基于PLC的十人投票機(jī)設(shè)計(jì)

《專業(yè)綜合應(yīng)用與工程能力實(shí)踐訓(xùn)練》工程設(shè)計(jì)說明書十人投票機(jī)學(xué)院：電氣與信息工程學(xué)院學(xué)生姓名：張漢指導(dǎo)教師：董海兵職稱/學(xué)位講師專業(yè)：自動(dòng)化班級：1202學(xué)號(hào)：1230740246完成時(shí)間：2015年12月摘要隨著科學(xué)技術(shù)的開展，促使人們學(xué)科學(xué)、學(xué)技術(shù)、學(xué)知識(shí)的手段變化的多種多樣。投票器的創(chuàng)造大大縮短了計(jì)票時(shí)間，提高了工作效率。投票機(jī)是一種應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，它作為一種工具，已經(jīng)廣發(fā)的應(yīng)用于各種選舉和民意投票之中。投票在某種程度上反映了民意，對參與投票的人的行為有一定的作用。投票是選舉人使用自己權(quán)利的一種方式。由于PLC的各種性能以及硬件設(shè)計(jì)平安可靠，性能穩(wěn)定，PLC在投票上也有廣泛的應(yīng)用。論文對十人投票機(jī)硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，以及對PLC編程軟件的編程和仿真的介紹。仿真結(jié)果顯示，十人投票器對于選舉和反映民意都有幫助。關(guān)鍵詞：PLC；十人投票機(jī)；硬件設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)目錄1緒論12系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)22.1系統(tǒng)輸入輸出設(shè)計(jì)22.2PLC的選擇22.3PLC的簡介32.4PLC接線原理圖設(shè)計(jì)42.4.1I/O點(diǎn)分配42.5PLC輸入輸出電路圖43軟件設(shè)計(jì)63.1編程語言的選擇63.2控制要求63.3程序控制流程圖63.4程序設(shè)計(jì)74仿真結(jié)果2728210結(jié)束語13參考文獻(xiàn)14致謝2728215附錄1627282附錄A源程序2728217附錄B梯形圖27282191緒論投票是決策的一種方法，群體經(jīng)過討論或辯論，最后通常在特定紙張上標(biāo)示出投票者的立場，然后投交大會(huì)作點(diǎn)算。除了投票，共識(shí)決策法和賭博也是決策的方法。近年來，現(xiàn)代自動(dòng)化的開展，給人們的生產(chǎn)生活帶來了許多便利，可編程控制器〔PLC〕憑借其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便、編程方便、體積小等優(yōu)勢，在問世后迅猛開展，成為自動(dòng)化技術(shù)的重要組成。文章闡述了十人投票控制系統(tǒng)的PLC控制、自動(dòng)計(jì)數(shù)、數(shù)碼顯示的一些根本思路和方法，介紹了關(guān)于PLC工作特點(diǎn)及運(yùn)行原理，以及介紹了三菱可編程控制器系列的FX系列PLC控制器主要功能模塊及應(yīng)用。FX不僅編程簡單，通用性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，而且具有易于操作及維護(hù)，設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短等優(yōu)點(diǎn)。然后通過I/O口設(shè)計(jì)以及在GXDEVELOPER梯形圖的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出了十人投票器控制器，并對系統(tǒng)的主回路和控制回路的硬件局部進(jìn)行了詳細(xì)介紹。最后程序分析測試論證十人投票機(jī)的設(shè)計(jì)。2硬件電路的設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)輸入輸出設(shè)計(jì)在十人投票PLC控制系統(tǒng)中，我們總共用到了12個(gè)輸入點(diǎn)輸入點(diǎn)統(tǒng)計(jì)如表1所示表1輸入點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表序號(hào)輸入點(diǎn)數(shù)量1啟動(dòng)開關(guān)12復(fù)位開關(guān)13投票按鈕114投票按鈕215投票按鈕316投票按鈕417投票按鈕518投票按鈕619投票按鈕7110投票按鈕8111投票按鈕9112投票按鈕101啟動(dòng)開關(guān)控制控制著程序的開始，為一個(gè)輸入，停止開關(guān)控制著關(guān)斷，為一個(gè)輸入，按鈕1到10為投票的按鈕，有10個(gè)輸入，一起12個(gè)輸入。在十人投票PLC控制系統(tǒng)中，我們總共用到了3個(gè)輸出點(diǎn)輸出點(diǎn)統(tǒng)計(jì)如表2所示表2輸出點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表序號(hào)輸出點(diǎn)數(shù)量1燈112燈213燈31燈1~3各為一個(gè)輸出點(diǎn)來顯示投票結(jié)果，一起三個(gè)輸出。2.2PLC的選擇PLC的選擇主要包括結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、輸出類型、控制功能。(1)PLC的I/O選擇PLC的I/O選擇非常重要，I/O點(diǎn)數(shù)既要滿足需求也要考慮經(jīng)濟(jì)效益，一般I/O點(diǎn)數(shù)多的PLC價(jià)格比擬貴，特別是大型PLC，雖然速度比擬快，但是體積大、價(jià)格，不適合一般情況下使用。在十人投票PLC控制系統(tǒng)中，并只用到了12個(gè)輸入點(diǎn)和3個(gè)輸出點(diǎn)，故使用小型PLC即可。在設(shè)計(jì)中，我們采用輸入輸出點(diǎn)數(shù)為15點(diǎn)的PLC?！?〕PLC的輸出類型的選擇PLC的輸出有三種類型：繼電器輸出型：為有觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較低的直流負(fù)載或交流負(fù)載回路；可控硅輸出型：為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的交流電源負(fù)載；晶體管輸出型：為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的直流電源負(fù)載。在對頻率要求不高的情況下，我們采用繼電器輸出?！?〕PLC的控制功能的選擇對于以開關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)，一般的低檔機(jī)就能夠滿足要求。對于以開關(guān)量控制為主，帶有少量的模擬量控制的系統(tǒng)，應(yīng)選用帶A/D、D/A轉(zhuǎn)換，加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)。對于控制比擬復(fù)雜，控制性能要求較高的系統(tǒng)，例如要實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可視控制規(guī)模及復(fù)雜的程度，選用中檔機(jī)或者高檔機(jī)。對于工藝過程比擬固定、環(huán)境條件比擬好的場合，選用整體式結(jié)構(gòu)PLC。在PLC控制系統(tǒng)中，主要以開關(guān)量進(jìn)行控制，所以我們采用低檔的PLC既可以滿足要求。在設(shè)計(jì)中我們用到的PLC型號(hào)為。2.3PLC的簡介是三菱PLCFX家族中的一個(gè)系列中的一個(gè)。所有FX2N系列主機(jī)已于2012年5月11日停止生產(chǎn)。該系列有高速處理及可擴(kuò)展大量滿足單個(gè)需要的特殊功能模塊，靈活性和控制能力強(qiáng)，可擴(kuò)展到256點(diǎn)。系列的有點(diǎn)如下：〔1〕系統(tǒng)配置即固定又靈活；〔2〕編程簡單；〔3〕備有可自由選擇，豐富的品種；〔4〕令人放心的高性能；〔5〕高速運(yùn)算；〔6〕使用于多種特殊用途；〔7〕外部機(jī)器通訊簡單化；〔8〕共同的外部設(shè)備。2.4PLC接線原理圖設(shè)計(jì)2.4.1I/O點(diǎn)分配通過PLC選型可知，論文采用PLC作為控制核心，共有12個(gè)輸入，3個(gè)輸出，即兩個(gè)開關(guān)，10個(gè)按鈕，以及三個(gè)燈。I/O點(diǎn)的分配如表3表3I/O點(diǎn)的分配序號(hào)器件名稱輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)1啟動(dòng)開關(guān)X012—2復(fù)位開關(guān)X013—3投票按鈕1X001—4投票按鈕2X002—5投票按鈕3X003—6投票按鈕4X004—7投票按鈕5X005—8投票按鈕6X006—9投票按鈕7X007—10投票按鈕8X010—11投票按鈕9X011—12投票按鈕10X000—13燈1—Y00014燈2—Y00115燈3—Y0022.5PLC輸入輸出電路圖TOCX001~X007和X010~X011為投票按鈕，Y000~Y002為燈，來表示輸出結(jié)果。為防止PLC因負(fù)載過高而燒壞，在線路中接入直流穩(wěn)壓電源，單獨(dú)供電。啟動(dòng)運(yùn)行后，輸入端輸入信號(hào)，輸出端反響相應(yīng)的動(dòng)作。接線圖如圖1所示：圖1輸入輸出電路圖3軟件設(shè)計(jì)3.1編程語言的選擇應(yīng)用程序的編制需使用可編程控制器生產(chǎn)廠方提供的編程語言。至今為止還沒有一種能適合于各種可編程控制器的通用編程語言，但由于各國可編程控制器的開展過程類似，可編程控制器的編程語言及工具大致相同。一般常見的為以下幾種編程語言[13]。梯形圖：梯形圖語言具有形象、直觀、實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，它是在繼電器-接觸器邏輯控制的根底上演變而來，易學(xué)易懂，是PLC的第一編程語言?！?〕指令表：指令表也叫語句表，是編寫程序的另一種語言，也是類似組合語言的低階語言，它由語句指令以一定的順序排列而成。順序功能圖：順序功能圖是一種新的編程方法，常用來編寫開關(guān)量順序控制類程序。它包括闊步、路徑、轉(zhuǎn)換三個(gè)要素，也提供了一種組織程序的圖形方法。功能模塊圖：功能模塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言，它將顯示出工程所要實(shí)現(xiàn)的各種功能。結(jié)構(gòu)文本：結(jié)構(gòu)文本具有結(jié)構(gòu)簡單、直觀靈活的特點(diǎn)。它能實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，編寫的程序也更加簡潔易懂，是一種專用高級語言。綜上所述，通過比照比擬可知，畢業(yè)設(shè)計(jì)采用梯形圖作為十人投票器程序設(shè)計(jì)的語言，具有可讀性、易懂性。能夠比擬直觀的展現(xiàn)程序的功能和設(shè)計(jì)的思路。3.2控制要求〔1〕按下啟動(dòng)開關(guān)的時(shí)候后，程序能正常進(jìn)行?！?〕按下停止開關(guān)后，程序能停止運(yùn)行并且復(fù)位?！?〕5s內(nèi)投票才有效，并且5s內(nèi)可以更改，5s后進(jìn)行投票的統(tǒng)計(jì)。3.3程序控制流程圖按下啟動(dòng)開關(guān)，程序運(yùn)行，計(jì)時(shí)和投票同時(shí)開始。10個(gè)按鈕控制投票，5s內(nèi)完成并可以更改，5s后開始統(tǒng)計(jì)，通過的加到D10，沒通過的D11等于10減去D10。投票結(jié)束后，顯示燈顯示投票最終結(jié)果，Y2亮表示通過，Y1亮表示待定，Y0燈亮表示不通過。按下停止開關(guān)，程序停止運(yùn)行并復(fù)位。程序設(shè)計(jì)框圖如圖2所示：圖2程序設(shè)計(jì)框圖3.4程序設(shè)計(jì)如圖3所示：翻開PLC電源，M8002使D10和D11復(fù)位清零。按下起動(dòng)開關(guān)X012時(shí)，M3得電，并自鎖。同時(shí)，T0定時(shí)器5S計(jì)時(shí)開始。開始投票。圖3啟動(dòng)程序如圖4所示：開始投票后，可以進(jìn)行投票。投票員可以進(jìn)行投票，贊成的扳到ON，反對的扳到OFF。在5S內(nèi)，投票是可以反悔的。因?yàn)榇藭r(shí)，T0沒有閉合，線路并未通電。所以投票是可以反悔，方便誤投改正過來，但5S之后是不能再改正來的。當(dāng)5S到后，定時(shí)器到時(shí)間。T0閉合，線路通路。假設(shè)X000閉合〔=ON贊成〕，D10累加1；假設(shè)X001翻開〔=OFF反對〕，D10無操作。其它的以此類推。圖4投票程序如圖5所示：累加完后，掃描77步。因?yàn)?，還是在這個(gè)掃描周期內(nèi)，T0還是閉合的。執(zhí)行。而后，比擬D11與D10的值。假設(shè)D11>D10，M0閉合，Y0得電，燈Y0亮，表示不通過；假設(shè)D11=D10，M1閉合，Y1得電，燈Y1亮，表示同票；假設(shè)D11<D10，M2閉合，Y2得電，燈Y2亮，表示通過。到下一個(gè)掃描周期，因?yàn)镸0、M1、M2其中一個(gè)已得電，對應(yīng)的常閉觸點(diǎn)M0、M1、M2斷開。所以5秒過后投票或反悔，是無效的。圖5統(tǒng)計(jì)程序當(dāng)投票完成后，按下歸零按鈕PB13。常開觸點(diǎn)X013閉合，D10、D11清零，M0、M1、M2復(fù)位。常閉觸點(diǎn)X013斷開，X012失電，T0復(fù)位，M3失電自鎖取消。常閉觸點(diǎn)X013斷開，Y000、Y001、Y002失電，所有燈熄滅。程序復(fù)原為開始狀態(tài)，此時(shí)可再次進(jìn)行投票。4仿真結(jié)果〔1〕當(dāng)有8人投贊成時(shí)，2個(gè)投反對時(shí)。此時(shí)是通過，應(yīng)該燈Y2亮，繼電器Y002得電。投票過程如題6所示：圖68人投票過程投票結(jié)果如圖7所示：圖78人投票結(jié)果說明測試的結(jié)果與實(shí)際的一樣，Y002得電，燈Y2亮。測試5S過后，再投票是無效的。要按歸零按鈕X13后，方可再投票。測試在8人在投贊成票的，2人在投反對票時(shí)。測試結(jié)果，由圖上可看出。M2高電平，Y002高電平，燈Y2亮。說明，測試結(jié)果與預(yù)測結(jié)果一樣，PLC軟件正確。〔2〕當(dāng)有5人投贊成時(shí)，5個(gè)投反對時(shí)。此時(shí)是待定的，應(yīng)該燈Y1亮，繼電器Y001得電。投票過程如題8所示：圖85人投票過程投票結(jié)果如圖9所示：圖95人投票結(jié)果〔3〕有2人投贊成時(shí)，8個(gè)投反對時(shí)。此時(shí)是不通過的，應(yīng)該燈Y0亮，繼電器Y000得電。投票過程如題10所示：圖102人投票過程投票結(jié)果如圖11所示:圖11兩人投票結(jié)果經(jīng)過仿真，發(fā)現(xiàn)程序的運(yùn)行結(jié)果與設(shè)計(jì)要求一樣。結(jié)束語本課程設(shè)計(jì)主要利用PLC來設(shè)計(jì)完成一個(gè)十人投票機(jī)，能夠?qū)κ送镀北頉Q結(jié)果進(jìn)行判斷，并通過不同的燈進(jìn)行顯示。該設(shè)計(jì)的硬件電路主要由三個(gè)局部組成：PLC模塊、輸入按鈕開關(guān)及輸出燈。信號(hào)處理和轉(zhuǎn)換由PLC模塊來完成，其負(fù)責(zé)把按鈕開關(guān)傳送來的信號(hào)經(jīng)一定的處理，并發(fā)出相應(yīng)的輸出信號(hào)。按鈕開關(guān)進(jìn)行輸入，包括十個(gè)投票端、一個(gè)總開關(guān)和一個(gè)復(fù)位按鈕。三個(gè)燈包括三個(gè)結(jié)果顯示，不同結(jié)果對應(yīng)不同的燈。在本次設(shè)計(jì)中，需要大量的以前沒有學(xué)到過的知識(shí)，于是圖書館和Internet成了很好的助手。在查閱資料的過程中，要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識(shí)，不知不覺中，查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。在以后的工作中肯定會(huì)接觸到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)受益匪淺。同時(shí)，設(shè)計(jì)過程中總是遇到這樣或那樣的問題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。參考文獻(xiàn)[1]范永勝．電氣控制與PLC應(yīng)用[M].北京電子工業(yè)出版社，2007.7[2]胡學(xué)林.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京電子工業(yè)出版社，2005.8[3]吳中俊.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社，2007.1[4]宮淑貞，徐世許.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].人民郵電出版社，2007.79-80.[5]俞國亮.PLC原理及應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社，2005.99-103.[6]高勤.電器及PLC控制技術(shù)[M].高等教育出版社，2000.79-81.[7]劉茂祥.對膠帶機(jī)輸送線控制程序的改良[J].人民長江出版社，1998.32-34.[8]廖常初.PLC根底及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2001.48-50.[9]嚴(yán)盈富.PLC入門[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.57-60.[10]程周.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2006.106-109.[11]張萬忠.可編程控制器入門及應(yīng)用實(shí)例[M].中國電力出版社，2008.78-81致謝利用PLC進(jìn)行十人投票機(jī)設(shè)計(jì)，讓我學(xué)會(huì)了PLC的設(shè)計(jì)流程與方法。課程設(shè)計(jì)，考驗(yàn)的是個(gè)人將理論與實(shí)踐結(jié)合的能力。這次的課題設(shè)計(jì)讓我明白，單憑理論知識(shí)是不夠的，還要有很強(qiáng)的實(shí)踐能力，同時(shí)嘗試多種方法。而所學(xué)到的這些在日后將是最實(shí)用的，受益匪淺。要面對社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐，我才能學(xué)以致用。通過這次課程設(shè)計(jì)，我不僅穩(wěn)固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。并懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)效勞，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。我非常感謝授課老師的悉心指導(dǎo)以及課程設(shè)計(jì)的輔導(dǎo)老師對我們的重視和輔導(dǎo)，正是有了他們的幫助和大力的支持才能使我們順利的解決了問題并且完成了課程設(shè)計(jì)，再次向他們表示衷心的感謝。附錄附錄A：源程序0LDM80021ZRSTD10D11開機(jī)清零6LDX0137ZRSTD10D1112RSTM013RSTM114RSTM215LDIX01316LDX012起動(dòng)按鈕17ORM318ANB19OUTM3自鎖20OUTT0K50定時(shí)5s23LDT024ANIM025ANIM126ANIM227MPS28ANDX000投票29INCD1032MRD33ANDX00134INCD1037MRD38ANDX00239INCD1042MRD43ANDX00344INCD1047MRD48