简易十人投票机控制设计

摘要随着每个国家的明主化，投票越来越多受到大家的欢迎，但是那种排队投票的日子，在现在生活节奏日益的加快，越来越多的人对那种投票方式感到厌倦，因为那种缓慢的投票速度，以及那缓慢的统计速度，都让现在的人们感到“慢”，现在出现了一种新的投票方式就是运用现代科技PLC制作成投票机器让人们可以在位置上就可以投出心目中的那一票，而且统计也变的非常简单，只需投票结束后，立马就能得出投票结果，是一种新型而又简便的投票方式。违规投票的是：当还未按下计票按钮所有的计票按钮全部无效。正常投票的是：当按下计票按钮5秒X0-X11开始投票时间到投票结束。然后开始计算投票数据。关键词：PLC 投票机 投票第一章 绪论投票机一种新型的投票器件，在当今社会已经广泛运用，以它简便，快速，公证的特点受到大家的欢迎，在以前几百甚至上千的人在一起进行投票，那个工程是多么的壮观，可是速度太慢，没有效率，而且还会有作弊的可能，所以人们通过PLC这种新型的技术，让投票实现快速化，简便化，公证化，当这种机器的出现使得投票更多化。PLC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，全称为Programmable Logic Controller。它是一种新型俄通用自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体，专门为工业控制而设计，具有功能强、通用灵活，可靠性高、环境适宜性好、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻等一系列优点关键词：投票 投票机器 PLC 第二章 PLC介绍2.1PLC的发展史虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段： （1） 早期的PLC(60年代末70年代中期)早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言梯形图一直沿用至今。（2） 中期的PLC(70年代中期80年代中，后期)在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元(CPU)。这样，使PLC得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。(3) 近期的PLC(80年代中、后期至今)进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。2.2 PLC设计内容 2.2.1输入回路的设计 电源回路 PLC供电电源一般为AC85240V（也有DC24V），适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件（如电源滤波器、11隔离变压器等）。 PLC上DC24V电源的使用各公司 PLC产品上一般都有DC24V电源，但该电源容量小。为几十毫安至几百毫安，用其带负载时要注意容量，同时作好防短路措施（因为该电源的过载或电路都降影响PLC的运行）。 外部DC24V电源 若输入回路有DC24V供电的接近开关、光电开关等，而PLC上DC24V电源容量不够时，要从外部提供DC24V电源；但该电源的“一”端不要与PLC的DC24V的“一”端以及“COM”端相连，否则会影响PLC的运行。 输入的灵敏度各厂家对PLC的输入端电压和电流都有规定，如日本三菱公司F7n系列PLC的输入值为：DC24V、7mA，启动电流为4.5mA，关断电流小于1.5mA，因此，当输入回路串有二极管或电阻（不能完全启动），或者有并联电阻或有漏电流是（不能完全切断），就会有误动作，灵敏度下降，对此应采取措施。另一方面，但输入器件的输入电流大于PLC的最大输入电流，也会引起误动作，应采用弱电流的输入器件，并且选用输入为漏型输入的PLC，Bp输入元件的公共点电位相对为负，电流是流出PLC的输入端。2.2.2输出回路设计各种输入方式之间的比较继电器输出：优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也不同，带负载电流可达2A/点，但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命决定的，其寿命负载电流的增加而减少，一般在几十万次至几百万次之间，有的公司产品可达10000万次以上，响应时间为10ms晶闸管输出：带负载能力为0.2A/点，只能带交流负载，可适用高频动作，响应时间为1ms晶体管输出：最大优点是适用于高频动作，响应时间短，一般为0.2ms左右，但它只能带DC530V的负载，最大输出负载电流为0.5A/点，但每点不得大于0.8A当你的形同输出频率为每分钟6次一下时，应首选继电器输出，因其电路设计简单，抗干扰和带负载能力强。当频率为10次/min以下时，既可采用继电器输出方式，也可采用PLC输出驱动达林顿三极管（510A），在驱动负载，颗大大减小。抗干扰与外部互锁当PLC输出带感性负载，负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对电流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护PLC，当两个物理量的输出在PLC的内部已进行软件互锁后，在PLC的外部也应进行互锁，以加强系统的可靠性。“COM”点的选择不同的PLC产品，其“COM”点的数量是不一样的，有的一个“COM”点带8个输出点，有的带4个输出点，也有带2和或1和输出点的。当负载的种类多，且电流大时，采用一个“COM”点带1-2个输出点的PLC产品；当负载数量多而种类少时，采用一个“COM”点带48个输出点的PLC产品。这样会对电路设计带来很多方便，每个“COM”点处加一熔丝，12个输出事加2A的熔丝，48点输出的价510A的熔丝，因PLC内部一般没有熔丝。PLC外部驱动电路对于PLC输出不能直接带动负载的情况下，必须在外部采用驱动电路：可以用三极管驱，也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电路，且每路有显示二极管（LED）指示。印制板应做成插拔式，易于维修。PLC的输入输出布线也有一定要求，请看个公司的使用说明书。2.2.3扩展模块的选用对于小的系统，如80点以内的系统，一般不需要扩展；当系统较大时，就要扩展，不同公司的产品，对系统总数及扩展模块的数量都有限制，当扩展仍不能满足要求时，可采用网络结构；同时，有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块，因此，在进行软件编制时要注意，当采用温度等模拟模块时，各厂家，也有一些规定，请看相关的技术手册各公司的扩展模块种类很多，如单输入模块、单输出模块、输入输出模块、温度模块、高速输入模块等.PLC的这种模块化设计为用户的产品开发提供了方便。2.2.4 PLC的网络设计当用PLC进行网络设计时，其难度比PLC单机控制大得多。首先你应该选用自己较熟悉的机型，对其基本指令和功能指令有较深入的了解，并且指令的执行速度和用户程序存储容量也应仔细了解，否则，不能适应你的实时要求，造成系统崩溃，另外，对通信接口、通信协议、数据传送速度等也要考虑。最后，还要向PLC的商家寻求网络设计和软件技术支持及详细的技术资料，至于选用几层工作站，依你系统大小而定。2.2.5 软件编制在编制软件前，应首先熟悉所选用的PLC产品的软件说明书，待熟练后在编程。若用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若用手持编程器编程，应先画出梯形图，然后编程，这样可少出错，速度也快。编程结束后先空调程序，待各个动作正常后，再在设备上调试。2.3 PLC的特点（1） 高可靠性所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms.各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。采用性能优良的开关电源。对采用的器件进行严格的筛选。良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。（2）丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号，如： 交流或直流； 开关量或模拟量； 电压或电流； 脉冲或电位； 强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如： 按钮 行程开关 接近开关 传感器及变送器 电磁线圈 控制阀直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。（3）采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。（4）编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。（5） 安装简单，维修方便PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行2.4 PLC的结构（1）CPU是PLC的核心部分。与通用微机CPU一样，CPU在PC系统中的作用类似于人的神经中枢。其功能：用扫描方式（后面介绍）接收现场输入装置的状态或数据，并存入输入映像寄存器或数据寄存器；接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；诊断电源和PC内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误；在PC进入运行状态后：a） 执行用户程序产生相应的控制信号（从用户程序存储器中逐条读取指令，经命令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有关的控制电路）b） 进行数据处理分时、分渠道的执行数据存取、传送、组合、比较、变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑或算术运算任务c） 更新输出状态、输出实施控制（根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容，再由输入映像寄存器或数据寄存器的内容，实现输出控制、制表、打印、数据通信等）（2）存储器系统程序存储器存放系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令解释、功能子程序的调用管理程序和系统参数 不能由用户直接存取 用户存储器 用户程序存储器存放用户程序。即用户通过编程器输入的用户程序。功能存储器（数据区）存放用户数据PC的用户存储器通常以字（16位/字）为单位来表示存储容量。注意：系统程序直接关系到PC的性能，不能由用户直接存取，所以，通常PC产品资料中所指的存储器形式或存储方式及容量，是指用户程序存储器而言。（3）I/O(输入/输出部件)（I/O模块：接口电路、I/O映像存储器）CPU与现场I/O装置或其他外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平与驱动能力的I/O模块，以及各种用途的I/O组件供用户选用：输入/输出电平转换电气隔离串/并型转换数据传送A/D、D/A转换误码校验其它功能模块I/O功能模块可与CPU放在一起，也可远程放置。通常，I/O模块上还具有状态显示和I/O接线端子排。（4）编程器等外部设备编程器PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的工具作用：用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视通过键盘和显示器去检测PLC内部状态和参数通过通讯端口与PLC联系，实现与PLC的人机对话分类：简单型只能联机编程；只能用指令清单编程 智能型即可联机（Online），也可脱机（Offline）编程；可以采用指令清单（语句表）、梯形图等语言编辑。常可直接以电脑作为编程器；安装相关的编程软件编程。注意：编程器不可直接加入现场控制运行。一台编辑器可开发、监护许多台PLC的工作。其它外设：磁盘、光盘、EPROM写入器（用于固话用户程序）、打印机、图形监视系统或上位计算机等等。（5）电源：内部开关稳压电源，供内部电源使用；大多数机型还可以向外提供DC24V稳压电源，为现场的开关信号、外部传感器供电。 外部可用一般工业电源，并备有锂电池（备用电池），是外部电源故障时内不重要数据不致丢失2.5 三菱FX2N介绍FX2n系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。由于FX2n系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。 一、为大量实际应用而开发的特殊功能开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要-模拟I/O，高速计数器。定位控制达到16轴，脉冲串输出或为J和K型热电偶或Pt传感器开发了温度模块。对每一个FX2n主单元可配置总计达8个特殊功能模块。二、网络和数据通信连接到世界上最流行的开放式网络 CC-Link，Profibus Dp和DeviceNet或者采用传感器层次的网络解决您的通信需要。三、其它功能 内置式24V直流电源 24V、400mA直流电源可用于外围设备，如传感器或其它元件。 快速断开端子块因为采用了优良的可维护性快速断开端子块，即使接着电缆也可以更换单元。 时钟功能和小时表功能 在所有的FX2NPLC中都有实时时钟标准。时间设置和比较指令易于操作。小时表功能对过程跟踪和机器维护提供了有价值的信息。 持续扫描功能为应用所需求的持续扫描时间定义操作周期。 输入滤波器调节功能 可以用输入滤波器平整输入信号（在基本单元中x000到x017）。 注解记录功能元件注解可以记录在程序寄存器中。 在线程序编辑在线改变程序不会损失工作时间或停止生产运转。 RUN/STOP 开关 面板上运行/停止开关易于操作。 远程维护 远处的编程软件可以通过调制解调器通信来监测、上载或卸载程序和数据 密码保护 使用一个八位数字密码保护您的程序。 第三章 十人简易投票机PLC设计程序3.1十人简易投票机功能介绍按下计票按钮X12， 5秒计票时间开始，按下X1-X11 存储器开始存储D0-D9，按下一个按钮只能存储一次，没按得不存储，ADD加法程序中D0+D1=D11也就是D0和D1的信号相加得出的信号为D11 下面的所有的信号都两两相加到D8+D9=D15时在吧上面相加的信号再次相加如D11+D12=D16D17+D18=D19 到最后得出的结果为D19，然后投票5秒的时间到通过GMP比较信号投票数D195， Y2亮通过 ， D19=5 ， Y3亮同票， 投票结束按下X13所有信号复位，可以开始下一次投票。 3.2 I/O分配表表3-1输入输出分配地址表输入地址输出地址投票人X0不通过Y0投票人X1同票Y1投票人X2通过Y2投票人X3投票人X4投票人X5投票人X6投票人X7投票人X10投票人X11计票开关X12复位开关X133.3外部电路3.4部电路设计按下按钮X0-X11存储器开始存储D0-D9，按下一个按钮只能存储一次，没按得不存储，然后把所有存储的信号传入ADD加法存储器中。ADD加法程序中D0+D1=D11也就是D0和D1的信号相加得出的信号为D11 下面的所有的信号都两两相加到D8+D9=D15时在吧上面相加的信号再次相加如D11+D12=D16D17+D18=D19 到最后得出的结果为D19在投票的5秒时间到，D19通过和CMP比较程序K5进行比较，票数小于5 Y0得电表示不通过，票数大于5 Y2得电表示通过，票数等于5 Y3的电表示同票。最后投票结束按下X13所有信号复位，可以开始下一次投票。结束语一眨眼,短短一个多月的毕业设计结束了。在这一个月的时间了，我学到了许多的知识。我把自己的毕业设计大致上分为三个部分：（1）查阅资料 通过到网上，图书馆查资料，再结合老师给的一些参考资料，运用自己的知识把它消化。实在遇到不懂的，就通过每周一次与老师见面的机会，把它搞懂。（2）设计课题借鉴自己所查到的有关课题的资料，形成自己的思路，然后完成设计。在设计的过程中遇到的问题，先自己查资料解决，实在无法解决的，适当的请教老师。（3） 写毕业设计写毕业设计，虽然比较麻烦，但让我学到了很多的知识，也让我巩固了自己以前薄弱的方面。比如：用Protel 99 SE画图，以前学的时候不是很扎实，现在通过做毕业设计，我对它又有了新的理解。总而言之，在这短短的一个月的时间里，我学到了许多在书本上学不到的知识，也懂得了如何独立的解决自己遇到的难题。在这段时间里，我发现了自己存在的一些不足之处。通过这次的锻炼，使我能在以后的生活和工作中更上一层楼。致谢毕业设计整整持续了一个多月的时间，现在终于到结尾了。刚拿到这个课题时，觉得这个课题太难了。但是在今天回过去看看，却十分的欣慰，因为被我挺过来了。这是我进学校以来工作量最大的一次，这也是对我在这所学校学习下来最好的检验。经过这次设计，提高了我很多的能力，比如实验水平、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等。在这期间凝结了很多人的心血，在此表示衷心的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。首先，我要特别感谢鲍老师对我的悉心指导，在毕业论文设计期间，鲍老师帮助我理清设计思路，指导实验方法，提出有效的改进方案以及指导我如何操作检测仪器。导师渊博的知识、严谨的学风、诲人不倦的态度和学术上精益求精的精神使我受益终生。另外，同时也要感谢身边同学的热心帮助，尤其是同组的同学，没有你们的支持与关心，就没有我今天的毕业设计！最后，我还要感谢含辛茹苦培养我的父母，没有你们的支持，也就没有我今天的成绩！参考文献1.常斗南主编.可编程控制器原理 应用 实验.北京：机械工业出版社，19982.郑风翼等编著.图解PLC控制系统梯形图和语句表.北京:人民邮电出版社,20063.戴一平主编.可编程序控制器技术及应用.北京:机械工业出版社,20044.劳动和社会保障部培训就业司,职业技能鉴定中心组编 维修电工(高级)操作技能考试手册.东营:石油大学出版社,20015.柴敬镛,王照清主编.维修电工(高级).北京:中国劳动保障出版社,20036.孙政顺,曹京生主编.PLC技术.北京:高级教育出版社,20067.汪晓平等编著.PLC可编程序控制器系统开发实例导航.北京:人民邮电出版社,20048.高勤主编.电器及PLC控制技术.北京:高等教育出版社,20029.陈其纯主编.可编程空制器应用技术.北京:高等教育出版社,200010.黄净主编.电器及PLC控制技术.北京:机械工业出版社,200211.李敬梅.电力拖动控制线路与技能训练.北京:中国劳动社会保障出版社,2001附录简易十人投票机指令表19第 19 页 共 20 页