基于PLC的自动打铃控制器的毕业设计(3)

第1章 绪论 ................................................................................................... 36

1.1 系统背景 ................................................................................................................ 36 1.2 课题的目的和意义 ................................................................................................ 36 1.3 本人的主要工作 .................................................................................................... 37

第2章 方案的论证 ......................................................................................... 38

2.1 继电器控制 ............................................................................................................ 38 2.2 单片机控制 ............................................................................................................ 38 2.3 PLC控制 ................................................................................................................. 39

第3章 可编程控制概述 ............................................................................... 40

3.1 可编程控制器的基本概念 .................................................................................... 40 3.2 可编程控制器的发展历史 .................................................................................... 40 3.3 PLC的发展方向及前景 ......................................................................................... 41 3.4 PLC的应用领域 ..................................................................................................... 42 3.5 PLC的主要技术指标 ............................................................................................. 43 3.6 PLC的选型 ............................................................................................................. 44 3.7 FX2N功能介绍 ....................................................................................................... 48 3.8 FX2N规格型号 ....................................................................................................... 49

第4章 系统总体设计 ................................................................................... 53

4.1 系统组成 ................................................................................................................ 53 4.2 显示接口电路 ........................................................................................................ 53 4.3 7448芯片介绍 ....................................................................................................... 55 4.4 电铃电路 ................................................................................................................ 57 4.5 PLC的硬件设计 ..................................................................................................... 57 4.5.1 PLC的选型 ..................................................................................................... 57 4.5.2 PLC I/O端口的分配 ..................................................................................... 58 4.6 系统I/O接线图 .................................................................................................... 59 4.7 系统作息时间表及要求 ........................................................................................ 59 4.8 系统工作原理 ........................................................................................................ 60

第5章 软件设计及调试 ............................................................................... 61

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5.1 系统流程图 ............................................................................................................ 61 5.2 总体程序的设计 .................................................................................................... 61 5.2.1 计时及时间调节程序 .................................................................................... 62 5.2.2 显示程序 ........................................................................................................ 62 5.2.3 作息时间表程序 ............................................................................................ 63 5.2.4 控制程序 ........................................................................................................ 65 5.3 程序的调试 ............................................................................................................ 66

结 论 ............................................................................................................... 70 致 谢 ............................................................................................................... 71 参考文献 ......................................................................................................... 71 附 录 程序清单 ........................................................................................... 72

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第1章 绪论

1.1 系统背景

学校、机关、工厂、车站、码头、医院、邮电等企事业单位通常都是以电铃作为作息时间信号,铃声已日益成为人们生活中的一部分。铃声作为作息时间信号，最原始的控制方式就是人工控制。按照作息时间表敲铃，以及后来出现了电铃但没有能实现自动控制也是由人工按电钮开关来电铃发出铃声都是人工控制方式。随着计算机技术、自动控制技术和通讯技术的发展，出现了新兴的技术-电气控制与可编程控制技术，而计算机向微型方向的一个分支发展，则出现了主要是用于控制领域的单片机。由于这些新兴的控制技术的各种应用芯片的发展，人们用不同的方法实现打铃的自动化。目前的自动打铃器，主要包括用单片机控制、用PLC控制、用电脑程序控制、用继电器控制这几种控制方式。

1.2 课题的目的和意义

本次设计的作息时间控制系统采用的是可编程控器控制方式。可编程控制器的英文为Programmable Controller，在二十世纪70-80年代一直简称为PC。由于到90年代，个人计算机发展起来，也简称为PC；加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器(PLC-Programmable Logic Controller)，为了方便，仍简称PLC为可编程序控制器。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：“PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”由于PLC具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，所以PLC已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,成为工业自控设备之首。在PLC应用方面，我国也很活跃，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿人民币，应用的行业也很广。但是与其它国家相比，在机械加工及生产线方面的应用，还需要加大投入。可以预计21世纪可编程控制器将会有更大的发展从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计及制造上，会有运算

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速度更快、存储容量更大、智能水平更高的品种出现。从产品规模上看，会进一步向超小型及超大两个方向发展。从产品的配套性能上看，产品的品种会更丰富、规格会更齐备。完美的人机界面、完备的通讯设备会更好地适应各种工来控制场合的需求。从网络的发展状况来看，可编程控制器和其他工业控制计算机网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展主向。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络或国际通用网络的重要组成部分，将在众多领域发挥越来越大的作用。PLC对实现我国工业自动化有重要的意义[1]。

虽然用其它三种控制方式也可以实现作息时间控制的自动化，但是用PLC控制方式具可靠性高，抗干扰能力强的特点，PLC无故障时间高达30万小时，更能适应恶劣的环境。铃声的自动控制系统摆脱人工打铃、打钟的繁琐，铃声的单调乏味，以及控制时间的长短不便，把人们从繁烦的操作中解放出来，也最大限度的缓解各企事业单们的资金负担，真正实现打铃的无人看守。

1.3 本人的主要工作

本课题主要通过研究PLC来控制打铃和时间星期显示来了解PLC的工作原理及编程方法。硬件电路的设计,分析电铃电路了解电铃的工作原理,了解各种显示器的型号及工作原理，查阅资料选择七段译码显示器芯片，分析系统控制的输入与输出点数， 根据输入输出点数确定PLC的型号，设计PLC控制系统的I/O接线图，根据系统总体要求编写梯形图，最后用GX Developer软件进行仿真调试，调试的结果很成功，该系统能根据作息时间表自动控制电铃,有时间、星期显示及周末、假期控制功能。

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第2章 方案的论证

2.1 继电器控制

继电器控制的优点是较直观形象，装置结构简单，价格便宜，抗干扰能力强。 但是，这也是随之带来的一些问题。绝大多数控制继电器在长期磨损和疲劳工作条件下，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。再者，对一个具体使用的装有上百个继电器的设备，其控制箱将是庞大而笨重的。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统要是用大量的硬件控制电路，这在更改方案时，工作量相当大，需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试，有时甚至相当于重新设计一台新的装置。总的来说这种控制方式只适用于对控制对象要求不高的小型控制系统中[2]。

2.2 单片机控制

单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer)，简称单片机，就是将微处理器(CPU)、存储器(存放程序或数据的ROM和RAM)、总线、定时器/计数器、输入/输出接口(I/O口)和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。

单片机的主要特点有：可靠性高、便于扩展、控制功能强、低电压、低功耗、

片内存储容量较小,除此之外单片机还具有集成度高，体积小，性价比高，应用广泛，易于产品化等特点。

但是，单片机存在不可克服的缺点和弱点，如：

低速 单片机靠执行指令来完成各种功能，不论多高的工作时钟频率或多么好的指令时序，其排队式串行指令执行方式使得工作速度和效率大打折扣。在高速实时仿真、高速数据采集等方面显得力不从心。

复位工作方式 单片机工作之初，需花一段时间经历复位过程；工作时，在某种干扰性突变情况下，也会复位，复杂的复位过程很可能就是工作不可靠的根源。

程序跑飞 偶然因素，会引起程序跑飞。虽然有“看门狗”或其他抗干扰措施，在极复杂的情况下，单片机的程序仍存在跑飞的可能，从而进入“死机”。

在单片机系统中，单片机的芯片通过印制板与系统中由其他集成电路组成的逻辑电路相连。一旦改变设计，可能重新制版，加长了开发周期。

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