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1、 电气控制技术电气控制技术课程设计说明书课程设计说明书十人投票机学 院： 学生姓名： 指导教师： 职称 教授 专 业： 班 级： 学 号： 完成时间： 湖南工学院电气控制技术课程设计课题任务书湖南工学院电气控制技术课程设计课题任务书学院：电气与信息工程学院 专业： 自动 化 指导教师学生姓名课题名称十人投票机设计内 容 及 任 务一、目标：设计一个基于 PLC 的十人投票机。 二、任务：根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行十人投票机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内
2、容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行 PLC 控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 进行系统调试，实现十人投票机的控制要求。三、要求：1运行 PLC2当 PLC 运行时，X12：计票开关=OFF，则不执行投票计算。3当 PLC 运行时，再扳 YX12：计票开关=ON，开始计时，此时需在 5s 内完成 投票(赞成与不赞成)，请扳动 X0Xl 1(如赞成：X：ON，若反对 X：OFF。4X12=ON，5s 后立即显示投票结果，若显示灯Y0 亮：表示不通过(即反对人数较多)Y1 亮
3、：表示同票(即赞成与反对人数相等)Y2 亮：表示通过(即赞成人数较多)5当投票结果显示后，就不再接受任何信息，即使再次投票显示灯仍不会改变其结果。6X13 为归零按钮在 X13 归零后，所有的显示灯熄灭，此时可再次进行投票。主 要 参 考 资 料1 耿强，黄雪琴.逻辑代数化简的计算机实现J.科技世界,2012,(09):1171182 陈慧杰，谢毅雄.基于多分类器投票机的人体姿态识别算法J.计算机与现代化，2014,(04):673 何敏佳，张燕.梯形图与指令表互译算法的设计与实现J.计算机技术与发展，2011,(11):2142164 卢爱勤.三菱 GX Developer 软件中使用 SF
4、C 编程的方法J.广西轻工业，2007,(07):57585 杨建平.三菱 FX2N PLC 在模拟量控制中的应用J.内蒙古科技与经济，2010,(23):1161176 钟肇新，范建东，冯太.可编程控制器原理及应用（第四版）M.华南理工大学出版社,2008.2.30377 张万忠.可编程控制器应用技术M.北京：化学工业出版社，2011.12. 1121348 李道霖.电气控制与 PLC 原理及应用M.北京:电子工业出版社，2012，6.43569 李长久.PLC 原理及应用M.北京：机械工业出版社，2010.8.397610廖常初.可编程控制应用技术M.重庆：重庆大学出版社，2012.3.3
5、54311孙平.可编程控制器原理及应用M.北京：高等教育出版社，2010.768912史国生.电气控制与可编程控制器技术（第三版）M.北京：化学工业出版社,2010.525513李江全,三菱 PLC 通信与控制应用编程实例M.北京：中国电力出版社，2012.269814肖峰，贺哲荣.PLC 编程 100 例M.北京：中国电力出版社，2009.409915高安邦.三菱 FX/A/Q 系列 PLC 自学手册M.北京：中国电力出版社，2013.7.109288教 研 室 意 见教研室主任：（签字） 年 月 日I摘 要文章阐述了十人投票机控制系统的 PLC 控制、自动计数的一些基本思路和方法,分析了关
6、于 PLC 工作原理及控制要求，以及三菱可编程控制器系列的 FX系列 PLC 控制器主要功能模块及应用。根据设计要求统计了十人投票器所需要的输入和输出端子，其中输入点为 12 个，输出点为 3 个，共计 15 个输入输出点。根据 PLC 的 I/O 点数和内存容量选型原则，选择了 FX2N-32MR 型号的PLC。为了验证设计的正确性，运用三菱 GX Developer 仿真软件进行程序仿真。设计的硬件电路主要由可编程序控制器 CPU 模块、输入模块及输出模块三部分组成。由可编程序控制器 CPU 模块来完成信号处理和转换，其作用是负责把按钮开关传送来的信号经一定的处理，并发出相应的输出信号。输
7、入按钮开关包括十个投票端、一个计票启动开关，一个复位开关和三个发光二极管，不同结果亮不同的发光二级管。仿真结果证明，十人投票机的设计满足设计要求，能够有效的保证多人投票的准确性、快速性，具有一定的应用价值。关键词：投票机；可编程控制器；三菱 FX2N-32MRII目 录1 绪论.11.1 课题的背景及意义.11.2 投票机的现状.11.3 设计的主要内容.22 十人投票机控制系统的硬件设计.32.1 十人投票机控制简介.32.1.1 十人投票机工作任务32.1.2 十人投票机工作要求32.2 十人投票机输入输出点统计.32.2.1 十人投票机输入点统计32.2.2 十人投票机输出点统计42.3
8、 PLC 选型及参数介绍 .42.3.1 PLC 选型原则 42.3.2 PLC 的选择 42.3.3 FX2N-32MR 型号的 PLC 参数介绍 52.4 I/O 点分配及 PLC 接线原理图 .52.4.1 I/O 点分配 52.4.2 十人投票机原理图63 十人投票机控制系统设计.73.1 常用编程方法介绍.73.2 十人投票机程序设计.73.2.1 十人投票机流程图73.2.2 十人投票机控制系统编程方法83.2.3 十人投票机程序梯形图84 十人投票机调试及仿真114.1 十人投票机调试步骤114.2 十人投票机调试结果124.3 十人投票机结果分析14结束语.15III参考文献.
9、16附录.17附录 1 十人投票机接线图 .17附录 2 十人投票机指令表 .1811 绪论1.1 课题的背景及意义随着民主意识的不断加强，现今社会很多的场合下会用到投票机，例如：在电视上的很多娱乐性质的节目中，或是会议、竞赛、演讲等等场合。投票机，是投票反馈系统中的终端设备，是一种代替常规会议举手表决，会议举手投票，民主举手选举的一种装置，应用非常普遍。 在现代化的工业生产领域中，采用 PLC 控制的多人投票器具有系统反应速度快、效率高等优点，大大提高了多人投票时机器的读票效率和控制系统的可靠性，同时进一步提高了工作效率。PLC 是专为工业生产环境设计的控制装置，一般不需要采取特殊措施，就可
10、以直接在工业环境中使用，但是，假如现场环境比较恶劣，使用了众多大功率机械设备，而大功率机械设备的启动、负载的变化会引起电网电压的波动，产生低频干扰；另外，使用电焊机和火焰切割机会产生高频火花电流造成干扰；同时，现场的各种动力线路会通过电脑磁耦合产生干扰。这些干扰都会通过与现场设备相连的电缆引入 PLC 控制系统中，影响系统安全可靠的工作，所以合理地设计系统的可靠性就显得尤为重要。课程设计应用于多人投票场景，应是远离工业环境的。以上提及的大功率机械设备和电焊机和火焰切割机产生的干扰可以忽略。学了一学期的 PLC 课程，很有必要检验一下学习的成果。根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划
11、，运用所学的理论知识，进行十人投票机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。1.2 投票机的现状投票表决在各个领域都要应用。例如：通过投票表决选择产品设计的最佳方案、通过投票表决在工程上选择施工的最优方案、通过投票表决对某单位的人事进行改动等。目前，投票的主要方式是纸质投票，举手投票等，这些方式在人数比较多的时候不但效率低，误差还比较大，对选举的公平性产生了很大的影响。随着科学技术的不断进步和生产工艺的不断改进，新兴的控制技术得到了前所未有的发展。好的投票设备不仅效率高，而且可以防止甚至杜绝人为的差错。一次大规模而高
12、质量的选举，依赖于投票设备的设计,工作性能的优劣，程序的严密。一致的、清晰的、不自相矛盾的选票设计，可靠而精确的计票设备，公开的开票计票过程，中正的严格的监督，是成功的实现民主投票的重要环节。投票机作为一种高效率的工具，已经广泛的用于各种选举和民意投票之中。21.3 设计的主要内容设计主要由硬件模块和软件模块组成。硬件模块主要由可编程序控制器CPU 模块、输入模块及输出模块三部分组成。分析了十人投票机的工作原理和控制要求，统计了十人投票机的输入输出点共 15 个，选择三菱 FX2N-32MR 继电器型 PLC 作为十人投票机的控制器，通过对其它电器元件的选择，设计 PLC 的外部接线图，并利用
13、逻辑代数法设计了十人投票机的程序梯形图。通过使用三菱仿真软件 GX Developer 对其控制程序进行仿真与调试，仿真结果验证了程序的正确性，证明设计满足系统的控制要求和设计思路。文章各章节的内容安排如下：第一章绪论，主要写了在现代化工业生产背景下，运用 PLC 设计的十人投票机的发展现状及意义。第二章十人投票机控制系统的硬件设计，包括工作原理，输入输出点的统计，PLC 的选型及 PLC 外部接线图的设计。第三章十人投票机控制系统的软件设计，包括编程方法的介绍，程序流程图及程序梯形图的设计第四章十人投票机的调试及仿真，主要写了通过使用三菱仿真软件对控制程序进行了调试与仿真，并对结果进行了分析
14、。32 十人投票机控制系统的硬件设计2.1 十人投票机控制简介2.1.1 十人投票机工作任务投票机输入端由 10 个投票按钮，1 个开始开关，1 个清零开关组成。输出端由 3 个 LED 灯，分别为红，黄，绿灯。控制器件由 PLC 主机控制。按下开始开关 SQ1，10 位投票者开始进行 5s 的投票计时，5s 时间内可反悔，5s 过后投票停止，再按投票按钮，投票无效。按下投票按钮表示“赞成” ，没有按下投票按钮表示“反对” 。当赞成票大于反对票时，LED3 绿灯亮。当赞成票等于反对票时，LED2 黄灯亮。当赞成票小于反对票时，LED1 红灯亮。数码管实时显示赞成的票数。按下清零开关，从新开始投
15、票。2.1.2 十人投票机工作要求（1）运行 PLC（2）当 PLC 运行时，X24：计票开关=OFF，则不执行投票计算。（3）当 PLC 运行时，再扳 YX24：计票开关=ON，开始计时，此时需在 5s 内完成 投票(赞成与不赞成)，请扳动 X0X23 (如赞成：X：ON，若反对X：OFF。（4）X24=ON，5s 后立即显示投票结果，若显示灯Y0 亮：表示不通过(即反对人数较多)Y1 亮：表示同票(即赞成与反对人数相等)Y2 亮：表示通过(即赞成人数较多)（5）当投票结果显示后，就不再接受任何信息，即使再次投票显示灯仍 不 会改变其结果。（6）X13 为归零按钮在 X13 归零后，所有的显示灯熄灭，此时可再次进 行投票。2.2 十人投票机输入输出点统计2.2.1 十人投票机输入点统计根据设计要求设计有 10 个投票按钮，1 个归零开关，1 个启动开关，输入点共有 12 个，具体统计可见表 1 所示。4表 1 十人
