現代控制技術及plc控制課程設計
姓名學號
班級機電班
院別河北建築工程學院
指導教師
2023年7月5日
第一章引言3
第二章系統總體方案設計4
2.1 系統硬體配置及組成原理4
2.2 系統變數定義及分配表4
2.3 系統接線圖設計6
2.4 系統可靠性設計7
第三章控制系統設計7
3.1 控制程式流程圖設計7
3.2 控制程式時序圖設計7
3.3 控制程式設計思路7
第四章程式設計、除錯及結果分析7
4.1梯形圖語句表7
4.2 除錯說明37
4.3除錯要求37
4.4確定程式38
結束語38
參考文獻39
第一章引言
1.課程設計內容和要求
該廣告屏由8 根燈管和24 只流水燈組成，每4 只流水燈為一組，如圖1所示：
圖 1 霓虹燈廣告屏示意圖
2. 控制要求
（1）該廣告屏中間8 根燈管亮滅的時序為：第1 根亮→2 亮→3 亮→……→第8 根亮，時間間隔為1s，全亮後，顯示10s，再反過來從8→7→……→1 按1s 間隔順序熄滅，全滅後停亮2s；再從第8 根開始亮，順序點亮7→6→……→1，時間間隔1s，顯示5s，再從1→2→……→8 按1s 間隔順序熄滅，全滅後停亮2s，然後重複執行，周而復始。
（2）24只流水燈，4個一組分成6組，從ⅰ→ⅱ→……→ⅵ按1s 時間間隔依次向前移動，且點亮時每相隔1 燈為亮，即從ⅰ「①、③」亮→ⅱ「⑤、⑦」亮，同時ⅰ「①、③」滅→ⅲ「 、 」亮，同時ⅱ「⑤、⑦」滅……，如此移動一段時間（如30s）後，再反過來移動一段時間：ⅵ「 (24)(22) 」亮 →ⅴ「 (20)(18) 」亮，同時ⅵ「 (24)(22) 」滅，……如此迴圈往復。
（3）系統有單步/連續控制，有起動和停止按鈕。
（4）起動時，燈管和流水燈能同時起動，關閉時，可同時也可分別關閉。
（5）要求有移位指令的應用。
3.總體設計思路
通過分析本課程設計的控制要求，進而確定plc的i/o介面的數目、選擇合適的plc型號和擴充套件模組、選擇合適的流程並繪製流程圖、根據流程圖設計梯形圖、編寫程式並除錯程式、修改不合理程式、並最終確定程式。從而實現控制8個霓虹燈和周圍的24流水燈的有規律的閃爍。
第2章系統總體方案設計
2.1 系統硬體配置及組成原理 （要有系統組成圖）
根據要求，8個長燈管分別單獨控制，24個流水燈每兩個一組進行控制。八個長燈管用到8個輸出，24個流水燈每兩個一組公用乙個輸出，所以流水燈共用到12個輸出，整個控制程式一共用到20個輸出。選擇plc：
西門子s7-200本身自帶16個輸出口在加上乙個擴充套件模組em223的8個輸出口，乙個有24個輸出口，因此可以實現要求。
硬體的配置主要有：電源；西門子s7-200plc和擴充套件模組em223；8個長燈管；24個流水燈；足夠數量的導線。
(1)電源:普通用電電壓交流220v
(2)長燈管:8個適合本廣告屏使用的長燈管,所需電壓為交流220v
(3)流水燈:24個適合本廣告屏使用的流水燈,所需電壓為交流220v
(4)plc:西門子s7-200 cpu226 plc乙個,em223 di8/do8*dc24v/繼電器擴充套件模組乙個
(5)各類導線及開關:若干
系統組成圖
2.2 系統變數定義及分配表
經估算並最終確定輸入口為7個、輸出口為20個。其中
（1）輸入口：包括1個啟動按鈕sb1，1個總停止按鈕sb2，1個長燈管單獨停止按鈕sb3，1個流水燈單獨停止按鈕sb4，1個單步控制按鈕sb5，以及乙個兩個點位的轉化開關sa。
(2)輸出口：包括控制8個長燈管的8個輸出口，控制24個流水燈的12個輸出口（流水燈每兩個一組為乙個輸出口）。
i/o分配表如圖表1
表1 i/o分配表
2.3 系統接線圖設計
根據需要選擇西門子s7-200 cpu226 plc和擴充套件模組em223 di8/do8*dc24v/繼電器.i/o接線圖如附圖所示
2.4 系統可靠性設計
plc包括**處理器、主機箱、擴充套件機箱及相關網路和外部裝置。工作現場的裝置很多，每個裝置都相互關聯，其中任何乙個裝置出了問題都會影響系統的正常工作。我做的課程設計中存在的可靠性的影響因素主要有：
工作時外部的電磁輻射的干擾，包括自身電源的干擾，其他裝置的電磁干擾，訊號線引入的干擾，接地系統的混亂的訊號干擾等等。這些都是影響系統可靠性的因素。
干擾的形成需要同時具備三個要素：干擾源、耦合通道、對干擾敏感的受擾體。因此提高系統可靠性的方法就是抑制干擾源、破壞耦合通道、提高敏感元件的抗干擾能力。
具體方法有:用隔離效能較好的隔離變壓器；在訊號輸入輸出中採用數字感測器、進行電氣隔離；完善接地系統：地線系統合理布置、接地線加粗減小接地阻抗。
第三章控制系統設計
3.1 控制程式流程圖設計
見下：連續控制流程圖和單步控制流程圖
3.2 控制程式時序圖設計
3.3 控制程式設計思路
（1）單步/連續控制的實現
為實現單步和連續控制，使用了單步的常開開關來常開單步控制軟體部分，只有當單步常開開關閉合時，才能使後面的單步控制程式執行。同樣使用了連續的常開開關來常開連續控制軟體部分，只有當連續常開開關閉合時，才能使後面的連續控制程式執行。
（2）連續控制的設計
設計連續控制時，使用了順序控制程式和移位指令，並用定時器來實現定時
和跳轉。在連續控制時，同時啟動長燈管和流水燈。在長燈管程式前加上自鎖程式，當單獨直接關閉長燈管時，長燈管熄滅並初始化長燈管程式。
同樣在流水燈程式前加上其自鎖程式，當單獨關閉流水燈時，流水燈熄滅並初始化流水燈程式。
（3）單步程式的設計
設計單步程式時用到了計數器、移位指令和比較指令。當轉換開關放到單步時，每按一次單步按鈕，計數器加1。同時使用比較指令，把計數器的當前值和設定值進行比較。
通過計數器當前值的大小來順序控制燈管和流水燈的亮滅。
第四章程式設計、除錯及結果分析
4.1程式設計
見梯形圖
連續控制流程圖：
單步控制流程圖
梯形圖：
語句表：
organization_block 主程式:ob1
title=
begin
network 1
// 連續控制時，總開啟與總關閉
ld i0.0
o m0.2
a i0.5
an i0.1
= m0.2
network 2
// 連續控制時，開啟燈管和流水燈點亮
ld m0.2
eu= m0.3
network 3
// 連續控制時，單獨關閉燈管或者流水燈
ld m0.2
lpsld m0.3
o m0.0
aldan i0.2
= m0.0
lppld m0.3
o m0.1
aldan i0.3
= m0.1
network 4
// 連續控制時，停止燈管執行的同時，復位控制燈管的輸出和順序控制
ld m0.2
a i0.2
r q0.0, 8
r s0.1, 8
network 5
// 連續控制時，停止流水燈執行的同時，復位控制流水燈的輸出和順序控制
ld m0.2
a i0.3
r q1.0, 8
r q2.0, 8
r s2.0, 8
network 6
// 全停時復位全部輸出和s0.0
ld i0.1
r q0.0, 24
s s0.0, 1
network 7
// 連續控制時，接通時置位s0.0
ld sm0.1
s s0.0, 1
network 8
lscr s0.0
network 9
// 分別跳轉到s0.1和s2.0
ld m0.2
lpsa m0.0
scrt s0.1
lppa m0.1
scrt s2.0
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