8路搶答器的plc1設計(共16頁)

1、第1章 緒論1.1前言目前，我國國內(nèi)生產(chǎn)總值穩(wěn)定而快速的增長，人們的生活水平有了很大的提高，但與此同時，社會人口的流動性大大增加了，社會結(jié)構(gòu)和社會治安都日趨復雜，入室搶竊、偷盜等諸多社會問題的頻繁發(fā)生，使人們對家庭生命財產(chǎn)的安全越來越重視。傳統(tǒng)的機械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）家居防衛(wèi)系統(tǒng)在實際使用中暴露了很多隱患，但先進的技術(shù)總為人帶來很多的便利，觸摸式報警器有著傳統(tǒng)防盜系統(tǒng)所不可及的優(yōu)勢，其自動化程度高，是防盜的一道有力武器。1.2整體電路設計觸摸式報警器研究的是防盜報警系統(tǒng)，如何運用簡單的電子元件實現(xiàn)報警功能。整體電路設計：通過觸摸電極片，尖波信號觸發(fā)IC1NE555的2腳使定時器進入暫穩(wěn)態(tài)，達

2、到定時30S的效果，3腳輸出高電平觸發(fā)IC2NE555振蕩電路產(chǎn)生周期為T的振蕩信號，振蕩信號經(jīng)LM386芯片構(gòu)成的集成功率放大電路放大驅(qū)動揚聲器發(fā)出報警聲，30S后,IC1的3腳輸出高低電平，報警聲消失，直至下一次觸摸電極片。1.3 設計的內(nèi)容與要求具搶答提示。設計搶答器，在某搶答比賽，兒童二人參賽且其中任一人按鈕可搶得，學生一人組隊。教授二人參加比賽且二人同時按鈕才能搶得。主持人宣布開始后方可按搶答按鈕。主持人臺設復位按鈕，搶得及違例由各分臺燈指示。有人搶得時有幸運彩球轉(zhuǎn)動，違例時有警報聲。本設計為四人參賽的搶答器，能準確分辨、記錄第一個有效按下?lián)尨疰I者，并用聲、光指示；主持人沒有宣布搶答

3、開始時，搶答不起作用。主持人宣布搶答開始時，按“開始”鍵，搶答開始，同時啟動計時器計時； 搶答器由PLC以及外圍電路組成，由于采用PLC，使得外圍電路非常能共享簡單，但是功能并不比一般的搶答器少。功能描述如下： 1、 開始搶答信號燈光指示及犯規(guī)組號搶答器具有搶答自鎖。2、 工作模式：手控。 3、 按鈕完成所有功能設定及各種操作。 4、 準確分辨偷答功能。 第2章 硬件設計2.1器件介紹1.PLC與通用計算機沒有什么區(qū)別，只是一臺增強了I/O功能的可與控制對象方便連接的計算機。其完成控制的實質(zhì)是按一定算法進行IO變換，并將這個變換物理實現(xiàn)，應用于工業(yè)現(xiàn)場。 1. 輸入寄存器 輸入寄存器可按位進行

4、尋址，每一位對應一個開關(guān)量，其值反映了開關(guān)量的狀態(tài)，其值的改變由輸入開關(guān)量驅(qū)動，并保持一個掃描周期。CPU可以讀其值，但不可以寫或進行修改。 2. 輸出寄存器 輸出寄存器的每一位都表明了PLC在下一個時間段的輸出值,而程序循環(huán)執(zhí)行開始時的輸出寄存器的值,表明的是上一時間段的真實輸出值。在程序執(zhí)行過程中,CPU可以讀其值,并作為條件參加控制,還可以修改其值,而中間的變換僅僅影響寄存器的值。只有程序執(zhí)行到一個循環(huán)的尾部時的值才影響下一時間段的輸出，即只有最后的修改才對輸出接點的真實值產(chǎn)生影響。 3. 存儲器 存儲器分為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)存儲器存儲的是系統(tǒng)程序，它是由廠家開發(fā)固化好了的，用

5、戶不能更改，PLC要在系統(tǒng)程序的管理下運行。用戶存儲器中存放的是用戶程序和運行所需要的資源，I/O寄存器的值作為條件決定著存儲器中的程序如何被執(zhí)行，從而完成復雜的控制功能。 4. CPU單元 CPU單元控制著IO寄存器的讀、寫時序，以及對存儲器單元中程序的解釋執(zhí)行工作，是PLC的大腦。 5. 其它接口單元 其它接口單元用于提供PLC與其它設備和模塊進行連接通信的物理條件。 2.2 控制系統(tǒng)選取 搶答器對時間間隔的要求很高，而且多在會議、答辯賽等一些正規(guī)的需要進行搶答的場合中使用，所以對設備的精準性和可靠性要求很高。為此，我們對將采用的控制系統(tǒng)進行了全面的分析對比?？删幊炭刂破鳎≒LC）是由工業(yè)

6、微型計算機、輸入, 輸出設備、保護及抗干擾隔離電路等構(gòu)成的微機控制裝置，具有順序、周期性工作的特征，從應用角度看可編程控制器具有如下特點：1、可靠性高：由于可編程控制器的輸入, 輸出端口均采用繼電器或光電耦合器件，采取了隔離和抗干擾措施，使其具有很高的抗干擾能力，因而能在惡劣環(huán)境下可靠工作。2、體積?。河捎谠谥圃鞎r采用了大規(guī)模集成電路和微處理器，用軟件編程代替了硬連線，便于安裝，實現(xiàn)了小型化。3、通用性好：由于可編程控制器采用模塊化結(jié)構(gòu)，一般有CPU 模塊、電源模塊、PID模塊、模擬輸入和輸出模塊等，可以用這些模塊靈活的組成各種不同的控制系統(tǒng)，對不同的控制系統(tǒng)，只需選取不同的模塊即可，因而具有

7、很好的適用性。4、使用方便：對于不同的控制系統(tǒng)，當硬件結(jié)構(gòu)選定后，如果輸入、輸出作很小的變動時，只需修改相應程序即可，無需對系統(tǒng)連線做較大的修改，減少了現(xiàn)場調(diào)試的工作量，使用起來靈活方便?；诳删幊炭刂破鞯纳鲜鰞?yōu)點能夠適應和滿足立體車庫高性能的使用要求，所以我確定該車庫控制系統(tǒng)為歐姆龍PLC統(tǒng)連線5、序循環(huán)執(zhí)行開始時的輸出寄存器的值,表明的是上一時間段的真實輸出值。在程序執(zhí)行過程中,CPU可以讀其值,并作為條件參加控制,還可以修改其值,而中間的變換僅僅影響寄存器的值。只有程序執(zhí)行到一個循環(huán)的尾部時的值才影響下一時間段的輸出，即只有最后的修改才對輸出接點的真實值產(chǎn)生影響。2.3硬件連接根據(jù)系統(tǒng)要

8、求和所需要的硬件，系統(tǒng)數(shù)字量輸入點總計6個點，輸出點總計7個點。綜合考慮到系統(tǒng)的性價比和系統(tǒng)的可擴展性，輸入、輸出點留出一定量輸出寄存器的每一位都表明了PLC在下一個時間段的輸出值,而程序循環(huán)執(zhí)行開始時的輸出寄存器的值,表明的是上一時間段的真實輸出值。在程序執(zhí)行過程中,CPU可以讀其值,并作為條件參加控制,還可以修改其值,而中間的變換僅僅影響寄存器的值。只有程序執(zhí)行到一個循環(huán)的尾部時的值才影響下一時間段的輸出，即只有最后的修改才對如繼電器之類的物理電子器件和大量而有繁雜的硬件接線線路。當控制要求改變，需要變更控制系統(tǒng)功能時，可以用編程器在線或離線修改程序，修改接線量很小。同一個PLC裝置有、用

9、于不同的控制對象，只是輸入、輸出組件和應用軟件不同而已硬件連接如圖2-3 圖2-32.4系統(tǒng)流程圖結(jié)束倒計時10秒搶答閃爍違規(guī)號碼開始是否有搶答顯顯示搶答號碼第3章 軟件設計3.1 控制流程本系統(tǒng)中設有4個搶答輸入按鈕、7個輸出指示燈，一個復位按鈕、一個開始按鈕。在主持人的主持下,參賽人通過搶先按下按鈕回答問題。首先應使用復位按鈕復位后做好搶答準備。當主持人說開始，并同時按下開始按鈕，搶答開始,并有三十秒限定時間。1若搶答者在此前搶先輸入，則屬違規(guī)要予指示該臺臺號，同時紅燈亮,以便扣分懲罰。2.只有在主持人按下開始搶答按鈕后（綠燈亮），搶答者才能搶答，首先按下?lián)尨鹌鞯?，利用指示燈作為指示?.

10、如果在二十五秒時間內(nèi)各參賽人均不搶答,此時黃燈閃爍作為警示，到三十秒紅燈亮，提示答題時間到。4.主持人按下復位按鈕后，新一輪搶答開始。3.2 整體設計根據(jù)PLC智能搶答器的控制要求，應用程序采用一體化結(jié)構(gòu)。通過PLC控制程序來實現(xiàn)整體的運行，系統(tǒng)僅需要少量的按鈕和接口，一般的PLC配置都可運行。該系統(tǒng)本著簡單易懂、可靠性強、適應性強等方面進行設計。在搶答時只需按動按鈕即可數(shù)碼管在系統(tǒng)程序的控制下自動顯示組號以及倒計時時間。安全、可靠、省時、省力、價格便宜?？刂栖浖脷W姆龍PLC編程軟件，采用梯形圖語言編寫,工作系統(tǒng)自動控制流程所示。根據(jù)系統(tǒng)控制要求，進行針對性設計，要充分保證系統(tǒng)的安全，保證

11、整個系統(tǒng)的運行安全可靠。自動條件下，必須復位后在滿足自動條件下才能進行自動運行程序，當中充分應用各個過程的互鎖來保證系統(tǒng)的安全。如下圖所示，有主程序和若干子程序組成，其整體設計工作編碼器硬件結(jié)構(gòu)選定后，如果輸入、輸出作很小的變動時，只需修改相應程序即可，無需對系統(tǒng)連線做較大的修改，減少了現(xiàn)場調(diào)試的工作量，使用起來靈活方便?；诳删幊炭刂破鞯纳鲜鰞?yōu)點能夠適應和滿足立體車庫高性能的使用要求編碼器如圖3-2圖3-2 3.2.1搶答器數(shù)碼管顯示 圖3.2.1第四章.系統(tǒng)介紹及調(diào)試4.1 PLC的簡介 PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的一種數(shù)字運算操作的電子裝置，是帶有存儲器，可以編制程序的控制器。它

12、能夠存儲和執(zhí)行指令，進行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)等操作，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械和生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形式一體，易于拓展其功能的原則設計。PLC的初期由于其價格高于繼電器控制裝置，使其應用受到限制。但近年來由于微處理器芯片及有關(guān)元件價格大大下降，使PLC的成本下降，同時又由于PLC的功能大大增強，使PLC 的應用越來越廣泛，廣泛應用于鋼鐵、水泥、石油、化工、采礦、電力、機械制造、汽車、造紙、紡織、環(huán)保等行業(yè)。4.2 PLC的特點1.抗干擾能力強，可靠性高 繼電接觸器控制系統(tǒng)雖具有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機械觸

13、頭，使設備連線復雜，由于器件的老化、脫焊、觸頭的抖動及觸頭在開閉時受電弧的損害大大降低了系統(tǒng)的可靠性。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/10-1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。 2.而PLC采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的電子存儲器件來完成，大部分繼電器和復雜的連線被軟件程序所取代，故壽命長，可靠性大大提高。3.微機雖然具有很強的功能，但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場的電磁波干擾，電源波動，機械振動，溫度和濕度的變化

14、，都可能使一般通用微機不能正常工作。而PLC在電子線路、機械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸收了生產(chǎn)控制經(jīng)驗，主要模塊4.構(gòu)上對耐熱、防潮、抗震等都有精確的考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾能力，目前個生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC，平均無故障時間都大大超過了IEC規(guī)定的10萬小時，有的甚至達到了幾十萬小時。 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、通用性強、應用靈活 PLC產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，外圍模塊品種也多，可有各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。在PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，只需在PLC的端子上接入相應的輸入、輸出信號線即可，不需要諸如繼電器之類的物理電子器件和大量而有繁雜的硬件接線線路。當控制要

15、求改變，需要變更控制系統(tǒng)功能時，可以用編程器在線或離線修改程序，修改接線量很小。同一個PLC裝置有、用于不同的控制對象，只是輸入、輸出組件和應用軟件不同而已。 編程方便，易于使用 PLC是面向用戶的設備，PLC的設計者充分考慮到現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能和習慣，PLC程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。梯形圖與繼電器原理圖相類似，直觀易懂，容易掌握，不需要專門的計算機知識和語言，深受現(xiàn)場電氣技術(shù)人員的歡迎。 功能完善，擴展能力強 PLC中含有數(shù)量巨大的用于開關(guān)量處理的繼電器類軟件，可輕松地實現(xiàn)大規(guī)模的開關(guān)量邏輯控制，這是一般的繼電器控制所不能實現(xiàn)的。PLC內(nèi)部具有許多控制功能，能方

16、便地實現(xiàn)D/A、A/D轉(zhuǎn)換及PID運算，實現(xiàn)過程控制、數(shù)字控制等功能。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，他不僅可以控制一臺單機，一條生產(chǎn)線，還可以控制一個機群，許多生產(chǎn)線。他不但可以進行現(xiàn)場控制，還可以用于遠程控制。 PLC控制系統(tǒng)設計、安裝、調(diào)試方便 PLC中相當于繼電器系統(tǒng)中的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等“軟元件”數(shù)量巨大，硬件齊全，且為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，并已商品化，故可按性能、容量（輸入、輸出點、內(nèi)存大?。┑冗x用組裝。， 4.3系統(tǒng)功能調(diào)試 這次設計的搶答器電路圖簡單，很多芯片的邏輯功能也都很清楚所以在調(diào)試時可以前判斷該電路會是怎樣的結(jié)果，對于這個搶答器,它涉及的大多都是數(shù)字電路的問題.所需要

17、調(diào)試的值并不多.首先將各個模塊連接到一起后,注意檢查各個部分是否連接正確, 還得仔細地看一下所用器件的型號是不是我們要的那種,在確保連接無誤的情況下.那就能將整個電路進行防真了。按動各個按鍵，看看各管腳的電平變化是不是正確的，同時觀察各個集成器件的各個管腳的電平變化情況，以及數(shù)碼顯示器的顯示是否正確.如有不正確的就將其逐個問題解決了再進行后面的調(diào)試，直到所有問題都解決了為止。當連接好所有電路后，我們小組幾個人一起，讓一個人當主持人，另外幾個當選手進行試驗。首先主持人斷開控制開關(guān)，宣布搶答開始，當有選手搶答時,該選手的指示燈閃爍，并且揚聲器也鳴叫提示其他選手停止搶答，但該選手回答玩主持人的問題后

18、，主持人宣布他回答是否正確，正確或錯誤就用計分器相應給他加（減）分。另外也測試了當主持人合攏搶答開關(guān)時，看能否搶答。結(jié)果和預測的一樣是不能搶答的。本次實驗所用的仿真軟件為ISIS,由于ISIS比較簡單易懂,比較適合初學者使用,但ISIS存在仿真元件不齊的問題.所以在仿真過程中會遇到一些找不到元件的問題,這就需要我們尋找其他的相同功能的元器件進行替代.這是我們在用ISIS中應該最注意的問題. 總之在用ISIS仿真中我們多多少少會遇到一些問題,我們應當盡量去解決這些問題,得到我們所需要的仿真效果. 此搶答器設計是按要求一步一步完成的，因此主要功能有三個： 搶答器的搶答功能，它能準確分辨、記錄第一個有效按下?lián)尨疰I者信息用聲、光指示。 具有倒計時功能，這樣可以加強現(xiàn)場氣氛，增加緊迫感。若預定時間無，倒計時器的顯示為0，并且指示燈亮起，提示選手不能搶答。 還具有計分功能，即統(tǒng)計選手得分情況?？偨Y(jié)本次課程設計對于我的課題的要求基本上實現(xiàn)了。這次課程設計時間有點匆忙，雖然大部分的功能都實現(xiàn)了，但是還是會存在不完美的地方，實在是時間有點緊，沒辦法做長時間的修改。設計進行地比較成功，對常用的芯片無論是從功能上，還是構(gòu)造上都在了更深的了解，更重要的是鍛煉了我們的動手能力，平時看書都能看得明白，但是到了仿真的時候還是會出現(xiàn)很多的問題，有時候一個小失誤致使整個電路工作狀