毕业设计(基于PLC的数字电子钟设计)

基于PLC的数字电子钟设计00000德州职业技术学院高职专业毕业论文论文题目：基于PLC的数字电子钟设计系部：电气电子工程系专业：08高职机电一班姓名：戚万超学号：200802110124指导教师：刘洪波二O一O年十二月二十二日基于PLC的数字电子钟设计第1页前言数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。可编程控制器（PLC）是以微处理为核心的通用工业控制装置，它将传统的继电器--接触器控制系统与计算机控制技术紧密结合，集计算机、控制、通信于一体，为工业自动化提供了几乎完美的现代化自动控制装置。近几年，可编程控制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，在各行各业中的应用日益广泛普及。为此，各高校的电器自动化、电气工程、供用电技术、机电一体化等相关专业相继开设了有关可编程控制器原理及应用的课程。本设计以西门子公司的S7—200CN为基础，设计了PLC电子时钟的梯形图。本设计共分四大章：第一章是基础部分，介绍了PLC的概述说明了PLC的发展史。第二章主要是数字电子钟设计的软件介绍及应用。第三章是数字电子钟的设计程序，进一步清楚的了解其内部结果和工作原理。第四章是针对本设计在制作过程所参考文献及资料的统一说明及介绍。最后是对指导老师及在本设计过程当中给予我们帮助的老师及领导的感谢。由于我们的水平有限，难免存在错误和疏漏，恳请领导、老师、读者批评指正。德州职业技术学院毕业设计论文第2页目录前言...................................................................................................1摘要....................................................................................................3第一章PLC的概要..............................................................................41.1课程设计准备知识...................................................................................................441.11PLC控制系统设计的基本原则.....................................41.12PLC控制系统设计的基本内容.................................41.13PLC控制系统设计的一般步骤.................................51.2软件介绍.....................................................................................................61.21软件介绍.................................................................................................6第二章PLC控制电子钟设计................................................................82.1七段共阴数码管电子钟PLC程序设计原理........................82.11控制要求：..............................................82.12总体设计思想.............................................82.13具体设计过程.............................................82.2编程元件地址分配...................................................................................102.3输入/输出继电器的地址分配.................................................................132.31输入/输出继电器的地址分配..................................................................132.4数字电子钟控制系统的方案...................................................................142.41方案论证...............................................142.42控制要求...............................................142.43数码管显示原理..........................................152.44数字电子钟的程序........................................15第三章数字电子钟梯形图程序..........................................................16第四章结论......................................................................................28附录（1）参考文献...........................................................................29附录（2）谢辞..................................................................................30基于PLC的数字电子钟设计第3页摘要本系统采用计数器、显示器和校时电路组成。由LED数码管来显示plc所输出的信号。总体方案设计由主体电路和扩展电路两大部分组成。其中主体电路完成数字钟的基本功能,扩展电路完成数字钟的扩展功能。20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。[关键字]PLC数码管计数器德州职业技术学院毕业设计论文第4页第一章PLC的概要1.1课程设计准备知识学习PLC的最终目的是能把它应用到实际控制系统中去，若遇到实际的工业控制项目，需用PLC进行控制，应如何着手去设计一个控制系统。1.11PLC控制系统设计的基本原则任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象（生产设备或生产过程）的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本：1.最大限度地满足被控对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。2.在满足控制要求的的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维修方便。3.保证控制系统的安全、可靠。4.考虑到生产发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有余地。1.12PLC控制系统设计的基本内容PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的。因此，PLC控制系统的基本内容包括如下几点：1.选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关和传感器等、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等）。这些设备属于一般的电气元件，自选择方法请参考其他有关资料。2.PLC的选择。PLC是PLC控制系统的核心部件，对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要作用。基于PLC的数字电子钟设计第5页选择PLC，应包括机型、容量、I/O点数（模块）、电源模块以及特殊功能模块的选择等。3.分配I/O点，绘制电气连接接口图，并考虑必要的安全保护措施。4.设计控制程序。梯形图、语句表（可由编程软件自动转换或直接编写）、控制系统流程图等。控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常、安全可靠的关键，因此控制程序的设计必须经过反复调试、修改，直到满足为止。5.必要时还需设计控制台（柜）。6.编制系统的技术文件。包括说明书、电气图及电气元件明细表等。传统的电气图，一般包括电气原理图、电器布置图及电气安装图。在PLC控制系统中，这些图可统称为“硬件图”。它在传统的电气图的基础上增加了PLC部分，所以，还应增加PLC的I/O输入、输出电气连接图（即I/O硬件接线图）。此外，在PLC控制系统中，电气图还应包括程序图（梯形图），可以称之为“软件图”，便于用户在生产发展过程或工艺改进时修改程序，或维修时分析和排除故障。1.13PLC控制系统设计的一般步骤（1）根据生产的工艺过程分析控制要求：需要完成的动作（动作顺序、动作条件及必须的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动；连续、单周期、单步等）。（2）根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备，据此确定PLC的I/O点数（3）选择PLC（考虑性价比等）（4）分配PLC的I/O点，设计I/O电气接口连接图（也可结合第2步进行）（5）进行PLC的程序设计，同时可进行控制台（柜）的设计和现场施工在设计传统的继电器控制系统时，必须在控制线路（接线等）设计完成后，才能进行控制台（柜）的设计和现场施工。由此可见，可减少整个工程的施工量并大大缩短施工周期。德州职业技术学院毕业设计论文第6页（6）对于较复杂的控制系统，需绘制系统流程图，明确给出动作的顺序和条件。（7）设计梯形图（并程序清单）。这是比较困难的但也是关键的一步。要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的基础及实践经验。（8）程序输入PLC并检查输入是否正确。（9）调试和修改直至满足要求。（10）控制台（柜）及现场施工完成后，即可进行联机调试，直至满足生产要求。（11）编制技术文件。（12）交付使用。1.2软件介绍1.21软件介绍PLC英文全称ProgrammableLogicController中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。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。可编程序控制器是六十年代末在美国首先出现的，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能，由此日本称它为顺序控制器。提出PLC概念的是美国通用汽车公司。当时，根据汽车制造业生产线的需要，希望用电子化的新型控制器替代继电器控制盘，以减少汽车改型时，重新设计制造继电器控制盘的成本和时间。随着半导体技术尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到七十年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出组件和外围电路也都采用了中大规模甚至超大规模的集成电路，这时的“PLC”已不再是仅有逻辑判断功能了，同时具有数据处理、PID调节和数据通讯功能。基于PLC的数字电子钟设计第7页美国电气制造