基于PLC的16路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真設(shè)計(jì)

基于PLC的搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄摘要3Abstract4第一章、緒論7 1.1 課題的背景9 1.2 搶答器概述10 1.3 搶答器搶答過(guò)程的介紹13 1.4 PLC簡(jiǎn)介15 1.4.1 PLC的定義16 1.4.2 PLC的基礎(chǔ)知識(shí)18 1.4.3 PLC的用途19 1.5 PLC的組成.20 1.5.1中央處理單元.20 1.5.2存儲(chǔ)器.20 1.5.3輸入輸出單元.20 1.5.4通訊接口.21 1.5.5智能接口模塊.21 1.5.6編程裝置.22 1.5.7電源.22第二章、16路搶答器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)23 2.1 16路搶答器的工作原理23 2.2 16路搶答器PLC外部接線圖23 2.3 16路搶答器的結(jié)構(gòu)流程圖23 2.4 16路搶答器的系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖25 2.5 16路搶答器的控制過(guò)程25第三章、16路搶答器的PLC設(shè)計(jì)27 3.1 輸入輸出點(diǎn)分配28 3.2 PLC的選擇29 3.3 16路搶答器PLC控制系統(tǒng)接線圖30第四章、16路搶答器PLC控制程序31結(jié)論32致謝33參考文獻(xiàn)34摘 要 可編程序控制器（PLC）是一種新型的通用的自動(dòng)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，是功能加強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)。PLC的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)拓寬到了各個(gè)領(lǐng)域，PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。PLC最基本最廣泛的用于開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制，順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)，印刷機(jī)，訂書(shū)機(jī)，組合搶答器，磨床，包裝等。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵，石油，化工，電力，建材，機(jī)械制造，汽車(chē)，輕紡，交通運(yùn)輸，環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用廣泛。 在日常生活中，智能搶答器廣泛的應(yīng)用于各種競(jìng)爭(zhēng)和搶答場(chǎng)合。越來(lái)越多的搶答器投入市場(chǎng)，可是大部分的搶答器主要采用的是單片機(jī)系統(tǒng)；而單片機(jī)系統(tǒng)由于穩(wěn)定性不高，所以我們?cè)O(shè)想是否可以利用PLC進(jìn)行搶答器的設(shè)計(jì)，所以針對(duì)此畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了軟硬件的設(shè)計(jì)，基于此，我們采用了西門(mén)子公司的S7-300型PLC設(shè)計(jì)了一款基于PLC的搶答器供學(xué)生進(jìn)行各種知識(shí)競(jìng)賽使用。 本設(shè)計(jì)將以PLC為核心設(shè)計(jì)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案，在保留了原始搶答器的基本功能的同時(shí)又增加了一系列的實(shí)用功能并簡(jiǎn)化其電路結(jié)構(gòu)，其將以控制方便，靈活，只要改變輸入PLC的控制程序，便可改變競(jìng)賽搶答器的搶答方案，從而使得競(jìng)賽不斷完善其公平、公正性。關(guān)鍵字：PLC；智能搶答器；S7-300型；梯形圖。absraotePneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic .The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts structure of mincing ma-chine were introduced.The productingcapacity was analysed.Keywords Mincing machine Holds plate Cutting blade Transfer augerThis paper discusses the meat processing machinery - crusher working principle, main technical parameters, transmission system, the typical parts of the structure design and production capacity analysis.Key word: pneumatic manipulator；cylinder；pneumatic loop；Four degrees of freedom.第一章 緒論1.1課題的背景 隨著科技的發(fā)展，各行各業(yè)設(shè)備自動(dòng)化、智能化程度的不斷提高，搶答器的自動(dòng)化程度也越來(lái)越高。16路智能型全自動(dòng)搶答器已經(jīng)成為其中的代表。但是根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，對(duì)現(xiàn)有搶答器進(jìn)行全部更新?lián)Q代，幾乎是不可能的。因此為提高搶答器的準(zhǔn)確率和智能化，改善在知識(shí)競(jìng)賽時(shí)候答辯的準(zhǔn)確率，以及搶答器控制系統(tǒng)的可靠性，對(duì)現(xiàn)有搶答器進(jìn)行了改造，仍然具有非常現(xiàn)實(shí)的意義，正是利用了PC控制技術(shù)具有功能強(qiáng)，速度快，可靠性高，經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，針對(duì)16路智能型全自動(dòng)搶答器的控制部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并分析了系統(tǒng)的性能。1.2 搶答器概述 在知識(shí)競(jìng)賽、文體娛樂(lè)活動(dòng)（搶答賽活動(dòng)）中，能準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出搶答者的座位號(hào)。傳統(tǒng)搶答器只是大概判斷出搶答成功或犯規(guī)選手臺(tái)號(hào)，無(wú)法顯示出每個(gè)選手的搶答時(shí)間。而今搶答器可以通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明裁決結(jié)果的準(zhǔn)確性、公平性。使比賽大大增加了娛樂(lè)性的同時(shí)，也更加公平、公正。1.3搶答器搶答過(guò)程的介紹1、采用主持人開(kāi)始搶答方式：主持人正確的操作是在說(shuō)“開(kāi)始”的同時(shí)，按下主持人按鈕，這樣保證此時(shí)搶答的選手是正確的搶答，而提前的搶答是違例搶答。如果按的過(guò)早，沒(méi)有說(shuō)“開(kāi)始”就按，一旦選手按搶答按鈕，會(huì)使違例搶答變成正常搶答，這樣其他選手會(huì)對(duì)主持人有異議。如果按的過(guò)晚，已經(jīng)說(shuō)“開(kāi)始”了，還沒(méi)有按主持人按鈕，選手搶答就會(huì)變成違例搶答，照樣會(huì)遭到選手異議。這種搶答方式對(duì)主持人的要求很高。主持人如果按下按鍵，那么選手按搶答按鈕時(shí)候，就是正常搶答，即搶答成功獲得答題權(quán)。如果主持人沒(méi)有按按鍵，選手就搶答的話(huà)，那么就是違例搶答，就要被扣分了。具體操作，用戶(hù)可以利用自己的計(jì)算機(jī)，進(jìn)入“搶答器”，按照界面提示，進(jìn)行測(cè)試，自然就會(huì)清楚使用含義了。我們的注冊(cè)用戶(hù)對(duì)主持人按鈕可是大加贊同的。 2、采用主持人預(yù)備方式： 第一種方式主持人按下按鈕時(shí)一般要求與說(shuō)“開(kāi)始”同步，這就要求主持人絕對(duì)高度集中精神。一兩道題可以，多了，難免會(huì)有口手不一致的時(shí)候，7.5版添加一個(gè)主持人預(yù)備功能。就是主持人讀題結(jié)束后，說(shuō)預(yù)備，按下主持人按鈕或者由計(jì)算機(jī)操作人員按下“搶答預(yù)備”，這樣，在軟件界面顯示3、2、1、開(kāi)始。只有出現(xiàn)了開(kāi)始的字樣，搶答才有效。沒(méi)有出現(xiàn)開(kāi)始字樣，搶答是無(wú)效的。這樣就基本解放了主持人，不會(huì)產(chǎn)生選手與主持人之間的矛盾。具體樣式參見(jiàn)軟件的“搶答題”樣本設(shè)置。進(jìn)入“系統(tǒng)管理”“競(jìng)賽設(shè)置”“搶答設(shè)置”，選擇主持人預(yù)備搶答方式就可以使用搶答預(yù)備功能了。 3、采用隨時(shí)搶答試題暫停搶答方式：為了減輕主持人壓力，為了體現(xiàn)公平競(jìng)爭(zhēng)。從7.5版開(kāi)始添加了取消使用主持人按鈕，采用隨時(shí)搶答的方式。規(guī)則規(guī)定，試題顯示后，主持人讀題，選手可以隨時(shí)搶答，每次搶答，題目出現(xiàn)暫停，搶到的就回答問(wèn)題。這樣做，就避免了主持人與選手因搶答問(wèn)題的沖突。采用這種處理方式有兩條注意點(diǎn)：1）搶答的試題必須有一定的難度，搶答題環(huán)節(jié)選手是否能夠得分，完全看其對(duì)知識(shí)的掌握和膽識(shí)。搶答題目設(shè)計(jì)必須是選手應(yīng)該聽(tīng)完才可以搶答的，如果是題目屬于復(fù)習(xí)范圍內(nèi)且一字不變的，會(huì)導(dǎo)致主持人一開(kāi)口，搶答器就響了的尷尬境地。2）在顯示界面要頂行顯示，設(shè)計(jì)了逐字顯示試題內(nèi)容，根據(jù)搶答暫停。所以要求用戶(hù)自行練習(xí)此操作。具體樣式參見(jiàn)軟件的“搶答題二”樣本設(shè)置。應(yīng)用說(shuō)這是一個(gè)最合理的搶答方式，作者也是經(jīng)過(guò)數(shù)次試驗(yàn)，才完成了該功能。用戶(hù)通過(guò)界面下方四個(gè)功能按鈕，來(lái)操作試題顯示，只要多練幾次，就可以了。這是推崇的競(jìng)賽搶答方式。1.4 PLC簡(jiǎn)介1.4.1 PLC的定義 PLC即可編程控制器（ProgrammableLogicController），是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（InternationalElectricalCommittee頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義;PLC英文全稱(chēng)ProgrammableLogicController，中文全稱(chēng)為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC是可編程邏輯控制電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語(yǔ)言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說(shuō)有半導(dǎo)體的地方就有PLC。 PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。PLC最基本最廣泛的用于開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制，順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)，印刷機(jī)，訂書(shū)機(jī)，搶答器，磨床，包裝等。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵，石油，化工，電力，建材，機(jī)械制造，汽車(chē)，輕紡，交通運(yùn)輸，環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用廣泛。 隨著應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，PLC技術(shù)及其產(chǎn)品仍在繼續(xù)發(fā)展，主要朝著以下的方面發(fā)展。 1） 微型化、網(wǎng)絡(luò)化、開(kāi)放性；2）智能模塊化；3）編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化；4） 網(wǎng)絡(luò)通信功能標(biāo)準(zhǔn)化。 5.7PLC的選型及硬件配備 根據(jù)上述控制特點(diǎn)，采用小型PLC即可滿(mǎn)足功能要求。由于西門(mén)子S7-200系列屬于小型PLC，其許多功能達(dá)到大、中型PLC的水平，而價(jià)格卻和小型PLC的一樣。特別是S7-2000PU22*系列PLC，由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成PLC網(wǎng)絡(luò)?？捎锰菪螆D、語(yǔ)句表和功能圖三種語(yǔ)言來(lái)編程。且指令功能強(qiáng)，易于掌握、操作方便。近年來(lái)，S7-200PLC已在工業(yè)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。S7-200CPU22*系列PLC共有五種CPU模塊其各自的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3.2。，由于存在模擬量輸入輸出，需要增加模擬量輸入輸出模塊，在西門(mén)子S7-200系列PLC中有專(zhuān)門(mén)的模擬量I/O擴(kuò)展模塊。1.4.2 PLC的用途 目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類(lèi)。1、開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑。2、模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3、運(yùn)動(dòng)控制 PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用16路的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、搶答器、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。4、過(guò)程控制 過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行16路的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。5、數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信號(hào)與設(shè)定的壓力信號(hào)經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算后，通過(guò)控制變頻器的輸出頻率來(lái)調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持供水壓力的恒定，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的壓力閉環(huán)系統(tǒng);自動(dòng)檢測(cè)水池水位信號(hào)與設(shè)定的水位低限比較，輸出水位低報(bào)警信號(hào)或直接停機(jī)。觸摸屏顯示器可以顯示電源電壓、電流、變頻器輸出頻率、實(shí)際供水壓力和設(shè)定供水壓力和泵的工作狀態(tài)等信息;可以通過(guò)觸摸屏在線修改設(shè)定供水壓力和控制水泵的運(yùn)行。該系統(tǒng)還設(shè)有多種保護(hù)功能，尤其是強(qiáng)電邏輯硬件互鎖功能，從而保證正常供水，且可以做到無(wú)人值守。2、工作原理 該系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行方式：2.1手動(dòng)運(yùn)行方式 選擇此方式時(shí)，按啟動(dòng)按鈕泵或停止按鈕，可根據(jù)需要而分別啟停各水泵。這種方式僅供檢修或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)使用。2.2自動(dòng)運(yùn)行方式2.2.1啟動(dòng)程序 在自動(dòng)運(yùn)行方式下開(kāi)始啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，首先檢測(cè)水池水位，若水池水位符合設(shè)定水位要求，1#泵變頻交流接觸器吸合，電機(jī)與變頻器連通，變頻器輸出頻率從0Hz開(kāi)始上升，此時(shí)壓力變送器檢測(cè)壓力信號(hào)反饋PLC，由PLC經(jīng)PID運(yùn)算后控制變頻器的頻率輸出;如壓力不夠，則頻率上升至50Hz，延時(shí)一定時(shí)間后，將1#泵切換為工頻，2#泵變頻交流接觸器吸合，變頻啟動(dòng)2#水泵，頻率逐漸上升，直至出水壓力達(dá)到設(shè)定壓力，依次類(lèi)推增加水泵。2.2.2水泵切換程序 如用水量減小，出水壓力超過(guò)設(shè)定壓力，則PLC控制變頻器降低輸出頻率，減少出水量來(lái)穩(wěn)定出水壓力。若變頻器輸出頻率低于某一設(shè)定值（水泵出水頻率，一般為25Hz），而出水壓力仍高于設(shè)定壓力值時(shí)，PLC開(kāi)始計(jì)時(shí)，若在一定時(shí)間內(nèi)，出水壓力降低到設(shè)定壓力，PLC放棄計(jì)時(shí)，繼續(xù)變頻調(diào)速運(yùn)行;若在一定時(shí)間內(nèi)出水壓力仍高于設(shè)定壓力，根據(jù)先投先停的原則，PLC將停止正在運(yùn)行的水泵中運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的工頻泵，直至出水壓力達(dá)到設(shè)定值。2.2.3啟動(dòng)小流量泵 對(duì)于居民生活供水或其它用水時(shí)段性較強(qiáng)的供水系統(tǒng)，可設(shè)置一臺(tái)小流量水泵。例如在晚上12點(diǎn)到凌晨5點(diǎn)，居民生活用水很少，一臺(tái)30kW的水泵為了維持供水壓力也需要長(zhǎng)時(shí)間工作在25Hz左右，電動(dòng)機(jī)不僅要消耗十幾個(gè)千瓦的電能，同時(shí)還要長(zhǎng)期工作在低頻狀態(tài)，大大影響電動(dòng)機(jī)的壽命。若系統(tǒng)中設(shè)置一臺(tái)5KW左右的小流量水泵，為了維持出水壓力，由小流量水泵變頻工作，不僅電動(dòng)機(jī)工作在較高頻率，而且消耗的電能也很小。在小流量水泵的選擇上，其功率一般是主水泵功率的1/4到1/6，揚(yáng)程和主泵相同。2.2.4水池水位檢測(cè) 在自動(dòng)供水的過(guò)程中，PLC實(shí)時(shí)檢測(cè)水池水位，若水位低于設(shè)定的報(bào)警水位時(shí)，蜂鳴器發(fā)出缺水報(bào)警信號(hào);若水位低于設(shè)定的停機(jī)水位時(shí)，停止全部水泵工作，防止水泵干抽，并發(fā)出停機(jī)報(bào)警信號(hào);若水池水位高于設(shè)定的水池上限水位時(shí)，自動(dòng)關(guān)斷水池給水管電動(dòng)閥門(mén)。2.2.5自動(dòng)啟動(dòng) 有時(shí)電源會(huì)突然斷電，若無(wú)人值班，恢復(fù)供電后若系統(tǒng)無(wú)法啟動(dòng)會(huì)造成斷水，為此本系統(tǒng)設(shè)置了通電后自動(dòng)變頻啟動(dòng)方式。在電源恢復(fù)后，PLC會(huì)發(fā)出指令，蜂鳴器發(fā)出警告，然后按自動(dòng)運(yùn)行方式變頻啟動(dòng)1#泵，直到穩(wěn)定地運(yùn)行在給定水壓值。2.2.6消防報(bào)警 當(dāng)出現(xiàn)消防報(bào)警信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)立即按照消防壓力運(yùn)行。2.2.7故障處理 變頻故障從冗余設(shè)計(jì)原則考慮，在變頻器發(fā)生故障時(shí)也要不間斷供水。當(dāng)變頻器突然發(fā)生故障，蜂鳴器報(bào)警，PLC發(fā)指令使全部水泵停機(jī)，然后1#泵工頻運(yùn)行（若水泵功率大于37KW，則需要采用降壓?jiǎn)?dòng)或其它啟動(dòng)方式），經(jīng)一定延時(shí)后根據(jù)壓力變化情況再使2#泵工頻運(yùn)行。此時(shí)，PLC切換泵則根據(jù)實(shí)際水壓的變化在工頻泵間切換。當(dāng)出現(xiàn)水池?zé)o水停機(jī)、電動(dòng)機(jī)欠壓、過(guò)壓、錯(cuò)相、電機(jī)故障等情況時(shí)，均能由蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲。條件許可時(shí)可以添加MODEM模塊，變頻器、電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)能通過(guò)遠(yuǎn)程通信口撥叫值班人員電話(huà)，通知有關(guān)人員前來(lái)維修。所有故障解決、恢復(fù)正常后，自啟動(dòng)前也要發(fā)出報(bào)警信號(hào)。3、控制系統(tǒng)配置及軟件編程3.1控制系統(tǒng)硬件配置3.1.1PLC的選擇 可編程序控制器采用SIEMENS的S7-300系列CPU-226主機(jī)，I/O點(diǎn)數(shù)為40點(diǎn)（24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)），具有2個(gè)RS-485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。自由通訊口方式是S7-200PLC的一個(gè)很有特色的功能，它使S7-200PLC可以由用戶(hù)自己定義通訊協(xié)議。利于自由通訊口方式，在本系統(tǒng)中PLC可以與變頻器和觸摸屏方便連接。模擬量輸入采用4路12位A/D模擬量輸入的EM231模塊，具有較高的精度。PLC編程采用STEP7-Micro/WIN編程軟件，它提供一個(gè)完整的編程環(huán)境，可進(jìn)行離線編程和在線連接和調(diào)試，并能實(shí)現(xiàn)梯形圖與語(yǔ)句表的互相轉(zhuǎn)換。3.1.2變頻器及控制方式選擇 在傳統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)中，變頻器的啟動(dòng)/停止由PLC通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出控制，變頻器頻率是由PLC通過(guò)模擬量輸出端口輸出05（10）V或420mA信號(hào)控制的，這需要購(gòu)買(mǎi)PLC比較昂貴的模擬量輸出端口模塊。對(duì)變頻器故障的檢測(cè)是只是由PLC讀取變頻器的故障報(bào)警觸點(diǎn)，只是知道變頻器出現(xiàn)故障，但具體什么故障并不清楚，需操作人員查詢(xún)變頻器報(bào)警信息后再閱讀變頻器說(shuō)明書(shū)才知道，這對(duì)于一般值班人員來(lái)說(shuō)太難了。 因此在本系統(tǒng)中PLC對(duì)變頻器的控制是通過(guò)串行通訊的方式實(shí)現(xiàn)的，變頻器選用SIEMENS的MM系列或ABB的ACS-400系列風(fēng)機(jī)/泵類(lèi)16路變頻器，它們具有RS-485通訊接口，性?xún)r(jià)比較高。PLC通過(guò)自由通訊口方式與變頻器通訊，控制變頻器的運(yùn)行，讀取變頻器自身的電壓、電流、功率、頻率、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間和過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)負(fù)荷等全部報(bào)警信息等參數(shù)，并通過(guò)觸摸屏顯示出來(lái)，這比通過(guò)外部端口控制變頻器的運(yùn)行具有較高的可靠性，節(jié)省了PLC寶貴的I/O端口，又獲的了大量變頻器的信息。3.1.3觸摸屏 觸摸屏選用臺(tái)灣HITCH公司生產(chǎn)的PWS系列，它具有豐富的驅(qū)動(dòng)程序，可方便地通過(guò)串口與S7-200系列PLC通訊。通過(guò)觸摸屏可以直觀地顯示各泵的運(yùn)行狀態(tài)、管網(wǎng)實(shí)際出水壓力、設(shè)定壓力、變頻器的電壓、電流、功率及各種故障信息等參數(shù);操作人員通過(guò)觸摸屏可以方便的在線設(shè)置生活供水壓力、消防 供水壓力、變頻器加減速時(shí)間、各泵的在線/檢修狀態(tài)等參數(shù)，并可以通過(guò)觸摸屏控制各水泵的運(yùn)行。3.1.4控制電路設(shè)計(jì) 在控制電路設(shè)計(jì)中，注意到系統(tǒng)自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換、每臺(tái)水泵的變頻接觸器和工頻接觸器、各水泵的變頻接觸器在電氣上的連鎖，防止系統(tǒng)中出現(xiàn)一臺(tái)水泵工頻和變頻電源同時(shí)接通或多臺(tái)水泵同時(shí)接通變頻電源的現(xiàn)象。系統(tǒng)主要控制回路3.2PLC軟件編程 整個(gè)系統(tǒng)PLC既有開(kāi)關(guān)量和模擬量的輸入/輸出，又有與變頻器和觸摸屏的通訊，因此在PLC控制軟件編程上采用模塊式結(jié)構(gòu)，各種功能的程序模塊通過(guò)主程序有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。 在主程序中，PLC上電初使化，檢測(cè)系統(tǒng)各部分狀態(tài)信息，若有報(bào)警信息則首先發(fā)出警告，若無(wú)報(bào)警信息，則開(kāi)始從1#泵（1#泵被切除出系統(tǒng)，則從泵號(hào)最小的在線泵）變頻啟動(dòng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)出水壓力并進(jìn)行PID運(yùn)算，控制變頻器的輸出頻率，保持供水壓力恒定;變頻器頻率達(dá)到50Hz延時(shí)幾秒后，出水壓力仍低于設(shè)定壓力，則將1#泵切換為工頻，變頻啟動(dòng)2#泵以保持壓力恒定并依此類(lèi)推。若出水壓力超過(guò)設(shè)定壓力，則變頻器降低輸出頻率來(lái)穩(wěn)定出水壓力。若變頻器輸出頻率低于設(shè)定水泵出水頻率而出水壓力仍高于設(shè)定壓力值時(shí)，延時(shí)一 段時(shí)間后根據(jù)先投先停的原則，停止正在運(yùn)行水泵中運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的工頻泵，至出水壓力達(dá)到設(shè)定值。若系統(tǒng)只有一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行且連續(xù)一段時(shí)間頻率低于設(shè)定出水頻率，則切除變頻運(yùn)行主泵，投入小流量泵，既保護(hù)主泵電動(dòng)機(jī)，又節(jié)約能源。1.5 PLC的組成 PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計(jì)算機(jī)等外設(shè)連接。 對(duì)于整體式PLC，所有部件都裝在同一機(jī)殼內(nèi)，其組成框圖如圖1所示；對(duì)于模塊式PLC，各部件獨(dú)立封裝成模塊，各模塊通過(guò)總線連接，安裝在機(jī)架或?qū)к壣?，其組成框圖如圖所示。無(wú)論是哪種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的PLC，都可根據(jù)用戶(hù)需要進(jìn)行配置與組合。盡管整體式與模塊式PLC的結(jié)構(gòu)不太一樣，但各部分的功能作用是相同的，下面對(duì)PLC主要組成各部分進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。1.5.1中央處理單元（CPU）同一般的微機(jī)一樣，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU 隨機(jī)型不同而不同，常用有三類(lèi)：通用微處理器（如Z80、8086、80286等）、單片微處理器（如8031、8096等）和位片式微處理器(如AMD29W等) 。小型PLC大多采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC大多采用16位通用微處理器或單片微處理器；大型PLC大多采用高速位片式微處理器。目前，小型PLC為單CPU系統(tǒng)，而中、大型PLC則大多為雙CPU系統(tǒng)，甚至有些PLC中多達(dá)8 個(gè)CPU。對(duì)于雙CPU系統(tǒng)，一般一個(gè)為字處理器，一般采用8位或16位處理器；另一個(gè)為位處理器，采用由各廠家設(shè)計(jì)制造的專(zhuān)用芯片。字處理器為主處理器，用于執(zhí)行編程器接口功能，監(jiān)視內(nèi)部定時(shí)器，監(jiān)視掃描時(shí)間，處理字節(jié)指令以及對(duì)系統(tǒng)總線和位處理器進(jìn)行控制等。位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令和實(shí)現(xiàn)PLC編程語(yǔ)言向機(jī)器語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換。位處理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制要求。 在PLC中CPU按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作，歸納起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面：1） 接收從編程器輸入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)。2） 診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。3） 通過(guò)輸入接口接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄有器或數(shù)據(jù)寄存器中。4） 從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶(hù)程序，經(jīng)過(guò)解釋后執(zhí)行。5） 根據(jù)執(zhí)行的結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，通過(guò)輸出單元實(shí)現(xiàn)輸出控制。有些PLC還具有制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。1.5.2存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器主要有兩種：一種是可讀/寫(xiě)操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，另一種是只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM 、EPROM 和EEPROM。在PLC中，存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶(hù)程序及工作數(shù)據(jù)。系統(tǒng)程序是由PLC 的制造廠家編寫(xiě)的，和PLC的硬件組成有關(guān)，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用管理、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能，提供PLC運(yùn)行的平臺(tái)。系統(tǒng)程序關(guān)系到PLC的性能，而且在PLC使用過(guò)程中不會(huì)變動(dòng)，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM或EPROM中，用戶(hù)不能訪問(wèn)和修改。編程裝置的作用是編輯、調(diào)試、輸入用戶(hù)程序，也可在線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(huà)。它是開(kāi)發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)PLC不可缺少的工具。編程裝置可以是專(zhuān)用編程器，也可以是配有專(zhuān)用編程軟件包的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。專(zhuān)用編程器是由PLC廠家生產(chǎn)，專(zhuān)供該廠家生產(chǎn)的某些PLC產(chǎn)品使用，它主要由鍵盤(pán)、顯示器和外存儲(chǔ)器接插口等部件組成。專(zhuān)用編程器有簡(jiǎn)易編程器和智能編程器兩類(lèi)。簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為指令表程序才能輸入。簡(jiǎn)易編程器體積小、價(jià)格便宜，它可以直接插在PLC的編程插座上，或者用專(zhuān)用電纜與PLC相連，以方便編程和調(diào)試。有些簡(jiǎn)易編程器帶有存儲(chǔ)盒，可用來(lái)儲(chǔ)存用戶(hù)程序，如三菱的FX-20P-E簡(jiǎn)易編程器。智能編程器又稱(chēng)圖形編程器，本質(zhì)上它是一臺(tái)專(zhuān)用便攜式計(jì)算機(jī)，如三菱的GP-80FX-E智能型編程器。它既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程。可直接輸入和編輯梯形圖程序，使用更加直觀、方便，但價(jià)格較高，操作也比較復(fù)雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，提供錄音機(jī)接口和打印機(jī)接口。 用戶(hù)程序是隨PLC的控制對(duì)象而定的，由用戶(hù)根據(jù)對(duì)象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應(yīng)用程序。為了便于讀出、檢查和修改，用戶(hù)程序一般存于CMOS靜態(tài)RAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時(shí)不會(huì)丟失信息。為了防止干擾對(duì)RAM中程序的破壞，當(dāng)用戶(hù)程序經(jīng)過(guò)運(yùn)行正常，不需要改變，可將其固化在只讀存儲(chǔ)器EPROM中?，F(xiàn)在有許多PLC直接采用EEPROM作為用戶(hù)存儲(chǔ)器。工作數(shù)據(jù)是PLC運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。存放在RAM中，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。在PLC的工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，設(shè)有存放輸入輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等邏輯器件的存儲(chǔ)區(qū)，這些器件的狀態(tài)都是由用戶(hù)程序的初始設(shè)置和運(yùn)行情況而確定的。根據(jù)需要，部分?jǐn)?shù)據(jù)在掉電時(shí)用后備電池維持其現(xiàn)有的狀態(tài)，這部分在掉電時(shí)可保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域稱(chēng)為保持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。由于系統(tǒng)程序及工作數(shù)據(jù)與用戶(hù)無(wú)直接聯(lián)系，所以在PLC 產(chǎn)品樣本或使用手冊(cè)中所列存儲(chǔ)器的形式及容量是指用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。當(dāng)PLC提供的用戶(hù)存儲(chǔ)器容量不夠用，許多PLC還提供有存儲(chǔ)器擴(kuò)展功能。1.5.3輸入/輸出單元輸入/輸出單元通常也稱(chēng)I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接部件。 PLC通過(guò)輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí)PLC又通過(guò)輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號(hào)電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部CPU的處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以I/O接口要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。I/O接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗干擾能力。另外，I/O接口上通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護(hù)。PLC提供了多種操作電平和驅(qū)動(dòng)能力的I/O接口，有各種各樣功能的I/O接口供用戶(hù)選用。I/O接口的主要類(lèi)型有：數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸入、數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。常用的開(kāi)關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類(lèi)型：直流輸入接口、交流輸入接口和交/直流輸入接口，其基本原理電路如圖3所示。1.5.4通信接口PLC配有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理器。PLC通過(guò)這些通信接口可與監(jiān)視器、打印機(jī)、其它PLC、計(jì)算機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信。PLC與打印機(jī)連接，可將過(guò)程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打??；與監(jiān)視器連接，可將控制過(guò)程圖像顯示出來(lái)；與其它PLC連接，可組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模控制。 與計(jì)算機(jī)連接，可組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合。遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)也必須配備相應(yīng)的通信接口模塊。1.5.5智能接口模塊智能接口模塊是一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它有自己的CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器以及與PLC系統(tǒng)總線相連的接口。它作為PLC系統(tǒng)的一個(gè)模塊，通過(guò)總線與PLC相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并在PLC的協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立地進(jìn)行工作。PLC的智能接口模塊種類(lèi)很多，如：高速計(jì)數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、中斷控制模塊等。1.5.6編程裝置編程裝置的作用是編輯、調(diào)試、輸入用戶(hù)程序，也可在線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(huà)。它是開(kāi)發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)PLC不可缺少的工具。編程裝置可以是專(zhuān)用編程器，也可以是配有專(zhuān)用編程軟件包的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。專(zhuān)用編程器是由PLC廠家生產(chǎn)，專(zhuān)供該廠家生產(chǎn)的某些PLC產(chǎn)品使用，它主要由鍵盤(pán)、顯示器和外存儲(chǔ)器接插口等部件組成。專(zhuān)用編程器有簡(jiǎn)易編程器和智能編程器兩類(lèi)。簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為指令表程序才能輸入。簡(jiǎn)易編程器體積小、價(jià)格便宜，它可以直接插在PLC的編程插座上，或者用專(zhuān)用電纜與PLC相連，以方便編程和調(diào)試。有些簡(jiǎn)易編程器帶有存儲(chǔ)盒，可用來(lái)儲(chǔ)存用戶(hù)程序，如三菱的FX-20P-E簡(jiǎn)易編程器。智能編程器又稱(chēng)圖形編程器，本質(zhì)上它是一臺(tái)專(zhuān)用便攜式計(jì)算機(jī)，如三菱的GP-80FX-E智能型編程器。它既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程。可直接輸入和編輯梯形圖程序，使用更加直觀、方便，但價(jià)格較高，操作也比較復(fù)雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，提供錄音機(jī)接口和打印機(jī)接口。專(zhuān)用編程器只能對(duì)指定廠家的幾種PLC進(jìn)行編程，使用范圍有限，價(jià)格較高。同時(shí)，由于PLC產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，所以專(zhuān)用編程器的生命周期也十分有限。因此，現(xiàn)在的趨勢(shì)是使用以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的編程裝置，用戶(hù)只要購(gòu)買(mǎi)PLC廠家提供的編程軟件和相應(yīng)的硬件接口裝置。這樣，用戶(hù)只用較少的投資即可得到高性能的PLC程序開(kāi)發(fā)系統(tǒng)?；趥€(gè)人計(jì)算機(jī)的程序開(kāi)發(fā)系統(tǒng)功能強(qiáng)大。它既可以編制、修改PLC的梯形圖程序，又可以監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行、打印文件、系統(tǒng)仿真等。配上相應(yīng)的軟件還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析等許多功能。1.5.7電源PLC配有開(kāi)關(guān)電源，以供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。對(duì)電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值15% 的范圍內(nèi)波動(dòng)。許多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對(duì)外部傳感器供電。第二章、16路搶答器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 16路搶答器的工作原理 本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是16路搶答器的設(shè)計(jì)，采用西門(mén)子S7-300型PLC，其控制方便，靈活，只要改變輸入PLC的控制程序，便可改變競(jìng)賽搶答器的搶答方案，從而使得競(jìng)賽不斷完善其公平、公正性。 搶答器就是三個(gè)帶有互鎖功能的數(shù)字邏輯電路。只要簡(jiǎn)單的與非門(mén)電路加上幾個(gè)觸發(fā)器就可以實(shí)現(xiàn)了。 電路組成：三個(gè)觸發(fā)器都有4個(gè)輸入信號(hào)，輸入信號(hào)一路連接每隊(duì)搶答按鈕，一路連接主持人的搶答允許開(kāi)關(guān)，還有兩路分別接到另外兩個(gè)搶答輸出端，4個(gè)輸入信號(hào)通過(guò)與門(mén)接入同一個(gè)觸發(fā)器。其中，搶答器的工作原理過(guò)程如下： 最初，三個(gè)觸發(fā)器都是被鎖定的主持人沒(méi)有宣布搶答之前主持人輸入端一路信號(hào)是0，與門(mén)電路使得輸入觸發(fā)器信號(hào)是0。當(dāng)主持人宣布開(kāi)始搶答時(shí)，他按下自己面前的按鈕，三個(gè)觸發(fā)器各自4路輸入中都有一個(gè)是狀態(tài)1，并且通過(guò)輔助的觸發(fā)器使得互鎖輸入信號(hào)端都輸入1，搶答開(kāi)始。當(dāng)三個(gè)觸發(fā)器中有一個(gè)被按下，由于之前已有3個(gè)輸入是1，所以按下后再輸入一個(gè)1，四個(gè)1相與運(yùn)算后輸出為1，此時(shí)數(shù)字邏輯陣列會(huì)輸出一個(gè)相應(yīng)的數(shù)值（或者叫做狀態(tài)）到輸出電路（小燈、LCD、LED、振鈴電路等，用來(lái)表示某組搶答成功）。同時(shí)，在一個(gè)觸發(fā)器觸發(fā)時(shí)，其余兩路觸發(fā)器被鎖死。鎖死是通過(guò)被觸發(fā)一個(gè)觸發(fā)器輸出的信號(hào)1取非即變?yōu)?，加到另外兩個(gè)觸發(fā)器并列輸入端的，輸入信號(hào)是與的關(guān)系。一次搶答完成后，主持人再按一次自己的按鈕，將四路輸入中互鎖端變?yōu)?，主持人輸入信號(hào)端也變0，這樣觸發(fā)器恢復(fù)搶答前的狀態(tài)，可以準(zhǔn)備開(kāi)始下一次搶答，通俗來(lái)講，搶答器是一個(gè)電路，有三個(gè)輸入開(kāi)關(guān)，當(dāng)某隊(duì)希望搶答時(shí)，按下開(kāi)關(guān)，表示本隊(duì)搶答成功的燈亮（或者是喇叭鳴叫，或者其他形式）；而因?yàn)橥瑫r(shí)搶答的隊(duì)伍不只是一支，為了區(qū)分是哪一方先按下開(kāi)關(guān)，最先按下開(kāi)關(guān)的一方按下按鈕將會(huì)使對(duì)方的開(kāi)關(guān)失去作用，即對(duì)方只要是在你后面按下的開(kāi)關(guān)，他們的燈就不會(huì)亮，因此也就不會(huì)搶到機(jī)會(huì)。2.2 16路搶答器PLC外部接線圖 如上所述，畫(huà)出16路搶答器的PLC的外部接線圖如圖2.1所示:2.3 16路搶答器的結(jié)構(gòu)流程圖搶答器廣泛應(yīng)用于知識(shí)競(jìng)賽等場(chǎng)合，主持人正確的操作是在說(shuō)“開(kāi)始”的同時(shí)，按下主持人按鈕，這樣保證此時(shí)搶答的選手是正確的搶答，而提前的搶答是違例搶答。如果按的過(guò)早，沒(méi)有說(shuō)“開(kāi)始”就按，一旦選手按搶答按鈕，會(huì)使違例搶答變成正常搶答，這樣其他選手會(huì)對(duì)主持人有異議。如果按的過(guò)晚，已經(jīng)說(shuō)“開(kāi)始”了，還沒(méi)有按主持人按鈕，選手搶答就會(huì)變成違例搶答，照樣會(huì)遭到選手異議。這種搶答方式對(duì)主持人的要求很高。主持人如果按下按鍵，那么選手按搶答按鈕時(shí)候，就是正常搶答，即搶答成功獲得答題權(quán)。如果主持人沒(méi)有按按鍵，選手就搶答的話(huà)，那么就是違例搶答，就要被扣分了。具體操作，用戶(hù)可以利用自己的計(jì)算機(jī)，進(jìn)入“搶答器”，按照界面提示，進(jìn)行測(cè)試，自然就會(huì)清楚使用含義了。根據(jù)以上介紹，作出搶答器的結(jié)構(gòu)流程圖如下：2.4 16路搶答器的系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)初始上電后，主控人員在總控制臺(tái)上點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鍵后，允許各隊(duì)人員開(kāi)始搶答，即各隊(duì)搶答按鍵有效；搶答過(guò)程中，14隊(duì)中的任何一隊(duì)搶先按下各自的搶答按（S1、S2、S3、S4）后，該隊(duì)指示燈（L1、L2、L3、L4）點(diǎn)亮，LED數(shù)碼顯示系統(tǒng)顯示當(dāng)前的隊(duì)號(hào)，并且其他隊(duì)的人員繼續(xù)搶答無(wú)效；主控人員對(duì)搶答狀態(tài)確認(rèn)后，點(diǎn)擊“復(fù)位”按鍵，系統(tǒng)又繼續(xù)允許各隊(duì)人員開(kāi)始搶答；直至又有一隊(duì)搶先按下各自的搶答按鍵；其系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖如圖所示： 2.5 16路搶答器的控制過(guò)程 搶答器的控制過(guò)程是一個(gè)智力搶答器系統(tǒng)的操作過(guò)程，主持人有一個(gè)開(kāi)關(guān)控制五個(gè)搶答組，當(dāng)主持人說(shuō)出題目后，任一組搶先按下按鈕，則通過(guò)七段數(shù)碼管顯示該最先按下按鈕組的編號(hào)，使蜂鳴器發(fā)出響聲，同時(shí)鎖住搶答器，使其它四組搶答組搶答無(wú)效。只有主持人再次按下按鈕之后，五組數(shù)碼管所顯示的編號(hào)被復(fù)位，蜂鳴器停止發(fā)出響聲，搶答者方可重新開(kāi)始搶答。第三章、16路搶答器的PLC設(shè)計(jì)3.1輸入輸出點(diǎn)分配列出16路搶答器PLC的輸入輸出點(diǎn)分配表，見(jiàn)表4.13.2 PLC的選擇由表3.1可知，24個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)，根據(jù)電壓的不同選用輸入有4個(gè)點(diǎn)的輸入模塊，分別為M1、M2、M3、M4、M5、M6;S輸出有4個(gè)點(diǎn)的模塊分別為L(zhǎng)1、L2、L3、L4。3.3 16路搶答器PLC控制接線圖根據(jù)表3.1和如上所述，畫(huà)出16路搶答器PLC控制接線圖如圖4.3所示:第四章 16路搶答器PLC控制程序根據(jù)以上條件可知，16路搶答器的控制過(guò)程實(shí)際上就是對(duì)其與非門(mén)控制電路的操作過(guò)程，程序運(yùn)行過(guò)程分析：主持人宣布開(kāi)始，并且按下“搶答開(kāi)始”按鈕X0后，點(diǎn)亮啟動(dòng)指示燈Y11。在啟動(dòng)指示燈被點(diǎn)亮的前提下，按下X1，顯示管b、c亮，顯示數(shù)字1，即Y12、Y1、Y2有輸出，并與Y13、Y14、Y15、Y16、Y17的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)構(gòu)成互鎖，保證b、c亮?xí)r，a、d、e、f、g不亮，串聯(lián)復(fù)位開(kāi)關(guān)X7常閉觸點(diǎn)，用于停止。X1與輸出繼電器Y12并聯(lián)，用于自保持，鎖住搶答器，使其他按鈕無(wú)效。同樣，按下X2，顯示管a、b、d、e、g亮，顯示數(shù)字2，即Y13、Y0、Y1、Y3、Y4、Y6有輸出，串聯(lián)Y12、Y14、Y15、Y16、Y17的常閉觸點(diǎn)構(gòu)成互鎖，保證a、b、d、e、g亮?xí)r，c、f不亮。按下X3，顯示管a、b、c、d、g亮，顯示數(shù)字3，即Y14、Y0、Y1、Y2、Y3、Y6有輸出，串聯(lián)Y12、Y13、Y15、Y16、Y17的常閉觸點(diǎn)構(gòu)成互鎖，保證a、b、c、d、g亮?xí)r,e、f不亮。按下X4，顯示管b、c、f、g亮，顯示數(shù)字4，即Y15、Y1、Y2、Y5、Y6有輸出，串聯(lián)Y12、Y13、Y14、Y16、Y17的常閉觸點(diǎn)構(gòu)成互鎖，保證b、c、f、g亮?xí)r，a、d、e不亮。按下X5顯示管a、c、d、f、g亮，顯示數(shù)字5，即Y16、Y0、Y2、Y3、Y5、Y6有輸出，串聯(lián)Y12、Y13、Y14、Y15、Y17的常閉觸點(diǎn)構(gòu)成互鎖，保證a、c、d、g亮?xí)r，b、e不亮。按下X6，顯示管a、c、d、e、f、g亮，顯示數(shù)字6，即Y17、Y0、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6有輸出，串聯(lián)Y12、Y13、Y14、Y15、Y16的常閉觸點(diǎn)構(gòu)成互鎖，保證a、c、d、e、f、g亮?xí)r，b不亮。用Y12、Y13、Y14、Y15、Y16、Y17常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)控制蜂鳴器Y10，同時(shí)并聯(lián)T0常開(kāi)觸點(diǎn)，表示定時(shí)時(shí)間到時(shí)，蜂鳴器發(fā)出響聲。其控制梯