电气控制技术课程设计说明书十人投票机学院：电气与信息工程学院学生姓名：何鹏辉指导教师：陈华容职称高级实验师专业：电气工程及其自动化班级：电气本1304班学号： 1330140437完成时间：2016年6月4日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：电气工程及其自动化摘要基于可编程控制器设计十人投票机电气控制系统，该控制系统主要由硬件和软件两部分组成。
硬件系统设计部分以FX2N-24MR型可编程控制器为核心部件，并根据十人投票机的工作流程，确定控制系统的输入、输出点并合理分配，在输出线圈上接了3个发光二极管。
软件设计部分以GX软件进行了梯形图的编程设计，在软件设计中用到了赋值指令，自加指令，减法指令，比较指令等指令，将这些指令与一些基本指令结合起来运用，就完成了十人投票机的软件设计。
设计能够完成十人投票，并对得到的投票结果用发光二极管显示，当赞成票数<反对票数时，发光二极管（Y0）亮红灯，当赞成票数=反对票数时，发光二极管（Y1）亮黄灯，当赞成票数>反对票数时，发光二极管（Y2）亮绿灯。
设计的程序进行了GX软件仿真测试，并进行实物模拟测试，测试结果达到设计要求。
关键词：十人投票机；可编程控制器PLC；梯形图；发光二极管目录1 绪论------------------------------------------------------------- 11.1 课题的研究背景及意义--------------------------------------- 11.2 十人投票机电气控制系统设计方案----------------------------- 12 硬件系统设计----------------------------------------------------- 22.1 系统元器件的选择------------------------------------------- 22.2 十人投票机控制系统设计------------------------------------- 43 软件系统设计----------------------------------------------------- 53.1 PLC I/O接口分配表------------------------------------------ 53.2 十人投票机工作流程图--------------------------------------- 63.3 梯形图的设计----------------------------------------------- 74 程序仿真测试----------------------------------------------------- 94.1 程序仿真--------------------------------------------------- 94.2 程序仿真结果分析------------------------------------------- 9 结束语------------------------------------------------------------- 13 参考文献----------------------------------------------------------- 14 附录A 十人投票机控制梯形图--------------------------------------- 15 附录B 十人投票投票机程序指令表----------------------------------- 18 附录C 十人投票机PLC控制接线图----------------------------------- 221 绪论1.1课题的研究背景及意义可编程控制器（programmaAle logic controller, PLC ）是一种以微型计算机为核心的通用工业控制器。
它是继承了继电器控制器装置的部分突出性能，并与现代的计算机技术和通行技术结合为一体，代表了当前电器控制技术的世界先进水平。
因此随着社会生产力快速发展的需要，传统的继电器控制系统已经不能满足迅猛发展的现代化生产要求。
1969年美国著名的DEC公司就已经研发出全世界首台可编程控制器（ ProgrammaAle Logic Controlle简称为PLC），目前，越来越多的的生产加工设备都使用PLC控制系统。
著名的三菱公司生产的FX系列PLC使用寿命已高达几十万个小时，故障发生频率也随着外部电气接线的较少而大大降低。
此外PLC还拥有继电器控制系统不具备的自我检测功能，因此使用PLC构成的控制系统可靠性有了较大的提升。
中国在PLC领域起步较晚，但现在在产品研发方面已经取得很大突破，杭州和上海的部分电气公司生产的PLC已经应用在工厂生产中。
本文阐述了十人投票机控制系统的PLC控制、自动计数一些基本思路和方法，介绍了关于PLC工作特点及运行原理，以及介绍了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。
FX不仅编程简单，通用性强，抗干扰能力强，可靠性高，而且具有易于操作及维护，设计、施工、调试周期短等优点。
1.2 十人投票机电气控制系统设计方案基于可编程控制器设计十人投票机电气控制系统。
控制电路以PLC为核心。
主电路图和PLC I/O口接线图均用VISIO软件完成绘制。
软件系统设计思路如下：根据工艺流程进行程序设计，首先要进行合理的I/O分配，然后在此基础上设计投票程序，计票程序，显示结果的程序，最后将各个部分梯形图汇总设计就可得到完整的十人投票机的梯形图。
最后将编好的PLC程序进行GX软件仿真测试，并进行实物模拟测试，检查能否达到设计要求。
2 硬件系统设计硬件系统设计部分是十人投票机电气控制系统的主要部分之一，该部分主要包括PLC、除此之外还需要用到计票开关,投票开关,复位清零开关，输出器件LED 灯。
本次设计将使用三菱系列可编程控制器。
2.1 系统元器件的选择2.1.1 PLC型号的选择可编程控制器是采用微机技术制造的自动控制设备，不但有计算机的内核还专门配置了用于工业流程控制的器件，能在系统程序的控制之下运行相关的程序从而完成用户设定的具体任务，具有很高的可靠性和抗干扰能力。
可编程控制器进入到运行状态后的工作方式是循环扫描，在没有外部指令的情况下就会逐条向下执行程序并且直到程序结束。
系统要按固定的顺序并且周而复始地循环工作才能更好的完成PLC承担的任务。
可编程控制器的扫描过程如下：先是内部处理与通信处理，然后是输入扫描和程序执行，之后就是输出处理。
可编程控制器完成一次扫描过程所需要的时间称为扫描周期，其周期的长短与用户程序的长度、扫描速度密切相关。
可编程控制器程序执行过程如下：首先在输入处理阶段，可编程控制器将输入口的状态存入数据暂存区，状态暂存区的内容要等到下个周期的输入处理阶段，才会发生改变，然后再到程序执行阶段，可编程控制器将本次读入的数据作为依据，然后按用户程序的顺序逐条执行，结果都存储到输出状态暂存区里面，最后是输出刷新阶段，在此阶段控制器将该用户程序执行结果全部从输出状态暂存区传送到与之相关各个输出口，输出状态被刷新。
十人投票机电气控制系统的设计，输入输出控制信号共有15个，其中输入信号有12个，输出信号有3个。
通过查阅三菱FX2N系列PLC技术手册和相关资料确定FX2N-24MR型PLC完全满足设计要求。
因此，本次控制系统设计的PLC选用FX2N-24MR型基本单元1台。
其性能指标如下：该型号PLC为整体式结构，具有十人投票机电气控制所需的全部指令功能。
FX2N-24MR型PLC的名称体系形式见下图1所示。
图1 FX2N-24MR 系列的基本单元型号名称体系形式表1所列为FX2N 系列可编程控制器的基本性能。
表1 FX2N 系列可编程器的基本性能环境温度 0～55摄氏度（使用情况下） 环境湿度 35%～88%RH （未结露）抗噪声干扰 可编程控制器正常工作要求（由噪声仿真器产生的电压为1000Vp-p 、脉宽为1微秒、周期大小30～100Hz 的噪声） 耐压性能 AC1500V 1min绝缘电阻 5M Ω及以上接地要求 第3种接地(接地电阻小于100欧，要求不高) 使用环境不能有腐蚀性气体或尘埃可编程控制器控制系统在布置接地位置时，各接地点之间存在电位差，加之可能会存在不规范接地的情况，那么干扰信号也可能会随之产生，对系统正常运行带来极大影响。
正确的接地方式可以使PLC 控制系统稳定地工作，降低外界对其造成的干扰。
专用接地要求控制器与其他设备的分别接地方式，此方式效果最好能够最大限度降低外界干扰对控制系统造成的影响。
名称I/O点数继电器输出基本单元2.2 十人投票机控制系统设计十人投票机PLC控制系统的输入输出控制信号共有15个，其中输入信号有12个，输出信号为3个。
输入部分：开关SA1(X0)1号投票开关；开关SA2（X1）2号投票开关。
开关SA3(X2)3号投票开关、SA4(X3)4号投票开关；开关SA5（X4）5号投票开关和SA6(X5)6号投票开关；开关SA7(X6)7号投票开关；开关SA8(X7)8号投票开关；开关SA9(X10)9号投票开关；开关SA10(X11)10号投票开关；开关SA11(X12)计票开关；开关SA12（X13）复位清零开关。
输出部分：发光二极管LED1，LED2，LED3分别对应的输出接口是Y0，Y1，Y2，；当赞成票数<反对票数时，发光二极管LED1(Y0）亮红灯，当赞成票数=反对票数时，发光二极管LED2（Y1）亮黄灯，当赞成票数>反对票数时，发光二极管LED3（Y2）亮绿灯。
使用VISIO软件完成PLC控制电路图的绘制。
PLC控制电路图如图2所示。
图2 十人投票机PLC控制电路图3 软件系统设计软件设计部分以FX2N型可编程控制器为基础，完成十人投票机正常工作下的投票环节、计票环节、投票结果显示环节、复位环节的梯形图设计。
在编写梯形图控制程序之前，首先要分析十人投票机的工作流程，确定PLC控制系统的输入、输出点。
3.1 PLC I/O接口分配表将外接元件与PLC的I/O点一一对应，编排地址。
表2是用PLC实现十人投票机的I/O分配表。
表2 I/O接口分配表输入信号输出信号符号名称与作用I/O编号名称功能I/O编号SA1 投票开关1 X000 SA12 计票开关X012 SA2 投票开关2 X001 SA13 归零开关X013SA3 投票开关3 X002 LED1 发光二极管(红)投票不通过Y000SA4 投票开关4 X003 LED2 发光二极管(黄)同票Y001SA5 投票开关5 X004 LED3 发光二极管(绿)投票通过Y002SA6 投票开关6 X005 SA7 投票开关7 X006 SA8 投票开关8 X007 SA9 投票开关9 X010 SA10 投票开关10X0113.2 十人投票机工作流程图十人投票机的工作流程如下：首先按下XO12计票开关，然后十人在15分钟内分别投票，如果赞成就把对应的开关按下，不赞成不按开关。