PLC十人投票机.docx

1、PLC十人投票机拗由2弟比电气控制技术课程设计说明书十人投票机学 院： 学生姓名： 指导教师： 职称教授专 业： 班 级： 学 号： 完成时间： 湖南工学院电气控制技术课程设计课题任务书学院：电气与信息工程学院业：自动化指导教师学生姓名课题名称十人投票机设计目标:设计一个基于PLC的十人投票机。二、 任务：根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划， 运用所学的理论知识，进行十人投票机运行原理设计、硬件系统 设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、 系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1.内 容 及 任 务设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2.

2、系统有启动、停止功能；3.运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序 和中断程序；4.程序结构与控制功能自行创新设计；5.进行系统调试，实现十人投票机的控制要求。三、 要求：1.运行PLC2.当PLC运行时，X12 :计票开关=OFF,则不执行投票计算。3 .当PLC运行时，再扳Y. X12 :计票开关=0N,开始计时， 此时需在5s内完成 投票（赞成与不赞成），请扳动XOXI 1（如赞成：X: ON若反对x： OFF4. X12=ON, 5s后立即显示投票结果，若显示灯Y0亮：表示不通过（即反对人数较多）Y1亮：表示同票（即赞成与反对人数相等）Y2亮：表示通过（即赞成人数较多）5

3、.当投票结果显示后，就不再接受任何信息，即使再次投票显 示灯仍不会改变其结果。6.X13为归零按钮.在X13归零后，所有的显示灯熄灭，此时 可再次进行投票。1耿强，黄雪琴.逻辑代数化简的计算机实现 J.科技世界,2012,(09):117 1182陈慧杰，谢毅雄.基于多分类器投票机的人体姿态识别算法 J.计算机与现代化，2014,(04):673何敏佳，张燕.梯形图与指令表互译算法的设计与实现J.计算机技术与发展，2011,(11):2142164卢爱勤.三菱GXDeveloper软件中使用SFC编程的方法J. 广西轻工业，2007,(07):57585杨建平.三菱FX2NPLC在模拟量控制中

4、的应用J.内蒙古科 技与经济，2010,(23):116 117主 要6钟肇新，范建东，冯太.可编程控制器原理及应用(第四版)M.华南理工大学出版社，张万忠.可编程控制器应用技参 术M.北京：化学工业出版社，.112134考8资李道霖.电气控制与PLC原理及应用M.北京:电子工业出 版社，2012,56料9李长久.PLC原理及应用M.北京：机械工业出版社，廖常 初.可编程控制应用技术M.重庆：重庆大学出版社，孙平.可编 程控制器原理及应用M.北京：高等教育出版社，8912史国生.电气控制与可编程控制器技术(第三版)M.北京:化学工业出版社，25513李江全,三菱PLC通信与控制应用编程实例M.

5、北京：中国电力出版社，9814肖峰，贺哲荣.PLC编程100例M.北京：中国电力出版社， 9915高安邦.三菱FX/A/Q系列PLC自学手册M.北京：中国电力 出版社，教研室意见教研室主任：（签字）年 月曰摘要文章阐述了十人投票机控制系统的 PLC空制、自动计数的一些基 本思路和方法，分析了关于PLC工作原理及控制要求，以及三菱可编 程控制器系列的FX系列PLC控制器主要功能模块及应用。根据设计 要求统计了十人投票器所需要的输入和输出端子，其中输入点为 12 个，输出点为3个，共计15个输入输出点。根据PLC的I/O点数和 内存容量选型原则，选择了 F%w32MR型号的PLC为了验证设计的 正

6、确性，运用三菱 GX Developer 仿真软件进行程序仿真。设计的硬件电路主要由可编程序控制器 CPU模块、输入模块及输 出模块三部分组成。由可编程序控制器CPU模块来完成信号处理和转 换，其作用是负责把按钮开关传送来的信号经一定的处理， 并发出相 应的输出信号。输入按钮开关包括十个投票端、一个计票启动开关， 一个复位开关和三个发光二极管， 不同结果亮不同的发光二级管。 仿 真结果证明， 十人投票机的设计满足设计要求， 能够有效的保证多人 投票的准确性、快速性，具有一定的应用价值。关键词：投票机；可编程控制器；三菱 FX2N-32MR错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书

7、签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签错误! 未定义书签错误! 未定义书签 错误! 未定义书签1绪论 课题的背景及意义 . 投票机的现状 . 设计的主要内容 . 2十人投票机控制系统的硬件设计 十人投票机控制简介 . 十人投票机工作任务 十人投票机工作要求 十人投票机输入输出点统计 十人投票机输入点统计 十人投票机输出点统计 PLC 选型及参数介绍 PLC 选型原则 PLC 的选择 FX2N-32MR型号的PLC参数介绍I/O点分配及P

8、LC接线原理图 I/O 点分配 十人投票机原理图 3十人投票机控制系统设计 常用编程方法介绍 . 十人投票机程序设计 . 十人投票机流程图 十人投票机控制系统编程方法 .十人投票机程序梯形图 4 十人投票机调试及仿真 十人投票机调试步骤 . 十人投票机调试结果 . 十人投票机结果分析 . 结束语 参考文献 附录 附录 1 十人投票机接线图 错误! 未定义书签错误! 未定义书签错误! 未定义书签错误! 未定义书签错误! 未定义书签错误! 未定义书签错误! 未定义书签错误! 未定义书签错误! 未定义书签错误! 未定义书签错误! 未定义书签错误! 未定义书签错误! 未定义书签错误! 未定义书签错误!

9、 未定义书签错误! 未定义书签错误! 未定义书签附录 2 十人投票机指令表 1 绪论课题的背景及意义随着民主意识的不断加强，现今社会很多的场合下会用到投票 机，例如：在电视上的很多娱乐性质的节目中，或是会议、竞赛、演 讲等等场合。投票机，是投票反馈系统中的终端设备，是一种代替常 规会议举手表决，会议举手投票，民主举手选举的一种装置，应用非 常普遍。在现代化的工业生产领域中，采用PLC控制的多人投票器具有系 统反应速度快、 效率高等优点， 大大提高了多人投票时机器的读票效 率和控制系统的可靠性，同时进一步提高了工作效率。 PLC是专为工业生产环境设计的控制装置， 一般不需要采取特殊措施， 就可以

10、直接 在工业环境中使用，但是， 假如现场环境比较恶劣，使用了众多大功 率机械设备， 而大功率机械设备的启动、 负载的变化会引起电网电压 的波动，产生低频干扰；另外，使用电焊机和火焰切割机会产生高频 火花电流造成干扰； 同时，现场的各种动力线路会通过电脑磁耦合产 生干扰。这些干扰都会通过与现场设备相连的电缆引入 PLC控制系统 中，影响系统安全可靠的工作， 所以合理地设计系统的可靠性就显得 尤为重要。课程设计应用于多人投票场景，应是远离工业环境的。以 上提及的大功率机械设备和电焊机和火焰切割机产生的干扰可以忽 略。学了一学期的PLC课程，很有必要检验一下学习的成果。 根据控 制要求，明确设计任务

11、，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论 知识，进行十人投票机运行原理设计、 硬件系统设计、 软件系统设计、 创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与 解决问题的能力。投票机的现状投票表决在各个领域都要应用。 例如：通过投票表决选择产品设 计的最佳方案、 通过投票表决在工程上选择施工的最优方案、 通过投 票表决对某单位的人事进行改动等。 目前，投票的主要方式是纸质投票，举手投票等， 这些方式在人数比较多的时候不但效率低，误差还 比较大，对选举的公平性产生了很大的影响。随着科学技术的不断进步和生产工艺的不断改进， 新兴的控制技 术得到了前所未有的发展。 好的投票设备不仅效率高

12、， 而且可以防止 甚至杜绝人为的差错。 一次大规模而高质量的选举， 依赖于投票设备 的设计, 工作性能的优劣，程序的严密。一致的、清晰的、不自相矛 盾的选票设计，可靠而精确的计票设备，公开的开票计票过程，中正 的严格的监督， 是成功的实现民主投票的重要环节。 投票机作为一种 高效率的工具，已经广泛的用于各种选举和民意投票之中。设计的主要内容设计主要由硬件模块和软件模块组成。 硬件模块主要由可编程序 控制器CPU模块、输入模块及输出模块三部分组成。分析了十人投票机的工作原理和控制要求， 统计了十人投票机的 输入输出点共15个，选择三菱FX2N-32MRK电器型PLC作为十人投 票机的控制器，通过

13、对其它电器元件的选择，设计PLC的外部接线图， 并利用逻辑代数法设计了十人投票机的程序梯形图。 通过使用三菱仿 真软件 GX Developer 对其控制程序进行仿真与调试，仿真结果验证 了程序的正确性，证明设计满足系统的控制要求和设计思路。文章各章节的内容安排如下：第一章绪论，主要写了在现代化工业生产背景下， 运用PLC设计 的十人投票机的发展现状及意义。第二章十人投票机控制系统的硬件设计， 包括工作原理， 输入输 出点的统计，PLC的选型及PLC外部接线图的设计。第三章十人投票机控制系统的软件设计，包括编程方法的介绍， 程序流程图及程序梯形图的设计第四章十人投票机的调试及仿真， 主要写了通

14、过使用三菱仿真软 件对控制程序进行了调试与仿真，并对结果进行了分析。2 十人投票机控制系统的硬件设计十人投票机控制简介十人投票机工作任务投票机输入端由 10个投票按钮， 1个开始开关， 1 个清零开关组 成。输出端由3个LED灯，分别为红，黄，绿灯。控制器件由PLC主 机控制。按下开始开关 SQ1， 10 位投票者开始进行 5s 的投票计时， 5s 时间内可反悔， 5s 过后投票停止，再按投票按钮，投票无效。按 下投票按钮表示“赞成” ，没有按下投票按钮表示“反对” 。当赞成票 大于反对票时，LED3绿灯亮。当赞成票等于反对票时，LED2黄灯亮。 当赞成票小于反对票时，LED1红灯亮。数码管实

15、时显示赞成的票数。 按下清零开关，从新开始投票。十人投票机工作要求(1)运行 PLC(2)当PLC运行时，X24:计票开关=OFF,则不执行投票计算（3） 当PLC运行时，再扳Y. X24 :计票开关=0N,开始计时， 此时需在5s内完成 投票（赞成与不赞成），请扳动X0X23 （如赞成：X: ON 若反对X： OFF（4） X24=ON, 5s后立即显示投票结果，若显示灯Y0亮：表示不通过（即反对人数较多）Y1亮：表示同票（即赞成与反对人数相等）Y2亮：表示通过（即赞成人数较多）（5） 当投票结果显示后，就不再接受任何信息，即使再次投票显示灯仍不 会改变其结果。（6） X13为归零按钮.在X

16、13归零后，所有的显示灯熄灭，此时 可再次进行投票。十人投票机输入输出点统计十人投票机输入点统计根据设计要求设计有10个投票按钮，1个归零开关，1个启动开 关，输入点共有12个，具体统计可见表1所示。表1十人投票机输入点统计表序号 代号名称数量1234567891011SQ1 启动开关 1SQ2 归零开关 1SB1 1号投票按钮 1SB2 2号投票按钮 1SB3 3号投票按钮 1SB4 4号投票按钮 1SB5 5号投票按钮 1SB6 6号投票按钮 1SB7 7号投票按钮 1SB8 8号投票按钮 1SB9 9号投票按钮 112SB10 10号投票按钮12合计十人投票机输出点统计根据设计要求，输出

17、点为投票结果显示灯，红灯（不通过） ，黄灯（平票），绿灯（通过）共3个，具体统计可见表2所示。表2输出点统计表序号名称数量1LED1红灯（不通过）12LED2黄灯（同票）13LED3绿灯（通过）1合计3PLC选型及参数介绍PLC选型原则PLC机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择最 可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。 在工艺过程 比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结 构的PLC其它情况则最好选用模块式结构的 PLCPLC 的选择PLC采用FX2N-32MRFX2N系列是三菱PLCFX家族中最先进的系 列。有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊

18、功能模块， 灵活性 和控制能力强，可扩展到 256 点。且具有如下特点：系统配置即固定又灵活；编程简单；备有可自由选择，丰富的品 种；令人放心的高性能；高速运算；使用于多种特殊用途；外部机器 通讯简单化；共同的外部设备。由于课程设计仅用到12个输入，3个输出点。比较FX2N系列， 可知采用FX2N-32MR匕较合适，利用率较高。FX2N-32MR型号的PLC参数介绍FX2N-32MR继电器型PLC的输入和输出点数都是16个，使用时 为 055 摄氏度；一般以不结露时为准，使用时在 35%89%；用噪声 仿真器产生电压为1000Vp-p、周期为30100Hz的噪声，在此噪声干 扰下PLC能够正常

19、工作；PLC一般在无腐蚀性气体和无尘埃的环境下 使用；电源电压一般为 AC100240V和50/60HZ;输入电压为 DC24V 输入电流为7mA输入输出方式为批处理方式，但有输入输出刷新指 令；程序语言为继电器符号加步进梯形图方式。由于PLC输出端采用24V直流电LED指示灯的额定电压24VDC 额定电流15mA功率为，颜色红、黄、绿各一个。I/O点分配及PLC接线原理图I/O 点分配通过PLC的选型可知，文章采用FX2N-32MF继电器型PLC作为十 人投票机的控制核心。用一个计票启动开关作为投票开始按键； X000-X011作为投票输入按钮；Y000- Y002分别接3个不同颜色的 LE

20、D指示灯作为投票结果输出。表3输入输出点分配表名输入点序号名序号称I/O称I/O输出点X00LEDYOO1SB101号投票开关100红灯（不通过）X00LEDYOO2SB212号投票开关211黄灯（同票）X00LEDYOO3SB323号投票开关322绿灯（通过）X004SB434号投票开关X005SB545号投票开关X006SB656号投票开关xoo7SB7 7号投票开关6X008SB8 8号投票开关7X019SB9 9号投票开关0SB1 X011010号投票开关0 1X0111SQ1 计票启动开关2X0112SQ2 归零按钮3十人投票机原理图1号投票按钮-SB12号投票按钮SB23号投票按钮

21、 SB34号投票按钮 SB45号投票按钮SB56号投票按钮 SB67号投票按钮 SB7图 1 FX 2N-32MR接线图3 十人投票机控制系统设计常用编程方法介绍应用程序的编制需使用可编程控制器生产厂方提供的编程语言。至今为止还没有一种能适合于各种可编程控制器的通用编程语言， 但由于各国可编程控制器的发展过程类似， 可编程控制器的编程语言及 工具大致相同。一般常见的几种编程语言为：梯形图；指令表；顺序 功能图；功能模块图；结构文本。通过对比比较可知，课程设计采用梯形图作为十人投票机程序设 计的语言，更具有可读性、易懂性，能够比较直观的展现程序的功能 和设计的思路。十人投票机程序设计十人投票机流

22、程图根据十人投票机原理画出流程图，如图 2所示。十人投票机控制系统编程方法课程设计采用逻辑代数法，根据设计要求，把控制电路中的继电 器的通断，开关的闭合与断开看成逻辑变量，利用逻辑代数来分析、 化简、设计电路。根据流程图，可按照逻辑法一般公式： Mi=(X+X) X写出下列逻辑状态表达式。按下启动开关，M3得电并自锁，计时器TO开始5秒计时。M3 (X12 M 3) X13YO M 0 X13当反对人数等于赞成人数即 D40二D30时，Y1输出，黄灯亮，表 示同票。Y1 M1 X13Y2 M 2 X13十人投票机程序梯形图(1)上电后按下启动开关PLC上电，M8002使D30和D40复位清零。

23、按下起动按钮 SB12时,M3得电，并自锁。同时，T0定时器5S计时开始。如图3所示。图3程序梯形图1(2)计票开始按下投票按钮进行投票，将投票通过的数累加到 D30里，通过减 法用10减去通过的数即为不通过的数，存到 D40里。开始后，投票 员可以进行投票，赞成的扳到 ON反对的扳到OFF在5S内，投票 是可以反悔的。因此，TO没有闭合，线路并未通电。所以投票是可 以反悔，方便误投改正过来，但 5S之后是不能再改过来的。程序梯 形图如图4所示。累加完后，在这个扫描周期内，TO还是闭合的。执行D40=10-D3Q 而后，比较D40与D30的值。若D40D30 M0闭合，Y0得电，灯Y0 亮，表

24、示不通过；若D40=D30 M1闭合，Y1得电，灯Y1亮，表示同 票；若D40VD30 M2闭合，Y2得电，灯Y2亮，表示通过。到下一个 扫描周期，因为MO Ml M2其中一个已得电，对应的常闭触点 M0 Ml M2断开。所以5秒过后投票或反悔，是无效的。INCD30X.1QI I图4程序梯形图2(3)归零复位当投票完成后，按下归零按钮 SB13常开触点X013闭合，D30 D40清零，M0 M1 M2复位。常闭触点 X013断开，X012失电，TO复 位，M3失电自锁取消。常闭触点X013断开，YOOO Y001、Y002失电， 所有灯熄灭。程序还原为开始状态，此时可再次进行投票。程序梯形

25、图如5所示。Y0O2图5程序梯形图3复位清零程序梯形图如图6所示。MB 002RSTD30D4DRSJD30D10图 6 程序梯形图 44 十人投票机调试及仿真十人投票机调试步骤(1)将PLC与对应输入输出的设备连接起来(2)用软件编制图的梯形图程序，将编制无误的程序分别下载 到PLC中，并将模式选择开关拨至 RUN犬态。如图7,图8,图9所 示。 m.cLjyi wn u.tvoihfjt:i i 严 iwP乐 _ 吓判 it mil ,3 FJ. J二帶翔E戟鹫习報(匚纭的彦：0诊削二IC童二诜鶴IH21皿旧I剖林勘剧百鼠(&創创劃创刨耳團釘 5 乜Hg| 型剤传須創冒像1爲例M眾1創旦計

26、制曲團壘回| i阍制吐11 坐1無|寻旧 吉圏旳 卜卜忖|：!湎亦赢鋼询j图7操作步骤1r Si orRUNf SI II尸 HUN图8操作步骤2图9操作步骤(3)调试运行。(4)监控运行。十人投票机调试结果按电气接线图连接电路，打开投票开关 X12,根据X0X11所接按 钮进行投票，观察5秒后投票结果，分析仿真结果是否正确。根据设计要求，现分已下3种情况进行仿真测试。(1)投票赞成的小于5票(2)假设当有2人赞成，8人反对时，D30=2 D40=8 D3OVD40所 以红灯Y0亮，表示不通过，其仿真结果如下图 10所示。D30.JaLD30由图10可知，2号投票按钮和3号投票按钮被按下，表示

27、赞成， 其余表示反对，此时赞成人数小于反对人数，红灯 Y0亮，表示没有通过。(3)投票赞成的等于5票假设投票时5人赞成5人反对，D30=5 D40=5 D3O=D40此时 黄灯Y1亮，表示同票，其仿真结果如图11所示。X0：lT；0：lX0O4XO-5DjCD3D3Q由图11可知，2号，3号,5号,6号,7号表示赞成，1号，4号， 8号，9号，10号表示反对，此时赞成人数等于反对人数，黄灯 Y1 亮，表示同票。(4)投票赞成的大于5票结果Y2亮表示投票通过8人赞成2人反对时，D30=仿真结果如图12所示。图 12 赞成人数大于反对人数（通过）由图 12可知， 1 号，4 号表示反对，其余表示赞

28、成，此时赞成 人数大于反对人数，绿灯 Y2亮，表示投票通过。十人投票机结果分析由仿真调试结果可知， 系统软件硬件均能正常工作， 在启动投票 按钮SB12后进行投票，之后显示结果，当赞成票数小于反对票数红 灯Y0亮；当赞成票数等于反对票数黄灯 Y1亮；当赞成票数大于反对 票数绿灯Y2亮；按下复位按键SB13系统重置，可再次重新投票， 经过测验显然设计符合课程设计设计要求。结束语经过不断努力， 终于完成了此次课程设计，在设计的过程中，遇 到了很多的问题，通过同学之间互相帮助，得到解决，在这里非常感 谢帮助我的同学。 通过这次比较完整的课程设计， 使我进一步熟悉了 所学的专业基础知识，同时，也提高了

29、我查阅文献资料、设计手册、 设计规范以及电脑制图等能力。 虽然这次毕业设计内容不多， 但我收 获很颇多。此次的PLC投票设计，让我深刻的清楚了 PLC程序的设计方法。 让我知道，理论知识是不够的，要有很强的实践能力，要面对社会的 挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。找寻有趣的事情， 发现其中珍贵的事情，让学习变得有趣起来，这样才不会倦怠。此次 学习的方法，对日后学习 PLC也打下一定的基础。通过这次的课程设计， 不仅巩固了以前所学过的知识， 而且学到 了很多在书本上所没有学到过的知识。 这次课程设计使我懂得了理论 与实际相结合是很重要的， 只有理论知识是远远不够的， 只有把所学 的理论知识与实践相结合起来， 从理论中得出结论， 才能真正为社会 服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。纸上得来终觉浅， 绝知此事要躬行，实践出真知。实践是检验真 理的唯一标准。在此要感谢陆老师在百忙之中抽出时间对我的论文进行审阅， 如 果没有老师如此认真负责的辛勤教导， 我无法学到这么多的知识， 也