1、甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)生畢業(yè)論文題 目： 基于plc的時鐘設(shè)計 作 者： 指導(dǎo)老師： 電子信息工程 學(xué)院 電子信息工程 系電子信息工程技術(shù)專業(yè) 10 級 三 年制 1 班 2013年 3 月20日前 言數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校罕夭豢缮俚谋匦杵罚瑥V泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點，它還用于計時、自動報時及自動控制等各個領(lǐng)域?？删幊炭刂破鳎╬lc）是以微處理為核心的通用工業(yè)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)與計算機(jī)控制技術(shù)緊密結(jié)合，

2、集計算機(jī)、控制、通信于一體，為工業(yè)自動化提供了幾乎完美的現(xiàn)代化自動控制裝置。近幾年，可編程控制器由于其優(yōu)良的控制性能，極高的可靠性，在各行各業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛普及。為此，各高校的電器自動化、電氣工程、供用電技術(shù)、機(jī)電一體化等相關(guān)專業(yè)相繼開設(shè)了有關(guān)可編程控制器原理及應(yīng)用的課程。本設(shè)計以西門子公司的s7200cn為基礎(chǔ)，設(shè)計了plc電子時鐘的梯形圖。本設(shè)計共分四大章：第一章是基礎(chǔ)部分，介紹了plc的概述說明了plc的發(fā)展史。第二章主要是數(shù)字電子鐘設(shè)計的軟件介紹及應(yīng)用。第三章是數(shù)字電子鐘的設(shè)計程序，進(jìn)一步清楚的了解其內(nèi)部結(jié)果和工作原理。第四章是針對本設(shè)計在制作過程所參考文獻(xiàn)及資料的統(tǒng)一說明及介紹。最

3、后是對指導(dǎo)老師及在本設(shè)計過程當(dāng)中給予我們幫助的老師及領(lǐng)導(dǎo)的感謝。由于水平有限，難免存在錯誤和疏漏，懇請領(lǐng)導(dǎo)、老師、讀者批評指正。目錄前 言1摘要3關(guān)鍵字 plc 數(shù)碼管 計數(shù)器3第一章plc的概要41.1 plc的由來41.2 plc特點41.3 plc的發(fā)展41.4 plc的未來5第二章plc控制電子鐘設(shè)計62.1 七段共陰數(shù)碼管電子鐘plc程序設(shè)計原理62.11控制要求：62.12總體設(shè)計思想62.13具體設(shè)計過程62.2 編程元件地址分配82.3 輸入/輸出繼電器的地址分配112.31 輸入/輸出繼電器的地址分配112.4 數(shù)字電子鐘控制系統(tǒng)的方案122.41 方案論證122.42.控制

4、要求122.43數(shù)碼管顯示原理122.44 數(shù)字電子鐘的程序13第三章 數(shù)字電子鐘梯形圖程序14第四章 總結(jié)26附錄（1） 參考文獻(xiàn)27附錄（2） 謝辭28摘要本系統(tǒng)采用計數(shù)器、顯示器和校時電路組成。由led數(shù)碼管來顯示plc所輸出的信號?？傮w方案設(shè)計由主體電路和擴(kuò)展電路兩大部分組成。其中主體電路完成數(shù)字鐘的基本功能,擴(kuò)展電路完成數(shù)字鐘的擴(kuò)展功能。20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化

5、為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。關(guān)鍵字 plc 數(shù)碼管 計數(shù)器第一章plc的概要1.1 plc的由來可編程序控制器（programmable controller）是計算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程序邏輯控制器（programmable logic controller），簡稱plc，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱pc。但是為了避免與個人計算機(jī)（personal computer）的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱p

6、lc。1.2 plc特點 plc具有極高大可靠性，并且具有豐富的i/o接口模塊，同時它采用模塊化結(jié)構(gòu)，編程簡單易學(xué)，安裝簡單，維修方便。1.3 plc的發(fā)展20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使plc增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時的plc為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個人計算機(jī)發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為programmable logic controller（plc）。20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實用化發(fā)展階段，計算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，

7、使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運算、pid功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 20世紀(jì)80年代至90年代中期，是plc發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。在這時期，plc在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，plc逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的dcs系統(tǒng)。 20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應(yīng)于現(xiàn)

8、代工業(yè)的需要。這個時期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。1.4 plc的未來1.產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展 大：i/o點數(shù)達(dá)14336點、32位為微處理器、多cpu并行工作、大容量存儲器、掃描速度高速化。 ?。河烧w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 2.plc在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛 3.不斷加強(qiáng)通訊功能 4.新器件和模塊不斷推出 高檔的plc除了主要采用cpu以提高處理速度外，還有帶處理器的eprom或ram的智能i/o模塊、遠(yuǎn)程i/o模塊等專用化模塊。 5.

9、編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化 有各種簡單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的plc指令系統(tǒng) 6.發(fā)展容錯技術(shù) 采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 7.追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。第二章plc控制電子鐘設(shè)計2.1 七段共陰數(shù)碼管電子鐘plc程序設(shè)計原理2.11控制要求：1. 用四個七段數(shù)碼管分別顯示“時十位”、“時個位”、“分十位”和“分個位”。2. 用特殊繼電器sm0.5提供秒脈沖3. 有“預(yù)置”和“校對”時間功能。i/o分配：x0運行開關(guān)，x1預(yù)置按鈕；y0a，y1b，y2c，y3d，y4e，y5f，y6g；y7“秒閃爍”指示；y1

10、3“時十位”顯示，y12“時個位”顯示，y11“分十位”顯示，y10“分個位”顯示。com端接線：com1和com2（y0y7所對應(yīng)的公共端）接24v直流電源“+”極，com3（y10y13所對應(yīng)的公共端）和com接24v電源“-”極。2.12總體設(shè)計思想為了減少輸出點數(shù)和接線，可以將四個共陰數(shù)碼管的陽極都用y0y6來驅(qū)動，但讓其依次輪班接通；四個數(shù)碼管的陰極分別用y10y13來同步控制其接通“-”極的時間，以期達(dá)到四個數(shù)碼管輪番顯示的目的。2.13具體設(shè)計過程1. 由特殊繼電器sm0.5提供秒脈沖，用y7輸出。2. 用計數(shù)器c0將秒脈沖變成分脈沖。3. 用左移位指令shl-w形成分個位左移碼

11、。4. 用左移位指令shl-b形成分十位左移碼。5. 用左移位指令shl-w形成時個位左移碼。6. 用左移位指令shl-b形成時十位左移碼。7. 用左移位指令shl-b安排四個數(shù)碼管輪番接通。8. 將四個左移位碼分別譯成七段數(shù)碼管的字顯示碼，并考慮四個數(shù)碼管輪番接通問題。9. 將數(shù)字顯示碼用y0y6輸出。 af g be cd七段共陰數(shù)碼管2.2 編程元件地址分配編程元件地址分配編程元件編程地址符 號作 用輔助繼電器m0.1m1c0復(fù)位及分鐘個位顯示脈沖m0.2m2分鐘十位顯示移位脈沖m0.3m3小時個位顯示移位脈沖m0.4m4小時十位顯示移位脈沖m1.0m10分鐘個位顯示“0”m1.1m11

12、分鐘個位顯示“1”m1.2m12分鐘個位顯示“2”m1.3m13分鐘個位顯示“3”m1.4m14分鐘個位顯示“4”m1.5m15分鐘個位顯示“5”m1.6m16分鐘個位顯示“6”m1.7m17分鐘個位顯示“7”m2.0m20分鐘個位顯示“8”m2.1m21分鐘個位顯示“9”m2.2m2210分鐘到信號m3.0m30分鐘十位顯示“0”m3.1m31分鐘十位顯示“1”m3.2m32分鐘十位顯示“2”m3.3m33分鐘十位顯示“3”m3.4m34分鐘十位顯示“4”m3.5m35分鐘十位顯示“5”m3.6m361小時到信號m3.7m3724小時到信號m4.0m40小時個位顯示“0”m4.1m41小時個

13、位顯示“1”m4.2m42小時個位顯示“2”m4.3m43小時個位顯示“3”m4.4m44小時個位顯示“4”m4.5m45小時個位顯示“5”m4.6m46小時個位顯示“6”m4.7m47小時個位顯示“7”m5.0m50小時個位顯示“8”m5.1m51小時個位顯示“9”m5.2m5210小時到信號m6.0m60小時十位顯示“0”m6.1m61小時十位顯示“1” 續(xù)表編程元件編程地址符 號作 用輔助繼電器m6.2m62小時十位顯示“2”m8.0m80分鐘個位調(diào)整脈沖m8.1m81分鐘十位調(diào)整脈沖m8.2m82小時個位調(diào)整脈沖m8.3m83小時十位調(diào)整脈沖m9.0m90選擇分鐘個位顯示m9.1m91

14、選擇分鐘十位顯示m9.2m92選擇小時個位顯示m9.3m93選擇小時十位顯示m10.0m100分鐘個位a段m10.1m101分鐘個位b段m10.2m102分鐘個位c段m10.3m103分鐘個位d段m10.4m104分鐘個位e段m10.5m105分鐘個位f段m10.6m106分鐘個位g段m11.0m110分鐘十位a段m11.1m111分鐘十位b段m11.2m112分鐘十位c段m11.3m113分鐘十位d段m11.4m114分鐘十位e段m11.5m115分鐘十位f段m11.6m116分鐘十位g段m12.0m120小時個位a段m12.1m121小時個位b段續(xù)表 2.3 輸入/輸出繼電器的地址分配2.

15、31 輸入/輸出繼電器的地址分配2.4 數(shù)字電子鐘控制系統(tǒng)的方案2.41 方案論證目前常用的數(shù)字電子鐘控制方法有單片機(jī)控制plc控制。兩種方式的控制原理基本相似，都是分別以各自的主控器件來完成門信號的采集、運行狀態(tài)控制和設(shè)定，達(dá)到自動調(diào)節(jié)和控制運行的功能。本設(shè)計采用plc控制方式，選用西門子s7-200plc作控制器，繼電器輸出，時間顯示用4個數(shù)碼管,完成本設(shè)計要求的各項指標(biāo)，實現(xiàn)數(shù)字電子鐘的控制。數(shù)字電子鐘是一個將“ 時”，“分”，“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，plc控制數(shù)字電子鐘采用數(shù)碼管顯示。 2.42.控制要求數(shù)字電子鐘的控制要求如下：（1） 開機(jī)時初始狀

16、態(tài)顯示為00時00分，按下啟動按鈕，控制器開始計時工作。（2） 能將時間顯示調(diào)整到當(dāng)前的時間。（3） 設(shè)置相應(yīng)的手動按鈕，使控制器使用更加方便。2.43數(shù)碼管顯示原理 開機(jī)時顯示為00時00分plc的輸出點分別接到七段數(shù)碼管的y0y6上。要顯示數(shù)字只需要y0y6有輸出信號。例如，顯示1只需y1和y2有信號輸出，它的十進(jìn)制常數(shù)為k6=1*2+1*4,即k6轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)正好滿足要求。再把常數(shù)值k6由mov指令傳送到相應(yīng)的數(shù)碼管就可以顯示數(shù)字了。2.44 數(shù)字電子鐘的程序（1）控制任務(wù)設(shè)計一個數(shù)字電子鐘，用led數(shù)碼管顯示當(dāng)前的時間，根據(jù)控制要求，需要顯示的時間如下：秒：由sm0.5來實現(xiàn)一秒的脈

17、沖發(fā)生器分鐘：顯示范圍為0059，用兩只led數(shù)碼管顯示小時：顯示范圍為0023，用兩只led數(shù)碼管顯示（2）led數(shù)碼管的工作原理一只led數(shù)碼管可以看成是一組led，有兩種接線方式，一種是共陰極接法，一種是共陽極接法。當(dāng)發(fā)光二極管為正向偏置時，就會點亮。（3）秒脈沖發(fā)生器所謂秒脈沖發(fā)生器就是每秒生成一個脈沖，這個脈沖是所有計時器的基準(zhǔn)，可以通過編程的方式實現(xiàn)，也可以利用pic的特殊繼電器，如s7200的周期為1秒的脈沖發(fā)生器sm0.5來實現(xiàn)，編程更簡單。 第三章 數(shù)字電子鐘梯形圖程序第四章 總結(jié)由于數(shù)字電子鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。所以數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)

18、定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式機(jī)械鐘。與傳統(tǒng)機(jī)械鐘相比，它具有走時準(zhǔn)確、顯示直觀無機(jī)械傳動裝置等優(yōu)點。在數(shù)字顯示方面，目前以有集成的記數(shù)、譯碼電路，他可以直觀的驅(qū)動數(shù)碼顯示器件。也可直接采用cmos-led光電組合器件，構(gòu)成模塊式石英晶體數(shù)字鐘。這些電路裝置十分小巧，安裝使用也方便，如果想實現(xiàn)大型光電顯示，可以加一定的驅(qū)動電路，采用白熾燈顯示系統(tǒng),做起來也不困難。數(shù)字電子鐘是以不同的計數(shù)器為基本單元構(gòu)成的，它的用途十分廣泛，只要有計時、計數(shù)的存在，便要用到數(shù)字鐘的原理及結(jié)構(gòu)；同時在日期中，它以其小巧，價格低廉，走時精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣大消費的喜愛。采用plc的定時中斷功能實現(xiàn)定時，不僅定時精度高，編程簡單，顯示效果穩(wěn)定可靠，具有較大的實用價值。通過數(shù)字電子鐘的設(shè)計于制作，我們能夠掌握一定的匯編語言知識并用于編寫程序，掌握了定時與計數(shù)器的使用方法，以及微機(jī)常用的輸入輸出方式及接口技術(shù)。培養(yǎng)了自己的動手操作和實踐能力，學(xué)習(xí)并鞏固了程序設(shè)計的基本思路和方法。附錄（1） 參考文獻(xiàn)1 胡學(xué)林 可編程控制器教程 北京 電子工業(yè)出版社。2 廖常初 s7200plc編程及應(yīng)用 北京 機(jī)械工業(yè)出版社。3 康華光 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第四版