PLC控制8人表决器课程设计报告.docx
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PLC控制8人表决器课程设计报告.docx
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PLC控制8人表决器课程设计报告
摘要
本次设计目的是利用PLC可编程控制器和其他简单输出输入设备完成一个供8人的表决器,并作出相关反应的系统。
通过所学知识,选用三菱FX系列PLC,并通过利用其出入输出口连接开关和LED建立简单的控制输入和作为反应的输出系统。
根据设计题目的要求,结合所学知识,运用梯形图编程的方法对功能程序进行编写,通过仿真软件进行仿真校核程并利用序程序下载器(和PC串口连接PLC进行程序下载和调试,最终完成设计。
关键词:
PLC;可编程控制器;三菱FX;8人表决器
Abstract
ThepurposeofthisdesignistheuseofPLCprogrammablecontrollerandothersimpleinputandoutputdevicestocompleteavotingmachinefor8people,andmakerelevantreactionsystem.Byknowledge,choicetheMitsubishiFXseriesPLC,andcreateasimplecontrolinputandtheoutputofthesystemasareactionbyuseofitsaccessoutputportconnectedtotheswitchandLED.Inaccordancewiththerequirementsofthedesigntopics,combinedwiththeknowledgetouseladderprogrammingfunctionprogramwritteninthesimulationcheckingprocesssimulationsoftwaresequencerdownloadthePCserialporttoconnectthePLCprogramdownloadanddebug,finalcompletiondesign.
Keywords:
PLC;programmablecontroller;MitsubishiFX;8peoplevote
参考文献19
附录20
引言
表决器是一种可以使用在多场合的设备,多用于选举,表决场合。
表决是一种人为规定的选择规则,也是一种人性化的设定,最简单的表决行为是少数服从多数,当然,对于表决的规则可以根据不同情况而定。
表决在一般场合人们常使用举手示意并逐个统计,这是最原始的方法。
随着智能技术的发展更新,自动化的表决系统被发明,人们不必通过举手后一一统计,这些操作都由计算机进行处理,所要提供的就是表决人同意或不同意等的输入信息,可以是一个按钮,所有有权表决的表决者确认输入后,根据计算机的程序,瞬间就可以完成对结果的统计,在现代运用广泛。
动化的表决器可以是在个人电脑或网页端上的一个应用程序,也可以是独立作为硬件的设备。
作为独立设备时,表决器多是利用单片机等简单且体积小,操作方便,具有运算功能的芯片设计的,通过芯片内部和外部输出输入设备的连接,可以完成表决功能。
而在PLC中较少应用,因为PLC早期发展不具备有运算功能,称为可编程逻辑控制器,虽然逻辑功能也可以完成表决功能,但当表决者增多时则会带来麻烦(将在本文第4章第1节进行对比和说明)。
而现在运用具有运算功能的PLC也可以简单地完成表决器的设计。
本次设计使用三菱系列PLC,型号FX2N-64MR。
运用实验用开关板和输出用灯泡进行实物连接,下载程序后运行PLC。
20世纪70年代,诞生了两种改变整个世界及商业管理模式的计算机。
产生于1976年的苹果II型,是世界上最早得到广泛使用的微型计算机。
当今价值数十亿美元的个人计算机产业就是从这个当初由两名年轻人在车库里成立的小公司衍生而来的。
另外一类计算机,是由RichardMorley在1972年发明的,如今称之为可编程逻辑控制器(PLC)。
它最初并没有像个人计算机那样得到名称上的广泛认同,但是却给制造业带来了同样意义重大的冲击。
PLC通常被称为工厂级别的个人计算机。
1PLC介绍
可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController,PLC),它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
1.1基本结构
可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机,可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器
其硬件结构基本上与微型计算机相同,基本构成为:
一、电源
可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。
如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的,因此,可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。
一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去
二、中央处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。
它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。
当可编程逻辑控制器投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。
等所有的用户程序执行完毕之后,最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。
为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性,近年来对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统,或采用三CPU的表决式系统。
这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行。
三、存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
四、输入输出接口电路
1.现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路,作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。
2.现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成,作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。
五、功能模块
如计数、定位等功能模块。
六、通信模块
1.2工作原理
当可编程逻辑控制器投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,可编程逻辑控制器
可编程逻辑控制器
即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。
完成上述三个阶段称作一个扫描周期。
在整个运行期间,可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
一、输入采样阶段
在输入采样阶段,可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。
输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。
在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。
因此,如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。
二、用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段,可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。
在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
即,在用户程序执行过程中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。
即使用I/O指令的话,输入过程影像寄存器的值不会被更新,程序直接从I/O模块取值,输出过程影像寄存器会被立即更新,这跟立即输入有些区别。
三、输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后,可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。
在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。
这时,才是可编程逻辑控制器的真正输出。
1.3功能特点
可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。
1.使用方便,编程简单
采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言,而无需计算机知识,因此系统开发周期短,现场调试容易。
另外,可在线修改程序,改变控制方案而不拆动硬件。
2.功能强,性能价格比高
一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件,有很强的功能,可以实现非常复杂的控制功能。
它与相同功能的继电器系统相比,具有很高的性能价格比。
PLC可以通过通信联网,实现分散控制,集中管理。
3.硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强
PLC产品已经标准化、系列化、模块化,配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,用户能灵活方便地进行系统配置,组成不同功能、不同规模的系统。
PLC的安装接线也很方便,一般用接线端子连接外部接线。
PLC有较强的带负载能力,可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。
硬件配置确定后,可以通过修改用户程序,方便快速地适应工艺条件的变化。
4.可靠性高,抗干扰能力强
传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器,由于触点接触不良,容易出现故障。
PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器,仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件,接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100,因触点接触不良造成的故障大为减少。
PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施,具有很强的抗干扰能力,平均无故障时间达到数万小时以上,可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场,PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。
5.系统的设计、安装、调试工作量少
PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件,使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。
PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计。
这种编程方法很有规律,很容易掌握。
对于复杂的控制系统,设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少得多。
PLC的用户程序可以在实验室模拟调试,输入信号用小开关来模拟,通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。
完成了系统的安装和接线后,在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决,系统的调试时间比继电器系统少得多。
6.维修工作量小,维修方便
PLC的故障率很低,且有完善的自诊断和显示功能。
PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时,可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因,用更换模块的方法可以迅速地排除故障。
1.4FX2N-64MR介绍
●控制规模:
64点继电器方式输入32点/输出32点
●内置8K容量的RAM存储器,最大可以扩展到16K
●CPU运算处理速度0.08μS/基本指令
●在
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