目 录
第1章 引言 .........................................................................................................1
1.1 设计目的 ................................................................................................ 1 1.2 设计内容 ................................................................................................ 2
第2章 系统的总体方案设计 ...............................................................................4
2.1 系统的硬件配置及组成原理 ................................................................ 4 2.2 系统的变量定义及分配表 .................................................................... 5 2.3 系统的接线图 ........................................................................................ 6 2.4 系统可靠性设计..................................................................................... 7
第3章 控制系统设计 ..........................................................................................8
3.1 控制程序流程图设计 ............................................................................ 8 3.2 控制程序梯形图 .................................................................................... 8 3.3 控制程序设计思路 ................................................................................ 9
第4章 系统调试及结果分析 ............................................................................. 10
4.1调试结果及解决问题 ........................................................................... 10 4.2结果分析 ............................................................................................... 12
第5章 设计总结 ................................................................................................ 13 参考文献 ............................................................................................................. 14 附录 .................................................................................................................... 15
PLC控制系统课程设计
第1章 引言
1.1 设计目的
一、PLC概况
可编程控制器（Programmable Controller）简称PC。个人计算机（Personal Computer）也简称PC。为了避免混淆，人们将最初用于逻辑控制的可编程控制器叫做PLC（Programmable logic Controller）。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”
（1）可编程控制器是“数字运算操作的电子装置”，其中带有“可以编制程序的存储器”，可以进行“逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算”工作，可以认为可编程控制器具有计算机的基本特征。事实上可编程控制无论从内部构造、功能及功能原理上看都不折不扣的是计算机。
（2）可编程控制器是“为工业环境下应用”而设计的计算机。工业环境和一般办公环境有很大的区别，PLC具有特殊的构造，使它能在高粉尘、高噪音、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作。为了能控制“机械或生产过程”，它又要能“易于与工业控制系统形成一个整体”这些都是个人计算机不可能做到的。因此可编程控制器不是普通的计算机，它是一种工业现场使用的计算机。 （3）可编程控制器能控制“各种类型”的工业设备及生产过程。它“易于扩展其功能”，它的程序能根据控制对象的不同要求，让使用者“可以编制程序”。也就是说可编程控制器较其以前的工业控制计算机，具有更大的灵活性，它可以方便的应用在各种场合，是一种通用的工业控制计算机。 PLC的特点：
1、可靠性高，抗干扰能力强； 2、配套齐全，功能完善，适用性强； 3、易学易用，深受工程技术人员欢迎； 4、系统设计周期短，维护方便，改造容易； 5、体积小，重量轻，能耗低。
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二、本次设计目的
根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行十人投票机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：
1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等； 2.系统有启动、停止功能；
3.运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序； 4.程序结构与控制功能自行创新设计； 5.进行系统调试，实现十人投票机的控制要求。
图1-1 以六人投票机为例
图1-1为以六人投票机为例的模仿图。
1.2 设计内容
一、 本次设计的具体要求：
1.运行PLC；
2.当PLC运行时，[X12：计票开关]=OFF，则不执行投票计算；
3.当PLC运行时，再扳Y．[X12：计票开关]=ON，开始计时，此时需在5s
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内完成 投票(赞成与不赞成)，请扳动X0~Xl 1(如赞成：X：ON，若反对X：OFF；
4.[X12]=ON，5s后立即显示投票结果，若显示灯 Y0亮：表示不通过(即反对人数较多) Y1亮：表示同票(即赞成与反对人数相等) Y2亮：表示通过(即赞成人数较多)
5.当投票结果显示后，就不再接受任何信息，即使再次投票显示灯仍不会改变其结果。
6.X13为归零按钮．在x13归零后，所有的显示灯熄灭，此时可再次进行投票。
二、PLC控制系统设计的一般步骤：
（1）深入了解控制要求，确定控制的操作方式、应完成的动作。 （2）确定所需的信号输入元件、输出执行元件，据此确定PC的I/O点数。进行I/O点的分配。 （3）选定PC型号。
（4）绘制PC外部接线图，设计控制系统的主电路。 （5）设计PC控制程序。 （6）模拟调试。 （7）制作控制柜。 （8）进行现场调试。 （9）编制技术文件。
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第2章 系统的总体方案设计
2.1 系统的硬件配置及组成原理
输入开关*12； LED指示灯*3； PLC设备； 铜芯线；
图2-1 系统的输入输出配置图
系统的输入输出配置图见图2-1。
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图2-2 输入输出点配置
2.2 系统的变量定义及分配表
I端口 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.10 0.11 0.12 0.13
0.00～0.11为十人投票机的投票开关，0.12为开始开关，0.13为复位开关；1.00为反对，1.01为反对与同意人数相同，1.02为同意。
O端口 1.00 1.01 1.02
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2.3 系统的接线图
图2-3 接线后的输入口接线图：
图2-4 系统的实际接线图
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2.4 系统可靠性设计
可靠性设计是指在规定的条件下和规定的时间内系统完成其规定的功能的能力，或者说是系统保持其功能在正常实现的时间。
PLC是专为工业生产环境设计的控制装置，一般不需要采取特殊措施，就可以直接在工业环境中使用，但是，若现场环境比较恶劣，使用了众多大功率机械设备，而大功率机械设备的启动、负载的变化会引起电网电压的波动，产生低频干扰；另外，使用电焊机和火焰切割机会产生高频火花电流造成干扰；同时，现场的各种动力线会通过电脑磁耦合产生干扰。这些干扰都会通过与现场设备相连的电缆引入PLC控制系统中，影响系统安全可靠的工作，所以合理地设计系统的可靠性就显得尤为重要。
本课程设计应用于多人投票场景，应是远离工业环境的。以上提及的大功率机械设备和电焊机和火焰切割机产生的干扰可以忽略。
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第3章 控制系统设计
3.1 控制程序流程图设计
开始开关按下后，投票开始，计票同时启动，期间可以任意修改投票结果，5S后投票和计票同时停止，此时存储器中的结果为最终结果，将结果输出，LED灯亮，显示投票结果。主持人按下复位开关，结果清零，投票重新开始。流程图见图3-1。
图3-1 控制程序流程图
3.2 控制程序梯形图
（见附录）
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3.3 控制程序设计思路
首先，按下开始按钮。记录十人投票，同意为1，反对为0，同意的人数与5比较，大于5为通过，小于5为不通过，等于5为同意和反对人数相等。输出结果通过三盏LED灯显示，Y0灯亮表示通过，Y1灯亮表示同票，Y2灯亮表示不通过。按下复位按钮后，灯灭，存储器清零，投票和计票重新开始。
0.12为按下，PLC开始工作，定时器开始计时，0.00~0.11处接受投票，投票结果送入DM0~DM9，然后DM0~DM9中的结果两两相加，逐步累加到DM19，5秒之后累加结束，把此时DM19中的结果与5比较，比较出的结果直接选择送入1.00~1.02，与输出口对应的灯亮。
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第4章 系统调试及结果分析
4.1调试结果及解决问题
图4-1当同意人数为7人时Y0灯亮
当同意人数为7人时，Y0灯亮，见上图4-1。
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图4-2 同意人数为5人时Y1灯亮
当同意人数为5人时，Y1灯亮，见图4-2。
图4-3 同意人数为1人时Y3灯亮
当同意人数为1人时，Y3灯亮，见图4-3。
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4.2结果分析
基本符合设计要求中的超过半数人同意为通过，反之为不通过，以及同意反对人数相等时的显示，满足了本次设计的要求。
多改变自己的设计方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样才能使问题解决得更加完美！
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第5章 设计总结
通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。
在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我受益匪浅。
在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。
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参考文献
[1]程周.可编程控制器原理与应用[M].北京：高等教育出版社，2003.
[2]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2000.
[3]周美兰，周封，忘岳宇.PLC电气控制与组态设计[M].北京：科学出版社，2003. [4]吴建强，姜三勇.可编程控制器原理及应用[M].哈尔滨工业大学出版社，2000. [5]张万忠，刘明芹.电气与PLC控制技术[M].化学工业出版社，2003.
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附录
程序梯形图:
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