六人控制投票机设计1.doc

沈 阳 工 程 学 院

课 程 设 计

设计题目： 六人控制投票机系统

系 别 自控系 班级 自动化091
学生姓名 周华勇 学号 2009334122
指导教师 贾晓梅、任海燕 职称 副教授 、副教授
起止日期： 2011年12月 5日起——至 2011年12月 16日止

沈 阳 工 程 学 院

课程设计任务书

课程设计（论文）题目： 六人投票控制机系统

系 别 自控系 班级 自动化091
学生姓名 周华勇 学号 2009334122
指导教师 贾晓梅、任海燕 职称 副教授、副教授
课程设计（论文）进行地点： 实训F座
任务下达时间： 2011 年 12 月 5 日
起止日期： 2011 年 12 月 5 日起——至 2011 年 12 月 16 日止
教研室主任 年 月 日批准

1.设计的原始资料及依据：
依据交通灯控制工程的控制要求，用西门子 S7—200可编程控制完成该系统的设备配置，硬件设计，软件编程，原始资料为可编程控制器原理及应用教科书：实验室S7—200可编程控制器及参考文献。
2.设计的目的和意义
可编程控制器是当今工控领域不可缺少的控制装置，广泛应用在各行各业目前，工业自动控制系统大多数是由PLC来实现的，我们用先进的PLC来实现这个题目的设计具有一定的科研意义，它也可以为工业应用提供一定的参考，可以使学生了解PLC自动控制系统设计的全过程，可以掌握FCS的基本知识，可以激发学生的科研兴趣。
3.课程设计要求
要求学生写出课程设计说明书，绘制出PLC硬件图、PLC梯形图、网络布线
图：并将课程设计说明书，绘制出P&I图、网络图打印出来。
课程设计说明书包含的内容有：
（1） 采用PLC设计控制系统的目的和意义
（2） 你所设计的控制系统的任务
（3） 你所设计的控制系统的对象特性
（4） 你所设计的控制系统的方框图及工作原理说明
（5） 你所设计的控制系统的PLC硬件图/PLC梯形图/控制功能图及说明
4.课程设计说明书（论文）撰写规范
（1）课程设计说明书（论文）是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。
（2）学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等，课程设计说明书（论文）的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设
计（论文）撰写规范》执行，应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。

（3）说明书（论文）打印。打印按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。
（4）课程设计说明书（论文）装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。
5.进度安排：
周1.1：布置任务，查找资料；
周1.2： 选题及构思；
周1.3：确定控制系统功能及设备选型；
周1.4：绘制出PLC硬件图;
周1.5：设计PLC梯形图；
周2.1：编写课程设计说明书；
周2.2：编辑课程设计说明书；
周2.3：打印课程设计成品；
周2.4：整理报告准备答辩；
周2.5：答辩；
6.主要参考资料（文献）：
1、林文孚 单元机组自动控制技术 中国电力出版社 2005
2、能源部西安热工研究院 热工技术手册 1992
3、张淑玉 电厂热力过程自动化 水利电力出版社
4、施仁 自动化仪表与过程控制 电子工业出版社
5、文群英等 热工自动控制系统 中国电力出版社 2006.8
6、张丽香等 模拟量控制系统 中国电力出版社 2006.4

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PLC原理及应用 课程设计成绩评定表
系（部）： 自控系 班级： 自动化091 学生姓名： 周华勇
指 导 教 师 评 审 意 见
评价
内容
具 体 要 求
权重
评 分
加权分
调研
论证
能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。
0.1
5
4
3
2

工作能力
态度
工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作，
0.2
5
4
3
2

工作量
按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。
0.2
5
4
3
2

说明书的质量
说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。
0.5
5
4
3
2

指导教师评审成绩
（加权分合计乘以12）
分
加权分合计

指 导 教 师 签 名：
年 月 日
评 阅 教 师 评 审 意 见
评价
内容
具 体 要 求
权重
评 分
加权分
查阅
文献
查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力
0.2
5
4
3
2

工作量
工作量饱满，难度适中。
0.5
5
4
3
2

说明书的质量
说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。
0.3
5
4
3
2

评阅教师评审成绩
（加权分合计乘以8）
分
加权分合计

评 阅 教 师 签 名：
年 月 日
课 程 设 计 总 评 成 绩
分

中文摘要
近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入。同时带动传统控制检测日新月异更新。在实施检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件组合，加以完善。
PLC的问世为我们的生活和生产作出了不可磨灭的贡献，从生产方面来说，在各大电厂及生产制造车间到处可见PLC控制系统的踪影，它可以准确持续完成生产过程自动化的综合自动化控制，提高了生产效率，降低了产品的成本····从生活方面来说，PLC控制系统和我们的衣食住行息息相关，它出现在我们生活中的每一个角落，时刻为我们的生活服务着，比如自动投币售货机、全自动化洗衣机、人机协控投票机···

沈阳工程学院课程设计
目录
1引言 3
1.1设计目的 3
1.2设计内容 3
1.3要实现的目标： 3
2系统总体方案设计 3
2.1系统硬件配置及组成原理论述 3
2.2系统变量定义及分配表 4
2.3系统电气接线图设计 5
2.4系统可靠性设计 5
3控制系统设计 6
3.1控制功能及控制原理论述 6
3.2控制程序流程图思路论述 6
3.3程序控制时序图设计 8
3.4创新设计内容 12
4上微机监测系统设计（组态王） 12
4.1PLC与上位机软件通讯组态 12
4.2变量组态论述 14
4.3工艺图形组态论述 17
5系统调试及结果分析 19
5.1系统调试及解决问题 19
5.2结果分析 19
6结束语 19
7参考文献 19

选题意义
近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入。它在各行各业的自动化生产过程中扮演者重要的角色，对于一名自动化专业的学生而言，PLC不仅是我们的主打专业，它还是自动控制的基础和起点。在经过了一年的学习过程中，我们对PLC的发展历程有了一定的认识和了解，并对它的工作原理进行了深入的学习和探讨，在我们都意识到它重要性的今天，我们选择了题为《六人控制投票机系统》的课题进行分析和设计，以巩固我们的理论学习，以提高我们的操作能力，以加强我们的专业技能，让我们更好地将理论联系实践并将理论应用于实践 ，全面提升我们发现问题、分析问题、解决问题的能力···

关键词：可编程控制器 六人控制投票机 梯形图

1引言
1设计目的：
①设计出plc控制的六人投票控制机；
②掌握plc的编程软件平台、定时器、计数器、传送指令、主子程序等有关指
令的编程方法；
③熟悉plc与上位机通讯、软件调试的方法；
④培养学生的综合设计设计能力、分析问题与解决问题的能力。
2、设计内容：有六人参加竞选投票，主持人主持投票的全过程，直到有投票结果。
3、要实现的目标：
①按下启动按钮，开始计时，需在5S内完成投票，赞成则按下投票按
钮，指示灯亮，表示投票成功；不赞成则不按投票按钮。
②5S后立即显示投票结果：
Y0亮：表示不通过（即赞成人数<50%）；
Y1亮：表示票数相同（即赞成与反对人数相同）；
Y2亮：表示投票通过(即赞成人数>50%)；
Y0、Y1、Y2闪烁：表示全数通过。
③当投票结果显示后，就不再接受任何信息。即使再次投票，仍然不会
改变其结果。并且投票台前的灯不会亮。
④主持人按下复位按钮，所有的投票灯立即熄灭，可进行再次投票。
⑤主持人按下停止按钮，系统停止工作
2系统总体方案设计
2.1系统硬件配置及组成原理论述
考虑到控制功能、经济性。可靠性等方面，控制器选用S7-200PLC，CPU为226，数
字量输入为24点DC输入，数字量输出为16点继电器输出。被控对象为六人投票机，PLC
自动控制投票机工作的全过程。

六人投票机结构示意图

2.2系统变量定义及分配表

输入变量程序符号表
序号
符 号
地 址
注 解
1
启动
I1.2
按下后系统启动
2
停止
I1.3
按下后系统停止
3
复位
I1.4
按下后系统复位，可进行再次投票
4
按钮K1
I0.0
1号投票台
5
按钮K2
I0.1
2号投票台
6
按钮K3
I0.2
3号投票台
7
按钮K4
I0.3
4号投票台
8
按钮K5
I0.4
5号投票台
9
按钮K6
I0.5
6号投票台

输出变量程序符号表

序号
符 号
地 址
注 解
1
灯L1
Q1.1
按下K1后，1号投票灯亮
2
灯L2
Q1.2
按下K2后，2号投票灯亮
3
灯L3
Q1.3
按下K3后，3号投票灯亮
4
灯L4
Q1.4
按下K4后，4号投票灯亮
5
灯L5
Q1.5
按下K5后，5号投票灯亮
6
灯L6
Q1.6
按下K6后，6号投票灯亮
7
不用过Y0
Q0.0
当票数通过率低于50%，Y0灯亮
8
同票Y1
Q0.1
当票数通过率为50%,Y1灯亮
9
涌过Y2
Q0.2
当票数通过率高于50%，Y2灯亮

2.3系统电气接线图设计

2.4系统可靠性设计
运用TON定时器完成系统投票5S计时。
运用子程序指令来实现投票，并且运用累加器对票数进行计数，再运用比较指令来对票数进行计数并判断通过与否。

3控制系统设计

3.1控制功能及控制原理论述

通过S7-200PLC的指令系统，由输入控制按钮，实现相应的指示灯操作。并从投票的数量自动判断出该次投票是通过、不通过亦或同票。

3.2控制程序流程图思路论述

六人投票机主程序流程图

票数判断子程序

3.3程序控制时序图设计
①投票机主程序时序图

②投票机子程序时序图

③票数判断子程序

3.4创新设计内容
在课程设计验收中，老师提出要求六人在5S内完成投票时间是否有些紧张，能否将时间延长。我通过对T37定时器进行修改，将原来的50x100ms改为100x100ms，使投票时间延长至10S。
4上微机监测系统设计（组态王）
4.1PLC与上位机软件通讯组态
采用组态王（Kingview）6.53监控软件平台，设计六人投票控制机的上位监测系统。
①进入工程开发环境
新建六人投票控制机工程

进入“组态王工程管理器”

进入组态工程阅读器

②定义I/O设备
选择S7-200系列的PPI通讯

双击设备中的“COM1”，对波特率、数据位等通讯参数进行设定。
③定义数据库变量
将变量类型设定为“I/O离散”，数据类型设定为“Bit”
4.2变量组态论述
在“数据词典”中进行变量定义。因为S7-200PLC的数字量输入点的“寄存器”不能直接用“IX.X”来定义，要用中间变量“MX.X”来定义。在源程序由于存在一些类似于M0.0的变量可能和组态王中的中间变量定义冲突，为此，我在源程序中给每个数字量输入点并接了一个中间继电器，绕过那些容易冲突的变量。数字量输出点可直接用“QX.X”定义。
“投票”按钮数据库变量定义

数据“记录员全区”设置

定义好的六人投票控制机数据库变量

4.3工艺图形组态论述
进入开发系统画面进行画面开发

4.4实现的监控效果论述
运行组态王上位监测系统

通电点击“启动”按钮后，启动指示灯亮

K1~ K6按钮依次对应L1~L6指示灯。点击K1~K6任意按钮进行投票，投票将在5S后结束。

①当投票人数<50%时，投票按钮相应的指示灯亮，同时Y0亮，表示投票不通过。

②当投票人数=50%时，投票按钮相应的指示灯亮，同时Y1亮，表示同票。

③当投票人数>50%时，投票按钮相应的指示灯亮，同时Y2亮，表示投票通过。

④当投票人数为6人时，投票指示灯L1~L6全部亮，同时Y0、Y1、Y2闪烁，表示全票通过。

5系统调试及结果分析

5.1系统调试及解决问题
通过调试，发现程序需实现的控制要求较多，实现起来较为复杂，将程序改为主子程序结构可将程序简化，一目了然，减少错误。并且确保接线无误，电压和接地都要正确。

5.2结果分析
通过设计可以达到设计的目的，即经主持人启动投票过程，相应指示灯按设计点亮，通过上位监控系统控制同样可以达到要求并反映在监控系统画面中，与模块的变化相一致。监控画面对比模块动作稍有延迟，但影响不大。

6结束语
通过本次课程设计成功设计出了六人投票控制机控制程序。这次课程设计使我对PLC的编程与控制有了更加深入的了解，对S7-200PLC的理解也更加深刻，操作更加娴熟。同时使用了组态王上位监控软件进行监控更像是完成了一个小的工程。通过对S7-200PLC和组态王的协同作业，我感觉自己初步接触到了所学知识与实际应用的密切性和重要性。在今后的时间了，还是需要再多花些心思来掌握PLC这门强大的课程。

7参考文献
《s7-200plc与数字调速系统的原理及应用》 国防工业出版社

19