1、2011 年 12 月武汉纺织大学外经贸学院毕业论文题 目：教室电铃的 PLC 控制目 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215.1 PCB 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概
2、述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
3、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
4、 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
5、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
6、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
7、、 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
8、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。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
9、 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 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
10、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 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，
11、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 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
12、 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 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 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
13、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 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
14、，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 M21 及 M33 闭合，时个位和时十位上
15、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”
16、。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
