目录
第1章 1.1 1.2 第2章 2.1 2.2
概述 ............................................................... 1 PLC的发展史 ..................................................................... 1 设计任务与要求 ................................................................. 1 控制方案论证 ................................................... 2 系统工作原理 ..................................................................... 2 控制方案介绍 ..................................................................... 2 2.2.1 继电器与接触器的控制方案 ................................... 2 2.2.2 单片机为核心的控制方案 ....................................... 2 2.2.3 PLC控制方案 .......................................................... 3 2.2.4 结论 ........................................................................... 3 系统硬件设计 ................................................... 4
第3章 3.1 3.2
元件的选择 ......................................................................... 4 I/O地址分配 ....................................................................... 4 3.2.1 输入口分配 ............................................................... 4 3.2.2 输出点分配 ............................................................... 4 3.3 I/O接线图 ........................................................................... 5 第4章 4.1 4.2 第5章 第6章 第7章 第8章
控制系统的软件设计 .......................................... 6 软件设计流程图 ................................................................. 6 数字电子钟的程序 ............................................................. 6 调试 ............................................................... 8 结束语 ............................................................ 9 参考文献 ....................................................... 10 附录一 ........................................................... 11
第1章 概述
1.1 PLC的发展史
可编程序控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。
随着工业发展的需要，其对工业生产设备的要求更加高，继电器控制已不再能够满足其强大的逻辑运算、庞大数据处理、高度自动化控制了，1969年美国数字设备公司研制出世界上第一台PLC，并在GM公司汽车生产线上首次试用成功，实现了生产的自动化。但是主要应用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC。其定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。
随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC的功能也越来越强大，更多地具有计算机的功能，所以又简称PC，但是为了不和PERSONAL COMPUTER混淆，仍习惯称为PLC。目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展，并且现今已出现SOFTPLC，更是PLC领域无限的发展前景。
1.2 设计任务与要求
由PLC控制的大型数字电子钟，如图所示。电子钟由4个7段LED发光管组成。左边两个数码管显示0--23小时，右边两个数码管显示00—60分，中间两个发光二级管显示秒（即每秒闪烁一次）。开始状态时，显示为00:00，启动以后开始计时。
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第2章 控制方案论证
2.1 系统工作原理
本次设计要实现时钟显示并可控，所以要解决对数据的更新、计算处理、输入与输出控制等单元功能。
系统启动就显示时间00：00，打开启动开关I0.0系统开始计时，CPU定时计算。
首先，利用辅助寄存器的状态MW0（或其他寄存器），通过对寄存器的循环移位控制显示数字的改变，同样的方法可以实现4位七短数码显示管的动态扫描显示。
2.2 控制方案介绍
2.2.1 继电器与接触器的控制方案
使用继电器和接触器控制4位数码管显示将需要许多的输出点和输入点，实现起来电路也非常复杂、安装需改工程大且故障检测难度大。
2.2.2 单片机为核心的控制方案
单片机只是一个数据运算工具，还需要I/O接口电路、印制电路板、人机界面等，周期较长。但价格相对较低，可用于价格不是很高的电器中。
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2.2.3 PLC控制方案
PLC作为控制领域内的一颗闪亮的星星有以下几点有点： 1、PLC的I/O接线线路简单、设计周期比C、汇编程序短，程序简单易懂；
2、可靠性强、稳定度高、抗干扰性强、精确度高； 3、配套齐全、功能完善、有强大的售后服务技术支持；
2.2.4 结论
时钟是现代控制领域内的一个必备的仪器设备，大多数的工业生产控制都需要实时时钟提供数据依据。所以具备可靠性强、稳定性好、抗干扰性强、精确度高、故障时间少等优点只有PLC控制方案能够满足了。
综上所述，选择PLC控制方案是最优方案。
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第3章 系统硬件设计
3.1 元件的选择
从设计的要求可以知晓本设计任务需要拨码开关，可编程控制器，4位七段数码显示管。通过以上确定再通过查资料可心确定各元件的型号和数量。如PLC选择西门子s70-300型号。
3.2 I/O地址分配
3.2.1 输入口分配
表3-1 输入点 I0.0 I0.1 作用 启动SB0 停止SB1 3.2.2 输出点分配
右图可知，将PLC 的个输出点接在4位显示管的个段即可。Q0.0-A，Q0.1-B，Q0.2-C，Q0.3-DQ0.4-E，Q0.5-F，Q0.6-G，Q0.7-DP(秒)；Q0.8-S1,Q0.9-S2,Q1.0-S3,Q1.1-S4;分配表3-2
表3-2
Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q0.8 Q0.9 Q1.0 Q1.1 A B C D E F G DP S1 S2 S3 S4 4
3.3 I/O接线图
PLC的I/O资源点有限，所以我们必须要从节约I/O点方面考虑，本设计采用的是动态扫描技术，故可以节约较多的输出点；右图图给出的是以为数码管的I/O接线图；
PLC Q0.0 A
Q0.1 B SB0 Q0.2 C Q0.3 D I0.0 Q0.4 E SB1 Q0.5 F I0.1 Q0.6 G Q0.7 DP Q1.0 S1 Q1.1 S2 S3 COM Q1.2 Q1.3 S4 图 3 -1 I/O外部接线图
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第4章 控制系统的软件设计
4.1 软件设计流程图
时钟显示流程为：系统初始化，数据更新，数据显示处理循环过程。
启动 初始化00：00 循环移位 数据更新 显示 停止 结束
图 4-1程序流程图
4.2 数字电子钟的程序
（1） 控制任务
设计一个数字电子钟，用LED数码管显示当前的时间，根据控制要求，需要显示的时间如下：（程序见附录一）
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秒：由SM0.5来实现一秒的脉冲发生器
分钟：显示范围为00—59，用两只LED数码管显示 小时：显示范围为00—23，用两只LED数码管显示
图 4-2 四位数码显示管
（2）LED数码管的工作原理
一只LED数码管可以看成是一组LED，有两种接线方式，一种是共阴极接法，一种是共阳极接法。当发光二极管为正向偏置时，就会点亮。
（3）秒脉冲发生器
所谓秒脉冲发生器就是每秒生成一个脉冲，这个脉冲是所有计时器的基准，可以通过编程的方式实现，也可以利用PIC的特殊继电器，如S7—200的周期为1秒的脉冲发生器SM0.5来实现，编程更简单。
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第5章 调试
调试步骤是非常重要的，它是对当前整个系统设计的完整性，正确性，稳定性等多方面的验证。只有通过了调试步骤以后才能算成功了。
首先，启动PLC后将编好的程序下载到PLC中；
拨动启动开关SB0，系统初始化显示00：00且中间两点每秒钟亮灭一次。一分钟后，分钟各位显示1；一次递增至10分钟到进位分钟十位显示1；循环；直到60分钟到后分钟归零显示00，小时为显示01，递增直到24小时到四位数码管复位显示00：00。
经过调试，从运行的情况来看，系统完全可以按照要求工作，且稳定抗干扰强，精确度高，故满足要求。
调试过程中遇到了循环点亮四位数码管闪烁的现象，计时不正确的情况，经过老师的指导，把这些问题全部都解决了。
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第6章 结束语
经过了将近星期的努力和学习，在老师的指导下，终于完成了这次PLC课程设计，从一开始的茫然、毫无头绪到最后课程设计说明书的完成，每一步对我来说都是新的尝试、革新，心里十分自豪。虽然这份课程设计还很稚嫩，存在着很多的不足，但在我却在设计过程中不断地得到成长。
首先是课题的选择，资料的查找，运用图书和网络，从各类信息中找出对自己有用的信息并进行编辑完善，这些基本的工作让我感觉基础知识扎实的必要性。但是我也深深的感觉到自己的不足之处，有时候对应用指令不熟悉，以致不能很好准确的编程，使得工作的效率降低，因此在以后还须多加锻炼。在学习过程中也有不能想通的问题，通过和同学的讨论，以及在PLC的调试，问题终于得以解决。在这次的设计中，我发现PLC在工业控制中的作用确实很重要，它能使人的控制转变成微机的控制，大大地降低了产品的成本，减少劳动力的投入，更好的提高生产效率。
在设计图形时，一个输入错误或是基本指令的混淆都会导致最后梯形图的转换失败，然后再一步步查找错误，浪费时间和精力，非得耐心一遍遍重头再来。这让我认识到设计工作一定要认真细心，容不得马虎。编程的过程中是这样，在生活中更是如此。要仔细检查自己的程序。考虑到那些可能犯错误，并及时解决。只有这样才能得到提高。
眼看自己的课程设计一步步完善，心中洋溢着一股自豪感，这也为以后的学习和工作打下了基础，一分耕耘一分收获，要想真正做好一件事，还是需要定定心，脚踏实地，用心努力才行啊，希望这次经历能激励自己在以后的路上走好。
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第7章 参考文献
[1]廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用[M].重庆：重庆大学出版社
[2]万太福.可编程序控制器及其应用[M]. 重庆：重庆大学出版社 [3]刘祖润.毕业设计指导.北京：机械工业出版社
[4]谢桂林.电力拖动与控制. 北京：中国矿业大学出版社
[5]工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册. 北京：水利电力出版社
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第8章 附录一
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