plc課程設(shè)計文檔

PLC課程設(shè)計報告課題名稱:游樂機的PLC控制系別:班級:學(xué)號:姓名:指導(dǎo)教師:(課程設(shè)計時間:2012年6PAGE15摘要在當(dāng)今時代由于工業(yè)自動化程度的不斷提高對自動化控制的要求也日趨增加，PLC則能在很大程度上很廣的范圍內(nèi)實現(xiàn)自動化控制。20世紀(jì)60年代末，人們研制出了一種先進的自動控制設(shè)備PLC，由于PLC具有優(yōu)良的技術(shù)性能，因此它一問世就很快得到了推廣應(yīng)用?，F(xiàn)在PLC不但被用于工業(yè)生產(chǎn)，在生活中我們也能常常見到它的身影。例如游樂機，隨著生活水平的提高，城市中的娛樂項目也越來越多，游樂機的應(yīng)用也越來越廣。而游樂機的計分等問題也就用到了PLC，利用PLC控制的游樂機更加智能化、運行的可靠性更高，使用維修方便，抗干擾性強，設(shè)計和調(diào)試周期短等優(yōu)點，所以PLC備受人們重視，成為目前在游樂機控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。本次課程設(shè)計完成了對游樂機的控制，包括PLC的型號選擇，外部接線以及程序的設(shè)計與調(diào)試等工作。本設(shè)計采用分段處理的方式，將游樂機工作的各類情況分類考慮，一步步實現(xiàn)了程序的設(shè)計。這種方式的優(yōu)點是分別分析，各個擊破不致因整體復(fù)雜而無法著手工作，但同時也帶來了缺點，就是沒有考慮整體放在一起對彼此工作的影響。關(guān)鍵詞：游樂機、PLC、控制、設(shè)計、調(diào)試目錄摘要 2目錄 3第一章系統(tǒng)控制方案的確定 41.1游樂機的概述及發(fā)展 41.1.1游樂機的定義 41.1.2游樂機的分類 41.1.3游樂機的發(fā)展 41.2PLC的概述 61.2.1PLC的組成及工作原理 61.2.2PLC的功能及特點 81．3總體設(shè)計方案 8第二章課程設(shè)計的分析 112.1地址分配 112.2梯形圖分析 13心得體會 16參考文獻 17第一章系統(tǒng)控制方案的確定1.1游樂機的概述及發(fā)展1.1.1游樂機的定義游戲機是一種主要用于娛樂，使用只向獲得許可的軟件開發(fā)者開放的源代碼，以電視機或其他專用顯示器以及專用輸入設(shè)備的電腦系統(tǒng)。其與PC機最大的區(qū)別在于源代碼和軟件的封閉性。廣義來講人類用來進行游戲的機械電子裝置都可稱作游戲機隨著電子技術(shù)信息產(chǎn)業(yè)的長發(fā)展以及電影漫畫產(chǎn)業(yè)的帶動電子游戲機便成為了游戲機的實際代表，由于其更專業(yè)化的游戲性表現(xiàn)，因此即便電腦水平如此發(fā)達的今天，PC游戲仍然無法替代游戲機的強勢地位。1.1.2游樂機的分類FC(NES),SFC(SNES),GB,GBP,GBC,GBA,GBASP,GBM,GG,MD(GEN),SS,DC,VB,PS,PS2,PS3,PSP1000,PSP2000,PSP3000,NDS,NDSL,X-BOX,X-BOX360,WII,NGC,N64,PCE,PCE-CD,MSX,MSXII,TG16,TG16-CD,SEGA-CD,MD32x,Game&Watch,Lynx,WS,WSC,NEOGEO(MVS),NEOGEO64,3DO還有今年已上市的3DS和年末就要到來的NGP（psp2的暫定名）。1.1.3游樂機的發(fā)展1.1.3.1投幣游戲機的興起1988年，德國人斯托威克根據(jù)自動售貨機的投幣機構(gòu)原理，設(shè)計了一種叫做“自動產(chǎn)蛋機”的機器，只要往機器里投入一枚硬幣，“自動產(chǎn)蛋雞”便“產(chǎn)”下一只雞蛋，并伴有叫聲。人們把斯托威克發(fā)明的這臺機器，看作是投幣游戲機的雛形。但是真正用于娛樂業(yè)的游戲機，當(dāng)屬本世紀(jì)初德國出現(xiàn)的“八音盒”游戲機。游戲者只要一投幣，音盒內(nèi)的轉(zhuǎn)輪便自動旋轉(zhuǎn)，帶動一系列分布不均的孔齒敲擊不同長度的鋼片奏出音樂。后來，著名的魔術(shù)師伯萊姆設(shè)計了投幣影像游戲機。雖說是影像，卻仍舊是機械式的，操作者投幣后可以從觀測孔看到里面的木偶和背景移動表演。在經(jīng)濟蕭條的年代，世界各地賭博業(yè)卻異常興旺，因而許多投幣如撲克牌機(俗稱耗子機)、跑馬機、高爾夫彈珠機等比比皆是，一度取代了健康的娛樂業(yè)。直到三十年代，美國興起了對抗競技的模擬游戲，其中模擬槍戰(zhàn)的“獨臂強盜”游戲機大受歡迎。此后，模擬各種體育運動(比如打靶、籃球)的游戲機也相繼出現(xiàn)在娛樂場。從十九世紀(jì)末到二十世紀(jì)五、六十年代，投幣游戲機大都屬于機械或簡易電路結(jié)構(gòu)，游戲者也是青年、成年人居多，場合僅限于游樂場，節(jié)目趣味性較差，而且內(nèi)容單一。但與此同時，隨著全球電子技術(shù)的飛速發(fā)展，戰(zhàn)后的1946年出現(xiàn)了第一臺電子計算機，其技術(shù)成就滲透到各個領(lǐng)域，一個娛樂業(yè)革命也在醞釀之中。1.1.3.2電子游戲機的誕生第二次世界大戰(zhàn)以后，電子計算機技術(shù)得到了突飛猛進的發(fā)展。先是由晶體管代替了笨重的真空管，后來出現(xiàn)了集成電路和大規(guī)模集成電路，使電子子計算機一代一代實現(xiàn)更新，同時軟件技術(shù)也發(fā)展迅速。在美國，集中了許多計算機軟件的設(shè)計人才，他們工作之余，時常喜愛編一種能與人斗智的“游戲”，以此來鍛煉編程的能力。這種“游戲”花樣繁多，但其特點都是利用計算機軟件事先設(shè)計好的“分析”、“判斷”能力反過來與人較量。由于不斷修改更新，使計算機的“智力”水平與人難分高低。美國加利福尼亞電氣工程師諾蘭.布什納爾看到了這種“游戲”的前景所在。早在大學(xué)期間，布什納爾就曾經(jīng)營過一家娛樂場，深諳娛樂場經(jīng)營訣竅。于是，1971年，布什納爾根據(jù)自己編制的“網(wǎng)球”游戲設(shè)計了世界上第一臺商用電子游戲機。這臺電子網(wǎng)球游戲機有著一段頗具戲劇性的經(jīng)歷：布什納爾為了看看它是否被人們接受，就同附近一個娛樂場的老板協(xié)商，把它擺在了這個娛樂場一角。沒過兩天，老板打電話告訴他，那臺所謂的“電子游戲機”壞了，讓他前去修理。布什納爾拆開了機殼，意外地發(fā)現(xiàn)投幣箱全被硬幣塞滿了，因而硬是撐滿了投幣器。成功激勵著布什納爾進一步研制生產(chǎn)電子游戲機，為此他創(chuàng)立了世界上第一臺電子游戲公司雅達利公司。今天，當(dāng)我們回顧電子游戲最初為什么能吸引人，我們不難悟出這樣的道理：電子游戲滿足了人們對競爭和對抗的渴望，它總是給予競爭者以新的難題。同時，它還能為勝利者提供嶄新的畫面和音樂享受。街頭的娛樂場畢竟比不上在家里玩起來隨便和經(jīng)濟。于是，電子游戲機開始朝著“家庭化”方向發(fā)展，電子技術(shù)的突破推動了游戲機“家庭化”的發(fā)展過程，彩色電視機的普及使大型游戲機的顯像管和掃描板部分完全可以被彩色電視機取代，使得微處理機部分與顯示屏幕實現(xiàn)了分離。這時制成的游戲機只相當(dāng)于一個信號發(fā)生器，與電視機連結(jié)后組成閉路電視系統(tǒng)。這種電子游戲機我們一般稱作“家庭電腦游戲機”，或者干脆稱為“電視游戲機”。1.2PLC的概述1.2.1PLC的組成及工作原理PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同：

1．中央處理單元（CPU）

中央處理單元（CPU）是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)：檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤，當(dāng)PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。

為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。

2．存儲器

存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。

存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。

（1）PLC常用的存儲器類型

1）RAM（RandomAssessMemory）

這是一種讀/寫存儲器（隨機存儲器）其存取速度最快由鋰電池支持。

2）EPROM（ErasableProgrammableReadOnlyMemory）

這是一種可擦除的只讀存儲器在斷電情況下存儲器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。（在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲器內(nèi)容）

3）EEPROM（ElectricalErasableProgrammableReadOnlyMemory）

這是一種電可擦除的只讀存儲器。使用編程器就能很容易地對其所存儲的內(nèi)容進行修改。

（2）PLC存儲空間的分配

雖然各種PLC的CPU的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù)PLC的工作原理其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域：

系統(tǒng)程序存儲區(qū)

系統(tǒng)RAM存儲區(qū)（包括I/O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）

用戶程序存儲區(qū)

1）系統(tǒng)程序存儲區(qū)

在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當(dāng)于計算機操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化在EPROM中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該PLC的性能。

2）系統(tǒng)RAM存儲區(qū)

系統(tǒng)RAM存儲區(qū)包括I/O映象區(qū)以及各類軟設(shè)備，如：邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計時器、計數(shù)器、變址寄存器、累加器、等存儲器

（3）用戶程序存儲區(qū)

用戶程序存儲區(qū)存放用戶編制的用戶程序。不同類型的PLC，其存儲容量各不相同。

3．電源

PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。

一般交流電壓波動在±10%（±15%）范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。1.2.2PLC的功能及特點1.2.2.1PLC的功能一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分?？删幊炭刂破?ProgrammableController)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(PersonalComputer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC,plc自1966年出現(xiàn)，美國，日本，德國的可編程控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強大。1.2.2.2PLC的特點1、系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴展容易，以開關(guān)量控制為其特長；也能進行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。2、使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。3、能適應(yīng)各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強，可靠性強，遠高于其他各種機型。1．3總體設(shè)計方案1.3.11.3.1.游樂機的液壓系統(tǒng)有三個液壓缸，分別控制三組動物的隱身和現(xiàn)身。每組有三只動物?，F(xiàn)身后，游戲者擊打動物，擊中記一分；動物隱身后，擊打無效。每輪游戲的時間為300秒，時間一到，游戲經(jīng)束。在規(guī)定時間300秒內(nèi)得分達到規(guī)定值20分，兩組彩燈閃爍30秒，之后，開始新一輪游戲；得分未達到規(guī)定值，而蜂鳴20秒。之后，開始新一輪游戲。（1）動物現(xiàn)身方式如圖示獅子：老虎：狼：（2）彩燈組合如圖示黃燈：綠燈：1.3.1.投幣后（輸入SB1）游戲開始。三個液壓缸分別控制三組動物的隱身和現(xiàn)身(輸出L1,L2,L3)。每組有三只動物?，F(xiàn)身后，游戲者擊打動物，擊中記一分每個動物上有感應(yīng)器（輸入Y1，Y2,Y3）；動物隱身后，擊打無效。每輪游戲的時間為300秒，時間一到，游戲經(jīng)束。在規(guī)定時間300秒內(nèi)得分達到規(guī)定值20分，兩組彩燈閃爍30秒（輸出L4，L5），之后，開始新一輪游戲；得分未達到規(guī)定值，而蜂鳴20秒（輸出L6）。之后，開始新一輪游戲。1.3.21.3.21）.維護性好PLC有成熟的技術(shù)和完善的質(zhì)量保障體系，因此PLC出故障的可能性很小，其硬件部分在其壽命期內(nèi)基本不需要維護。PLC是一種長線產(chǎn)品，備品備件都有保障，可維護性好。2）.寬輸入電源范圍AC220V規(guī)格在50V能正常工作更擁有500V輸入電源技術(shù)(非必須技術(shù),選配)能適應(yīng)AC110V,AC120V,AC220V,AC240V,AC380V,AC440V等各種照明/動力輸入電源規(guī)格

，DC輸入規(guī)格更能做到15V-60V正常工作.適應(yīng)24V,36V,48V電池供電.超低電源規(guī)格甚至能在DC8-30V電壓下工作.適應(yīng)12V電池供電3）.高速率PLC能夠提供高速的傳輸。目前，其傳輸速率依設(shè)備廠家的不同而在1M－200Mbps之間。遠遠高于撥號上網(wǎng)和ISDN，比ADSL更快！足以支持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上的各種應(yīng)用。4）.PLC的體積小PLC的幾何尺寸都不大。體積小的PLC可以裝入機器設(shè)備內(nèi)部，使機器結(jié)構(gòu)緊湊。便于實現(xiàn)機電一體化。5）.低功率消耗針對電池移動場所的直流輸入規(guī)格,整機消耗僅為24V/6MA交流工作型的功率消耗低到0.1W--0.3W1.3.2輸入有：開關(guān)SB0,9個感應(yīng)器SB1-SB9;輸出有：動物現(xiàn)身隱身控制YA1，YA2，YA3；彩燈HL1，HL2;蜂鳴HA.1.3.2根據(jù)輸入輸出的點數(shù)可以選擇三菱FX2N-48MR型PLC。1.3.2PLC輸出的繼電器接點的容量是250VAC，電流2A，可直接驅(qū)動電磁閥的電磁線圈兩端并聯(lián)觸點接通、斷開所產(chǎn)生的電弧，在電磁閥線圈兩端并聯(lián)阻容吸收回路。第二章課程設(shè)計的分析2.1.地址分配及I/O連接圖2.1I/O地址分配如下表表I/O地址分配輸入SB0SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB8SB9X0X1X2X3X4X5X6X7X10X11輸出YA1YA2YA3HL1HL2HAY1Y2Y3Y4Y5Y62.1.2I/O連接圖I/O連接圖如下圖所示圖I/O連接圖2.1.3P2.1.3.1程序結(jié)構(gòu)方案由控制要求可知此控制為單周期控制，動物的顯隱按脈沖波形如圖圖動物現(xiàn)身方式獅子：老虎：狼：將脈沖分段得出動物顯隱，然后將計數(shù)器，彩燈閃爍，蜂鳴結(jié)合在一起，組成整個PLC控制程序。2.2梯形圖分析心得體會

和學(xué)別的學(xué)科一樣，在學(xué)完P(guān)LC理論課程后我們做了課程設(shè)計，此次設(shè)計以分組的方式進行，每組有一個題目。我們做的是一個由三個部分組成的游樂機plc控制系統(tǒng)。由于平時大家都是學(xué)理論，沒有過實際開發(fā)設(shè)計的經(jīng)驗，拿到的時候都不知道怎么做。但通過各