十人投票机设计.doc

电气控制与PLC电气控制与PLC课程设计 题 目: 十人投票机设计 院系名称： 电气工程学院 专业班级： 电气F1104班 学生姓名： xxx 学 号： 2011239108xx 指导教师： xx 成绩：指导老师签名： 日期： 目录第一章 系统概述31.1设计目的31.2、设计内容31.3要实现的目标3第二章 方案论证4第三章 硬件设计63.1系统的结构方框图63.2 I/O分配63.3 I/O接线图73.4 元器件选型7第四章 软件设计94.1流程图94.2设计思路94.3梯形图11第五章 系统调试135.1硬件调试135.2软件调试135.3结果分析15设计心得16参考文献17附录一：源程序18附录二：元件清单21第一章 系统概述1.1设计目的 1、设计出plc控制的十人投票控制机；2、掌握plc的编程软件平台、定时器、计数器、主控指令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。1.2、设计内容有十人参加竞选投票，主持人主持投票的全过程，直到有投票结果。1.3要实现的目标 （1）运行PLC （2）当PLC运行时，计票开关X12处于原位，计票开关=OFF，则不执行投票计算。（3）当PLC运行时，扳动计票开关X1，计票开关=ON，开始计时，此时需在5s内完成投票(赞成与不赞成)，请扳动X0Xl 1(如赞成：X：ON，若反对X：OFF。（4）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）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为复位按钮在x13归零后，所有的显示灯熄灭，此时可再次进行投票：第二章 方案论证方案一：利用PLC为控制器，通过所存储的程序将十人投票的输入信号处理后输出结果。方案二：利用继电器和接触器组合控制实现十人投票机的功能。PLC控制系统与继电器控制系统相比，有许多相似之处，也有许多不同。现将两种控制系统进行比较。1.从灵活性和可扩展性比较继电器控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能、较为困难。另外，继电器的触点数量有限，所以继电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制。而 PLC采用了计算机技术，其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中，要改变控制逻辑只需 友变程序，因而很容易改变或增加系统功能。PLC控制系统连线少、体积小、功耗小，而且 PLC中每只软继电器的触点数理论是无限制的，因此其灵活性和可扩展性很好。2.从工作方式上进行比较在继电器控制电路中，当电源接通时，电路中所有继电器都处于受制约状态即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合，这种工作方式称为并行工作方式。而PLC的用户程序是按一定顺序循环执行，所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中，受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序，同它们在梯形图中的位置有关，这种工作方式称为串行工作方式。3.从控制速度上进行比较继电器控制系统依靠机械触点的动作实现的，工作频率低，触点的开关动作一般在几十毫秒数量级，且机械触点还会出现抖动问题。而PLC通过程序指令控制半导体电路来实现 控制，一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级，因此速度较快，PLC内部还有严格的同步控制，不会出现触点抖动问题。 4.从可靠性和可维护性上进行比较由于继电器控控制系统使用了大量的机械触点，连线多，触点开闭时存在机械磨损、电弧烧伤等现象，触点寿命短，所以可靠性和可维护性较差。而PLC采用半导体技术，大量的开 之动作由无触点的半导体电路来完成，其寿命长、可靠性高。PLC还具有自诊断功能，能查 出自身的故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便5、 从定时、记数比较电器控制定时精度不高，容易受环境温度变化影响，且无记数功能；plc时钟脉冲由晶振产生，精度高，定时范围宽；方案一PLC控制灵活性和可扩展性比较好，采用串行扫描工作方式，而且控制速度快可靠性能高，并且调试维护方便。方案二结构复杂，速度慢，可靠性低，不便于维护。从以上比较可知，采用方案一利用PLC为控制器比较好。第三章 硬件设计3.1系统的结构方框图 图3.1结构方框图3.2 I/O分配表3.1 名 称 输入编号名称 输出编号1号投票开关X000灯Y0（不通过）Y0002号投票开关X001灯Y1（等票）Y0013号投票开关X002灯Y2（通过）Y0024号投票开关X0035号投票开关X0046号投票开关X0057号投票开关X0068号投票开关X0079号投票开关X01010号投票开关X011启动开关X012复位按钮X0133.3 I/O接线图图3.1接线图3.4 元器件选型3.4.1PLCPLC采用FX2n-32MR-001，FX2N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：1.系统配置即固定又灵活；2.编程简单；3.备有可自由选择，丰富的品种；4.令人放心的高性能；5.高速运算；6.使用于多种特殊用途；7.外部机器通讯简单化；8.共同的外部设备。由于该课程设计仅用到13个输入3个输出点。比较FX2n系列：表3.2 FX2N型号可知采用FX2n-32MR比较合适，利用率较高。3.4.2指示灯指示灯选择型号SC986-LED 额定电压24VDC 额定电流15mA功率0.36W，颜色红、黄、绿各一个。由于PLC输出端采用24V直流电，所以选择额定电压为24V的指示灯，SC986-LED耐压强度高，内置限流电阻不需要再外接电阻。3.4.3直流电源直流电源选择型号JCA10-24额定电流为0.5A额定电压24VDC，尺寸78*48*21mm。3.4.4开关KCD1-101 面板尺寸21X15mm，两脚，共十个，作为选择开关。KCD12-A 圆型 小型绿色按钮 3A 250V ，一个，作为计票开关。3.4.5复位按钮LAY37-11BN（Y090)平头红色按钮不带锁 ，一个，作为复位开关。 第四章 软件设计4.1流程图图4.1流程图4.2设计思路 （1）首先启动运行PLC，并且对数据寄存器D10清零，采用以下梯形图 （2）利用计票开关控制整个主控程序： （3）十个人进行投票，在5s时间内完成，此期间可以改变主意，当定时5s时间到时进行数据累加计算，程序采用顺序扫描，则采用加一指令，将结果存入数据寄存器D10。（4）利用定时器T0进行定时5s,且当复位按钮动作时，定时器也清零。（5）定时5s结束时，将D10中存的数与5比较，当小于5时辅助继电器M0闭合，使得Y0指示灯亮，表示投票人数少于5，不通过。当D10与5相等时，辅助继电器M1闭合，指示灯Y1亮，表示同票。当D10大于5时，辅助继电器M2闭合，指示灯Y2亮，表示通过。（6）利用X13对数据寄存器及辅助继电器清零，以便再次投票：（7）主控程序结束：4.3梯形图第五章 系统调试5.1硬件调试检查到线的连接情况，看是否有短路开路现象。检查开关按钮是否能正常工作，指示灯是否正常。同时检查系统的抗干扰能力。5.2软件调试（1） 闭合X12开始投票，当有4人投票时（比如X0、X1、X4、X7），5s开始计数比较，辅助继电器M0闭合，不通过指示灯Y1亮，如图所示： 图5.1图5.2图5.3（2）闭合X12开始投票，当有7人投票时（比如X0、X1、X4、X7），5s开始计数比较，辅助继电器M0闭合，不通过指示灯Y1亮，如图所示：图5.4图5.5图5.65.3结果分析由调试结果可知，系统软件硬件均能正常工作，在启动投票按钮后5s内进行投票，之后显示结果。在5s内可以随时改变决定，但在5s后不能再进行投票。经过测验符合设计要求。 设计心得本次PLC课程设计题目与实际生活联系紧密，使我充分认识到了这门课程的实际意义和现实重要性。通过本次课程设计我掌握了电气控制的原理设计的基本方法，并能达到熟练使用可编程控制器实现简单控制系统的控制要求，尤其是对于顺序控制指令的使用。基本可以熟练地进行系统外围电路设计、接线、编程、调试等工作。通过本次课程设计，我学到很多东西，不只是PLC这门课程的知识，还体会到了很多道理。从刚拿到题目时的无从下手到盲目翻阅资料的同时居然忘记看老师给的重要设计指导，从完成设计大体框架的兴奋到被小问题阻碍的不知所措，直到最后多方请教、多方咨询终于完成设计，收获了满满的成就感。最重要的是让我明白：坚持就是胜利。最简单却最有效的成功方法。作为一名学生，在设计的思想、经验等等方面难免有所欠缺和不足之处，但是，经过老师和同学们的帮助，我还是顺利的完成了课程设计。在此，我要感谢老师给了我一个把所学的知识与实际应用相结合的锻炼机会，让我在完成课程设计的过程中学到了很多很多。也要感谢同学们在此期间对我的帮助。 参考文献1任胜杰.电气控制与PLC系统.北京：机械工业出版社，2013.2常晓玲.电气控制系统与可编程控制器.北京：机械工业出版社，2007.3三菱电机公司.FX2n编程手册，2004.4三菱电机公司.FX系列特殊功能模块用户手册，2004.5王兆义，杨新志.小型可编程控制器实用技术.2版.北京：机械工业