PLC计算器设计

现代控制技术及PLC控制课程设计姓名学号2010班级机电101院别机械工程学院指导教师2013年7月5日1目录1引言...........................................................................................21.1课程设计的目的.................................................................................................................31.2课程设计的内容和目标.....................................................................................................32系统总体方案设计..................................................................42.1系统硬件配置及组成原理.................................................................................................42.1.1数据输入：..............................................................................................................42.1.2数据显示：.............................................................................................................52.2系统变量定义及I/O口分配表.........................................................................................62.3系统接线图设计.................................................................................................................7系统I/O接线图如图2.3.1所示.............................................................................................72.4可靠性分析.........................................................................................................................73控制系统设计..........................................................................83.1控制程序流程图设计.........................................................................................................83.2控制程序设计思路.............................................................................................................93.3创新设计内容...................................................................................................................104系统调试及结果分析............................................................114.1系统调试.........................................................................................................................114.2结果分析........................................................................................................................11结束语........................................................................................11参考文献....................................................................................12附录一........................................................................................13附录二........................................................................................1521引言PLC英文全称为ProgrammableLogicalController,即可编程逻辑控制器。顾名思义,它本来的含义是具有柔性的（可编程）主要来完成逻辑控制（针对数字量）工业控制器，它代替了传统的靠硬触点来做的控制系统就象当初的计算机已经演变为电脑一样，现在的PLC也由早期单纯地实现逻辑控制演变为一个可进行数模、模数转换，可进行定位控制等一个功能强大的工业控制器，可以说它在现代社会各种需要自动控制的场合发挥了巨大的作用。可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。在人们日常生活中买东西、记账、学习等等。凡是与数有关的，我们都可以用到计算器，可见计算器真的很重要。本文中基于PLC设计的电子计算器比传统计算器更可靠、更方便、性能更好、更容易适应当今高速发展的社会，大大方便了人们的生活。这次设计中将选用PLC通过梯形图和编程指令两种手段来实现简易计算器的加减乘除功能。论文中对计算器的发展、计算器的控制及设计要求、PLC的选定及其有关知识、硬件结构的连接及相关模块设计、软件流程图的设计、梯形图和编程指令的编写、系统的测试及有关结果进行详细阐述。基于PLC设计的电子计算器能够完成简单的加减乘除功能，并能够用七段数码管显示3相应的数字及结果，同时也能指示相应的运算类型。因此，我们系里为我们专业安排了一周的课程设计来加深我们对PLC的了解，提高我们对PLC应用的能力。我选了电子计算器的PLC设计。1.1课程设计的目的PLC原理及应用课程设计是电气工程及其自动化专业领域重要的实践环节之一，主要以小型实用性PLC控制系统的软、硬件设计为主。课程设计的目的和任务：全面熟练掌握PLC的硬件组成以及各种指令的应用，使学生掌握小型PLC应用系统设计的步骤，熟悉和掌握PLC开发系统的应用和软件调试过程，通过设计过程中对故障的分析、判断、检修进一步锻炼和培养学生的动手能力1.2课程设计的内容和目标1、由按键输入的数值显示在7段数码管上，但只限4位数。2、按加、减、乘、除键时，第一次输入的值被存放在缓冲区中，当做被加、减、乘、除数，且加、减、乘、除相对的运算指示灯会亮。3、接着输入一个数，之后若是按下“=”键，则此加、减、乘、除数被存放于另一个缓冲区中，与刚才输入的数做运算，且相对应的运算指示灯熄灭。4、将运算结果显示在7段数码管上。42系统总体方案设计2.1系统硬件配置及组成原理电子计算器输入/输出接点并不算太多，我选用的是S7-200PLC。数据输入采用独立式按键，加减标示选用LED指示灯，数据显示用七段数码管。PLC选定由于电子计算器的输入/输出接点少，要求电气控制部分体积小，成本低，并能够用计算机对PLC进行监控和管理，故选用德国西门子公司生产的多功能C224主机。该机输入点为14，输出点为10。内部主要有：辅助继电器、特殊功能继电器、保持继电器、暂存继电器、定时/计数器、数据存贮器。2.1.1数据输入：采用独立式按键，接口电路配置灵活，软件结构简单，各键相互独立，每个按键各接一条输入线，通过检测输入线的电平状态，判断哪个键被按下。52.1.2数据显示：七段数码管各段码分布图七段数码管译码原理图输入输出笔划段状态显示字S4S3S2S1abcdefg00001111110启动输入第一个数数码管亮输入加减乘除符号将第一个数放入缓存中加减乘除指示灯亮输入第二个数数码管亮输入等号将第二个数放入缓存中数码管显示结果结束加减乘除指示灯灭000101100000010110110100111111001010001100100101101101101101011111011111100001000111111110011111011共阴极LED显示器的发光二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地。6当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。同样，共阳极LED显示器的发光二极管的阳极连接在一起，通常此公共阳极接正电压，当某个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计8段。因此提供给LED显示器的段码正好是一个字节。在使用中，一般习惯上还是以“a”段对应段码的最低位。2.2系统变量定义及I/O口分配表根据设计要求，及所选系统系统硬件连接图4-1所示。电子计算器外部连线图根据图1接线图所示的模块图，可确定电气控制系统的I/O点分配，如表所示。I/O点分配输入设备输入点号输出设备输出点号按键0-9I0.0-I1.1加号I1.2加法指示灯Q1.2减号I1.3减法指示灯Q1.3乘号I1.4乘法指示灯Q1.4PLCXPLCYCOM数字键盘单板电源插座AC789=45+61231—0/7除号I1.5除法指示灯Q1.5等号I1.6启动I1.72.3系统接线图设计系统I/O接线图如图2.3.1所示图2.3.1系统I/O接线图图中，COM0与COM1连在一起，由计算器的启动开关控制，当按下加减乘除运算符号时，其相应的指示灯亮，按下=后，指示灯灭，并将结果显示在四位七段数码管上。2.4可靠性分析此课程设计中由按键输入的数字会出现在7段数码管上，只限4位数，该计8算器最大缺陷就是不能显示负值。当按加、减、乘、