器M8011每10ms闭合一 次，因而咱们用肉眼很难辨别出数码管是轮流闭合，咱们看到是同步显示数码管。仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。3.3.6广播、灯、打铃程序设计当到达规定期间时，该时间所相应辅助继电器将得电，其常开触点闭合，从而对广播、灯、电铃惊醒控制。3.3.6.1 广播控制设计广播控制梯形图如图7所示。当到放广播时间时，如下各组辅助继电器：（M34、M27、M16、M1），（M34、M23、M13、M1），（M27、M15、M1），（M30、M18、M33、M1）中有一组 常开触点闭合，辅助继电器M52得电闭合，使得输出继电器Y23线圈得电并自锁，此时开始放广播。当需要手动放广播时，只需按下按钮SB7，则X6闭合，输出继电器Y23得电并自锁，也能达到放广播目。绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。图7作息时间PLC控制器广播制梯形图 当到关广播时间时，如下各组辅助继电器：（M21、M14、M34、M1），（M28、M16、M34、M1），（M27、M18、M1），（M34、M23、M16、M1）中有一组常开触点闭合，辅助继电器M53线圈得电闭合，串接在辅助继电器Y23线圈中常开触点断开，输出继电器Y23断电，停止播放广播。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。3.3.6.2 灯控制设计灯控制梯形图如图8所示。图8 作息时间PLC控制器灯控制梯形图当到学校开灯时间时，如下两组辅助继电器：（M35、M21、M16、M1），（M27、M15、M1）常开触点中有一组闭合，辅助继电器M54线圈得电闭合，其串接在输出继电器Y21上常开触点闭合，使输出继电器Y31得电并自锁，打开电灯开关。当需要手动开灯时，只要按下按钮SB9，则X10闭合，使输出继电器Y21得电并自锁，打开电灯开关。瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。当到熄灯时间时，如下两组辅助继电器：（M35、M22、M16、M1），（M27、M17、M1）常开触点中有一 组闭合，辅助继电器M55线圈得电闭合并产生一种扫描周期脉冲信号，使其串接在输出继电器Y21线圈上常开触点断开，输出继电器Y21断开，电灯熄灭。当需要手动关灯时，只需按下按钮SB10，则X11闭合，辅助继电器M203得电，串接在输出继电器Y21上常开触点断开，使输出继电器Y21断电。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。3.3.6.3 电铃控制设计电铃控制梯形图如图9所示。当到程序设计打铃时间时，该时间段辅助继电器常开触电闭合，使得辅助继电器M50线圈得电，并产生一种扫描周期上升沿微分脉冲信号，辅助继电器M50常开触电闭合，接通输出继电器Y22线圈电源，Y22闭合并自锁，电铃开始打铃。同步，定期器T3开始计时，计满15s后，串接在输出继电器Y22线圈上定期器T3常闭触点断开，使输出继电器Y22和定期器T3失电，定期器T3复位，打铃停止。如果需要手动打铃，只需按下SB3，此时X2闭合，接通输出继电器Y22线圈电源，Y22闭合并自锁，开始打铃。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。图9 作息时间PLC控制器电铃控制梯形图3.3.6.4 双休日控制设计双休日控制梯形图如图10所示。每星期5下午晚餐时，辅助继电器M44、M34、M28、M16、M2常开触点闭合，辅助继电器M56闭合并自锁，其串接在输出继电器Y21、Y22、Y23上常闭触点断开，输出继电器Y21、Y22、Y23将得不到脉冲信号。星期日下午18：00，辅助继电器M46、M34、M28、M18、M10常开触点将闭合，辅助继电器M45产生一种扫描周期输出信号，其串接在辅助继电器M56中常闭触点断开，辅助继电器M56失电，串接在输出继电器Y21、Y22、Y23上辅助继电器M56常闭触点复位，使输出继电器Y21、Y22、Y23可以得到脉冲信号而恢复正常工作。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。图10 作息时间PLC控制器双休日控制梯形图3.4 作息时间PLC控制器总梯形图作息时间PLC控制器总梯形图如 附图(2)所示。第四章 参照文献4.1 参照文献1、PLC原理与应用（三菱FX系列） 清华大学出版社 俞国亮主编2、可编程序控制器应用技术第二版 化学工业出版社 张万忠主编3、PLC实用程序及设计 西安电子科技大学出版社 贺哲荣、石帅军主编第五章 附录附图（1）作息时间PLC控制器接线图附图（2）作息时间PLC控制器总梯形图附图（2）作息时间PLC控制器总梯形图