PLC电子计算器设计.docx
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PLC电子计算器设计.docx
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PLC电子计算器设计
第1章电子计算器的工艺流程分析
1.1电子计算器的控制过程描述
电子计算器的控制过程描述如下:
1)由按键输入的数值显示在7段数码管上,但只限4位数;
2)按加、减、乘、除键时,第一次输入的值被存放在缓冲区中,当做被加、减、乘、除数,且加、减、乘、除相对的运算指示灯会亮;
3)接着输入一个数,之后若是按下“=”键,则此加、减、乘、除数被存放于另一个缓冲区中,与刚才输入的数做运算,且相对应的运算指示灯熄灭;
4)将运算结果显示在7段数码管上。
学生根据控制要求,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,进行电子计算器运行原理设计、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。
1.2电子计算器的控制工艺分析
一、控制工艺分析
从某种角度而言,广义的“计算机”概念是包括“电子计算器”的。
电子计算器中也有集成电路,但计算器的功能简便,价格更加便宜,利于携带与稳定性好。
控制工艺的主要内容包括:
1)设计出硬件系统的结构图、接线图等;
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,实现电子计算器的控制要求。
二、电子计算器的相关知识
计算器一般由运算器、控制器、存储器、键盘、显示器、电源和一些可选外围设备及电子配件通过人工或机器设备组成。
低档计算器的运算器、控制器由数字逻辑电路实现简单的串行运算,其随机存储器只有一、二个单元,供累加存储用。
高档计算器由微处理器和只读存储器实现各种复杂的运算程序,有较多的随机存储单元以存放输入程序和数据。
第2章控制系统总体方案设计
2.1系统的硬件组成
由于电子计算器的输入/输出接点少,要求电气控制部分体积小,成本低,并能够用计算机对PLC进行监控和管理,故选用日本OMRON(立石)公司生产的多功能小型C20P主机。
该机输入点为12,输出点为8。
内部主要有:
136个辅助继电器、16个特殊功能继电器、160个保持继电器、8个暂存继电器、48个定时/计数器、64个16位数据存贮器。
其次我们需要一组数字按键,其中包含启动键、加号键、减号键、乘号键及除号键。
此外需要连接数字键与PLC的导线。
2.2控制方法分析
首先需要设置一个启动按钮。
先按下数字键,接着按下加减乘除键时需要将被加减乘除数存储起来;然后按下数字键,接着按下等号键时,将加减乘除数存储起来,并将两个数进行算术运算。
此过程需要使用中间继电器以及@MOV、+BC、-BC、*B、/B函数(对BCD码进行加减乘除运算);为了节省I/O资源,可以采用SDEC函数。
当执行条件为ON时,根据其控制字C的内容,对S进行译码,并将结果放入指定的通道R中;而R中的bit00~06及bit08~14分别对应数码管的a、b、c、d、e、f、g段(bit07和bit15不用),这样便大大节省了I/O资源。
图1-1为电子计算器的控制流程图。
2.3I/O分配
根据控制系统的设计要求,设计出电子计算器的I/O分配如下表2-1所示。
表2-1I/O点分配
输入设备
输入点号
输出设备
输出点号
按键0-9
00000~00009
加法指示灯
01010
加号
00010
减法指示灯
01011
减号
00011
乘法指示灯
01012
乘号
00012
除法指示灯
01013
除号
00013
启动按钮
00014
等号
00015
2.3系统接线图的设计
根据设计要求,及所选系统系统硬件连接图2-1所示。
图2-1电子计算器外部连线图
接线之前需检查每根导线是否能用;接线时需将电源关掉,保证安全操作。
PLC的输入端口及输出端口的地端应该接入同一个COM。
第3章电子计算器控制系统梯形图程序设计
3.1电子计算器控制程序流程图设计
根据设计要求及硬件接线图可以得到如图3-1所示的程序流程图。
图3-1电子计算器控制流程图
3.2电子计算器控制设计程序流程图分析
首先,如图3-1所示,按下启动按钮AC(00014)启动计算器;按下被加减乘除数;然后按下加减乘除符号中的任意一个,此时相应的运算指示灯亮,与此同时,被加减乘除数放入缓存中;接着,按下等号键后运算指示灯灭,且加减乘除数放入另一个缓存区内,利用CX-Programmer画出相应的梯形图,并运用该软件中给出的函数模块进行运算。
程序及梯形图见附录。
第4章监控系统的设计
数字计算器采用数字键盘输入,通过PLC缓存区存放数值,并通过数码管显示计算结果。
根据设计任务和要求,用组态软件绘制的硬件操作界面图3-1所示,其中PLC集成于计算器内部,进行简单的数学运算和驱动LED显示。
图3-1电子计算器界面图
第5章系统调试及结果分析
5.1系统调试
运用CX-Programmer7.3软件画出梯形图后,点击编译按钮。
确认无误后,选择菜单栏中的“模拟”,然后选择“在线模拟”,即用CX-Simulator1.5进行软件仿真;软件仿真正确无误后,就可以进行计算机与PLC的连接了。
此时点击菜单栏上的“PLC”,选择“在线工作”即可。
5.2结果分析
由按键输入的数字会出现在7段数码管上,只限4位数。
当按加、减、乘、除号时,对应的小灯会亮起,继续输入数字出现在7段数码管上,同样只限4位数,按等于号时,7段数码管会将缓存中的计算结果显示出来,如果结果为负值只能显示数字部分不会显示符号部分。
其次就是一个数除以0的运算也无法实现。
课程设计心得
此次的PLC课程设计让我更加熟练地掌握了用CX-Programmer画梯形图的方法。
不仅曾经在课堂上学到的知识巩固了,也让我学会了一些新的知识,比如对BCD码进行算术运算的+BC、-BC、*B、/B函数以及译码指令SDEC函数的使用。
其次就是知道了当实验环境不能允许的情况下,可以用仿真软件达到硬件连接的效果,就是CX-Simulator的使用。
本次课程护设计使我对欧姆龙系列PLC又有了更深刻和直观的认识,对于梯形图和程序的编写有了简单的了解,并通过自己的努力和同学的帮助完成了计算器的功能设计,提高了思考和动手能力。
该设计的硬件方面连线部分比较复杂,容易出现接线错误和调试失败,也会出现数码管输出错误。
它的设计按软件工程的方法进行,系统具有良好的界面、必要的交互信息和较好的封装性;醒目美观的软件封面。
使用人员能快捷简单地进行操作。
即时准确地获得需要的计算的结果,充分降低了数字计算的难度和节约了时间。
从这次的课程设计中充分体会到了自学的个中乐趣
参考文献
[1]张凤珊.电气控制及可编程序控制器[M].北京:
中国轻工业出版社,2003.
[2]马志溪.电气工程设计[M].北京:
机械工业出版社,2002.
[3]刘增良,刘国亭.电气工程CAD[M].北京:
中国水利水电出版社,2002.
[4]齐占庆,王振臣.电气控制技术[M].北京:
机械工业出版社,2002.
[5]史国生.电气控制与可编程控制器技术[M].北京:
化学工业出版社,2003.
[6]SYSMACCS/CJ系列可编程控制器指令参考手册[M].2003.
附录
梯形图如下:
程序如下:
LD0.00
OR0.01
OR0.02
OR0.03
OR0.04
OR0.05
OR0.06
OR0.07
OR0.08
OR0.09
LD0.14
OR1.00
ANDLD
OUTTR0
ANDNOT0.10
ANDNOT0.11
ANDNOT0.12
ANDNOT0.13
OUT200.00
LDTR0
LD0.10
OR0.11
OR0.12
OR0.13
ANDLD
OUT200.01
LDTR0
OUT1.00
LD0.10
OUT1.10
LD0.11
OUT1.11
LD0.12
OUT1.12
LD0.13
OUT1.13
LD200.00
@MOV(021)#2D0
LD200.01
@MOV(021)#2D1
LD0.15
OUTTR0
AND1.10
+BC(406)D0D1D2
LDTR0
AND1.11
-BC(416)D0D1D2
LDTR0
AND1.12
*B(424)D0D1D2
LDTR0
AND1.13
/B(434)D0D1D2
LDTR0
LD1.13
OR1.11
OR1.12
OR1.10
ANDLD
SDEC(078)D2#0110D2
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