用PLC和触摸屏设计八位跑马灯

毕业设计（论文）2013–2014学年度机电工程系电气自动化技术专业班级11电气班学号61113101课题名称用PLC和触摸屏设计八位跑马灯学生姓名指导教师2013年月日目录前言......................................................................3第一章关于PLC介绍·················································31.PLC结构························································32.工作原理························································43.S7-200的指令系统················································6第二章毕业设计任务及要求············································6一.跑马灯设计方案·················································61.跑马灯电路的设计·················································62.开关电路的设计···················································73.本设计的系统配置及输入/输出继电器地址分配························8二．控制系统的梯形图·······································9第三章触摸屏设计·····················································14第四章电路的组装与调试··········································191.安装与调试的方法·················································192.调试过程·························································193.预计会出现的问题·················································19第五章总结·····························································20用PLC和触摸屏设计一个模拟跑马灯[摘要]本次毕业设计是应用S7-200PLC跑马灯设计的硬件电路，并利用OB1的梯形图控制程序设计。通过控制S7－200PLC的定时继电器的功能来实现各灯按一定的规律点亮和熄灭。接通延迟定时器SD的特点（如果RLO有正跳沿，则接通延迟定时器启动指令，以设定的时间值启动指令的定时器）。这种控制电路结构简单，可靠性高，应用性强；软件程序适应范围广，对各灯按一定的规律点亮和熄灭的控制，只需要改变相应的定时器的时间接通即可。[关键词]PLC梯形图；前言本次毕业设计是应用S7-200PLC跑马灯设计的硬件电路，并利用OB1的梯形图控制程序设计。通过控制S7－200PLC的定时继电器的功能来实现各彩灯按一定的规律点亮和熄灭。接通延迟定时器SD的特点（如果RLO有正跳沿，则接通延迟定时器启动指令，以设定的时间值启动指令的定时器）。这种控制电路结构简单，可靠性高，应用性强；软件程序适应范围广，对各彩灯按一定的规律点亮和熄灭的控制，只需要改变相应的定时器的时间接通即可。关于PLC介绍1.PLC结构从可编程控制器的定义可知，PLC也是一种计算机，它有着与通用计算机相类似的结构，即可编程控制器也是由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）接口及电源组成的。只不过它比一般的通用计算机具有更强的工业过程相连的接口能力和更直接的适应控制要求的编程语言。图3-1PLC的基本机构用可编程控制器作为控制器的自动控制系统，就是工业计算机系统，它即可进行开关量的控制，也可实现模拟量的控制。2.工作原理可编程控制器是一种专业的工业控制计算机，因此，其工作原理建立在计算机控制系统工作原理的基础上。但为了可靠地应用在工业环境下，便于电气技术人员的使用和维护，它有着大量的接口器件、特定的监控软件、专用的编辑器件。所以，不但其外观不像计算机，它的操作使用方法、编程语言及工作过程与计算机控制系统也是有区别的。PLC的控制系统的等效工作电路分为3个部分，即输入部分、内部控制电路和输出部分。输入部分就是采集输入信号，输出部分就是系统的执行部件，这两部分与继电器控制电路相同。内部控制电路是通过编程方法实现的控制逻辑，用软件编程代替继电器电路的功能。（1）输入部分输入部分由外部输入电路、PLC输入接线端子和输入继电器组成。外部输入信号经PLC输入接线端子去驱动输入继电器的线圈。每个输入端子与其相同编号的输入继电器有着唯一确定的对应关系，当外部的输入元件处于接通状态时，对应的输入继电器线圈“得电”。（2）内部控制电路所谓内部控制电路是由用户程序形成的用“软继电器”来代替硬继电器的控制逻辑。它的作用是按照用户程序规定的逻辑关系，对输入信号的状态进行检测、判断、运算和处理，然后得到相应的输出。（3）输出部分输出部分是由在PLC内部且与内部控制电路隔离的输出继电器的外部常开点、输出接线端子和外部驱动电路组成，用来驱动外部负载。PLC的内部控制电路中有许多输出继电器，每个输出继电器除了有为内部控制提供编程用的任意多个常开、常闭接点外，还为外部输出电路提供了一个实际的常开接点与输出接线端子相连。综上所述，可对PLC的等效电路作进一步简化而深刻的理解，即将输入等效为一个继电器的线圈，将输出等效为继电器的一个常开接点PLC的梯形图虽然是从继电器控制线路图发展而来的，但与其又有一些本质的区别：（1）PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、保持继电器、中间继电器等。但是，这些继电器并不是真实的物理继电器，而是“软继电器”。这些继电器中的每一个，都与PLC用户程序存储器中的数据存储区中的元件映像寄存器的一个具体基本单元相对应。如果某个基本单元为“1”状态，则表示与这个基本单元相对应的那个继电器的“线圈得电”。反之，如果某个基本单元为“0”状态，则表示与这个基本单元相对应的那个继电器的“线圈断电”。这样，就能根据数据存储区中某个基本单元的状态是“1”还是“0”，判断与之对应的那个继电器的线圈是否“得电”。（2）PLC梯形图中仍然保留了常开接点和常闭接点的名称，这些接点的接通或断开，取决于其线圈是否得电（这对于熟练继电器控制线路的电气技术人员来说，是最基本的概念）。（3）PLC梯形图中的各种继电器接点的串、并联连接，实质上是将对应这些基本单元的状态依次取出来，进行“逻辑与”、“逻辑或”等逻辑运算。而计算机对进行这些逻辑运算的次数是没有限制的，因此，可在编制程序时无限次地使用各种继电器的接点，且可根据需要采用常开（动合）或常闭（动断）的形式。注意，在梯形图程序中，同一个继电器的线圈一般只能使用一次。（4）在继电器控制线路图中，左、右两侧的母线为电源线，在电源线中间的各个支路上都加有电压，当某个或某些支路满足接通条件时，就会有电流流过接点和线圈。（5）在继电器控制线路图中，各个并联电路是同时加电压并行工作的，由于实际元件动作的机械惯性，可能会发生接点竞争现象。（6）PLC梯形图中的输出线圈只对应存储器中的输出映像区的相应位，不能用必须通过指定的输出继电器，经I/O接口上对应的输出单元（或输出端子）才能驱动现场执行机构。d.各种信号模板SM，安装在4号～11号槽位上。从4号槽位开始，CPU为信号模板分配I/O地址，且根据信号模板的类型递增I/O地址。3．S7-200的指令系统接通延迟定时器SD，如果RLO有正跳沿，则接通延迟定时器启动，以设定的时间值启动指定的定时器。达到设定时间后，定时器的动合触点闭合并保持，直到RLO变为0时，定时器被复位。如果定时器运行时间（RLO为1时）少于定时器时间设定值，则当RLO由1变到0时，定时器也被复位。计数器指令第二章毕业设计任务及要求在触摸屏上模拟一个从左到右运行的8位跑马灯一、跑马灯设计方案1．跑马灯电路的设计PLC工作的时间基准是由跑马灯电路提供的。在PLC的输出的端部，接一只电阻和一个发光二极管或接一只电阻并联两个发光二极管就构成了PLC的跑马灯电路，如图所示。电路中的器件选择可以通过计算和实验确定，也可以参考一些典型电路的参数。电路中，电阻有分压作用，电阻值大概在13KΩ，一个及两个并联发光二极管所承受的电压在3V左右，PLC的工作电压在+24V，这样可以使跑马灯正常工作2．开关电路的设计开关是PLC的信号输入端口。输入端的开关是来控制输出端的运行和关闭交通灯的运行，启动开关sd1,I0.0得电（“1”状态），交通灯按照设计好的程序运行，sd2闭合，I0.1断电（“0”状态）系统停止工作，如图2-2所示。图2-2跑马灯开关电路的设计图说明：Sd1闭合系统得电运行，Sd2闭合系统停止运行。3.本设计的系统配置及输入/输出继电器地址分配如下编程元件I/0端子电路器件作用输入继电器I0.0I0.1SD1SD2启动关闭输出继电器Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7L1L2L3L4L5L6L7L8定时器T37T38T39T40T41T42T43T44定时器T1定时器T2定时器T3定时器T5定时器T6定时器T7定时器T8定时器T9控制灯的点亮时间控制灯的点亮时间控制灯的点亮时间控制灯的点亮时间控制灯的点亮时间控制灯的点亮时间控制灯的点亮时间控制灯的点亮时间二、控制系统的梯形图因为运用触摸屏，所以将开关I0.0,I0.1改成M1.0，M2.0三、触摸屏设计PLC的梯形图设计完毕之后，就进入到了触摸屏的设计环节，考虑到这是一个状态监控的设计，所以准备用多个窗口监视整个系统的运行状态，争取做到方便快捷。1、主要窗口按照需要，准备做一个启动和停止以及可以切换看工作状态和电机状态的主要窗口。这样可以方便的在触摸屏上控制系统的启停。这是主要窗口的属性。2.这是最终成型的主要窗口，可以看到有启动停止和切换窗口按钮。3.这是启动时的地址，设定好之后才能和PLC联系起来。4.这是停止时的地址，设定好之后才能和PLC联系起来。5.这八张图是八个灯的地址设定，分别是Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.76PLC与触摸屏的连接这张图片是触摸屏设计中触摸屏与PLC的连接示意图，可以看到是COM0口互相连接，那么在实际操作中也必须是COM0口连接，否则将没法使用触摸屏控制PLC。第四章电路的组装与调试1.安装与调试的方法按照确定的电路图，先列出元件清单领取相应的元器件及工具，在触摸屏上面设置好相应的地址，先安装电源部分，再将PLC连接到触摸屏上，合理的安排电路的布局，将触摸屏接到PLC旁边的24V电源上，PLC接在电源部分的正极。安装完毕后，用万用表检测调试电路。2.调试过程（1）、将触摸屏与PLC按照相应的图纸连接上。（2）、点击触摸屏上“启动”按钮，观察下面的灯是否依次闪动。（3）、点击触摸屏上“停止”按钮，观察下面的灯是否停止。3.预计会出现的问题：1、触摸屏不能正常控制PLC。解决方案：检查地址数据是否出错，修改数据。2、输出错误。解决方案：检查梯形图是否出错，或者是否输入错误。第五章总结本次设计旨在利用S7-200控制跑马灯系统的设计，熟悉掌握好定时器的作用，按照选题利用定时器的特点进行编程，使各灯按一定的规律点亮和熄灭，熟悉掌握好S7-200软件调试系统，当程序编好后，利用这一系统进行调试，如果调试没有成功再校验程序有没有输入错误或者检查程序是否编辑错误，就这样周而