基于信捷XC系列plc的自动打铃系统的设计(360毕业设计网独家原创)

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基于信捷XC系列plc的自动打铃系统的设计(360毕业设计网独家原创)

  • 适用:本科,大专,自考
  • 更新时间2024年
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基于信捷XC系列plc的自动打铃系统的设计(360毕业设计网独家原创)

                     基于信捷XC系列plc的自动打铃系统的设计(360毕业设计网独家原创)
摘要:本次设计以plc来确保系统运行的稳定性,以HMI来实现操作的方便性,两者的结合来满足产品的人性化。本次设计主要涉及到两个方面,第一个是标准运行状况,所谓标准运行就是铃声响起的常规时间段;第二个是非标准时间运行状况,所谓非标铃声运行是除正常铃声响起的其他时间段偶尔需要运行的情况,比如说英语四六级考试,平时学校的考试提示音等等这些都属于非标准运行状况。为了调节的方便性与简单性,通过使用触摸屏直接控制来解决此问题。本自动打铃系统的设计相信能为很多学校甚至企业提供很多的方便,不会再为操作的不方便而烦恼,因为本次设计的主要核心思想就是能够解决之前产品的不人性化问题。
关键词:人性化 PLC HMI 通讯 方便性 简单性

第一章 引言
随着中国经济的发展,人才的需求量在日益增加,变相的在增加学校,工厂等场合的建立,而自动打铃系统也将成为其基本的设备,
现在用铃声作为一种提示,在工厂、站台或是学校普遍在应用者,各个行业都在快速发展着,各大高校的设施也愈来愈趋向于自动化,全面化,科技的发展,工业的飞速发展,以至于很多行业都用自动化的产物来替代人工的操作,学校也不例外。
本设计为自动打铃系统知识现在高校的设施里的一种最基本的设备,也是最简单的一种日常所见的系统,自动打铃系统来代替了以往由人工计时的打铃方式,人为的打铃方式存在的很多方面的误差,例如:打铃者的时间误差,铃声之间的误差等等原因,而自动打铃系统将这些误差原因都用PLC来控制,将这些误差实在的放在眼前,通过触摸屏将其问题解决,将系统做到完美状态。
计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。在经济全球化的浪潮中,降低人力成本,提高生产率,缩短订单处理时间等已成为生产企业的不断追求。为了达到这一目标,它们越来越依赖于新一代的硬件和软件系统。近年来,由于个人计算机(简称PC)的高速率和对硬件与软件的几乎无限制的开放,使得PC的应用迅猛增长。将PC机CPU的高速处理性能和良好的开放性引入到计算机控制领域,形成了基于PC的控制系统。
用PLC和HMI相结合来代替以往的人工计时打铃方式,由于PLC是一种工业计算机,已在工业生产过程的自动控制中得到了广泛的应用。它是以微处理器为核心,综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的自动控制装置,它具有结构简单、易于编程、性能优越、可靠性高、灵活通用和使用方便等一系列优点。而HMI系统采用可视性菜单提示中文界面显示,设计美观、动感性强、人机对话界面良好,易学易用,操作方便简单,一目了然。
随着PLC 的快速发展在工业自动化控制领域主要分为PLC,工控机和嵌入式控制,而PLC自1968年诞生以后以惊人的速度成为了这一领域的主导者,为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因,在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案,适合于当前工业企业对自动化的需要。另一方面,PLC还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击,尤其是工业PC所带来的冲击。PLC需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。 
   PLC技术发展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。大多数人认为,PLC将会继续失去市场份额;更有甚者认为,在工业PC面前,PLC将会一步一步走向死亡;但也有一部分人相信,一些特殊工业应用领域仍将为PLC提供一定的市场份额。
可靠性包括产品的有效性和可维修性。可编程控制器的可靠性高,对PLC的操作包括程序的输入和程序更改操作,大多数PLC采用编程器进行程序输入和更改操作。现在的PLC的编程器大部分可以用电脑直接进行,更改程序也可根据所需地址编号、继电器编号或接点号等直接进行搜索或按顺序寻找,然后可以在线或离线更改。PLC所具有的自诊断功能对维修人员的技术要求较低,当系统发生故障时,通过硬件和软件的自诊断,维修人员可以根据有关故障代码的显示和故障信号灯的提示等信息,或通过编程器和HMI屏幕的设定,直接找到故障所在的部位,为迅速排除故障和修复节省了时间,降低了MTTR。
   PLC采用的标准编程语言有梯形图、指令表、功能图表、功能模块图和结构化文本编程语言等。使用者只要掌握其中一种编程语言就可进行编程,编程方法的多样性使编程方便,PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可以根据应用的规模不断扩展,即进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。它不仅可以通过增加输入输出卡件增加点数,通过扩展单元扩大容量和功能,也可以通过多台PLC的通信来扩大容量和功能。
因此本设计中我们采用了PLC与触摸屏之间的通讯来对打铃系统做一个完整的控制。

 

 

 

 

 

 

 


第二章 总体方案设计
   本打铃系统是利用PLC作为主要控制单元,为了设计更具人性化,本系统中还用到了当今自动化产业中比较流行而实用的触摸屏,操作人员只需在触摸屏上作相应的操作即可。但在当今社会,依旧有的打铃系统是利用比较常见的继电器控制,还有的是利用单片机来控制,而为什么本设计中却用到PLC作为控制单元?下面将会讨论我的观点。
2.1 方案的论证
2.1.1继电器控制
继电器的优点是较直接形象,装置结果简单,价格便宜,抗干扰能力强。
但是,这也是随之带来的一些问题。绝大数控制继电器在长时间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,这在更新方案时,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。
2.1.2单片机控制
单片微型计算机,简称单片机,就是将微处理器,存储器,总线,定时器/计数器,输入/输出接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,需要花一段时间经历复位过程;工作时,在某种干扰性突变的情况下,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,单片机的程序仍有跑飞的可能,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。
2.1.3 PLC控制
1.可靠性高,抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术,严格的生产工艺制造,内部电路采用了现进的抗干扰技术,具有很高的可能性。从PLC的机外电路来说,使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电器接触控制系统相比,电气接线及开关接点已减少到原来的数百甚至数千分之一,故障也随之大大降低。此外,PLC具有硬件故障的自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中,用户还可以编入外围器件的故障自我诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自我诊断保护,这样,整个系统就具有了极高的可靠性。
2.配套齐全,功能完善,适用性强
PLC发展到今天,已经形成了大,中,小各个规模的系列化产品,可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能外,现代PLC大多数具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制系统。
3.易学易用,深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备,其编程语言易于为工程技术人员接受。像梯形图语言的图形符号和表达方式与继电器电路图非常接近,只用PLC的少量开关逻辑控制指令就可以方便的实现继电器接触器电路的功能。
4.系统设计周期短,维护方便,改造容易
PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大的减少了控制设备外部的接线,他控制系统设计周期大大缩短,同时维护也变得容易起来,更重要的是使用同一设备经过改变程序来改变生产过程成为可能,因此很适合多品种,小批量的生产场合。
5.体积小,重量轻,能耗低
以超小型PLC为例,其新近产品的品种底部尺寸小于100mm的平方,重量小于150g,功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。
由于作息时间自动控制系统,要求能长期稳定工作,软件可修改性强和设备易于维护,综上所述各种控制方式的特点该系统采用PLC来控制。
2.2 本次设计的主要特点
1.  上课铃与下课铃的铃声不同,但响的时间均为60秒,上课铃的铃声要求是响0.5秒,停0.5秒,循环60秒;下课铃的铃声要求响1秒,停1秒,循环60秒;预备铃要求响1.5秒,停1.5秒,循环60秒。
2.星期六、星期日不打铃。
3.具有时间显示功能
4.具有时间调整功能

目录
第一章. 引言 ………………………………………………………………………1
第二章  总体设计方案………………………………………………………………3
2.1 方案论证…………………………………………………………………………3
2.2 本次设计的主要特点……………………………………………………………5
第三章  硬件设计……………………………………………………………………7
3.1对PLC的初步认识 ………………………………………………………………7
3.1.1 PLC的工作原理……………………………………………………………….7
3.1.2 PLC的结构…………………………………………………………………….7
3.1.3 PLC的主要组成部分………………………………………………………….8
3.2 PLC型号的选择………………………………………………………………….9
3.3 XC3-14R-C的相关介绍…………………………………………………………11
3.3.1 介绍XC3-14R-C型号PLC的一般规格及其性能……………………………11
3.3.2 通讯口及通信电缆的相关介绍…………………………………………….12
3.3.3 电源规格介绍……………………………………………………………….13
3.3.4 输入电路的组成及接线.……………………………………………………14
3.3.5 输入信号处理电路的相关介绍…………………………………………….15
3.3.6 继电器输出电路处理……………………………………………………….15
3.4 触摸屏的应用与选型………………………………………………………….16
3.4.1 认识触摸屏………………………………………………………………….16
3.4.2 HMI的工作原理………………………………………………………………16
第四章 软件设计……………………………………………………………………21
4.1 PLC程序设计与说明……………………………………………………………21
4.2 编程原件地址分配…………………………………………………………….22
4.3 PLC程序段的设计与说明…………………………………………………….23
4.4 HMI界面的设计……………………………………………………………….26
第五章 总结…………………………………………………………………………30
致谢………………………………………………………………………………….31
参考文献…………………………………………………………………………….32

参考文献

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