PLC课程设计报告

目录

一、摘要 (3)

二、概述 (4)

2.1、PLC发展历史

2.2、PLC的前景及未来

三、课程设计的主要内容和要求 (5)

3.1、课程设计的目的

3.2、课程设计课题任务的内容和要求

3.3、课程设计工作任务及工作量的要求

四、PLC的选用及相关知识 (6)

4.1、三菱PLC与西门子PLC的对比

4.1、FX2N系列PLC的结构特点

4.2、FX2N系列PLC工作原理

4.3、FX2N系列PLC的功能与应用

五、PLC礼花灯控制系统的设计 (10)

5.1、PLC礼花灯控制系统设计思路和硬元件的选择

5.2、PLC礼花灯控制系统IO分配表

5.3、PLC礼花灯控制系统外部接线

5.4、PLC礼花灯控制系统程序流程框图

5.5、PLC礼花灯控制系统梯形图

5.6、PLC礼花灯控制系统软件指令表

5.7、PLC礼花灯控制系统仿真结果

六、课程设计心得 (16)

本课题是基于FX2N系列PLC为控制核心，通过对PLC控制系统的设计和编程，并与少量的外部开关电路相结合而实现的一种礼花灯控制系统，是一种较为新颖的基于PLC的礼花灯控制系统设计方案。在本次课程设计中，我们利用了定时器（T）实现对礼花灯上各个LED灯的通断控制，让LED灯能够以特定的规律循环点亮。该控制系统具有硬件使用率少，外部操作电路简单及易操作等特点。

关键词：FX2N可编程控制器，LED灯控制器，操作简单方便，循环控制

2.1、PLC发展历史

起源：1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 PDP—14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。

发展：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。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。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80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。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要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、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。

2.2、PLC的前景及未来

展望未来，PLC 会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快，存储容量更大，智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面，完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。

三、课程设计的主要内容和要求

3.1、课程设计应达到的目的

本次课程设计要求学生在学习完电气控制与PLC这门课程的基础上，在对电气控制及PLC编程语言有一定基础的前提下进行的一个非常体现学生综合能力的一个设计。

通过该课程设计，可以使学生对电气控制及PLC这门课有更深刻的了解和认识，同时在做课程设计的过程中也锻炼了学生将书本上的知识应用到具体实践上的能力，同时也培养了自主设计能力和动手能力。

3.2、课程设计课题任务的内容和要求

合上启动按钮后，灯光首先从L1 ～L9顺序闪烁，然后分组点亮：先点亮L1、L3、L6、L8、L9，再点亮L2、L5、L7，最后点亮L4，点亮后顺序熄灭。如此循环,周而复始.

3.3、课程设计工作任务及工作量的要求

1、选用plc和相关元件完成相应的功能。

2、画出详细的硬件连接图；

3、给出程序设计思路、画出软件流程图；

4、给出所有程序梯形图；

5、完成实验仿真；

6、撰写设计报告、调试报告及设计心得。

四、FX2N系列PLC相关知识

4.1、三菱PLC与西门子PLC的对比

首先它们的编程方式不同，三菱plc是日系品牌，编程直观易懂，学习起来会比较轻松，而西门子plc是德国品牌，指令比较抽象，学习难度较大，三菱的

指令丰富，有专用的定位指令，学习起来比较简单易懂，三菱的优势在于离散控制和运动控制，控制伺服和步进容易实现，要实现某些复杂的动作控制也是三菱的强项，而西门子在这块就较弱，没有专用的指令，控制精度不高。在价格方面，三菱PLC价格低廉，西门子PLC相对较为昂贵。基于上述两种PLC的对比以及本次课程设计的任务和要求，我们选择三菱FX2N系列PLC，实现对礼花灯系统的控制。

4.2、 FX2N系列PLC的结构特点

1．体积极小的微型三菱PLC三菱FX2N系列PLC的高度为90mm，深度为87mm，相当于一张卡片大小，很适合于在机电一体化产品中使用。内置的24V DC电源可作输入回路的电源和传感器的电源。

2．三菱PLC的先进美观的外部结构，三菱公司的FX系列PLC吸收了整体式和模块式PLC的优点，它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和深度相同，宽度不同。它们之间用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的长方体。

3．三菱PLC提供多个子系列供用户选用三菱plc-FX1S，FX1N和FX2N的外观、高度、深度差不多，但是性能和价格有很大的差别(见表2-1)。三菱plc-FX1S的功能简单实用，价格便宜，可用于小型开关量控制系统，最多30个I/O点，有通信功能，可用于一般的紧凑型三菱PLC不能应用的地方；以三菱plc-FX1N最多可配置128个I/O点，可用于要求较高的中小型系统；三菱plc-FX2N的功能最强，可用于要求很高的系统。三菱plc-FX2NC的结构紧凑，基本单元有16点、32点、64点和96点4种，可扩展到256点，有很强的通信功能。这也是此次我们选用三菱FX2N系列PLC的原因之一

4．三菱PLC灵活多变的系统配置三菱plc-FX系列的系统配置灵活，用户