八路搶答器PLC控制系統(tǒng)設計.doc

現(xiàn)代控制技術及PLC控制課程設計姓 名 學 號 班 級 機電 班 專 業(yè) 機械電子工程 院 別 機械工程學院 指導教師 2013年7月5日18目 錄引言2第1章 設計目的與要求31.1 設計目的31.2 設計要求3第2章 系統(tǒng)要求的分析與設42.1 控制要求分析，設計主電路42.1.1 PLC搶答器的控制要求42.2 系統(tǒng)設計思想設計42.2.1 系統(tǒng)設計思想4 2.2.2 搶答器電路分析5第3章 PLC控制系統(tǒng)設計63.1 I/O分配設計及硬件選擇53.1.1 I/O分配設計53.1.2 硬件選擇63.2 確定I/O信號數(shù)量，選擇PLC類型73.2.1 系統(tǒng)I/O數(shù)量分析73.2.2 S7-200系列PLC的CPU的技術指標73.2.3 S7-200系列PLC的CPU型號的選擇73.3 I/O接線圖73.4 程序流程圖93.5 控制程序編制10結束語18參考文獻19 引言在電視上我們會經(jīng)?？吹揭恍┲橇尨鸬墓?jié)目，如果要是讓搶答者用舉手等方法，主持人很容易誤判，會造成搶答的不公平，比賽中為了準確、公正、直觀的判力競賽的電路裝置,該裝置由主體電路與擴展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽組的輸入信號在顯示器上輸出;用控制電路和主斷出第一個搶答者，所設計的搶答器通常由數(shù)碼顯示、燈光、音響等多種手段指示第一搶答者。為了使這種不公平不發(fā)生，只能靠電子產(chǎn)品的高準確性來保障搶答的公平性。八路數(shù)字搶答器是一個可供八個參賽組進行智持人開關啟動報警電路,以上兩部分組成主體電路。通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在顯示器上輸出實現(xiàn)計時功能,構成擴展電路。通過這次設計，掌握PIC單片機的原理，了解簡單多功能搶答器組成原理，初步掌握多功能搶答器的調(diào)整及測試方法，提高動手能力和排除故障的能力。同時通過本課題設計與裝配、調(diào)試，提高自己的動手能力，鞏固已學的理論知識，建立單片機理論和實踐的結合，了解多功能搶答器各單元電路之間的關系及相互影響，從而能正確設計、計算定時計數(shù)的各個單元電路。初步掌握多功能搶答器的調(diào)整及測試方法。提高動手能力和排除故障的能力。第1章 設計目的與要求1.1設計目的實用搶答器的這一產(chǎn)品是各種競賽活動中不可缺少的設備，無論是學校、工廠、軍隊還是益智性電視節(jié)目，都會舉辦各種各樣的智力競賽，都會用到搶答器。目前市場上已有的各種各樣的智力競賽搶答器絕大多數(shù)是早期設計的，只具有搶答鎖定功能的一個電路，以模擬電路、數(shù)字電路或者模擬電路與數(shù)字電路相結合的產(chǎn)品，這部分搶答器已相當成熟?，F(xiàn)在的搶答器具有倒計時、定時、自動（或手動）復位、報警（即聲響提示，有的以音樂的方式來體現(xiàn)）、屏幕顯示、按鍵發(fā)光等多種功能。但功能越多的電路相對來說就越復雜，且成本偏高，故障高，顯示方式簡單(有的甚至沒有顯示電路)，無法判斷提前搶按按鈕的行為，不便于電路升級換代。本設計要求就是利用PLC作為核心部件進行邏輯控制及信號的產(chǎn)生，用PLC本身的優(yōu)勢使競賽真正達到公正、公平、公開。1.2設計要求1）搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0 S7表示。2）設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。3）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。4）搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動開始鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右。5）參賽選手在設定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6）如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。第2章 系統(tǒng)要求的分析與設計2.1 控制要求分析，設計主電路2.1.1 PLC搶答器的控制要求 1.搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0-S7表示。 2.設置一個系統(tǒng)搶答和清除控制開關S、S8，該開關由主持人控制。 3.搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示，勇士揚聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保存到主持人將系統(tǒng)清楚為止。 4.搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由支持人設定（如30秒）。當主持人啟動“開始”按鈕后，定時器驚醒減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右。5.參賽選手在設定時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶搭的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清楚為止。6.如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。2.2 系統(tǒng)設計思想設計2.2.1 系統(tǒng)設計思想在主持人按動“開始”按鈕后，計時器開始計時，同時揚聲器蜂鳴0.5秒，此時各參賽選手開始搶答。各選手之間實行互鎖，在一名選手搶先按下?lián)尨鸢粹o時，其他的選手再按搶答按鈕則無效。在選手按下?lián)尨畎粹o后，揚聲器蜂鳴0.5秒，在LED顯示器上顯示搶答選手的編號和搶答時間，一直保存到主持人清除位置，此時可以由選手來回答搶答的問題。在回答環(huán)節(jié)進行過后，由主持人對此次的搶答顯示進行清除，進而進行下一輪的搶答。2.2.2搶答器電路分析圖第3章 PLC控制系統(tǒng)設計3.1 I/O分配設計及硬件選擇3.1.1 I/O分配設計在了解了系統(tǒng)工藝要求和控制要求后,接著要做的就是將I/O通道分配給PLC的指定I/O端子,具體如表3-1所示。表3-1 I/O點的分配與編號控制信號信號名稱元件名稱元件符號地址編號輸入信號主持人開始開關常開按鈕SI0.01號選手按紐常開按鈕S0I0.12號選手按紐常開按鈕S1I0.23號選手按紐常開按鈕S2I0.34號選手按紐常開按鈕S3I0.45號選手按紐常開按鈕S4I0.56號選手按紐常開按鈕S5I0.67號選手按紐常開按鈕S6I0.78號選手按鈕常開按鈕S7I1.0主持人復位開關常開按鈕S8I1.1輸出信號揚聲器接觸器KM1Q0.0數(shù)碼顯示0 LED管的a端LED顯示管端子-Q0.1數(shù)碼顯示0 LED管的b端-Q0.2數(shù)碼顯示0 LED管的c端-Q0.3數(shù)碼顯示0 LED管的d端-Q0.4數(shù)碼顯示0 LED管的e端-Q0.5數(shù)碼顯示0 LED管的f端-Q0.6數(shù)碼顯示0 LED管的g端-Q0.7數(shù)碼顯示1 LED管的a端LED顯示管端子-Q1.0數(shù)碼顯示1 LED管的b端-Q1.1數(shù)碼顯示1 LED管的c端-Q1.2數(shù)碼顯示1 LED管的d端-Q1.3數(shù)碼顯示1 LED管的e端-Q1.4數(shù)碼顯示1 LED管的f端-Q1.5數(shù)碼顯示2 LED管的g端-Q1.6數(shù)碼顯示2 LED管的a端LED顯示管端子-Q2.0數(shù)碼顯示2 LED管的b端-Q2.1數(shù)碼顯示2 LED管的c端-Q2.2控制信號信號名稱元件名稱元件符號地址編號輸出信號數(shù)碼顯示2 LED管的d端LED顯示管端子-Q2.3數(shù)碼顯示2 LED管的e端-Q2.4數(shù)碼顯示2 LED管的f端-Q2.5數(shù)碼顯示2 LED管的g端-Q2.63.1.2 硬件選擇 根據(jù)對系統(tǒng)裝置的分析，選用以下硬件如表3-2所示表3-2 硬件選擇表名稱型號數(shù)量PLC主機單元S7-200(226)1臺控制按鈕S、S0-S7、S8配套10個揚聲器配套1個LED顯示器配套3個3.2 確定I/O信號數(shù)量，選擇PLC類型3.2.1 系統(tǒng)I/O數(shù)量分析經(jīng)分析控制系統(tǒng)有主持人控制開始按鈕S、復位按鈕S8和參賽選手S0-S7 10個輸入，輸出有揚聲器1個和21個LED顯示管端子22個輸出，可以確定為10DI/22DO信號量。3.2.2 S7-200系列PLC的CPU的技術指標表3-3 S7-200系列PLC的CPU的技術指標特性CPU221CPU222CPU224CPU226數(shù)字輸入量（DI）681424數(shù)字輸出量（DO）4610163.2.3 S7-200系列PLC的CPU型號的選擇根據(jù)該系統(tǒng)的信號輸出量和輸出量的數(shù)量，配合S7-200的CPU的數(shù)字量I/O數(shù)量，考慮選用CPU226型號，并且選用EM222（8點輸出）作為擴展模塊。3.3 I/O接線圖搶答器I/O接線圖如圖3-1所示圖3-1 I/O接線圖3.4 程序流程圖 圖3-2 程序流程圖3.5 控制程序的編制3.5.1 控制程序編制 1.程序設計及工作過程分析 本次搶答器的設計由于是供8個代表隊參賽使用，所以用了八個按鈕，分別由S0-S7來表示，主持人開關由開始開關S、復位開關S8來表示，由于此搶答器具有鎖存與顯示功能，所以梯形圖設計中需要用互鎖來實現(xiàn)。 當主持人按下開關I0.0時，定時器工作，揚聲器發(fā)出響聲，持續(xù)時間0.5秒。此時八位選手開始搶答，在規(guī)定時間內(nèi)搶答有效，如果定時器時間到了以后，仍無人搶答，則揚聲器發(fā)出持續(xù)蜂鳴警報，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答。3.5.2程序梯形圖如圖所示圖3-2 程序梯形圖 3. 指令語句表程序 使用簡易編程器輸入程序，將上述梯形圖轉(zhuǎn)化成指令語句表的形式，如下所示。/ 主持人按下開始按鈕（I0.0）LD I0.0EUO M0.0AN M1.1= M0.0/ 主持人清除上一輪搶答信息（I1.1）LD I1.1EUA M0.0= M1.1/ 定時器開始計時 通電延時定時器（30s）LD M0.0AN M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.4AN M0.5AN M0.6AN M0.7AN M1.0TON T37, +300/ 選手1搶答控制LD I0.1O M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.4AN M0.5AN M0.6AN M0.7AN M1.0AN T37A M0.0= M0.1SEG 1, QB0/ 選手2搶答控制LD I0.2O M0.2AN M0.1AN M0.3AN M0.4AN M0.5AN M0.6AN M0.7AN M1.0AN T37A M0.0= M0.2SEG 2, QB0/ 選手3搶答控制LD I0.3O M0.3AN M0.1AN M0.2AN M0.4AN M0.5AN M0.6AN M0.7AN M1.0AN T37A M0.0= M0.3SEG 3, QB0/ 選手4搶答控制LD I0.4O M0.4AN M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.5AN M0.6AN M0.7AN M1.0AN T37A M0.0= M0.4SEG 4, QB0/ 選手5搶答控制LD I0.5O M0.5AN M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.4AN M0.6AN M0.7AN M1.0AN T37A M0.0= M0.5SEG 5, QB0/ 選手6搶答控制LD I0.6O M0.6AN M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.4AN M0.5AN M0.7AN M1.0AN T37A M0.0= M0.6SEG 6, QB0/ 選手7搶答控制LD I0.7O M0.7AN M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.4AN M0.5AN M0.6AN M1.0AN T37A M0.0= M0.7SEG 7, QB0/ 選手8搶答控制LD I1.0O M1.0AN M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.4AN M0.5AN M0.6AN M0.7AN T37A M0.0= M1.0SEG 8, QB0/ 主持人按下開始按鈕SB0（M0.0）及選手搶答成功時揚聲器蜂鳴LD M0.0O M0.1O M0.2O M0.3O M0.4O M0.5O M0.6O M0.7O M1.0EUS Q0.0, 1/ 揚聲器蜂鳴定時控制揚聲器蜂鳴時間（0.5s）LD Q0.0TON T38, +5Network 14 / 揚聲器停止蜂鳴LD T38R Q0.0, 1/ 在搶答時間內(nèi)沒有選手搶答揚聲器蜂鳴LDN M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.4AN M0.5AN M0.6AN M0.7AN M1.0A T37A M0.0= Q0.0/ 主持人按下開關顯示器顯示30LD M0.0MOVW 30, VW200/ 主持人按下開關定時器倒計時開始并顯示LD M0.0AN M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.4AN M0.5AN M0.6AN M0.7AN M1.0AN T37A SM0.5EU-I VW200,1 / 選手搶答成功顯示并鎖定搶答時間LD SM0.0MOVW 30, VW202AENODIV VD200,10AENOSEG VB201, QB1SEG VB203, QB2結束語通過本次課程設計使我比較系統(tǒng)地掌握有關PLC控制系統(tǒng)的設計思想和設計方法，主要對PLC（西門子S7-200）的結構、功能、內(nèi)部資源等了解并對其進行測試和加以應用的知識得到學習。經(jīng)過多次的反復實驗與分析,可以對電路的原理及功能更加熟悉,同時提高了設計能力與及對電路的分析能力.同時在軟件的編程方面得到更到的提高,對編程能力得到加強.同時對所學的知識得到很大的提高與鞏固.我在這次課程設計中，剛開始我沒有完全明白設計要求走了不少錯路耽誤了不少時間，在老師的指導下我才慢慢的弄明白。經(jīng)過這次設計我學會了怎么去發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。遇到不明白的問題都會去找尋相關的資料或者的去詢問老師。從中學到了很多知識。這次課程設計我們把我們的課堂理論知識運用到實際生活中，貼近生活，實現(xiàn)我們的人生價值。并且通過對知識的綜合利用，加入個人的分析和比較，加深了了我們對理論知識的理解和運用。也讓我了解了關于PLC設計原理。有很多設計理念來源于實際，從中找出最適合的設計方法。遇到問題和同學互相討論交流。我們在做課程設計的過程中要不停的討論問題，這樣，我們可以盡可能的統(tǒng)一思想，這樣就不會使自己在做的過程中沒有方向，并且這樣也是為了方便最后設計和在一起。多改變自己設計的方法，在設計的過程中最好要不停的改善自己解決問題的方法，這樣可以方便自己解決問題。通過這次PLC控制搶答器設計，讓我對PLC梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解。經(jīng)過一個星期的PLC課程設計，在老師的指導和同學們的幫助下，完成了