【正文】 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 PLC 的自動(dòng)打鈴控制器的設(shè)計(jì) 學(xué) 院、系： 電氣與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 班 級(jí)： 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名： 職 稱 最終評(píng)定成績(jī) 2 畢業(yè)設(shè)計(jì) 課題任務(wù)書 院 (系 )：電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)：自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 課題名稱 基于 PLC 的自動(dòng)打鈴控制器的設(shè)計(jì) 內(nèi) 容 及 任 務(wù) 內(nèi)容： 根據(jù)學(xué)校作息時(shí)間表 ,該控制系統(tǒng)的要求如下 : 1. 上課鈴與下課鈴要分開 (鈴聲響的頻率不一樣 ),起床 .晚自習(xí)等時(shí)間的鈴聲為連續(xù)打鈴 ,每次打鈴的時(shí)間為 20s. 2. 要具備時(shí)間調(diào)整功能 . 3. 星期六 .星期日不打鈴 ,星期一至星期五按下表所示作息時(shí)間表打鈴 . 4. 具有時(shí)間顯示功能 ,要有分 .時(shí)和星期的顯示 . 作息時(shí)間表 6:00 起床 15:3016:15 第七節(jié)課 6:206:40 做操 16:2517:10 第八節(jié)課 6:407:30 早餐 17:1018:00 晚餐 8:20 第一節(jié)預(yù)備上課鈴 18:0018:45 第九節(jié)課 8:309:15 第一節(jié)課 18:5519:40 第十節(jié)課 9:2510:10 第二節(jié)課 19:5020:35 第十一節(jié)課 10:3011:15 第三節(jié)課 22:00 就寢 11:2512:10 第四節(jié)課 23:00 熄燈 12:1013:20 午餐 .午休 13:20 第五節(jié)預(yù)備鈴 13:3014:15 第五節(jié)課 14:2515:10 第六節(jié)課 主要任務(wù)： 確定總統(tǒng)方案和流程框圖； 根據(jù)任務(wù)要求選擇硬件 設(shè)備； 編出 PLC 控制程序。 3 擬 達(dá) 到 的 要 求 或 技 術(shù) 指 標(biāo) 擬達(dá)到的基本要求： 能 根據(jù)學(xué)校作息時(shí)間表 ,控制打鈴 上課鈴與下課鈴要分開 (鈴聲響的頻率不一樣 ),起床 、 晚自習(xí)等時(shí)間的鈴聲為連續(xù)打鈴 ,每次打鈴的時(shí)間為 20s。 星期六 、星期日不打鈴 ,星期一至星期五按 作息時(shí)間表打鈴 ， 具有時(shí)間顯示功能 ,要有分 、時(shí)和星期的顯示 ,要具備時(shí)間調(diào)整功能 。 進(jìn) 度 安 排 起止日期 工作內(nèi)容 2021/4/18～ 2021/4/20 學(xué)生收集資料、熟悉畢業(yè)設(shè)計(jì)課題 2021/4/20～ 2021/4/23 總體方案設(shè)計(jì) 2021/4/23～ 2021/4/30 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 2021/4/30～ 2021/5/14 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2021/5/14～ 2021/6/5 編寫畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 2021/6/6～ 2021/6/11 教師評(píng)閱設(shè)計(jì) ，學(xué)生進(jìn)行總結(jié)、準(zhǔn)備答辯 2021/6/12～ 2021/6/15 畢業(yè)設(shè)計(jì) 答辯 主 要 參 考 資 料 [1] 陳立定，吳玉香，蘇開才．電氣控制與可編程控制器．廣州：華 南理工大學(xué)出版社， 2021 [2] 鐘肇新，彭侃．可編程控制器原理及應(yīng)用（第 3 版）．廣州：華南理工大學(xué)出版社， 2021 [3] 金廣業(yè)，李景學(xué)編．可編程序控制器原理與應(yīng)用．北京：電子工業(yè)出版社， 1991 （ TP301/5） [4] 史國(guó)生編．電氣控制與可編程控制器技術(shù)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2021 [5] 楊振興，陳登順．可編程序控制器原理和應(yīng)用．長(zhǎng)沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社， 1993 [6] 呂景泉．可編程控制器技術(shù)教程．北京：高等教育出版社， 2021 [7] 胡學(xué)林．可編程控制器應(yīng) 用技術(shù)．北京：高等教育出版社， 2021 [8] 日本三菱公司．三菱微型可編程控制器 MELSECF FX 系列編程手冊(cè)． 1998 [9] 日本三菱公司．三菱微型可編程控制器 MELSECF FX 系列特殊模塊編程手冊(cè)． 1998 [10] 刑郁甫、楊天民、趙積善編 . 新編實(shí)用電工手冊(cè) , 北京：地質(zhì)出版社， 1997 教研室 意見 簽名： 年 月 日 院 (系 )主管領(lǐng)導(dǎo)意見 簽名： 年 月 日 5 大 學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 學(xué) 院、系： 電氣與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 班 級(jí)： 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 I 題目： 基于 PLC 的自動(dòng)打鈴控制器的設(shè)計(jì) 1. 結(jié)合課題任務(wù)情況，查閱文獻(xiàn)資料，撰寫 1500～ 2021 字左右的文獻(xiàn)綜述。 在 當(dāng)今社會(huì)，人們的生活質(zhì)量日益提高、科技的發(fā)展也使人們的工作更加輕松。 自動(dòng)控制工業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了越來(lái)越多的自動(dòng)化產(chǎn)品，使人們擺脫了以前的煩瑣體力勞動(dòng)。在眾多的控制設(shè)備中由于 PLC 具有穩(wěn)定可靠、價(jià)格便宜、功能齊全、應(yīng)用靈活方便、操作維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn) ，所以 PLC已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，成為工業(yè)自控設(shè)備之首。 在 PLC 應(yīng)用方面，我國(guó) 也 很活躍，近年來(lái)每年約新投入 10 萬(wàn)臺(tái) 套 PLC 產(chǎn)品，年銷售額 30 億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。但是與其它國(guó)家相比，在機(jī)械加工及生產(chǎn)線方面的應(yīng)用，還需要加大投入。 可以預(yù)計(jì) 21 世紀(jì)可編程控制器將會(huì)有更大的發(fā)展，從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)及制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能水平更高的品種出現(xiàn)。從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大兩個(gè)方向發(fā)展。從產(chǎn)品的配套性能上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格會(huì)更齊備。完美的人機(jī)界面、完備的通訊設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求。從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，可編程控制器和其他工業(yè) 控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)或國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。 PLC對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化有重要的意義。 電鈴在現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用的非常廣泛，學(xué)校、機(jī)關(guān)、工廠、車站、碼頭、醫(yī)院、郵電等企事業(yè)單位通常都是以電鈴作為作息時(shí)間信號(hào) ,鈴聲已日益成為人們生活中的一部分。 鈴聲作為作息時(shí)間信號(hào)，最原始的控制方式就是人工控制。按照作息時(shí)間表敲鈴，以及后來(lái)出現(xiàn)了電鈴但沒(méi)有能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制而是由人工按電鈕開關(guān)來(lái)使電鈴發(fā)出鈴 聲都是人工控制方式。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新興的技術(shù) 電氣控制與可編程控制技術(shù)，而計(jì)算機(jī)向微型方向的一個(gè)分支發(fā)展，則出現(xiàn)了主要是用于控制領(lǐng)域的單片機(jī)。由于這些新興的控制技術(shù)的各種應(yīng)用芯片的發(fā)展。目前的自動(dòng)打鈴器，主要包括用單片機(jī)控制、用 PLC 控制、用電腦程序控制、用繼電器控制這幾種控制方式。 繼電器控制的優(yōu)點(diǎn)是較直觀形象，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，抗干擾能力強(qiáng)。但是，這也是隨之帶來(lái)的一些問(wèn)題。絕大多數(shù)控制繼電器在長(zhǎng)期磨損和疲勞工作條件下，容易損壞。而且繼電器的觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧，甚至 會(huì)熔在一起產(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。再者，對(duì)一個(gè)具體使用的裝有上百個(gè)繼電器的設(shè)備，其控制箱將是龐大而笨重的。在全負(fù)荷運(yùn)載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時(shí)也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng) 要是用大量的硬件控制電 II 路，這在更改方案時(shí)，工作量相當(dāng)大， 需要花費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試， 有時(shí)甚至相當(dāng)于重新設(shè)計(jì)一臺(tái)新的裝置。 總的來(lái)說(shuō)這種控制方式只適用于對(duì)控制對(duì)象要求不高的小型控制系統(tǒng)中。 單片機(jī)靠執(zhí)行指令來(lái)完成各種功能，不論多高的工作時(shí)鐘頻率或多么好的指令時(shí)序，其排隊(duì)式串行指令執(zhí)行方式使得 工作速度和效率大打折扣。在高速實(shí)時(shí)仿真、高速數(shù)據(jù)采集等方面顯得力不從心。 單片機(jī)的 復(fù)位工作方式 使 單片機(jī)工作之初需花一段時(shí)間經(jīng)歷復(fù)位過(guò)程 ， 工作時(shí)在某種干擾性突變情況下，也會(huì)復(fù)位，復(fù)雜的復(fù)位過(guò)程很可能就是工作不可靠的根源。 單片機(jī)在 偶然因素 下 ，會(huì)引起程序跑飛。雖然有 “ 看門狗 ” 或其他抗干擾措施，在極復(fù)雜的情況下，單片機(jī)的程序仍存在跑飛的可能，從而進(jìn)入 “ 死機(jī) ” 。 在單片機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)的芯片通過(guò)印制板與系統(tǒng)中由其他集成電路組成的邏輯電路相連。一旦改變?cè)O(shè)計(jì)，可能重新制版，加長(zhǎng)了開發(fā)周期。 PLC控制方式 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高 ,易學(xué)易用，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái) 。 、主要研究?jī)?nèi)容、研究思路及方案。 學(xué)校以及一些企事業(yè)單位通常使用電鈴聲作為上下班、上下課等作息時(shí)間信號(hào)。電鈴已是學(xué)校以及一些企事業(yè)單位不可缺少的設(shè)備。 鈴聲的 自動(dòng)控制系統(tǒng)擺脫人工打鈴、打鐘的繁瑣，鈴聲的單調(diào)乏味，以及控制時(shí)間的長(zhǎng)短不便，把人們從繁煩的操作中解放出來(lái)，也最大限度的緩解各企事業(yè)單們的資金負(fù)擔(dān) , 所以說(shuō)自動(dòng)打鈴器有著廣闊的 市場(chǎng) ,非常好的前景。 用 PLC 控制方式具可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，更能適應(yīng)惡劣的環(huán)境。 設(shè)計(jì)采用的是 FX2N32MR001 PLC 來(lái)控制數(shù)碼管的顯示和鈴聲的輸出，時(shí)、分、星期顯示均采用 7448 進(jìn)行外部七段譯碼。其中時(shí)間顯示為動(dòng)態(tài)顯示，星期顯示為靜態(tài)顯示，該系統(tǒng)能根據(jù)作息時(shí)間表自動(dòng)控制電鈴 ,有時(shí)間星期顯示調(diào)節(jié)及周末、假期控制功能。 。 2021/4/18～ 2021/4/20 學(xué)生收集資料、熟悉畢業(yè)設(shè)計(jì)課題 2021/4/21～ 2021/4/23 總體方案設(shè)計(jì) 2021/4/24～ 2021/4/30 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2021/5/1～ 2021/5/14 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2021/5/15～ 2021/6/5 編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 III 2021/6/6～ 2021/6/11 教師評(píng)閱設(shè)計(jì)，學(xué)生進(jìn)行總結(jié)、準(zhǔn)備答辯 2021/6/12～ 2021/6/15 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 。 指導(dǎo)教師： 年 月 日 IV 摘 要 學(xué)校以及一些企事業(yè)單位通常使用電鈴聲 作為上下 課 、上下 班 等作息時(shí)間信號(hào)。電鈴 已是學(xué)校以及一些企事業(yè)單位不可缺少的設(shè)備，隨著社會(huì)的發(fā)展不但對(duì)其需求量越來(lái)越大，對(duì)電鈴的自動(dòng)控制要求也越來(lái)越高，于是人們?cè)O(shè)計(jì)了通過(guò)不同控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)打鈴系統(tǒng)。 本文介紹一種 采用三菱 PLC 控制的作息時(shí)間 自動(dòng)打鈴 控制系統(tǒng)，詳細(xì)地闡述了系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)硬件接線和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，并詳細(xì)介紹了系統(tǒng)工作原理。該系統(tǒng)具有外設(shè)電路配置簡(jiǎn)單、擴(kuò)展方便、操作容易，可靠性高實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn) 。 該系統(tǒng)用于 學(xué)校電鈴的自動(dòng)控制，具有周末和假期控制功能和星期與時(shí)間的顯示功能，實(shí)現(xiàn)了作息時(shí)間無(wú)人控制的自動(dòng)化、科學(xué)化管理與操作。 關(guān)鍵詞： 作息時(shí)間控制系統(tǒng) ， PLC， I/O 接線， 軟件設(shè)計(jì) ABSTRACT V School uses the electricity tinkle of bells to be work and rest time signal such as