基于三菱PLC的数字时钟设计实训模块设计物
基于三菱PLC的数字时钟设计实训模块设计物[20200406141407]
摘 要
数字电子钟已经完全走进了人们的生活当中。成为了人们的必须用品了。它不单单应用于工作和船埠、戏院、车站、家庭等各类地方，还带给了人们的学习、生活、娱乐、工作许多的便利。因此决定选取显示数字电子时的设计作为论文的课题，并且是使用PLC作为装置的。外围的硬件是七段码的数码管。该数码管由六个相同的数码管和两个发光的二极管组成。通过对PLC来编写梯形图程序，从而实现数字电子钟的显示。使用其中的PLC的定时中断功能，在实现定时的功能，还有着很多优点。PLC的定时不仅准确度高，编程容易掌握，而且效果的显示可靠稳定。这个给人们的生活带来了极大的方便。
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关键字:PLC数字时钟数码管
目录
1. 绪论 6
1.1 课题背景及现实意义 6
1.2本文的研究内容 7
2. 总体设计 8
2.1 设计要求 8
2.2 设计思路 8
2.3 PLC的特点及应用 8
2.3.1 PLC的特点 8
2.3.2 可编程控制器的基本结构及基本原理 9
2.3.3 PLC的发展及应用 13
3 硬件设计 14
3.1 数字时钟系统的组成 15
3.2 PLC的选型及I/O分配 14
3.3 数字显示PLC控制接线图及硬件接线图 16
4.软件设计 18
4.1 程序流程图 18
4.2 梯形图部分详解 19
5.分析运行 24
6.实训应用 26
7. 结 语 26
8.参考文献 28
致谢 29
1. 绪论
1.1 课题背景及现实意义
20世纪末期，电子科学技术获得了高速的发展，在其不断地推动下，我们生活的每个地方几乎都出现了现代的高科电子产品，大大的发展了社会的实际生产力以及普及了社会信息化。这种状况使电子产品得到了越来越快的发展，并且使得电子产品换代也越来越快，可以说是“一日一更。”而定时电气的自动启用也越来越适应这种“一日一更”的节奏，这些东西都是以钟表数字化作为基础的。相对于以前的老式机械钟，数字电子钟有着明显的优势。由于它采用的是数字电路的计时装置，所以它的有着较高的准确度、稳定度。在数字显示方面，当前有两种方式。一个就是有集成的计数、译码电路。这个是可以直接的显示出驱动数码。除了这种方式，另外还有一种器件就是CMOS-LED光电组合。这个可以组成石英晶体数字电子时钟。因此，我们可以简单直接的观看时间，走时也是非常准确。所以人们在正常生活更多的开始使用电子时钟，这也加深了人类对电子时钟的研究，由此许多各种不同原理的电子时钟也越来越多。
随着数字集成电路的加深研究，以及现在的石英技术。数字时钟的优点也更加的显现出来。不仅准确，稳定，易于携带。它也被用于各种领域。例如，定时，自动报警，自动控制等。该电路装置结构紧凑，安装也很容易使用，如果想实现大型光电显示，则需要添加一定的驱动电路，使用白炽灯显示系统，设计电路装置也不难。几个不一样的计数器单元组成的计数器。它有着广泛的运用。哪个地方需要用到计数、计时。就会用到这方面的有关知识。同时在生活中，它具有精巧，便宜，时间精准，方便携带，功能强大，所以广大的消费者都对它喜爱有加，非常受欢迎。所以，进一步的对数字时钟进行更深的研究，对我们的生活有着很重要的意义。
现在我们生活常见的数字电子时钟有两种。一个是用单片机来进行控制。另一种是用PLC来进行控制。这两种控制的方式基本是一样的。都是用自己的主控期间。用它来完成门信号的采集、运行状态控制和设定。使程序可以自己调节也可以手动来进行调试时间。可编程控制器简称PLC，它是工业中一种常用的控制装备。PLC的核心技术就是微处理器。它不仅有传统的继电器功能。还具有接触器控制系统的功能。并且还具有现代的计算机控制技术。将计算机、控制、通信合为一体。这种现代化自动控制装备为工业的自动化提供了非常完美的装备。本课题是使用PLC来进行控制。PLC的型号为三菱PLC FX2N--48MR。通过继电器输出。在LED数码管上能够显示出时间。并且能够达到课题的要求，使功能完美实现。
本实训模块给学生带来深刻的影响。它不仅仅让学生们对PLC有了进一步了解。让学生认识PLC的输入、输出元件以及PLC之间的地址对照表。同时还学会了如何去编写梯形图。通过对硬件的设计大大提高了学生的动手能力。
1.2本文的研究内容
本文课题为基于三菱PLC的数字时钟设计实训模块设计，所以本设计就是使用以PLC为基础，组成一个七段码数显示时间的时钟控制器。可以在数码管上动态的显示小时、分、秒。
本课题的主要工作首先是熟悉PLC和软件的使用。再是查阅资料进行方案设计。然后进行软件的编写设计。最后进行调试运行硬件电路设计。
本课题各章内容安排如下所示。
第一章绪论。
第二章总体设计。
第三章硬件设计。
第四章软件设计。
第五章分析运行。
第六章实训应用。
2. 总体设计
2.1 设计要求
本设计就是使用以PLC为基础的。用七段码显示时间。构成的时钟控制器。可以在数码管上动态的显示小时、分、秒。当开机后程序初始化之后，按下一个按钮，PLC开始运行工作，数码管上显示的数字开始走动；按下另外一个按钮，则程序暂停工作而数码管也停止走动。当PLC开始运行工作的时候，它是使用一种方式来进行实现的。秒、分、小时各个状态都是采用动态循环方式的来进行的。控制要求：
接通电源程序开始之后数码管上应该为00时00分00秒。
当按下按钮之后，程序开始运行，数码管上数字开始走动，顺序走动，延时为一秒钟，即电子时钟。
秒、分、小时各时间状态采用动态循环扫描。
2.2 设计思路
要想构成数字时钟的关键就是必须要有一个脉冲源。该脉冲源能后主动地生成一个标准时间的稳定的脉冲信号。利用这个原理，所以本课题所使用的是可编程逻辑控制器的定时原理。其只要利用就是自身的辅助继电器。此系统的计数是根据PLC脉冲个数来确定的。它的计数规则就是：当到达60秒的时候往前进一位变成1分钟并置0，当到达60分的时候往前进一位变成1小时并置0。为了发出驱动信号。所以在设计的过程中就需要60进制。还有24进制计数器。然后发出驱动信号。最后通过PLC逻辑电路，将之前各计数器输出信号编译到数码管上。最后数码管上的“时”、“分”“秒”就可以以数字方式看出了。
2.3 PLC的特点及应用
2.3.1 PLC的特点
1.可靠性
（1）有些I/O接口电路均具有光电隔离的特性。正是使用这种特性，使PLC的电路和现场的电路会产生电气隔离。 （2）技术滤波器被采用到各个输入端。一般使用的滤波器的是R-C滤波器。这种滤波器的滤波相比较而言周期是比较短的。通常为十毫秒到二十毫秒。 （3）为了避免辐射干扰，所以个端口会进行屏蔽措施。 （4）会使用较好稳定的开关电源。 （5）对使用的器件都会进行认真的检查筛选器件进行严格的筛选。 （7）PLC具有良好的自诊断功能。所以电源或其他地方发生不正常情况，处理器会即刻采取有效方法，用来避免故障恶化。 （8）大型PLC可以采用多个CPU系统。两个CPU可以组成冗余系统。三个CPU可以组成表决系统。随着CPU的增多可靠性也越来越高。
2.丰富的I/O接口
PLC的I/O接口有很多。这些接口会对应各样的工业现场信号。比如：交直流；电压流；强弱电等。同样工业现场的器备也有相对应的。
3.采用模块化结构
为了满足工业控制的各种要求，PLC的大多数将使用相同的结构。尽管有各种各样的小单元式PLC。这种结构就是模块化结构。采用这种结构使PLC的各个部件进行模块化。然后再将各个模块连接起来。这样可以大大增强了用户自行组合的使用性。使系统的规模和功能更具有可靠性。
摘 要
数字电子钟已经完全走进了人们的生活当中。成为了人们的必须用品了。它不单单应用于工作和船埠、戏院、车站、家庭等各类地方，还带给了人们的学习、生活、娱乐、工作许多的便利。因此决定选取显示数字电子时的设计作为论文的课题，并且是使用PLC作为装置的。外围的硬件是七段码的数码管。该数码管由六个相同的数码管和两个发光的二极管组成。通过对PLC来编写梯形图程序，从而实现数字电子钟的显示。使用其中的PLC的定时中断功能，在实现定时的功能，还有着很多优点。PLC的定时不仅准确度高，编程容易掌握，而且效果的显示可靠稳定。这个给人们的生活带来了极大的方便。
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关键字:PLC数字时钟数码管
目录
1. 绪论 6
1.1 课题背景及现实意义 6
1.2本文的研究内容 7
2. 总体设计 8
2.1 设计要求 8
2.2 设计思路 8
2.3 PLC的特点及应用 8
2.3.1 PLC的特点 8
2.3.2 可编程控制器的基本结构及基本原理 9
2.3.3 PLC的发展及应用 13
3 硬件设计 14
3.1 数字时钟系统的组成 15
3.2 PLC的选型及I/O分配 14
3.3 数字显示PLC控制接线图及硬件接线图 16
4.软件设计 18
4.1 程序流程图 18
4.2 梯形图部分详解 19
5.分析运行 24
6.实训应用 26
7. 结 语 26
8.参考文献 28
致谢 29
1. 绪论
1.1 课题背景及现实意义
20世纪末期，电子科学技术获得了高速的发展，在其不断地推动下，我们生活的每个地方几乎都出现了现代的高科电子产品，大大的发展了社会的实际生产力以及普及了社会信息化。这种状况使电子产品得到了越来越快的发展，并且使得电子产品换代也越来越快，可以说是“一日一更。”而定时电气的自动启用也越来越适应这种“一日一更”的节奏，这些东西都是以钟表数字化作为基础的。相对于以前的老式机械钟，数字电子钟有着明显的优势。由于它采用的是数字电路的计时装置，所以它的有着较高的准确度、稳定度。在数字显示方面，当前有两种方式。一个就是有集成的计数、译码电路。这个是可以直接的显示出驱动数码。除了这种方式，另外还有一种器件就是CMOS-LED光电组合。这个可以组成石英晶体数字电子时钟。因此，我们可以简单直接的观看时间，走时也是非常准确。所以人们在正常生活更多的开始使用电子时钟，这也加深了人类对电子时钟的研究，由此许多各种不同原理的电子时钟也越来越多。
随着数字集成电路的加深研究，以及现在的石英技术。数字时钟的优点也更加的显现出来。不仅准确，稳定，易于携带。它也被用于各种领域。例如，定时，自动报警，自动控制等。该电路装置结构紧凑，安装也很容易使用，如果想实现大型光电显示，则需要添加一定的驱动电路，使用白炽灯显示系统，设计电路装置也不难。几个不一样的计数器单元组成的计数器。它有着广泛的运用。哪个地方需要用到计数、计时。就会用到这方面的有关知识。同时在生活中，它具有精巧，便宜，时间精准，方便携带，功能强大，所以广大的消费者都对它喜爱有加，非常受欢迎。所以，进一步的对数字时钟进行更深的研究，对我们的生活有着很重要的意义。
现在我们生活常见的数字电子时钟有两种。一个是用单片机来进行控制。另一种是用PLC来进行控制。这两种控制的方式基本是一样的。都是用自己的主控期间。用它来完成门信号的采集、运行状态控制和设定。使程序可以自己调节也可以手动来进行调试时间。可编程控制器简称PLC，它是工业中一种常用的控制装备。PLC的核心技术就是微处理器。它不仅有传统的继电器功能。还具有接触器控制系统的功能。并且还具有现代的计算机控制技术。将计算机、控制、通信合为一体。这种现代化自动控制装备为工业的自动化提供了非常完美的装备。本课题是使用PLC来进行控制。PLC的型号为三菱PLC FX2N--48MR。通过继电器输出。在LED数码管上能够显示出时间。并且能够达到课题的要求，使功能完美实现。
本实训模块给学生带来深刻的影响。它不仅仅让学生们对PLC有了进一步了解。让学生认识PLC的输入、输出元件以及PLC之间的地址对照表。同时还学会了如何去编写梯形图。通过对硬件的设计大大提高了学生的动手能力。
1.2本文的研究内容
本文课题为基于三菱PLC的数字时钟设计实训模块设计，所以本设计就是使用以PLC为基础，组成一个七段码数显示时间的时钟控制器。可以在数码管上动态的显示小时、分、秒。
本课题的主要工作首先是熟悉PLC和软件的使用。再是查阅资料进行方案设计。然后进行软件的编写设计。最后进行调试运行硬件电路设计。
本课题各章内容安排如下所示。
第一章绪论。
第二章总体设计。
第三章硬件设计。
第四章软件设计。
第五章分析运行。
第六章实训应用。
2. 总体设计
2.1 设计要求
本设计就是使用以PLC为基础的。用七段码显示时间。构成的时钟控制器。可以在数码管上动态的显示小时、分、秒。当开机后程序初始化之后，按下一个按钮，PLC开始运行工作，数码管上显示的数字开始走动；按下另外一个按钮，则程序暂停工作而数码管也停止走动。当PLC开始运行工作的时候，它是使用一种方式来进行实现的。秒、分、小时各个状态都是采用动态循环方式的来进行的。控制要求：
接通电源程序开始之后数码管上应该为00时00分00秒。
当按下按钮之后，程序开始运行，数码管上数字开始走动，顺序走动，延时为一秒钟，即电子时钟。
秒、分、小时各时间状态采用动态循环扫描。
2.2 设计思路
要想构成数字时钟的关键就是必须要有一个脉冲源。该脉冲源能后主动地生成一个标准时间的稳定的脉冲信号。利用这个原理，所以本课题所使用的是可编程逻辑控制器的定时原理。其只要利用就是自身的辅助继电器。此系统的计数是根据PLC脉冲个数来确定的。它的计数规则就是：当到达60秒的时候往前进一位变成1分钟并置0，当到达60分的时候往前进一位变成1小时并置0。为了发出驱动信号。所以在设计的过程中就需要60进制。还有24进制计数器。然后发出驱动信号。最后通过PLC逻辑电路，将之前各计数器输出信号编译到数码管上。最后数码管上的“时”、“分”“秒”就可以以数字方式看出了。
2.3 PLC的特点及应用
2.3.1 PLC的特点
1.可靠性
（1）有些I/O接口电路均具有光电隔离的特性。正是使用这种特性，使PLC的电路和现场的电路会产生电气隔离。 （2）技术滤波器被采用到各个输入端。一般使用的滤波器的是R-C滤波器。这种滤波器的滤波相比较而言周期是比较短的。通常为十毫秒到二十毫秒。 （3）为了避免辐射干扰，所以个端口会进行屏蔽措施。 （4）会使用较好稳定的开关电源。 （5）对使用的器件都会进行认真的检查筛选器件进行严格的筛选。 （7）PLC具有良好的自诊断功能。所以电源或其他地方发生不正常情况，处理器会即刻采取有效方法，用来避免故障恶化。 （8）大型PLC可以采用多个CPU系统。两个CPU可以组成冗余系统。三个CPU可以组成表决系统。随着CPU的增多可靠性也越来越高。
2.丰富的I/O接口
PLC的I/O接口有很多。这些接口会对应各样的工业现场信号。比如：交直流；电压流；强弱电等。同样工业现场的器备也有相对应的。
3.采用模块化结构
为了满足工业控制的各种要求，PLC的大多数将使用相同的结构。尽管有各种各样的小单元式PLC。这种结构就是模块化结构。采用这种结构使PLC的各个部件进行模块化。然后再将各个模块连接起来。这样可以大大增强了用户自行组合的使用性。使系统的规模和功能更具有可靠性。
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