PLC的彩灯控制设计说明书.doc

2017届课程设计plc课程设计论文设计题目： 用plc控制彩灯状态 学生姓名： 秦梅艳、赵芳琴、黄婷 学 号：5011213328、5011213303、5011213325 所属学院： 信息工程学院 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 17-3班 指导教师： 张鹏程 教师职称： 讲师 摘要随着社会经济的发展，城市美化问题越来越引起人们的关注。由于流水灯所具有的特有流动感而广泛应用于广告控制及人们生活中，给人们一种美感，为人们生活带来乐趣。在现代生活中，大型楼宇的轮廓装饰或大型晚会的灯光布景，由于其变化多、功率大，数字电路则不能胜任。实现流水灯闪烁系统的控制方法很多，可以用标准逻辑器件、可编程序控制器PLC、单片机等方案来实现。其中用标准逻辑器件来实现电路在很大程度上要受到逻辑器件如门电路等的影响，调试工作极为不易，而单片机编程复杂不容易掌握。因此，最终我们选择了用可编程的控制器PLC来实现系统功能的设计。可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的应用更加突出。城市交通灯控制采用的可编程制器具有可靠性高、维护方便，用法简单、通用性强等特点。关键词：PLC 彩灯 程序 控制 PLC的硬件结构 PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。其结构如图2-1所示。 中央处理单元(CPU)是PLC 的控制中枢，它按照PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、检查电源、存储器I/O以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O 映象区或数据寄存器内，等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行直到停止运行。如图2-1 PLC的结构图： 图2-1 PLC的结构图 2.2 PLC的工作原理它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作， 就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。 PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源、编程器扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。 PLC的扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段.PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。 PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，执行的结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。PLC选型西门子s7-200 SIMATICS7-200系列可编程控制器是德国西门子公司生产的高性能价格比的微型可编程控制器。由于它具有结构小巧，运行速度快，价格低廉及多功能多用途等特点，因此在工业企业中得到了广泛的应用。 S7-200系列PLC系统由基本单元、I/O扩展单元、功能单元和外部设备等组成。其结构如图所示： S7-200PLC结构图 S7-200技术指标1、西门子PLC的基本指令 位逻辑指令主要包括：位逻辑运算指令、位操作指令和位测试指令，逻辑操作结果(RLO)用以赋值、置位、复位布尔操作数，也控制定时器和计数器的运行。 置位复位：置位复位指令是之将线圈设计成置位线圈和复位线圈的两大部分，将存储器的置为位，复位功能分离开来。 上升沿和下降沿触发：边沿触发器是指用边沿触发信号产生一个机器周期的扫描脉冲，正跳变触发指输入脉冲上升沿使触点闭合一个扫描周期。副跳变触发是指输入脉冲的下降沿使触点闭合一个扫描周期。 定时器指令：S7-200的定时器为增量型定时器，用于实现时间控制。 2、西门子PLC的特点s7-200具有结构小巧，运行速度高，价格低廉及多功能多用途等特点，因此在工业中小型企业中得到了广泛的应用。彩灯设计PLC可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。本设计是用PLC来实现对按钮SB1，SB2，按钮动作控制。按下SB1，每个灯隔1s亮一个，灭一个，如此正反循环，再次按下SB1停止。按下SB2，每个灯隔2s亮一个，灭一个，如此正反循环，再次按下SB2停止按下SB2停止。系統调试运行是用组态软件进行仿真的，最终经过多次调试实现了我们所需的全部设计要求。 PLC输入输出电路图：程序及梯形图设计：Network 1 / 网络标题/ 网络注释A I 0.0 JNB _001 CALL 1S_001: NOP 0Network 2/ 网络标题/ 网络注释A I 0.1 JNB _002 CALL 2S_002: NOP 0Network 3/ 网络标题/ 网络注释A( A( A M 30.0 JNB _003 L 1 T MW 10 SET SAVE CLR _003: A BR ) JNB _004 L 1 T MW 100 SET SAVE CLR _004: A BR ) JNB _005 L 128 T MW 102_005: NOP 0Network 1/ 网络标题/ 网络注释L MW 0 L 1 +I T MW 0 L MW 0 L 10 =I JCN A_1 L 0 T MW 0 S M 20.0Network 2/ 网络标题/ 网络注释A_1: NOP 0 L MW 2 L 1 +I T MW 2 L MW 2 L 20 =I JCN A_2 L 0 T MW 2 S M 20.1Network 3/ 网络标题/ 网络注释L MW 100 L 16Network 4/ 网络标题/ 网络注释A_2: NOP 0Network 1/ 网络标题/ 网络注释 A( A M 20.0 JNB _001 L MW 10 L MW 100 SLW T MW 100 SET SAVE CLR _001: A BR ) JNB _002 L MW 100 T QW 4_002: NOP 0Network 2/ 网络标题/ 网络注释 AN M 255.0 R M 20.0Network 1/ 网络标题/ 网络注释A( A M 20.1 JNB _001 L MW 10 L MW 102 SRW T MW 102 SET SAVE CLR _001: A BR ) JNB _002 L MW 102 T QW 4_002: NOP 0Network 2/ 网络标题/ 网络注释AN M 255.0 R M 20.1仿真：功能：按下SB1，每个灯隔1s亮一个，灭一个，如此正反循环，再次按下SB1停止按下SB2，每个灯隔2s亮一个，灭一个，如此正反循环，再次按下SB2停止PLC课程设计总结和学别的学科一样，在学完PLC理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。我们做的是一个由三八个部分组成的自来水厂控制系统。由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。但通过各方面的查资料并学习。我基本学会了PLC设计的步聚和基本方法。分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与能力。通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆，做事要学思结合。有的初学者在理论上花了很多功夫，结果半年下来还是没有把PLC搞懂，其实他们只是缺少了一些PLC的实践经验，只要再进行一些实际的梯形图编写、程序下载、调试等操作，增加对PLC的感性认识，很快就可以掌握PLC这项技术了。开始阶段可以先学习一种品牌的PLC，因为所有的PLC原理都是差不多的，掌握了一种PLC其它的只要翻阅一下手册也就能上手使用了。初学时可以编一些简单的梯形图，如触点的与、或、输出等，在PLC的机器里运行一下。成功了就会增加你学习的兴趣、和信心。然后再把PLC的主要功能逐个运用一次，比如高速计数器，你可以用PLC本身的脉冲输出端接到高速计数器的输入端，下载编好的梯形图，打开变量观察窗口，运行程序，观察计数的值是否正确。经过了这样的实践，你基本上知道PLC到底能做哪些事情了，在实际的工控应用中就能做到胸有成竹了。通过PLC课程设计，使我受益匪浅，本次课设中我明白任何一件事都不是一次就能成功的。对于大学所学的知识不仅要理论，更主要的是实践。PLC技术是一门实践性非常强的技术，如果你想学好，那么你就必须去实践它。编程就像是一位习武之人，如果只是整天坐在家中看拳谱，不出门练武的话，那么就是一本再厉害的武林密集，再长的时间他的功力也不会提高。学习PLC也是同样的道理，光看书是没有用的，一本PLC书您就是看了十遍以后您还是不会用，学过编程(不管什么语言)的都知道。答谢辞 在此论文结束之际，感谢老师这年来的谆谆教导，和对实验的指导，老师平易近人的人格魅力，严谨治学的工作态度，是我以后工作的学习榜样。此次的论文设计让我对自己所学的理论知识有了整体的了解，自己所掌握的理论知识还远远不够，不足以整体解决问题，因此查阅借鉴并整理以前导师所授知识，经多日收集整理，终完成论文的编辑。 至此，本次论文的设计完满结束，由于能力及专业知识的有限，文中难免会有些不足和欠缺之处，敬请陈老师指正。我会在以后的学习工作中努力提升自己的能力，争取做得更好。 我们很感激学校给予我们这个平台，让我们将有限的理论知识付诸于实践中，也非常感谢指导老师在此期间对我们的指导与帮助。在此，我们真诚地向各位帮助过我们的老师和同学们说声谢谢！参考文献1史国生电气控制与可编程控制器技术M .北京：学工出版社.2005. 2魏志精.可编程控制器应用基础M.南京：电子工业出版社.2006. 3陈建明.电气控制与PLC应用M.北京：电子工业出版社.2004. 4王兆义.小型可编程控制实用技术M.北京：机械工业出版社.2000. 5施永.PLC操作技能M.北京：中国社会劳动保障出版社.2006. 6刘美俊.电气控制与PLC工程应用M.北京：机械工业出版社.2013.