1、 課程設(shè)計(jì)(論文)基于PLC的自動(dòng)打鈴控制器設(shè)計(jì)DESIGN OF AUTOMATIC BELL CONTROLLER BASED ON PLC學(xué)生然學(xué)院名稱(chēng)信電工程學(xué)院學(xué)號(hào)班級(jí)12電氣1專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)電氣工程與其自動(dòng)化指導(dǎo)教師王仁麗2015年7月1日24 / 28摘要本文介紹一種采用西門(mén)子PLC控制的校園作息時(shí)間自動(dòng)打鈴控制系統(tǒng)，詳細(xì)的闡述了系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)硬件接線和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，并仔細(xì)介紹了系統(tǒng)工作原理。該系統(tǒng)具有外設(shè)電路配置簡(jiǎn)單、擴(kuò)展方便、操作容易，可靠性高實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。該系統(tǒng)用于學(xué)校電鈴的自動(dòng)控制，具有周末和假期控制功能和星期與時(shí)間的顯示功能，實(shí)現(xiàn)了作息時(shí)間無(wú)人控制的自

2、動(dòng)化、科學(xué)化管理與操作。關(guān)鍵詞PLC；電鈴；自動(dòng)控制；軟件設(shè)計(jì)目錄1 緒論11.1 系統(tǒng)背景11.2 課題的目的和意義12 PLC可編程控制器的概述32.1 PLC可編程控制器的功能32.2 PLC可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)43 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求54 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)64.1 系統(tǒng)概述64.2 機(jī)型的選擇64.3 設(shè)計(jì)方案74.4 電鈴電路簡(jiǎn)單介紹84.5 數(shù)碼管顯示的介紹84.6 編程元件地址分配104.6.1 輸入輸出繼電器地址分配104.6.2 輸入輸出接線圖104.6.3 系統(tǒng)的實(shí)物接線圖115 程序設(shè)計(jì)125.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)編程125.2 系統(tǒng)流程圖125.3 MCGS的設(shè)計(jì)135.4 總

3、體PLC程序的設(shè)計(jì)15結(jié)論22致23參考文獻(xiàn)241 緒論1.1 系統(tǒng)背景學(xué)校、機(jī)關(guān)、工廠、車(chē)站、碼頭、醫(yī)院、郵電等企事業(yè)單位通常都是以電鈴作為作息時(shí)間信號(hào),鈴聲已日益成為人們生活中的一部分。鈴聲作為作息時(shí)間信號(hào)，最原始的控制方式就是人工控制。按照作息時(shí)間表敲鈴，以與后來(lái)出現(xiàn)了電鈴但沒(méi)有能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制也是由人工按電鈕開(kāi)關(guān)來(lái)電鈴發(fā)出鈴聲都是人工控制方式。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新興的技術(shù)-電氣控制與可編程控制技術(shù)，而計(jì)算機(jī)向微型方向的一個(gè)分支發(fā)展，則出現(xiàn)了主要是用于控制領(lǐng)域的單片機(jī)。由于這些新興的控制技術(shù)的各種應(yīng)用芯片的發(fā)展，人們用不同的方法實(shí)現(xiàn)打鈴的自動(dòng)化。目前的自動(dòng)

4、打鈴器，主要包括用單片機(jī)控制、用PLC控制、用電腦程序控制、用繼電器控制這幾種控制方式。1.2 課題設(shè)計(jì)的目的和意義本次設(shè)計(jì)的作息時(shí)間控制系統(tǒng)采用的是可編程控器控制方式。可編程控制器的英文為Programmable Controller，到20世紀(jì)90年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)，也簡(jiǎn)稱(chēng)為PC；加之可編程序的概念所涵蓋的圍太大，所以美國(guó)AB公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器(PLC-Programmable Logic Controller)，為了方便，仍簡(jiǎn)稱(chēng)PLC為可編程序控制器。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：“PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。它

5、采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程控制器與其有關(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！庇捎赑LC具有穩(wěn)定可靠、價(jià)格便宜、功能齊全、應(yīng)用靈活方便、操作維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，所以PLC已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保與文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè),成為工業(yè)自控設(shè)備之首。在PLC應(yīng)用方面，我國(guó)也很活躍，近年來(lái)每年約新投入10萬(wàn)臺(tái)套PLC產(chǎn)品，年銷(xiāo)售額30億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。但是與其它國(guó)家相比，在機(jī)械加工

6、與生產(chǎn)線方面的應(yīng)用，還需要加大投入?？梢灶A(yù)計(jì)21世紀(jì)可編程控制器將會(huì)有更大的發(fā)展從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)與制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能水平更高的品種出現(xiàn)。從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型與超大兩個(gè)方向發(fā)展。從產(chǎn)品的配套性能上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格會(huì)更齊備。完美的人機(jī)界面、完備的通訊設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工來(lái)控制場(chǎng)合的需求。從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，可編程控制器和其他工業(yè)控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展主向。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)或國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用

7、。PLC對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化有重要的意義。雖然用其它三種控制方式也可以實(shí)現(xiàn)作息時(shí)間控制的自動(dòng)化，但是用PLC控制方式具可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，PLC無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)，更能適應(yīng)惡劣的環(huán)境。鈴聲的自動(dòng)控制系統(tǒng)擺脫人工打鈴、打鐘的繁瑣，鈴聲的單調(diào)乏味，以與控制時(shí)間的長(zhǎng)短不便，把人們從繁煩的操作中解放出來(lái)，也最大限度的緩解各企事業(yè)單們的資金負(fù)擔(dān)，真正實(shí)現(xiàn)打鈴的無(wú)人看守。2 PLC可編程控制器的概述2.1 PLC可編程控制器的功能1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)PLC軟件，而不是大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，只留下少量的硬件輸入和輸出接線繼電器控制系統(tǒng)1/101/100接觸不良造成聯(lián)系失敗是可以

8、減少大大減少了。高可靠性是電氣控制設(shè)備的性能的關(guān)鍵。 PLC是由于現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)的引進(jìn)，嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝，部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有高可靠性。例如，三菱F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)300,000小時(shí)。冗余CPU的PLC，平均故障間隔時(shí)間較長(zhǎng)。從一臺(tái)機(jī)器的PLC以外的電路，PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，與同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線與開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千，將大大降低故障。此外，PLC的硬件故障，故障自我檢測(cè)與時(shí)提醒。在應(yīng)用軟件，應(yīng)用程序也可以被納入外圍設(shè)備和故障診斷程序，也收到以外的PLC系統(tǒng)和設(shè)備的故障自診斷保護(hù)電路。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有很高的可靠性也就不奇怪了。2.硬件

9、齊全，功能完善，適用性PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了一系列小規(guī)模的產(chǎn)品，并已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，配備全套的各種硬件設(shè)備，供用戶(hù)選擇，用戶(hù)可以靈活方便的系統(tǒng)配置，組成功能不同，大小不同的系統(tǒng)。PLC接線的安裝也很方便，一般使用終端連接外部接線。PLC與負(fù)載能力強(qiáng)，可直接驅(qū)動(dòng)電磁閥和交流接觸器，可用于各種規(guī)模的工業(yè)控制應(yīng)用。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制。近年來(lái)出現(xiàn)了大量的PLC的功能單元，PLC滲透到了位置控制，溫度控制，CNC和其它工業(yè)控制。與PLC通信能力的增強(qiáng)和人機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3.容易使用，受工程技術(shù)人員

10、的歡迎PLC作為一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)，工業(yè)控制，工業(yè)控制設(shè)備，工礦企業(yè)。它是易于使用的界面是簡(jiǎn)單地認(rèn)為是工程技術(shù)人員的編程。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)和中繼電路可以非常接近，只有少數(shù)交換機(jī)PLC邏輯控制命令的簡(jiǎn)單中繼電路。不熟悉電子電路，人們不理解，理論和計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言的干預(yù)，使用計(jì)算機(jī)工業(yè)控制器開(kāi)門(mén)。4.系統(tǒng)設(shè)計(jì)，安裝，調(diào)試工作的少量，易打理，容易改造PLC程序通常使用順序控制設(shè)計(jì)法。采取這種編程方法是非常有規(guī)律，很容易。對(duì)于復(fù)雜的控制，設(shè)計(jì)時(shí)間比示意圖中繼系統(tǒng)建設(shè)的時(shí)間少得多的頭。PLC存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少外部接線的控制設(shè)備，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工周期短得多，在同一時(shí)間稍微變。更重要的是

11、，同樣的設(shè)備后的變化，在生產(chǎn)過(guò)程中的變化成為可能。這是適合于多品種，小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。5.體積小，重量輕，功耗低超小型PLC為例，相應(yīng)的新品種不少于100毫米大小的底面，只產(chǎn)生一些繼電器的大小房屋量開(kāi)關(guān)降低到原來(lái)的1/21/10。它的重量為150克，只有幾瓦的功率。由于體積小很容易充電的部機(jī)是機(jī)電一體化的理想控制。2.2 PLC可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)和運(yùn)動(dòng)1.現(xiàn)代PLC技術(shù)趨勢(shì)替代產(chǎn)品，各種智能模塊的發(fā)展，不斷完善的過(guò)程功能的快速發(fā)展; PLC和 PC（個(gè)人電腦）相結(jié)合，不斷提高通信網(wǎng)絡(luò)功能，容錯(cuò)的一種新的編程語(yǔ)言的發(fā)展。2.現(xiàn)代PLC技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)美國(guó)通用汽車(chē)公司新一代的控制器，用戶(hù)的身份應(yīng)該

12、是這十個(gè)條件：程序員可以改變?cè)谶@一領(lǐng)域的計(jì)劃；易于維護(hù)，這是最好的插件；可靠性高于繼電器開(kāi)關(guān)柜；比繼電器面板；數(shù)據(jù)直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)管理；競(jìng)爭(zhēng)和繼電器控制成本；115V AC輸入即可； 115V/2A輸出交流傳動(dòng)是直接以上，電磁閥；在擴(kuò)大，原有的系統(tǒng)，而一個(gè)小的變化；擴(kuò)大了用戶(hù)程序存儲(chǔ)容量至少為4K字節(jié)。1969年數(shù)字設(shè)備公司已成功完成了世界上第一個(gè)可編程邏輯控制器，自動(dòng)裝配線上首次成功開(kāi)發(fā)的PDP-14和通用汽車(chē)。美國(guó)MODICON公司還開(kāi)發(fā)新的控制技術(shù)，這項(xiàng)新技術(shù)廣泛應(yīng)用于世界各地的國(guó)家迅速。1971年引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)來(lái)自美國(guó)，并很快的第一個(gè)存儲(chǔ)程序的控制發(fā)展到18個(gè)西歐國(guó)家，在1973年開(kāi)發(fā)的，

13、他們研制出第一臺(tái)可編程序控制器。開(kāi)始在中國(guó)發(fā)展在1974年，1977年，工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用。在20世紀(jì)70年代與微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是在PLC通信微處理器，控制器不僅限于沒(méi)有原來(lái)的邏輯運(yùn)算，可以進(jìn)一步改善的功能。并且在如何擴(kuò)大控制器在20世紀(jì)80年代的快速發(fā)展，大型和高度集成的電路與微電子技術(shù)，16位和一些32位微處理器，微型計(jì)算機(jī)的PLC，PLC的功能，迅速開(kāi)展工作，就降低音量小，高架可靠性，降低成本，靈活，方便的編程和錯(cuò)誤檢測(cè)等功能做出優(yōu)化。3 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求某學(xué)校的作息時(shí)間表如下表所示： 表3-1 學(xué)校時(shí)間休息表時(shí)間容時(shí)間容6:00起床13:30第五節(jié)上課鈴6:20早操14:20

14、第五節(jié)下課鈴7:50第一節(jié)預(yù)備鈴14:30第六節(jié)上課鈴8:00第一節(jié)上課鈴15:20第六節(jié)下課鈴8:50第一節(jié)下課鈴15:30第七節(jié)上課鈴9:00第二節(jié)上課鈴16:20第七節(jié)下課鈴9:50第二節(jié)下課鈴16:30第八節(jié)上課鈴10:10第三節(jié)上課鈴17:20第八節(jié)下課鈴11:00第三節(jié)下課鈴19:00晚自習(xí)開(kāi)始11:10第四節(jié)上課鈴21:00晚自習(xí)結(jié)束12:00第四節(jié)下課鈴22:00熄燈13:20第五節(jié)預(yù)備鈴對(duì)自動(dòng)打鈴控制器的要求如下： （1）上課鈴與下課鈴的鈴音不同（鈴音響的頻率不同，上課鈴為短音：響0.5秒，停0.5秒；下課鈴為長(zhǎng)音：響3秒，停1秒），其他的鈴音為連續(xù)音。（2）每次打

15、鈴的時(shí)間為20秒。（3）星期六，星期日不打鈴。 （4）具有時(shí)間顯示功能，顯示器件為L(zhǎng)ED數(shù)碼管。顯示容為：分，小時(shí)與星期。（5）具有時(shí)間（分，小時(shí)，星期）調(diào)整的功能。（6）用MCGS軟件模擬系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。4 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)概述本次設(shè)計(jì)是采用 PLC來(lái)控制數(shù)碼管的顯示和響鈴的輸出，分，時(shí)，星期均采用7448進(jìn)行外部七段譯碼。其中時(shí)間顯示為動(dòng)態(tài)顯示，星期顯示為靜態(tài)顯示，該系統(tǒng)能根據(jù)作息時(shí)間表自動(dòng)控制電鈴，有時(shí)間星期顯示調(diào)節(jié)與控制功能，當(dāng)秒脈沖計(jì)數(shù)60次之后向分鐘進(jìn)位。當(dāng)分鐘顯示數(shù)碼管顯示到59之后又向小時(shí)進(jìn)位，而小時(shí)則是用了一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)了24次之后向星期進(jìn)位，同理

16、星期顯示也是用了一個(gè)計(jì)數(shù)器，7次之后使程序全部復(fù)位。系統(tǒng)接通電源，通過(guò)分鐘調(diào)節(jié)按鈕，小時(shí)調(diào)節(jié)按鈕，將系統(tǒng)時(shí)間和星期調(diào)節(jié)為當(dāng)前時(shí)間和星期；然后按下計(jì)時(shí)開(kāi)始按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)時(shí)；系統(tǒng)時(shí)間和星期通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入控制狀態(tài)，將系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間和星期與作息時(shí)間表比較，又輸出口端口輸出打鈴控制信號(hào)。上課鈴為短音，響0.5秒，停0.5秒，共持續(xù)20秒；下課鈴為長(zhǎng)音，響3秒，停1秒，共持續(xù)20秒；起床，早操等時(shí)間的鈴聲為連續(xù)打鈴；為了不影響休息周六周日不打鈴。4.2 機(jī)型的選擇PLC產(chǎn)品種類(lèi)繁多，其規(guī)格和性能也各不一樣。對(duì)PLC的分類(lèi)，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和I/O點(diǎn)數(shù)的多少等

17、進(jìn)行大致分類(lèi)。1.按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類(lèi)。（1）整體式PLC 整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱(chēng)主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成。基本單元有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以與與編程器或EPROM寫(xiě)入器相連的接口等。擴(kuò)展單元只有I/O和電源等，沒(méi)有CPU?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。（2）模塊式PLC

18、 模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別做成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以與各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。還有一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。2.按功能分類(lèi)根據(jù)PLC所具有的功能

19、不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類(lèi)。（1）低檔PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以與自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。（2）中檔PLC除具有低檔PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。（3）高檔PLC除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算與其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表與表格傳送功能等。高檔PLC機(jī)具

20、有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。3.按I/O點(diǎn)數(shù)分類(lèi)根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類(lèi)。（1）小型PLCI/O點(diǎn)數(shù)< 256點(diǎn)；單CPU、8位或16位處理器、用戶(hù)存儲(chǔ)器容量4K字以下。（2）中型PLCI/O點(diǎn)數(shù)2562048點(diǎn)；雙CPU，用戶(hù)存儲(chǔ)器容量28K。（3）大型PLCI/O點(diǎn)數(shù)> 2048點(diǎn)；多CPU，16位、32位處理器，用戶(hù)存儲(chǔ)器容量816K。4.按輸出形式分類(lèi)按輸出形式分可分為:R-繼電器輸出(有觸點(diǎn)，可帶交直流負(fù)載)；S-雙向晶閘管輸出（無(wú)觸點(diǎn)，帶交流負(fù)載）；T-晶體管輸出（無(wú)觸點(diǎn)，帶

21、直流負(fù)載）。5.經(jīng)濟(jì)性的考慮選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿(mǎn)意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能?chē)冗x擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。根據(jù)以上的各種分析，該系統(tǒng)在選擇PLC型號(hào)時(shí)，最終方案確定為S-200,CPU型號(hào)為224 CN。4.3 設(shè)計(jì)方案大綱級(jí)別4級(jí)，小四號(hào)黑體，單倍行距，段前0.5行，

22、段后0.5行在本次設(shè)計(jì)中，主要任務(wù)有兩項(xiàng)：1.編寫(xiě)數(shù)碼管程序，用數(shù)碼管顯示當(dāng)前的時(shí)間和星期，如：8：38 7。大綱級(jí)別4級(jí)，小四號(hào)黑體，單倍行距，段前0.5行，段后0.5行2.根據(jù)作息時(shí)間表自動(dòng)打鈴。要使電子鐘在預(yù)先設(shè)定的時(shí)刻，如8：00，自動(dòng)啟動(dòng)上課鈴的控制程序，可對(duì)這一時(shí)刻的特征進(jìn)行編程，當(dāng)數(shù)碼管顯示8：00時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)鈴音電路和20s的延時(shí)程序。4.4電鈴電路簡(jiǎn)單介紹4N25為光電耦合器由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成。SCR-100是雙向晶閘管可以認(rèn)為是一對(duì)反并聯(lián)連接的普通晶閘管的組成，它有兩個(gè)主電極T1和T2，以與一個(gè)門(mén)極G。門(mén)極使器件在主電極的正反兩個(gè)方面均可觸發(fā)導(dǎo)通，因此在50H

23、Z的電壓下，由于每0.01s都有一個(gè)觸發(fā)電壓，使得有一個(gè)主電極觸發(fā)導(dǎo)通，由于接的是交流，所以每個(gè)主電極總會(huì)在下一個(gè)半波時(shí)由于電壓反向而自動(dòng)關(guān)斷，但在這個(gè)半波另一個(gè)主電極卻因?yàn)橛|發(fā)脈沖的到來(lái)而導(dǎo)通。所以整個(gè)周期中不管是哪個(gè)半周期只要有觸發(fā)脈沖就會(huì)使晶閘管導(dǎo)通?？傮w電路工作原理當(dāng)輸入端Y15為低電平時(shí)，4N25輸入端電流為0，輸出相當(dāng)于開(kāi)路。當(dāng)Y15為高電平時(shí)，輸出電鈴回路導(dǎo)通。其電路圖見(jiàn)圖4-1。圖4-1 電鈴控制電路4.5數(shù)碼管顯示的介紹目前最常用的顯示器是LED（發(fā)光二極管顯示器）和LCD（液晶顯示器）。這兩種顯示器可顯示數(shù)字、字符與系統(tǒng)的狀態(tài)。它們的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)且價(jià)格低廉，因此，

24、得到了廣泛應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)要用到5個(gè)數(shù)字作為時(shí)間和星期的顯示, 不需顯示圖形或字符,采用LED做顯示器。LED顯示器由7個(gè)發(fā)光二極管組成，因此也稱(chēng)之為七段LED顯示器。圖4-2 七段LED數(shù)碼管顯示原理圖此外，顯示器中還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管（在圖中以dp表示），用于顯示小數(shù)點(diǎn)。通過(guò)七個(gè)發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以與其它符號(hào)。LED顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法：共陰極接法如圖4.2(a)。把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極,使用時(shí)公共陰極接地，這樣陽(yáng)極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平的則不點(diǎn)亮。共陽(yáng)極接法如圖4.2(b)。把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在

25、一起構(gòu)成公共陽(yáng)極。使用時(shí)公共陽(yáng)極接+5V。這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高電平的則不點(diǎn)亮。七段發(fā)光二極管，再加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)八段。因此提供給LED顯示器的字型代碼正好一個(gè)字節(jié)。各代碼位的對(duì)就關(guān)系如下表4-1。表4-1 LED顯示器的字型代碼代碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpGfEdcba用LED顯示器顯示十六進(jìn)制數(shù)的字形代碼如下表4-2。表4-2 LED顯示器顯示十六進(jìn)制數(shù)的字型代碼字型共陽(yáng)極代碼共陰極代碼字型共陽(yáng)極代碼共陰極代碼012345678C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7F

26、H9ABCDEF滅90H88H83HC6HA1H86H8EHFFH6FH77H7CH39H5EH79H71H00H此次計(jì)設(shè)采用的共陰極LED顯示器，其中時(shí)間顯示為動(dòng)態(tài)顯示，星期顯示為靜態(tài)顯示。4.6編程元件地址分配4.6.1輸入輸出繼電器地址分表4-3 輸入輸出繼電器地址分配編程元件I/O端子電路器件作用輸入繼電器輸出繼電器I0.0I0.1Q1.0SB0SB1HA啟動(dòng)按鈕停止按鈕鈴音驅(qū)動(dòng)4.6.2輸入輸出接線圖圖4-3 輸入/輸出接線圖4.6.3系統(tǒng)的實(shí)物接線圖系統(tǒng)的實(shí)物接線圖如圖4-4。圖4-4 系統(tǒng)的實(shí)物接線圖5 軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試5.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)編程STEP 7- Micro/WIN S

27、MART：是專(zhuān)門(mén)為S7-200 SMART 開(kāi)發(fā)的編程軟件，能在Windows XP SP3/Windows 7上運(yùn)行，支持LAD、FBD、STL語(yǔ)言。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)編程是通過(guò)專(zhuān)用的PLC編程軟件，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，可以進(jìn)行在線編程或者離線編程，也可以進(jìn)行離線仿真或者在線調(diào)試。通過(guò)專(zhuān)用的PLC編程軟件，還可以方便地實(shí)現(xiàn)程序存取、加密或生成EXE類(lèi)型的應(yīng)用程序。5.2系統(tǒng)流程圖輸入調(diào)時(shí)已調(diào)好未調(diào)好顯示是是否為周末是否作息時(shí)間比較是否相等否是輸出圖5-1主程序流程圖控制程序是本系統(tǒng)的核心部分，任何外部硬件都是在程序的控制下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的。為了便于分析，下面將分段對(duì)程序進(jìn)行注釋該系統(tǒng)軟件由計(jì)時(shí)與時(shí)間調(diào)節(jié)程序，顯示程序，作息時(shí)間表程序和控制程序四個(gè)結(jié)構(gòu)組成。5.3 MCGS的設(shè)計(jì)MC