基于PLC的电子计算器课程设计.doc-资料库

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PLC 课程设计第 1 章电子计算器控制工艺流程分析 1.1 电子计算器控制过程描述控制要求如下： 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。 1.2 电子计算器控制工艺分析 PLC 控制系统设计和调试的一般步骤如图所示。图 1-1 设计 PLC 控制系统的一般步骤 1

PLC 课程设计 1.根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作（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、单周期及单步等）。 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.PLC 机型的选择。 4.分配 PLC 的 I/O 点，设计 I/O 电气接口连接图（这一步也可结合第 2 步进行）。 5.进行 PLC 程序设计，同时可进行控制台（柜）的设计和现场施工。在设计传统继电器控制系统时，必须在控制线路（接线程序）设计完成后，才能进行控制台（柜）设计和现场施工。可见，采用 PLC 控制，可以使整个工程的周期缩短。 PLC 程序设计的步骤： ①对于较复杂的控制系统，需绘制系统流程图，用以清楚的表明动作的顺序和条件。对于简单的控制系统，也可省去这一步。 ②设计梯形图。这是程序设计的关键一步，也是比较困难的一步。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实践经验。 ③根据梯形图编制程序清单。 ④用编程器将程序键入到 PLC 的用户存储器中，并检查键入的程序是否正确。 ⑤对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。 6.待控制台（柜）及现场施工完成后，就可以进行联机调试。如不满足要求，再回去修改程序或检查接线，直到满足为止。 7.编制技术文件。 8.交付使用。 2

PLC 课程设计第 2 章电子计算器控制系统总体方案设计 2.1 系统硬件组成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，故选用日本 OMRON（立石）公司生产的多功能小型 C20P 主机。该机输入点为 12，输出点为 8。内部主要有：136 个辅助继电器、16 个特殊功能继电器、160 个保持继电器、8 个暂存继电器、48 个定时/计数器、64 个 16 位数据存贮器。 2.2 控制方法分析由按键输入的数值显示在 7 段数码管上，但只限 4 位数。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。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。将运算结果显示在 7 段数码管上。 2.3 I/O 分配确定电子计算器控制系统的 I/O 点分配，如表 2-1 所示。表 2-1 I/O 点分配输入设备按键 0-9 输入点号 00001-00009 加号减号乘号除号等号复位 000010 00011 00012 00013 00014 00015 2.4 系统结线图设计数字键盘的链接如下图所示。输出点号输出设备 7 段数码管 01001-01007 加法指示灯 01010 01011 01012 01013 减法指示灯乘法指示灯除法指示灯 3

PLC 课程设计图 2-1 电子计算器外部连线图 4

PLC 课程设计第 3 章电子计算器控制系统梯形图程序设计 3.1 控制程序流程图设计图 3-1 控制程序流程图 3.2 控制程序时序图设计 5

PLC 课程设计图 3-2 控制程序时序图 3.3 控制程序设计思路输入继电器是PLC接收外部输入的开关量信号的窗口，通过光耦合器将外部信号的状态读入并存储在输入映像寄存器中，输入端可以外接常开触点或常闭触点,也可以接多个触点组成的串并联电路或电子传感器。在梯形图中排列PLC可以多次使用输入继电器的常开触点和常闭触点。输出继电器是PLC向外部负载发送信号的窗口。输出继电器用来将PLC的输出信号传送给输出模块,再由后者驱动外部负载!输出模块中的每一个硬件继电器仅有一对常开触点,但是在梯形图中,每一个输出继电器的常开触点和常闭触点都可以多次使用。辅助继电器是用软件实现的,它们不能接收外部的输入信号,也不能直接驱动外部负载,是一种内部的状态标志,相当于继电器控制系统中的中间继电器。辅助继电器中有一类保持用继电器,即使在PLC的电源断电时,也能储存ON/OFF状态,其储存的数据和状态由锂电池保护,当电源恢复供电时,能使控制系统继续掉点前的控制。 6

PLC 课程设计第 4 章电子计算器监控系统设计 4.1 PLC 与上位监控软件通讯梯形图中，用到以下四个基本概念：软继电器： 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、输出继电器内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器，而是一些存储单元（软继电器），每一软继电器与PLC 存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。该存储单元如果为“1”状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈“通电”，其常开触点接通，长闭触点断开，称这种状态是该软继电器的“1”或“ON”状态。如果该存储单元为“0”状态，对应软继电器的线圈和触点的状态与上述相反，称该软继电器为“0”或“OFF”状态。使用中也常将这些“软继电器”称为编程元件。能流：当触点接通时，有一个“假想的概念电流”或“能流”（Power Flow）从左向右流动，这一方向与执行用户程序时的逻辑运算的顺序是一致的。能流只能从左向右流动，利用能流的这一概念，可以帮助我们更好的理解和分析梯形图。梯形图中不能有两个方向的能流通过同一触点，这不符合能流只能从左向右流动的原则。母线：梯形图两侧的垂直公共线称为母线（Bus bar），在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想想左右两侧母线（左母线和右母线）之间有一个作证有福的直流电源电压，母线之间有“能流”从左向右流动。有母线可以不画出。梯形图的逻辑解算：根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，成为梯形图的逻辑解算。梯形图中的逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。所及解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。 4.2 上位监控系统组态设计根据设计任务和要求，用组态软件绘制的硬件操作界面如下图，其中 PLC 继承与计算机内部。 7

PLC 课程设计图 4-1 电子计算器界面图 4.3 实现的效果数字计算器采用键盘输入，通过 PLC 缓存区存放数值，并通过数码管显示计算结果。 8

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