機(jī)電傳動畢業(yè)課程設(shè)計報告書(霓虹燈飾的控制系統(tǒng))

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 報 告 書</p><p>　　所屬課程名稱 機(jī)電傳動控制（含PLC） </p><p>　　題 目 霓虹燈飾的控制系統(tǒng) </p><p>　　分 院 機(jī)電學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)、班

2、級 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 </p><p>　

3、　2012年 07月25日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、課程設(shè)計任務(wù)書1</p><p><b>　　二、總體設(shè)計2</b></p><p>　?。ㄒ唬┰O(shè)計方案的比較和論證2</p><p>　?。ǘ┛傮w設(shè)計方案4<

4、;/p><p>　　三、硬件系統(tǒng)設(shè)計5</p><p>　?。ㄒ唬㏄LC的介紹5</p><p>　?。ǘ㏒7-200可編程控制器部分指令6</p><p>　?。ㄈ┛删幊炭刂破鱅/O端口分配7</p><p>　?。ㄋ模┩獠拷泳€圖8</p><p><b>　　四、程序設(shè)計

5、9</b></p><p>　?。ㄒ唬┏绦蛟O(shè)計框圖9</p><p><b>　　（二）梯形圖10</b></p><p><b>　?。ㄈ┱Z句表13</b></p><p>　　五、程序調(diào)試及問題處理17</p><p>　　（一）程序調(diào)試17&l

6、t;/p><p>　?。ǘ┰O(shè)計實物圖17</p><p>　?。ㄈ﹩栴}處理19</p><p><b>　　六、總結(jié)20</b></p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)21</b></p><p><b>　　一、課程設(shè)計任務(wù)書</b><

7、/p><p>　　課程設(shè)計題目： 霓虹燈飾的控制系統(tǒng)（十組） </p><p>　　課程設(shè)計時間：自 2012 年 7 月 16日起至 2012 年 7 月 27日</p><p><b>　　課程設(shè)計要求：</b></p><p>　　合上啟動按鈕，按以下規(guī)律顯示：1→2、8→3、7→4、6→

8、5→4、6→3、7→2、8→1→1、2→1、2、3、4→1、2、3、4、5、6→1、2、3、4、5、6、7、8→3、4、5、6、7、8→5、6、7、8→7、8→1、5→4、8→3、7→2、6→1、3、5、7→2、4、6、8→1、3、5、7→2、4、6、8→全部閃爍3次→9→10→1……</p><p>　　學(xué)生簽名： </p><p>　　年 月

9、 日</p><p><b>　　課程設(shè)計評閱意見</b></p><p>　　評閱教師： </p><p>　　2012年 月 日</p><p><b>　　二、總體設(shè)計</b></p><p>　　（一）設(shè)計方案的比較

10、和論證</p><p>　　此次設(shè)計根據(jù)設(shè)計需要，我們設(shè)計的題目的實質(zhì)就是控制燈的循環(huán)閃爍，然后通過燈的布局來達(dá)到美化的目的。選用S7-200可編程控制器作為編程工具。</p><p><b>　　選用定時器</b></p><p>　　優(yōu)點：首先，在平時的PLC學(xué)習(xí)中，我們經(jīng)常使用該指令進(jìn)行一些程序的編寫，對它的實際應(yīng)用也有比較深刻的理解。其

11、次，選用定時器，使編寫的程序更加容易理解，也便于修改，從而，根據(jù)實際情況更好的調(diào)試程序。</p><p>　　缺點：該指令也存在很大的問題，通過該指令編寫的程序一般都比較冗長，稍有不細(xì)心，就會在時間的控制上出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致整個程序不能按實際的設(shè)計要求達(dá)到目的。而我們此次設(shè)計的題目要控制燈閃爍的組別特別多，需要29組不同的情況，同時，還要達(dá)到循環(huán)閃爍。</p><p>　　所以，如果單純的使用

12、該指令將會使程序過于復(fù)雜，不適合實驗的調(diào)試和以后的修改。</p><p><b>　　選用移位寄存器</b></p><p>　　優(yōu)點：聽過老師的介紹和自己在網(wǎng)上查閱的資料，這條指令對于我們此次設(shè)計的要求十分滿足，特別是在控制燈的循環(huán)閃爍方面。能更好的優(yōu)化程序，使設(shè)計的程序更加簡潔。</p><p>　　缺點：該指令平時的學(xué)習(xí)接觸的比較少，不能

13、更好的在實際情況中應(yīng)用。同時，該條指令在控制燈的閃爍時間上不能滿足，但這也是我們此次設(shè)計要面對的問題。</p><p>　　所以，單純的選用移位寄存器也難以達(dá)到設(shè)計要求。</p><p>　　綜上所述，應(yīng)該將兩者結(jié)合在一起，用定時器控制燈的閃爍時間，移位寄存器控制燈的循環(huán)閃爍。根據(jù)設(shè)計要求我們將各個燈的閃爍情況做成如表2-1</p><p>　　表2-1 燈閃爍分布

14、圖</p><p><b>　?。ǘ┛傮w設(shè)計方案</b></p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖</p><p>　　據(jù)此，本設(shè)計系統(tǒng)以S7-200為控制核心，可編程控制器作為控制端，10組燈狀態(tài)模塊。系統(tǒng)的總體框圖2-1所示。S7-200上電后，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行10組燈的閃爍控制，在此過程中隨時調(diào)用復(fù)位按鍵。</p&

15、gt;<p><b>　　三、硬件系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p><b>　?。ㄒ唬㏄LC的介紹</b></p><p>　　根據(jù)我們學(xué)?，F(xiàn)有設(shè)備的基本情況，我們這次課程設(shè)計主要使用的PLC為西門子的S7-200。以此為基礎(chǔ)，設(shè)計我們的程序。</p><p>　　西門子S7-200系列小型PLC可應(yīng)用于各種

16、自動化系統(tǒng)。緊湊的結(jié)構(gòu)、低廉的成本以及功能強大的指令集使得S7--200 PLC成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案。另外，西門子S7-200產(chǎn)品的多樣化以及基于Windows的編程工具使用戶能夠更加靈活地完成自動化任務(wù)。而且有國產(chǎn)的，價格更低廉。</p><p>　　圖3-1 PLC結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面：極高的可靠性；極豐富的指令集；易于掌握

17、；便捷的操作；豐富的內(nèi)置集成功能；實時特性；強勁的通訊能力；豐富的擴(kuò)展模塊</p><p>　　S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。</p><p>　　我們此次設(shè)計PLC的選擇主要從I/

18、O端口數(shù)來選擇，系統(tǒng)需要2個輸入端口，10個輸出端口，所以選擇西門子S7-200系列的CPU224。其輸入端口14個，輸出端口10個，共24個，還帶有擴(kuò)展功能，最大可擴(kuò)展為168點數(shù)字量或者35點模擬量的輸入和輸出；存儲容量也進(jìn)一步增加，有內(nèi)置時鐘，還增加了一些數(shù)學(xué)指令和高速計數(shù)器的數(shù)量，具有較強的控制能力。完全符合我們設(shè)計系統(tǒng)的需要。</p><p>　?。ǘ㏒7-200可編程控制器部分指令</p>

19、;<p>　　我們此次設(shè)計的程序，主要應(yīng)用移位寄存器和定時器。因此，對兩條指令的基礎(chǔ)知識要做到充分的了解，為后邊的程序編寫打下基礎(chǔ)。下面，首先要介紹這兩條指令。</p><p><b>　　1、移位寄存器</b></p><p>　?。?）移位寄存器指令功能</p><p>　　SHRB將DATA數(shù)值移入移位寄存器，并可以指定移位

20、寄存器的長度和移位方向的移位指令。 </p><p>　　圖3-2 指令格式</p><p><b>　?。?）指令說明</b></p><p>　　1） EN：能輸入端 ，連接移位脈沖信號，每次使能有效時，整個移位寄存器移動1位。</p><p>　　2） 數(shù)據(jù)輸入端：3個</p><p>　

21、　DATA:數(shù)據(jù)輸入端:連接移入移位寄存器的二進(jìn)制數(shù)值，執(zhí)行指令時將該位的值移入寄存器。</p><p>　　S_BIT:指定移位寄存器的最低位</p><p>　　N:指定移位寄存器的長度和移位方向，移位寄存器的最大長度為64位，N為正值表示左移位，輸入數(shù)據(jù)（DATA）移入移位寄存器的最低位（S_BIT），并移出移位寄存器的最高位。移出的數(shù)據(jù)被放置在溢出內(nèi)存位（SM1.1）中。N為負(fù)值表

22、示右移位，輸入數(shù)據(jù)移入移位寄存器的最高位中，并移出最低位（S_BIT）。移出的數(shù)據(jù)被放置在溢出內(nèi)存位（SM1.1）中。 </p><p><b>　　2、定時器</b></p><p>　　定時器實質(zhì)就是對時間間隔計數(shù)。定時器的分辨率（時基）決定了每個時間間隔的時間長短。在S7—200系列PLC的定時器中，定時器的分辨率有1ms、10ms、100ms三種，這三種定時器

23、的刷新方式是不同的，從而在使用方法上也有很大的不同。</p><p>　　定時時間T=PT（設(shè)定值，最大為32767）×分辨率（時基）</p><p><b>　　定時器種類：</b></p><p>　　接通延時定時器TON(On—Delay Timer)接通延時定時器用于單一時間間隔的定時。</p><p>

24、;　　記憶接通延時定時器TONR(Retentive On—Delay Timer)記憶接通延時定時器對定時器的狀態(tài)具有記憶功能，它用于對許多間隔的累計定時。需要注意的是，斷開輸入端或斷開電源都不能改變TONR定時器的狀態(tài)，只能用復(fù)位指令R對其進(jìn)行復(fù)位操作。</p><p>　　斷開延時定時器TOF(Off—Delay Timer)斷開延時定時器用來在輸入斷開后延時一段時間斷開輸出。上電周期或首次掃描，定時器位為

25、OFF，當(dāng)前值為0。輸入端接通時，定時器位為ON，當(dāng)前值為0。當(dāng)輸入端由接通到斷開時，定時器開始計時。當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時定時器位為OFF，當(dāng)前值等于設(shè)定值，停止計時。輸入端再次由OFF—ON時，TOF復(fù)位；如果輸入端再從ON—OFF，則TOF可實現(xiàn)再次啟動。</p><p>　　表3-1 定時器時區(qū)分配</p><p>　?。ㄈ┛删幊炭刂破鱅/O端口分配</p><p&g

26、t;　　根據(jù)設(shè)計控制系統(tǒng)的要求，啟動按鈕SD采用帶自鎖的按鈕，接主機(jī)的輸入端口I0.4,該按鍵為撥子開關(guān)，能夠提供給PLC持續(xù)的電平，進(jìn)而達(dá)到持續(xù)、循環(huán)的控制燈的閃爍。同時，也控制實驗版上按鈕SD的控制。</p><p>　　十組霓虹燈1、2、3、4、5、6、7、8、9、10分別接PLC的輸出點Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7、Q1.0、Q1.1。</p>

27、<p>　　按下啟動按鈕I0.4，SD接通，輸出端Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7、Q1.0、Q1.1便可以控制霓虹燈1、2、3、4、5、6、7、8、9、10的亮滅。如果在顯示過程中，想從新開始顯示，可以按下I0.0,即可以達(dá)到目的。如果想關(guān)閉燈，按下I0.4，程序停止運行，霓虹燈熄滅。</p><p>　　具體I/O端口分配參見表3-2。</p&

28、gt;<p>　　表3-2 I/O端口分配表</p><p><b>　?。ㄋ模┩獠拷泳€圖</b></p><p>　　圖3-3 PLC外部接線圖</p><p><b>　　四、程序設(shè)計</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┏绦蛟O(shè)計框圖</b><

29、/p><p><b>　?。ǘ┨菪螆D</b></p><p><b>　　（三）語句表</b></p><p>　　Network 1 </p><p><b>　　// M0.0啟動</b></p><p>　　LD I0.4</p>

30、<p>　　AN M0.0</p><p>　　TON T37, +20</p><p>　　Network 2 </p><p>　　LD T37</p><p>　　= M0.0</p><p>　　Network 3 </p><p><

31、b>　　// M1.0啟動</b></p><p>　　LD I0.4</p><p>　　TON T38, +30</p><p>　　AN T38</p><p>　　= M1.0</p><p>　　Network 4 </p><p>&

32、lt;b>　　// 循環(huán)啟動</b></p><p>　　LD M1.0</p><p>　　O M0.2</p><p>　　= M10.0</p><p>　　Network 5 </p><p>　　// 輔助繼電器M20.0啟動</p><p&g

33、t;　　LD M11.7</p><p>　　= M20.0</p><p>　　Network 6 </p><p>　　// 2S后重復(fù)循環(huán)啟動</p><p>　　LD M21.6</p><p>　　TON T39, +20</p><p>　　AN

34、 T39</p><p>　　= M0.2</p><p>　　Network 7 </p><p>　　// 位移寄存器使輔助繼電器逐一啟動</p><p>　　LD M0.0</p><p>　　SHRB M10.0, M10.1, +15</p><p>　　SHR

35、B M20.0, M20.1, +14</p><p>　　Network 8 </p><p><b>　　// 第1組燈亮</b></p><p>　　LD M10.1</p><p>　　O M11.1</p><p>　　O M11.2</p>

36、<p>　　O M11.3</p><p>　　O M11.4</p><p>　　O M11.5</p><p>　　O M20.2</p><p>　　O M20.6</p><p>　　O M21.0</p><p>

37、　　O T47</p><p>　　= Q0.0</p><p>　　Network 9 </p><p><b>　　// 第2組燈亮</b></p><p>　　LD M10.2</p><p>　　O M11.0</p><p>

38、　　O M11.2</p><p>　　O M11.3</p><p>　　O M11.4</p><p>　　O M11.5</p><p>　　O M20.5</p><p>　　O M20.7</p><p>　　O M

39、21.1</p><p>　　O T47</p><p>　　= Q0.1</p><p>　　Network 10 </p><p><b>　　// 第3組燈亮</b></p><p>　　LD M10.3</p><p>　　O

40、M10.7</p><p>　　O M11.3</p><p>　　O M11.4</p><p>　　O M11.5</p><p>　　O M11.6</p><p>　　O M20.4</p><p>　　O M20.6</

41、p><p>　　O M21.0</p><p>　　O T47</p><p>　　= Q0.2</p><p>　　Network 11 </p><p><b>　　// 第4組燈亮</b></p><p>　　LD M10.4<

42、/p><p>　　O M10.6</p><p>　　O M11.3</p><p>　　O M11.4</p><p>　　O M11.5</p><p>　　O M11.6</p><p>　　O M20.3</p>&l

43、t;p>　　O M20.7</p><p>　　O M21.1</p><p>　　O T47</p><p>　　= Q0.3</p><p>　　Network 12 </p><p><b>　　// 第5組燈亮</b></p>&

44、lt;p>　　LD M10.5</p><p>　　O M11.4</p><p>　　O M11.5</p><p>　　O M11.6</p><p>　　O M11.7</p><p>　　O M20.2</p><p>　　

45、O M20.6</p><p>　　O M21.0</p><p>　　O T47</p><p>　　= Q0.4</p><p>　　Network 13 </p><p><b>　　// 第6組燈亮</b></p><p>　

46、　LD M10.4</p><p>　　O M10.6</p><p>　　O M11.4</p><p>　　O M11.5</p><p>　　O M11.6</p><p>　　O M11.7</p><p>　　O M2

47、0.5</p><p>　　O M20.7</p><p>　　O M21.1</p><p>　　O T47</p><p>　　= Q0.5</p><p>　　Network 14 </p><p><b>　　// 第7組燈亮</b

48、></p><p>　　LD M10.3</p><p>　　O M10.7</p><p>　　O M11.5</p><p>　　O M11.6</p><p>　　O M11.7</p><p>　　O M20.1</p

49、><p>　　O M20.4</p><p>　　O M20.6</p><p>　　O M21.0</p><p>　　O T47</p><p>　　= Q0.6</p><p>　　Network 15 </p><p>

50、;<b>　　// 第8組燈亮</b></p><p>　　LD M10.2</p><p>　　O M11.0</p><p>　　O M11.5</p><p>　　O M11.6</p><p>　　O M11.7</p><

51、;p>　　O M20.1</p><p>　　O M20.3</p><p>　　O M20.7</p><p>　　O M21.1</p><p>　　O T47</p><p>　　= Q0.7</p><p>　　Netwo

52、rk 16 </p><p><b>　　// 全部閃爍三次</b></p><p>　　LD M21.2</p><p>　　O M21.3</p><p>　　O M21.4</p><p>　　AN T48</p><p>　　TO

53、N T47, +10</p><p>　　Network 17 </p><p><b>　　// 全部閃爍三次</b></p><p>　　LD T47</p><p>　　TON T48, +10</p><p>　　Network 18 </p><p

54、><b>　　// 第9組燈亮</b></p><p>　　LD M21.5</p><p>　　= Q1.0</p><p>　　Network 19 </p><p><b>　　// 第10組燈亮</b></p><p>　　LD M21

55、.6</p><p>　　= Q1.1</p><p>　　Network 20 </p><p><b>　　// 手動復(fù)位</b></p><p>　　LD I0.0</p><p><b>　　ED</b></p><p>　　

56、R M10.0, 16</p><p>　　R M20.0, 15</p><p>　　五、程序調(diào)試及問題處理</p><p><b>　?。ㄒ唬┏绦蛘{(diào)試</b></p><p>　　硬件調(diào)試：接通電源，檢查西門子S7-200可編程控制器是否可以正常工作，接頭是否接觸良好，然后把其與電腦的通信口連接。

57、</p><p>　　軟件調(diào)試：按要求在編輯軟件中輸入梯形圖，并進(jìn)行語法的檢查，正確后設(shè)置正確的通信口，將指令讀入到指定的可編程控制器ROM中，進(jìn)行下一步的調(diào)試。 </p><p>　　接線：實驗板上的1—8燈接PLC面板上的Q0.0—Q0.7，第二個實驗板的1、2燈接Q1.0、Q1.1；實驗板上的V+端口接L+，COM端口接1M。</p><p>　　運行調(diào)試：在

58、硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，打開西門子可編程控制器的“RUN”開關(guān)進(jìn)行調(diào)試；觀察運行的情況，看是否是隨時按下停止按鈕可以停止系統(tǒng)運行。</p><p>　　根據(jù)以上的調(diào)試情況，霓虹燈飾的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計符合要求。</p><p><b>　　（二）設(shè)計實物圖</b></p><p>　　圖5-1 實際接線圖</p><

59、p>　　圖5-2 顯示部分接線</p><p>　?。ㄕf明：提供的設(shè)備只有八組燈，其他的兩組燈用其他模塊的燈代替第九組燈和第十組燈，從而達(dá)到設(shè)計要求。）</p><p>　　圖5-3 霓虹燈的實際顯示情況</p><p><b>　?。ㄈ﹩栴}處理</b></p><p>　　在程序的模擬過程中，對移位寄存器的移位

60、次數(shù)沒有了解，將29次的移位全部通過一個移位寄存器控制，這個時候發(fā)現(xiàn)，當(dāng)霓虹燈運行到第十五組燈閃爍的情況時，程序停止運行。我們猜想是不是移位的次數(shù)有限制，通過詢問老師和網(wǎng)上查閱資料，我們的猜想得到證實，移位寄存器最多的移位次數(shù)不超過16次，于是，我們用兩個移位寄存器來代替一個，用第一個移位寄存器最后一位的溢出控制第二個移位寄存器的移位啟動。最后，霓虹燈能夠按設(shè)計要求閃爍并且循環(huán)。</p><p>　　在接線的過程

61、中，由于實驗板只有八個燈，我們將兩個實驗板作為一個使用，用第二個實驗板的其中兩組燈代替第九組、第十組燈的閃爍情況，進(jìn)而使實驗情況能夠完整的實現(xiàn)。</p><p>　　調(diào)試時應(yīng)嚴(yán)格按照實驗室的規(guī)章制度進(jìn)行操作，按步驟先接線后通電。在電腦中輸入指令程序然后向PLC中寫入，注意寫入時應(yīng)按照程序的長度有范圍的寫入，這樣會節(jié)省程序的寫入時間。</p><p>　　在程序的傳送過程中若出現(xiàn)通信錯誤應(yīng)檢

62、查PLC的電源是否打開或PLC和電腦的接口是否已連接上。</p><p>　　程序的設(shè)計應(yīng)和調(diào)試相配合，對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)要分段進(jìn)行設(shè)計這樣便于分析和修改。</p><p><b>　　六、總結(jié)</b></p><p>　　為期兩周的機(jī)電傳動課程設(shè)計的學(xué)習(xí)與實踐結(jié)束了，在兩周的時間里使我受益頗深，不僅鞏固了在課堂上所學(xué)到的知識，同時也擴(kuò)展了自

63、己的知識面，現(xiàn)將我的學(xué)習(xí)實踐心得做出如下總結(jié)：</p><p>　　通過這次課程設(shè)計，我的合作意識得到加強。合作能力得到提高。上大學(xué)后，很多同學(xué)都沒有過深入的交流，在設(shè)計的過程中，我們用了分工與合作的方式，每個人負(fù)責(zé)一定的部分，同時在一定的階段共同討論，以解決分工中個人不能解決的問題，在交流中大家積極發(fā)言，和提出意見，同時我們還向別的同學(xué)請教。在此過程中，每個人都想自己的方案得到實現(xiàn)，積極向同學(xué)說明自己的想法。&

64、lt;/p><p>　　我們在做課程設(shè)計的過程中要不停的討論問題，這樣，我們可以盡可能的統(tǒng)一思想，這樣就不會使自己在做的過程中沒有方向，并且這樣也是為了方便最后設(shè)計和在一起。討論不僅是一些思想的問題，還可以深入的討論一些技術(shù)上的問題，這樣可以使自己的處理問題要快一些，少走彎路。多改變自己設(shè)計的方法，在設(shè)計的過程中最好要不停的改善自己解決問題的方法，這樣可以方便自己解決問題</p><p>　　

65、在設(shè)計的過程中我們還得到了老師的幫助與意見，特別是在移位寄存器的具體使用方法上，給我提供很多實用的方法，是自己能夠更好的設(shè)計程序。</p><p>　　以上是我在機(jī)電傳動課程設(shè)計的學(xué)習(xí)與實踐過程中總結(jié)的一些心得和體會，認(rèn)真對待每一件事就會發(fā)現(xiàn)，只有精深的理論、切身的實踐、團(tuán)隊的配合，才能出色的完成任務(wù)。</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p&g

66、t;<p>　　[1]吳中俊.黃永紅.可編程序控制器原理及應(yīng)用（第2版）.機(jī)械工業(yè)出版社，2005 </p><p>　　[2]鄧興鐘等.機(jī)電傳動控制（第四版）.華中科技大學(xué)出版社，2007</p><p>　　[3] 鄧則名鄺.穗芳等.《電器與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)》.北京:機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[4] 周少武等.《大型可編程序控制器系