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基于plc的拔河比赛设计.doc
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1、论文题目 基于PLC的拔河比赛设计 学院 电子技术学院 专业 年级 学号 姓名 指导教师 王艳华 年 月 日目录一、绪论- 1 -(一) 概述- 1 -(二) PLC的发展和应用- 1 -(三)西门子S7-200PLC简介- 3 -(四)拔河比赛的设计方案- 3 -二、PLC的结构及原理- 4 -(一) PLC的分类- 4 -(二) PLC的结构- 4 -(三)plc的工作方式- 4 -(四)本次设计采用的PLC器件- 5 -三、梯形图的设计与编程方法- 6 -(一)输入输出元件及控制功能- 6 -(二)电路设计- 6 -(三)控制原则- 7 -四、程序设计- 8 -五、PLC拔河比赛设计总结
2、- 10 -谢 辞- 11 -参考文献- 12 -基于PLC的拔河比赛设计摘 要PLC可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计,可编程控制器是自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为,可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一,PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。拔河比赛是一项趣味性和竞技性极强的比赛,传统的拔河比赛都是人与人之间进行的力量的较量,通过对传统拔河比赛的思考,设计一种基于PLC技术的拔河比赛,
3、该设计采用的是德国SIEMENS公司的S7-200PLC为主控器,并且改变了以前的的比赛方式,拥有较高的娱乐和竞技意义。关键词:拔河 比赛 PLC 一、绪论(一) 概述 拔河比赛是人数相等的双方对拉一根粗绳以比较力量的对抗性体育娱乐活动。有人认为中国古代的牵钩就是早期的拔河运动,源于春秋战国时期。最初拔河主要用以训练兵卒在作战时钩拉或强拒的能力,后来被水乡渔民仿效,成为一项民间体育娱乐活动。唐宋以后,拔河渐在民间盛行。712756年,唐玄宗时曾作过千人参加的拔河比赛活动。拔河活动不仅在民间流传,而且在皇宫中也有举行。在科技日新月异的今天,中国的传统文化和传统体育项目依然有着无限的升级和趣味,通
4、过过对于我们传统的拔河比赛的思索,进行深层次的创新设计,设计了一套基于PLC的拔河比赛。这种设计不仅可以进一步的发扬我们的传统文化,也可以给我们的生活增添更多的乐趣,同时也能够锻炼我们的反应能力以及身体素质。 可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,因此,今天这种装置称作可编程控制器,简称PC。但是为了避免与个人计算
5、机(Personal Computer)的简称混淆,所以将可编程控制器简称PLC。(二) PLC的发展和应用世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平,早期的PLC主要由分立组件和中小规模集成电路组成,可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器,使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。微了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用,可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言,并将参加运算及处理的计算机存储组件都以
6、继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。20世纪70年代中末期,可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初,可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需
7、要。从控制规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机;从控制能力上来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、轻纺、交通运输、及文化娱乐等各个行业,被称为现代技术的三大支柱之一,使用情况大致可归纳为如下几类。 1、开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域,它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印
8、刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2、 模拟量控制 在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制。 3 、运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎
9、都有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 4 、过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 5 、数据处理 现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的
10、参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 6 通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口,通信非常方便。(三)西门子S7-200PLC简介西门子公司具有品种非常丰富的PLC产品。S7系列是传统意义的PLC,S7-200属于小型PLC,在1998年升级为第二代产
11、品,2004年升级为第三代产品,其特点如下:1、功能强大。S7-200有5种CPU模块,最多可扩展7个扩展模块,扩展到248点数字量I/O或38路模拟量I/O,最多有30多KB的程序存储空间和数据存储空间;2、先进的程序结构,功能强大、使用方便的编程软件;3、灵活方便的寻址方法;4、强大的通信功能和品种丰富的配套人机界面;5、 有竞争力的价格;6、完善的网上技术支持等。(四)拔河比赛的设计方案用七个灯排成一条直线,开始时,按下开始按钮,中间一个灯亮表示拔河绳子的中点,游戏双方各持一个按钮。游戏开始后,双方快速不断地按动按钮,每按一次按钮,亮点向本方移动一位。当亮点移动到本方的端点时,这一方获胜
12、,并保持灯一直亮,并得1分,双方的按钮不再起作用。一轮比赛结束后,若重新按下开始按钮,亮点回到中间,即可重新开始下一局比赛;若按下复位按钮,则结束比赛,比分复位。用两个数码管显示双方得分。图1-1二、PLC的结构及原理(一) PLC的分类1、按plc的结构形式分类:1)整体式;2)模块式。2、按plc的I/O点数分类:1)小型256点以下;2)中型256点以上,2048点以下;3)大型2048点以上。3、按plc功能分类:抵挡型,中挡型,高档型。(二) PLC的结构PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分,PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PL
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