课题PLC全套成套厂详细设计原理接线图Word文档格式.docx

1、PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、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，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的

2、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年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、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控制器的国家日益增多，产量日益上升，这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。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控制器。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。

3、所以PLC才被越来越多的人所熟悉，也被广泛的应用于自动化的生产与生活当中。而本课题就来源于学校的实际情况，包括上下课打铃程序、双休日控制程序以及控制学生宿舍开（熄）灯等自动化程序的控制，相信PLC将会更加贴近生活，服务大众。一、设计任务1、作息时间控制设计大纲PLC作息时间控制器采用数码显示，能够准确显示分、时、星期，在一定的时间内能够自动打铃，开（熄）学生宿舍灯。此外，该PLC作息时间控制器还设置了手动按钮，用于调整分钟、小时和星期。1.2作息时间控制设计大纲控制要求作息时间控制器的控制要求如下：（1、开机时初始状态显示为00时00分，显示星期为“1”。按下启动按钮，控制器开始计时工作。（2

4、、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、可根据需要控制其它装置。（5、作息时间表见图2-22。 （6 、设置相应的手动按钮，使控制器使用更加方便。 （7、为了便于广大师生过好双休日，从星期五下午17:00至星期日下午17:00停止打铃。2、设计步骤 1、先设计时间循环显示的程序，设计完成后在实验室进行试运行。 2、根据要求使程序运行到一定时间的时候开始打铃、控制学生宿舍开（熄）灯等。 3、绘制其外部接线图，后使用protel99绘制其外部接线图。根据接线图，使用数码管、按钮、开关、万能板、电烙铁等工具来制电路板。 4、结合时间显示程序、打铃控制程序、学生宿舍

5、开（熄）灯程序之后，在制作好的电路板上实验运行。2、设计过程1、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。1.1秒脉冲显示程序秒脉冲程序梯形图如图2-11所示。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组成1S时钟脉冲程序；Y15为秒闪烁输出；M0、C0组成分进位脉冲。2-11作息时间PLC控制秒脉冲发生程序当按下启动按钮

6、X0之后，M200导通并自锁，而接通电源之后M1、M13、M21、M33也随之导通，所以开机接通电源时会立刻显示星期一00时00分，M200的导通后，由T0、T1共同发出一个1S的脉冲，使得Y15每秒亮一下。而C0也开始计数，60次之后使M0导通。M0一方面使C0清0，另一方面发出的脉冲信号使SFTL移位。此时M2导通，使M1断电，分个位由“0”变为“1”。以此类推。1.2分显示程序图2-12作息时间PLC控制器分钟显示程序分显示程序梯形图如图2-12所示。由辅助继电器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”；初始状态时，辅助继电器M1和

7、M13闭合，分的个位及十位均显示“0”。当计数器C0累计满60个脉冲时，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，产生一个分个位脉冲及一个分个位移位脉冲。分个位移位脉冲的到来，使得移位指令将M1当前的“1”状态左移一位至M2，辅助继电器M2闭合，分的个位上显示“1”；若再来一个移位脉冲，移位指令将M2当前的状态左移一位至M3，辅助继电器M3闭合，分的个位上显示“2”；当分个位脉冲满10个时，M1的状态已移位至辅助继电器M11中，M11线圈通电，其常开触点闭合，使辅助继电器M2M10复位，辅助继电器M1又闭合，分个位上又显示为“0 ”，辅助继电器M2M10复位，为下一次分个

8、位循环显示作好准备。同时，M11常开触点闭合，使辅助继电器M12产生一个扫描周期的上升沿脉冲。这个上升沿脉冲使得辅助继电器M13当前的“1”状态移位至M14中，分的十位上显示“1”，以此类推。当分十位脉冲满6个时，M13的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M13M18复位，辅助继电器M13闭合，分十位上又显示为“0”。当需要对分进行手动调整时，只需要按下按钮SB4，此时X3闭合，计数器C10计数。经过1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，产生一个分个位脉冲，改变分的当前显示，而状态继电器S5的另一常开触点闭合，使计数器C1

9、0复位，为下一次计数做好准备。1.3时显示程序时显示程序梯形图如图2-13所示。由辅助继电器M21M30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，时个位显示“1”；当M23闭合时，时个位显示“2”。由辅助继电器M33M35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”。初始状态时，因辅助继电器M21和M33闭合，故时的个位及十位均显示为“0”。当分十位脉冲满6个时，M13的状态已移位至辅助继电器M19，M19线圈通电，其常开触点闭合，使辅助继电器M20产生一个扫描周期宽的上升沿脉冲。这

10、个上升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当前的“1”状态移位至助继电器M22中，时的个位上显示“1”，如此不断循环移位。当时个位脉冲满10个时，M20的状态已移位至辅助继电器的M31中，M31线圈得电，其常开触点闭合，使辅助继电器M32产生一个扫描周期的上升沿脉冲。这个上升沿脉冲使得辅助继电器M33当前的“1”状态移位至辅助继电器M34中，时的十位上显示为“1 ”。图2-13作息时间PLC控制器小时显示程序当脉冲C1累计满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M22M30及辅助继电器M33M34复位，辅助继电器M2

11、1及M33闭合，时个位和时十位上又显示位“0 ”，如此不断循环移位。当需要对时状态进行手动调整时，只需要按下按钮SB5，此时X4闭合，计数器C11计数。经过一次计数后，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，产生一个时个位移位脉冲，改变时的当前显示。而状态继电器S6的另一常开触点闭合，使计数器C11复位，为下一次计数做好准备。1.4星期显示程序星期显示程序设计梯形图如图2-14所示，由辅助继电器M40M46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”，以此类推。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

12、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个星期脉冲及星期移位脉冲。星期移位脉冲的来到，使移位指令将M40当前的“1”状态右移一位至M41中，辅助继电器M41闭合，星期显示“2”；若再来一个移位脉冲，移位指令M41当前的状态右移一位至M42，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的常开触点闭合，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 的常开触点闭合，同时M40的状态已移位至M47，图2-14作息时间PLC控制器星期显示程序梯形图M47线圈通电，其常开触点闭合，使辅助继电器M41M4

13、6复位，辅助继电器M40又闭合，星期上又显示为“1 ”。当需要对星期状态进行手动调整时，只需按下按钮SB6，此时X5闭合，计数器C12经过一次计数后动作，其常开触点闭合，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，改变星期的当前显示。而状态继电器S7的另一常开触点闭合，使计数器C12复位，为下一次计数作好准备。1.5自动扫描程序数码管的动态扫描梯形图2-15所示。初始状态时，辅助继电器M100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的常开触点又是计数器C3复位。辅图2-15作息时间控制器自动扫

14、描程序梯形图助继电器M110的另一常开触点产生一个移位脉冲，移位脉冲指令将辅助继电器M100的当前状态“1”移到辅助继电器M101中，使辅助继电器M101的当前状态为“1”，以此类推。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。由辅助继电器M101-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，因而我们用肉眼很难分辨出数码管是轮流闭合的，我们看到的是同时显示的数码管。1.6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2-16-1所示，PLC的输出点Y0Y6分

15、别接七段数码管的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。表2-16-2为显示数字09的常数值。各辅助继电器与其对应的时间见表2-16-3。图2-16-4开机显示程序。Y0Y5 Y6 Y1Y4 Y2Y3图2-16-1数字显示原理123456789分个位M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10分十位M13M14M15M16M17M18时个位M21M22M23M2

16、4M25M26M27M28M29M30时十位M33M34M35星期M40M41M42M43M44M45M462-16-3 各辅助继电器与其对应的时间显示数字输出点状态常数值Y6Y5Y4Y2Y1K63K6K91K79K102K109K125K7K127K111图2-16-2显示数字09的常数值图2-16-4作息时间PLC控制器开机显示梯形图2、电铃控制程序 2.1作息时间电铃控制电铃控制梯形图如图2-21所示。打铃时间如图2-22，当到程序运行到该打铃的时间时，该时间段辅助继电器的常开触点闭合，使得辅助继电器M50的线圈得电，并产生一个扫描周期的上升沿微分脉冲信号，辅助继电器M50的常开触点闭合

17、，接通输出继电器Y17线圈电源，Y17闭合并自锁，电铃开始打铃。同时，定时器T3开始计时，计满15S后，串接在出继电器Y17线圈上的定时器T3的常闭触点断开，使输出继电器Y17和定时器T3失电，定时器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Y17线圈电源，Y17闭合并自锁，开始打铃。而M2的作用是防止计时器坏了，打铃时间过长。假若计时器T3坏了，电铃每次都要动作1分钟后才断电。项目时间对照表起床6：206：30早操406：50洗漱507：00早餐7：007：40预备铃407：第一节课8：008：第二节课9：009：课间操5010：10第三节课10：10

18、11：第四节课11：1012：中餐12：3014：20午休14：2014：第五节课3015：第六节课15：3016：文体活动16：3017：晚餐17：3018：自由活动18：0018：5019：晚自习19：0020：熄灯21：图2-22 PLC作息时间控制器作息时间表图2-21作息时间PLC控制器上下课电铃梯形图2.2双休日电铃控制双休日控制梯形图如图2-23所示。因为星期五下午17：00至星期日下午17：所以每星期5下午17:00时，辅助继电器M44，M34，M28，M13，M1的常开触点闭合，辅助继电器M56闭合并自锁，其串接在输出继电器Y16，Y17上的常闭触点断开，输出继电器Y16，Y

19、17将得不到脉冲信号。星期日下午17:00时，辅助继电器M46，M34，M28，M13，M0的常开触点将闭合，辅助继电器M5产生一个扫描周期的输出信号，其串接在辅助继电器M56中的常闭触点断开，辅助继电器M56失电，串接在输出继电器Y16，Y17上的辅助继电器M6的常闭触点复位，使输出继电器Y16，Y17能够得到脉冲信号而恢复到正常工作。图2-23作息时间PLC控制器双休日电铃控制梯形图3、学生宿舍开（熄）灯程序灯的控制梯形图如2-31所示。当到学校开灯时间时，以下两组辅助继电器：（M35，M21，M16，M1），（M27，M15，M1）的常开触点中有一组闭合，辅助继电器M54线圈得电闭合，其

20、串接在输出继电器Y16上的常开触点闭合，使输出继电器Y16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SB7，则X6闭合，使输出继电器Y16得电并自锁，打开电灯开关。当到熄灯时间时，以下两组辅助继电器：（M35，M22，M16，M1），（M27，M17，M1）的常开触点中有一组闭合，辅助继电器M54线圈得电闭合并产生一个扫描周期的脉冲信号，使其串接在输出继电器Y16线圈上的常开触点断开，输出继电器Y16断开，电灯熄灭。当需要手动关灯时，只需按下SB8，则X7闭合，辅助继电器M203得电，串接在输出继电器Y16线圈上的常开触点断开，使输出继电器Y16断电。亮灯06：2006：20：3

21、021:图2-32学校亮灯时间表图2-31作息时间控制器灯的控制梯形图4、PLC控制器输入输出点分配1、作息时间PLC控制器输入输出点分配表见表4-1所示。由于X、Y均采用八进制，所以在输入、输出点中没有X8、X9和Y8、Y9 。当电路板接通电源之后，我们可以通过X0来运行程序，X1为紧急停止按钮。X2为手动打铃按钮，可以在需要的情况下打铃。X3、X4、X5为时间调整按钮，可分别调整分钟、小时和星期。X6、X7用来开、关学生宿舍的灯。Y0Y6为数码管的显示端，而Y10Y14为数码管的公共端，分别对应星期、分个位、分十位、时个位、时十位。宿舍灯光、电铃均用二极管来替代。输入信号输出信号名称代号输

22、入点编号输出点编号启动按钮SB1X0数码管a段a停止按钮SB2X1数码管b段b手动打铃SB3X2数码管c段c“分”调整按钮SB4X3数码管d段d“时”调整按钮SB5X4数码管e段e“天”调整按钮SB6X5数码管f段f开灯SB7X6数码管g段g关灯SB8X7数码管公共端D1Y10D2Y11D3Y12D4Y13D5Y14秒闪烁发光二极管POINTY15宿舍灯发光二极管Y16电铃发光二极管Y17图4-1 作息时间控制器输入输出点分配表5、PCB接线图 5.1 PCB的外部接线图图2-5作息时间PLC控制器PCB外部接线图5.2元器件在设计的过程中所需要的元器件如图5-2所示。元件名称按钮八段数码管开

23、关发光二极管电阻数量（个）10（1.5K）图5-21元器件列表按钮的作用是用于启动程序、停止程序、调时、手动开灯、手动打铃。八段数码管主要时显示分、时和星期的显示，在使用的时候要注意其针脚的对应。开关用来接通与断开电源。发光二极管可以用来替代打铃的显示、学生宿舍开（熄）灯的显示和秒闪烁的显示。在PCB的制作的过程中，还需要用到电烙铁、万用表、小刀等工具，在测数码管的针脚的时候，要与PCB板中的针脚对应，否则显示出来的数字会与程序中的输出不对应。对于二极管要找到它的正负极性，并正确的连接到电路中。PCB板的外接电源为24V的电源，其信号来源于试验箱。6、作息时间控制梯形图作息时间控制图包括了02

24、4小时显示的程序、作息时间电铃控制程序、双休日电铃控制程序、开（熄）学生宿舍灯的程序。具体程序如图2-6所示。7、作息时间控制器控制使用说明本次毕业设计的产品，能够精确的显示分、小时、星期。能根据要求在一定的时间内自动或者手动控制打铃、开（熄）学生宿舍灯。并且可以根据需要来调整打铃及开（熄）宿舍灯的时间。有使用简单、程序运行稳定、易于维修等特点。具体操作方法： 1、按SA1接通外部电源，按SB1启动程序开始自动运行，如果需要停止则可以通过SB2来控制。 2、接通电源之后可以通过SB4、SB5、SB6分别调整分、小时、星期。 3、若自动打铃程序失效，或者需要在某个特定时间需要打铃，则可以通过SB3来控制其手动打铃。 4、若想要在某一时间开、熄学生宿舍的灯，可以通过SB6和SB7来控制。三、设计总结根据毕业设计任务书的设计要求，我们先设计时间周期显示的程序。在设计秒、分、小时以及星期显示时，开始只能设计简单的09的循环显示，在介绍了SFTL（移位）和MOV（传送）指令之后，才开始设计分、小时和星期显示的程序。最初由于没有真实的数码管显示，所以我们只能用控制面板里面的二极管来替代，但也能实现时间的进位。当实现024小时和星期显示的基础之上，我们开