PLC校园作息控制设计.docx

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PLC校园作息控制设计

目录

摘要1

第一章概述2

1.1设计任务简要介绍2

1.2作息时间的控制要求2

1.3作息时间控制流程图2

第二章程序设计5

2.1PLC控制器输入输出点的分配5

2.2I/O接线图6

2.3时间控制显示程序6

2.3.1秒脉冲显示程序6

2.3.2分的显示程序7

2.3.3时显示程序7

2.3.4星期显示程序8

2.3.5自动扫描程序9

2.4开机显示9

2.4.1数字显示原理图9

2.4.2辅助器与时间的对应表10

2.4.3数值的显示10

2.5广播、打铃、灯的程序设计10

小结13

参考文献14

附录15

摘要

可编程控制器（ProgrammableController）简称PC，在办公自动化和工业自动化中广泛使用的（PersonalComputer）也称PC，为了避免混淆，现在一般将可编程控制器简称PLC（ProgrammableLogicController）它是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械生产过程。

可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

可编程控制器从诞生至今，在短短的30来年里，得到了异常迅猛的发展，已经成为当代工业化的主要支柱之一。

本次所做的设计是关于PLC校园作息控制的，详细的阐述了系统组成，系统硬件连接和系统软件设计，并详细的介绍了系统工作原理。

通过三菱FX2N-32MR小型PLC为例，实现对校园时间的控制，改变PLC的程序来改变校园时间按打铃，广播及宿舍灯的控制，实现了作息时间无人控制的自动化，科学化管理和操作。

利用PLC实现校园作息时间的控制既保证了时间控制的准确性，又达到了特殊情况下的时间设置的灵活性。

该控制系统硬件设备结构简单，易操作，准备度高，系统灵活性，实用性强，成本低，适用于各类院校的作息时间控制。

第一章概述

1.1设计任务简要介绍

利用PLC制作的作息时间控制器采用数码显示准确显示星期、时、分,按照学校的作息时间自动打铃、放关广播、放关音乐、学生宿舍灯的开关,同时该PLC作息时间控制器还设置了手动按钮,用于星期、时、分手动调整。

1.2作息时间的控制要求

该作息时间控制系统的控制要求如下：

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）能将时间显示调整到当前的日期及时间；

3）可按所设置的时间要求打铃；

4）作息时间表如下表1-1所示（此处只列出夏季作息时间表）；

5）设置相应的手动按钮，使控制器使用更加方便。

表1-1作息时间表

项目

起始

项目

起始

项目

起始

早上预备铃

7:

40

下午预备铃

14:

30

晚自习预备铃

18:

50

第一节课

7:

50—8:

35

第五节课

14:

40—15:

25

第九节课

19:

00—19:

45

第二节课

8:

45—9:

30

第六节课

15:

35—16:

20

第十节课

19:

55—20:

40

第三节课

9:

50—10:

35

第七节课

16:

30—17:

15

宿舍熄灯

22:

30

第四节课

10:

45—11:

30

第八节课

17:

25—18:

10

宿舍开灯

16:

30

午间广播

11:

35—12:

25

旁晚广播

18:

10—19:

00

1.3作息时间控制流程图

图1.1原理图

图1.2流程图

图1.3模块结构图

第二章程序设计

2.1PLC控制器输入输出点的分配

根据设计要求，此设计的I/O分配表如下表所示：

表2-1I/O分配表

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

SB1

X0

数码管a段

a

Y0

停止按钮

SB2

X1

数码管b段

b

Y1

手动打铃

SB3

X2

数码管c段

c

Y2

“分”调整按钮

SB4

X3

数码管d段

d

Y3

“时”调整按钮

SB5

X4

数码管e段

e

Y4

“天”调整按钮

SB6

X5

数码管f段

f

Y5

开广播

SB7

X6

数码管g段

g

Y6

关广播

SB8

X7

数码管公共端

D1

Y10

开灯

SB9

X10

数码管公共端

D2

Y11

关灯

SB10

X11

数码管公共端

D3

Y12

数码管公共端

D4

Y13

数码管公共端

D5

Y14

秒闪烁发光二极管

POINT

Y15

广播继电器

KA1

Y16

电铃继电器

KA2

Y17

宿舍灯

KA3

Y20

2.2I/O接线图

根据设计要求，此设计的I/O接线图如下图2.1所示：

图2.1I/O接线图

2.3时间控制显示程序

时间显示程序分秒脉冲显示、分钟显示、小时显示以及星期显示，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。

2.3.1秒脉冲显示程序

秒脉冲程序梯形图如图2.2所示。

当按下SB0时，即X0闭合，发出启动信号，使辅助继电器M200线圈得电并且自锁。

利用M8013为C0产生的1s计数脉冲，而C0常开触电驱动M0，使M0成为分进位脉冲。

图2.2秒脉冲程序图

2.3.2分的显示程序

分的显示梯形图如下图2.3所示．M21驱动加1指令INC为分个位计数，当前值存于D0之中，七段码显示指令SEGD将D0中的数据解译后通过Y0～Y6显示其当前值。

当D0当前值为10时，比较指令CMP使得M20接通，从而D0复位为“0”。

M20同时作为分十位的计数脉冲，分十位当前值存于Dl，同样利用七段码显示指令SEGD将D1中的数据解译后通过Y0～Y6显示其当前值。

当Dl当前值为6时，比较指令CMP使得M37接通，从而Dl复位为“0”，这样，由Dl和D0便组成了分的显示。

当需要对分进行手动调整时，可按下“手动分调整”按钮SB4，即X3闭合，D1和D0当前值随之改变，调整至预设值，松开SB4即可。

图2.3分的显示程序图

2.3.3时显示程序

时显示梯形图如下图2.4所示．M37驱动加1指令INC为时个位计数，当前值存于D2之中，七段码显示指令SEGD将D2中的数据解译后通过Y0～Y6显示其当前值。

当D2当前值为10时，比较指令CMP使得M48接通，从而D2复位为“0”。

M48同时作为时十位的计数脉冲，时十位当前值存于D3，七段码显示指令SEGD将D3中的数据解译后通过Y0～Y6显示其当前值。

当D3、D2当前值分别为2、4时，比较指令CMP分别使得M35、M25接通，从而D3、D2复位为“0”，实现24制计时模式的显示。

图2.4时显示程序图

当需要对时进行手动调整时，可按下“手动分调整”按钮SB5，X4闭合，D3、D2当前值随之改变，调整至预设值，松开SB5即可。

2.3.4星期显示程序

星期显示梯形图如下图2.5所示。

M15驱动加l指令INC为天计数，当前值存于D4之中，七段码显示指令SEGD将D4中的数据解译后通过Y0～Y6显示其当前值。

当D4当前值为8时，比较指令CMP使得M51接通，从而D4复位为“1”。

由于七段码数码管无法显示文字，所以此处用“7”来表示星期“日”，另外D4的初始值设为“l”。

即系统从星期“一”开始显示。

图2.5星期显示程序图

当需要对时进行手动调整时，可按下“手动分调整”按钮SB6，即X5闭合，D4当前值随之改变，调整至预设值，松开SB6即可。

2.3.5自动扫描程序

数码管的动态显示梯形图如下图2.6所示。

系统启动后，送1到D10中，M8011产生l0ms的脉冲使褥D10中的16位二进制数据每l0ms向左旋转l位．当Y14置1时D10重新被置1，如此实现数码管的高速循环动态的显示。

图2.6自动扫描程序图

2.4开机显示

开机时，时间显示为星期1，00时00分。

数字显示原理如图2.7所示，PLC的输出点Y0~Y6分别接七段数码管的a~g。

要显示数字只需要Y0~Y6有输出信号，即Y0~Y7字元件中Y0~Y6有输出为1时才有数字显示出来。

例如，显示1只需要Y1和Y2有信号输出，它的十进制常数为K6=1*2+1*2*2，即K6转换为二进制数正好满足要求。

再把常数K6用MOV指令传送到相应的数码管中就可显示数字了。

各辅助继电器与其对应的时间见表2-2。

表2-3为显示数字0~9的常数值。

2.4.1数字显示原理图

Y0

Y5Y6Y1

Y4Y2

Y3

图2.7数字显示原理

2.4.2辅助器与时间的对应表

根据设计要求，各辅助继电器与其对应的时间表如表2-2所示：

表2-2各辅助继电器与其对应的时间

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

分个位

M1

M2

M3

M4

M5

M6

M7

M8

M9

M10

分十位

M13

M14

M15

M16

M17

M18

时个位

M21

M22

M23

M24

M25

M26

M27

M28

M29

M30

时十位

M33

M34

M35

星期

M40

M41

M42

M43

M44

M45

M46

2.4.3数值的显示

根据设计要求，显示数字0~9的常数值如表2-3所示：

表2-3显示数字0~9的常数值

显示数字

输出点状态

常数值

Y6

Y5

Y4

Y3

Y2

Y1

Y0

0

0

1

1

1

1

1

1

K63

1

0

0

0

0

1

1

0

K6

2

1

0

1

1

0

1

1

K91

3

1

0

0

1

1

1

1

K79

4

1

1

0

0

1

0

0

K102

5

1

1

0

1

1

1

1

K109

6

1

1

1

1

1

1

1

K125

7

0

0

0

0

1

1

1

K7

8

1

1

1

1

1

1

1

K127

9

1

1

0

1

1

1

1

K111

2.5广播、打铃、灯的程序设计

灯、广播、打铃程序设计。

由于灯广播、打铃的控制实质是时间点的控制，通过表2-2中适当辅助继电器的组合，便可精确实现。

下面仅以宿舍灯的控制为例详细说明，梯形图如下图2.8所示。

灯的控制梯形图如2.10所示。

当到学校开灯时间时，以下一组辅助继电器：

（M34，M27，M16，M1）的常开触点闭合，辅助继电器M57线圈得电闭合，其串接在输出继电器Y20上的常开触点闭合，使输出继电器Y20得电并且自锁，打开电灯开关。

当需要手动开灯时，只要按下按钮SB9，即X10闭合，使输出继电器Y20得电并且自锁，打开电灯开关。

当到熄灯时间时，以下一组辅助继电器：

（M35，M23，M16，M1）的常开触点闭合，辅助继电器M58线圈得电闭合使其串接在输出继电器Y20线圈上的常闭触点断开，输出继电器Y20断开，电灯熄灭。

当需要手动关灯时，只需按下SB10，则X11闭合，辅助继电器M59得电，串接在输出继电器Y20线圈上的常闭触点断开，使输出继电器Y20断电。

图2.9为广播的程序梯形图，图2.10为电铃的程序梯形图。

图2.10灯程序图

图2.9广播程序图

图2.10电铃程序图

小结

根据课程设计的设计要求，我先开始设计分、小时和星期显示的程序。

在实现0—24小时和星期显示的基础之上，我开始在原有的程序上加打铃的程序，也就是当显示到规定的时间的时候后电铃自动动作或者不动作。

在控制打铃的程序中，我先分析其打铃的时间，使电铃能在规定的时间工作，设置其工作时间，制定工作表格。

在电铃能够正常工作之后，再开始在程序上加开（熄）学生宿舍灯的程序，在数码管显示到一定时间的时候能自动开（熄）学生宿舍的灯。

具体实现的方法是，时间到规定的时候，学生宿舍开始亮灯，到了该关灯的时候，线圈断电，学生宿舍停电。

当程序全部设计完之后，开始在软件上设计程序图，完成各个步骤。

通过本次毕业设计，我们学会了程序的设计、分析。

采用PLC进行校园作息时间的自动控制系统设计，通过模拟运行，结果表明该系统有较好的自动循环控制功能，运行可靠、操作方便、安全经济，使学校教学管理及学生的学习生活等各项活动更加便利。

参考文献

[1]蔡红斌.电气控制与PLC控制技术.清华大学出版社；

[2]王万丽、庆文、戴永福.三菱系列PLC原理及应用[M].人民邮电出版社；

[3]鲁远栋.PLC机电控制系统应用设计技术（第2版）[M].电子工业出版社。

附录

时间

设计任务

完成情况

教师签名

2012.06.11-6.13

查找资料

完成

苏两河

2012.6.14-6.16

程序设计

完成

苏两河

2012.6.17-6.18

完成设计初稿

完成

苏两河

2012.6.19

初稿上交

完成

苏两河

2012.6.20-6.21

查缺补漏，查找错误的地方，加以改正

完成

苏两河

2012.6．22

上交最终定稿，答辩疑问

完成

苏两河

指导教师意见及成绩评定

对学生设计过程、设计质量的评分依据

总评成绩

指导教师（签名）：

年月日

教研室及系审定意见

教研室主任（签名）：

年月日

（系公章）