PLC自动打铃控制器

1前言本次毕业设计的课题是《自动打铃控制器》控制的设计，用时间来控制自动打铃，开（熄）学生宿舍灯等。目的是为了考查学生对所学知识的综合运用能力，以及对不同程序控制之间的融汇贯通。在查阅有关的资料及手册的基础上，掌握与设计有关的基础知识，提高自己设计、分析程序的能力。通过制作电路板，解决实际问题，提高自己的动手能力。在指导老师的悉心指导及本组成员的共同努力下，完成了0~24小时循环显示的程序、自动打铃程序、开（熄）学生宿舍灯程序的设计，及电路板的制作。通过本次设计领悟了作为一名技术员所具备分析、解决问题的能力，为今后的工作打下基础。参与本次毕业设计的同学有王李烙、潘松熙、蔡汇哲、、岑显明、刘成君、莫亚文、方振辉。有了同学们的积极参与才使得复杂的程序简单化，以至于在短时间内把程序设计出来，并对指导老师曹汇文表示由衷的感谢！由于时间仓促、能力有限，程序难免有不足之处，请老师批评指正。电气工程系PLC设计组2目录一、设计任务1、作息时间控制器控制设计大纲……………………………………………42、设计步骤……………………………………………………………………4二、设计过程1、时间控制显示程序………………………………………………………………51.1秒脉冲显示程序………………………………………………………51.2分钟显示程序…………………………………………………………61.3小时显示程序…………………………………………………………71.4星期显示程序…………………………………………………………91.5自动扫描秒程序………………………………………………………111.6开机显示………………………………………………………………122、电铃控制程序……………………………………………………………………142.1作息时间电铃控制……………………………………………………162.2双休日电铃控制………………………………………………………173、学生宿舍开（熄）灯程序………………………………………………………184、控制器输入输出点分配…………………………………………………………195、PCB接线图及元器件……………………………………………………………215.1PCB的外部接线图……………………………………………………215.2元器件…………………………………………………………………226、作息时间控制器控制梯形图……………………………………………………227、作息时间控制器使用说明………………………………………………………23三、设计总结…………………………………………………………………………243概述PLC即可编程控制器（ProgrammablelogicController），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。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。4一、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、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、学生宿舍开（熄）灯程序之后，在制作好的电路板上实验运行。5二、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6当按下启动按钮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7分显示程序梯形图如图2-12所示。由辅助继电器M1~M10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”；以此类推。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M2~M10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M2~M10复位，为下一次分个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M13~M18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C10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M21~M30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”。以此类推。由辅助继电器M33~M35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”。8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”。9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M22~M30及辅助继电器M33~M34复位，辅助继电器M21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M40~M46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10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11M47线圈通电，其常开触点闭合，使辅助继电器M41~M46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