PLC课程设计十人投票机

I专业综合应用与工程能力实践训练十人投票机设计学院：电气与信息工程学院学生姓名：指导教师：雷军职称高级实验师专业：电气工程及其自动化班级：学号：完成时间：2016年1月II摘要投票是决策的一种方法，群体经过讨论或辩论，最后通常在特定的纸张上标示出投票者的立场然后提交大会作点算。除了投票，共识决策法和赌博也是决策的方法。自古以来，人类就有投票以表决，一直以来都是以人工的方式投票、检票。近年以来，现代自动化技术的发展，给人们的生产生活带来了许多便利，可编程控制器（PLC）凭借其可靠性高、抗干扰能力强、使用方便、编程方便、体积小等优势，在问世后迅猛发展，成为自动化技术的重要组成部分。于是，PLC控制的十人投票机，随着PLC的发展，人们的需求，应运而生。投票机的自动化减少了大量人工检票的时间，降低了成本，提高了效率。关键词：投票机；PLC；成本；效率III目录1引言..............................................................12控制系统硬件设计..................................................22.1系统硬件配置及组成原理........................................22.1.1主机....................................................22.1.2输入/输出（I/O）接口....................................22.1.3电源....................................................22.1.4编程器..................................................22.1.5输入/输出扩展单元.......................................22.1.6外部设备接口............................................32.2系统输入输出点分析............................................32.3PLC的选型....................................................32.3.1PLC的I/O选择..........................................32.3.2PLC的输出类型的选择....................................32.3.3PLC的控制功能的选择....................................32.4系统硬件接线图设计............................................43PLC控制系统软件设计..............................................53.1系统变量定义及I/O地址分配....................................53.2控制程序流程图设计............................................53.3控制程序时序图设计............................................63.4PLC控制程序设计..............................................74上位机组态监控系统设计...........................................104.1组态监控软件选择.............................................104.2上位监控系统组态设计.........................................104.2.1画面设计...............................................104.2.2元件编辑...............................................124.3实现效果.....................................................135系统调试及结果分析...............................................145.1系统仿真调试.................................................145.2结果分析.....................................................156设计总结.........................................................16参考文献...........................................................17附录：十人投票机系统的源程序.......................................18IV11引言可编程控制器（programmablelogiccontroller,PLC）是一种以微型计算机为核心的通用工业控制器。它是继承了继电器控制器装置的部分突出性能，并与现代的计算机技术和通行技术结合为一体，代表了当前电器控制技术的世界先进水平。设计一个基于PLC的十人投票机。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。主要设计内容包括：设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；系统有启动、停止功能；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；程序结构与控制功能自行创新设计；进行系统调试，实现十人投票机的控制要求。实现的目标：运行PLC；当PLC运行时，[X12：计票开关]=OFF，则不执行投票计算；当PLC运行时，再扳Y．[X12：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X0~Xl1(如赞成：X：ON，若反对X：OFF。[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)；若显示灯Y1亮：表示同票(即赞成与反对人数相等)；若显示灯Y2亮：表示通过(即赞成人数较多)。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。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。22控制系统硬件设计2.1系统硬件配置及组成原理2.1.1主机主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。CPU是PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、做出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如编程器、电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部论断等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。2.1.2输入/输出（I/O）接口I/O接口是PLC与输入/输出设备联接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I/O点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。2.1.3电源电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。常用电源为220V交流电。经开关电源整流滤波后得到相应电压的直流电。在开关电源前要串联熔断器，起保护作用。2.1.4编程器编程器是PLC的一种主要的外部设备，用于手持编程，用户可用以输入、检查、修改、调试程序或者监示PLC的工作情况。除手持编程器外，还可通过适配器和专用电缆线将PLC与电脑联接，并利用专用的工具软件进行电脑编程和监控。2.1.5输入/输出扩展单元I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即3主机）联接在一起。2.1.6外部设备接口此接口可将编程器、打印机、条码扫描仪等外部设备与主机相联，以完成相应的操作。2.2系统输入输出点分析在十人投票机系统中,有一个启动开关，一个清零按钮和十个投票开关，共需要12个输入端口。输出采用三个指示灯分别表示通过、不通过和同票，一共三个输出端口。输入采用开关和按钮，所以采用的是开关量控制；输出为指示灯的亮灭，也为开关量。指示灯灯需要24V电源供电。2.3PLC的选型PLC的选择主要包括结构形式、性能、容量、输出类型、控制功能。2.3.1PLC的I/O选择PLC的I/O选择非常重要，I/O点数既要满足需求也要考虑经济效益，一般I/O点数多的PLC价格比较贵，特别是大型PLC，虽然速度比较快，但是体积大、价格高，不适合一般情况下使用。在十人投票机PLC控制系统中，只用到了12个输入点和3个输出点，故使用小型PLC即可。在设计中，我们采用输入输出点数为32点的PLC。2.3.2PLC的输出类型的选择PLC的输出有三种类型：继电器输出型：为有触点输出方式，用于接通或断开开关频率较低的直流负载或交流负载回路；可控硅输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的交流电源负载；晶体管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的直流电源负载。在投票机系统中，对频率要求不高，所以我们采用继电器输出型。2.3.3PLC的控制功能的选择对于以开关量进行控制的系统，一般的低档机就能够满足要求。对于以开关量控制为主，带有少量的模拟量控制的系统，应选用带A/D、D/A转换，加减运算、数据传送功能的低档机。对于控制比较复杂，控制性能要求较高的系统，例如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等，可视控制规模及复杂的程度，选用中档机或者高档机。对于工艺过程比较固定、环境条件比较好的场合，选用整体式结构PLC。在投票机PLC控制系统中，主要以开关量进行控制，所以我们采用低档的4PLC既可以满足要求。在设计中我们用到的PLC型号为FX2N-32MR-001。2.4系统硬件接线图设计开始开关接X012,清零按钮接X013，用十个开关作为表决器，分别接X000～X011。用三个指示灯表示投票结果，分别接Y000～Y002。指示灯需要24V电源。系统硬件接线图如图1所示图1系统硬件接线图53PLC控制系统软件设计3.1系统变量定义及I/O地址分配在广告屏系统中，用到了12个输入口与3个输出口，具体的I/O地址如表1所示：表1I/O地址分配表标号注释I/O地址K11号表决器X000K22号表决器X001K33号表决器X002K44号表决器X003K55号表决器X004K66号表决器X005K77号表决器X006K88号表决器X007K99号表决器X010K1010号表决器X011K11开始开关X012SB0清零按钮X013HL1不通过指示灯Y000HL2同票指示灯Y001HL3通过指示灯Y0023.2控制程序流程图设计投票机程序中使用了D10作为赞成票数数据寄存器，D11作为反对票数数据寄存器，D0作为组态软件画面切换软元件，投票机的PLC开始运行时，使用特殊辅助继电器M8002清零D10和D11。当开始开关