知識(shí)競(jìng)賽搶答器的PLC設(shè)計(jì)

1、知識(shí)競(jìng)賽搶答器的plc設(shè)計(jì)摘要： 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和文化實(shí)業(yè)的發(fā)展，在很多公開競(jìng)爭(zhēng)場(chǎng)合要求有公正的競(jìng)爭(zhēng)裁決，諸 如證券、股票交易及各種智力競(jìng)賽等，因此出現(xiàn)了搶答器。®初的搶答器是由優(yōu)先權(quán)編碼器構(gòu) 成的邏輯電路，其運(yùn)算速度慢，線路復(fù)雜，可靠性不高，功能也比較簡(jiǎn)單，特別是當(dāng)搶答路數(shù) 很多時(shí)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)就更加困難。因此，一種能夠體現(xiàn)競(jìng)賽的公開、公平、公正性的知識(shí)競(jìng)賽搶 答器成為一種需求。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)乂增加一系列的實(shí)用功能并簡(jiǎn)化其電路結(jié)構(gòu)，其將 以其控制方便，靈活，只要改變輸入plc的控制程

2、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)鍵詞: plc；知識(shí)競(jìng)賽搶答器：七段數(shù)碼器；io分配buzzer plc design knowledge contestabstract: with the development of our country economy and cultural industry，public competition requires a fair adjudgement in many occasions,such as securities and ruling stock trading and various intel

3、ligence contest etc, resulting in various responder. first vies to answer first is composed of priority encoder which is constiuted by logic circuit, the speed and reliability of it is not high and the circuit is complex，but the function is simple, especially when there are many responders， it is mo

4、re difficult to achieve. therefore，a responder to reflect a kind of openness，fairness and impartiality of the knowledge competition is a kind of demand occupations.the core of this design is based on plc，it is composed of system structure diagram，procedures, ladder-diagram and the allocation of inpu

5、t and output terminals,the design not only retains the basic function of the the original responder but increases a series of practical function and simplifies the circuit structure，it will be easy and flexible to its control, as long as change the plc control procedures，you are able to change the p

6、rogram of the competition responder, making the competition fair and justice.key words： plc; the knowledge competition responder;7 digital device;io distribution1雜51.1課題研宄來(lái)源51.2課題研究?jī)?nèi)容51.3可編程控制器概論61.3.1 plc的簡(jiǎn)介61.3.2 plc的用途71.3.3 plc的特點(diǎn)71.3.4 plc的分類92整體方案的選擇112.1整體功能介紹112.2競(jìng)賽搶答器的控制要求112.3用單片機(jī)和plc分別做系統(tǒng)

7、的比較133硬件設(shè)計(jì)153.1控制特點(diǎn)分析錯(cuò)誤!未定義書簽。3.2 plc機(jī)型的選擇步驟與原則錯(cuò)誤!未定義書簽。3.3 plc的硬件設(shè)計(jì)方案184軟件設(shè)計(jì)194.1軟件編程及上機(jī)調(diào)試過(guò)程194.2梯行圖215總結(jié)錯(cuò)誤!未定義書簽。致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤!未定義書簽。1緒論1.1課題研宄來(lái)源本課題來(lái)自上海職業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電一體化專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目“知識(shí)競(jìng)賽搶答器的plc設(shè)計(jì)”。1.2研宄課題的內(nèi)容隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，人文環(huán)境的進(jìn)步，在許多娛樂商業(yè)場(chǎng)合出現(xiàn)的搶答器實(shí)現(xiàn)了一定水平的公平公正的競(jìng)爭(zhēng)。由于早期的搶答器是巾優(yōu)先權(quán)編碼器構(gòu)成的邏輯電路，它運(yùn)算速度慢，線路復(fù)雜，可靠性不高，不

8、能很好實(shí)現(xiàn)公平公正，于是用plc制作搶答器，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，編程容易，擴(kuò)張性高，修改方便，方便了在生活屮的應(yīng)用。搶答器，顧名思義就是川于比賽時(shí)，跟對(duì)手比反應(yīng)時(shí)間，思維運(yùn)轉(zhuǎn)快慢的新型電器。隨著社會(huì)科技技術(shù)的不斷發(fā)展，他的應(yīng)用場(chǎng)合也隨之增加；技術(shù)含饉大提升；更加方便可靠。用plc進(jìn)行知識(shí)競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)，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。此任務(wù)的搶答器可根裾應(yīng)答者搶答情況自動(dòng)設(shè)定答題時(shí)問，并根據(jù)情況用燈光和聲音現(xiàn)實(shí)其冋答正確和錯(cuò)誤。本文介紹四路智力搶答器，四路智力搶答器有四個(gè)搶答按鈕最先按下按鈕有效，在此之后按下按鈕無(wú)效，伴有燈光和聲音指示，并開始計(jì)

9、時(shí)答題時(shí)間。計(jì)時(shí)時(shí)間到聲音提示停止答題，同時(shí)有警報(bào)響起。主持人有開始和停止按鈕，及系統(tǒng)帶的復(fù)位按鈕。1.3可編程控制器概論可編程控制器(plc)是一種新型的通用自動(dòng)化控制裝罝，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，具有控制功能強(qiáng)，可靠性高，使用靈活方便，易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用越來(lái)越廣泛。可編程控制器(programmable logic controller)即plc?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)挽制的各個(gè)領(lǐng)域。他以微處理為核心，用編寫的程序不僅可以進(jìn)行邏輯控制，還可以定時(shí),計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過(guò)數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來(lái)控制機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。美國(guó)電氣 制造商協(xié)會(huì)經(jīng)過(guò)4年調(diào)查，與1

10、980年將其正式;命名為可編程控制器(programmable controller),簡(jiǎn)寫為pc。后來(lái)由于pc這個(gè)名稱常常被mj來(lái)稱呼個(gè)人電腦(personal computer),為了區(qū)別,現(xiàn)在也把可編程控制器稱為plc|4,|5,o1.3.1 plc的簡(jiǎn)介國(guó)際電工委員會(huì)(iec)于1987年對(duì)plc定義如下|41。plc是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，是帶有存儲(chǔ)器，可以編制程序的控制器。它能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行指令，進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)等操作，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程。plc及其有關(guān)的外闈設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制

11、系統(tǒng)形式一體，易于拓展其功能的原則設(shè)計(jì)。事實(shí)上，plc就是以嵌入式cpu為核心，配以輸入，輸出等模塊，可以方便的用于工業(yè)控制領(lǐng)域的裝置。plc與機(jī)器人，計(jì)算機(jī)幫助設(shè)計(jì)與制造一起作為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱1.3.2plc的用途plc的初期由于其價(jià)格高于繼電器控制裝置，使其應(yīng)川受到限制。但近年來(lái)由于微處理器芯片及有關(guān)元件價(jià)格大大下降，使plc的成本下降，同時(shí)又由于plc的功能大大增強(qiáng)，使plc的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、石油、化工、采礦、電力、機(jī)械制造、汽車、造紙、紡織、環(huán)保等行業(yè)。1.3.3plc的特點(diǎn)（1）抗干擾能力強(qiáng)，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(jī)

12、械觸頭，使沒備連線復(fù)雜，由于器件的老化、脫焊、觸頭的抖動(dòng)及觸頭在開閉時(shí)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)屮使川丫大量的屮間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障，plc用軟件代替大蜇的屮間繼電器和時(shí)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(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。而plc采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器件來(lái)完成，大部分繼電器和s雜的連線被軟件程序所取代，故壽命長(zhǎng)，可靠性大大提高。微機(jī)雖然具有很強(qiáng)的功能，但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁波干擾，電源波動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)，溫度和濕度的變化，都可

13、能使一般通用微機(jī)不能正常工作。而plc在電子線路、機(jī)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(yàn)，主要模塊均采用了大規(guī)模集成電路，i/o系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路：在結(jié)構(gòu)上對(duì)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(gè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的plc，平均無(wú)故障時(shí)間都大大超過(guò)了 iec規(guī)定的10萬(wàn)小時(shí)，有的甚至達(dá)到了幾十萬(wàn)小吋。（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)、應(yīng)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，可有各種纟ii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)巾，只耑在plc的端子上接入相應(yīng)的輸入、輸出信號(hào)線即可，

14、不耑要諸如繼電器之類的物理電子器件和大:w:而有繁雜的硬件接線線路。當(dāng)控制要求改變，需要變更控制系統(tǒng)功能時(shí)，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(gè)plc裝置宥、用于不同的控制對(duì)象，只是輸入、輸出組件和應(yīng)用軟件不同而已。(3) 編程方便，易于使用plc是面向用戶的設(shè)備，plc的沒計(jì)者充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣，plc程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令形式。梯形圖與繼電器原理圖相類似，直觀易懂，界易掌握，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)和語(yǔ)言，深受現(xiàn)場(chǎng)電氣技術(shù)人員的歡迎。(4) 功能完善，擴(kuò)展能力強(qiáng)plc屮含有數(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(shí)現(xiàn)大規(guī)模

15、的開關(guān)量邏輯控制，這是-般的繼電器控制所不能實(shí)現(xiàn)的。plcia)部具有許多控制功能，能方便地實(shí)現(xiàn)d/a、a/d轉(zhuǎn)換及pid運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)過(guò)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(tái)單機(jī)，一條生產(chǎn)線，還可以控制一個(gè)機(jī)群，許多生產(chǎn)線。他不但可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，還可以用于遠(yuǎn)程控制。(5) plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便plc中相當(dāng)于繼電器系統(tǒng)中的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)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)，并己商品化，故可按性能、容量(輸入、輸出點(diǎn)、內(nèi)存大小)等選用組裝。又由于用軟件編程取代了硬接線實(shí)現(xiàn)控制功能，使安裝接線量大大減小，設(shè)計(jì)人員只要一臺(tái)plc

16、就可進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試。而繼電接觸器系統(tǒng)需要在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，工作鋱很大且繁難。plc控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和i/o點(diǎn)的狀態(tài)均有顯示。工作人員通過(guò)他可查出故障原因，便于迅速處理，及時(shí)排除(6) 結(jié)構(gòu)緊湊體積小、重量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。由于以上特點(diǎn)，使得plc獲得極為廣泛的應(yīng)用。1.3.4plc的分類按i/o點(diǎn)數(shù)容量分類一般來(lái)說(shuō)，plc處理的i/o點(diǎn)數(shù)比較多，反映控制關(guān)系比較復(fù)雜，用戶要求的程序存儲(chǔ)器容量比較大，要求plc的指令及其他功能比較多，指令執(zhí)行的過(guò)程比較快等。按plc的輸入輸出點(diǎn)數(shù)可將plc分為三類。公司的slc500系列等整式plc等產(chǎn)品。微型

17、plc i/o點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)的plc為超小型或微型plco(2) 小型plc i/o點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以下，用戶程序存儲(chǔ)容呈小于8kb的為小型plc。它可以連接開關(guān)量和模擬量i/o模塊以及其他各種特殊功能模塊，能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)裾處理和傳送、通信聯(lián)m等功能。如西門子公司的s7-200plc，三菱公司的fi、f2和fx0系列plc都屬于小型機(jī)。(3) 中型plc i/o點(diǎn)數(shù)在5122048點(diǎn)之間的為中型plc。它除了具有小型機(jī)所能實(shí)現(xiàn)的功能外，還具有更強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)功能、更豐富的指令系統(tǒng)、更大的內(nèi)存容量和更快的掃描速度。如西門子公司的s7-300plc、三菱公司的a1s系列

18、plc都屬于中型機(jī)。(4) 大型plc i/o點(diǎn)數(shù)為048點(diǎn)以上的為大型plco它具有極強(qiáng)的軟件和硬件功能、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能，它可以構(gòu)成三級(jí)通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。另外大型plc還可以采用三個(gè)cpu構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機(jī)器具有更高的可靠性。如西門子公司的s7-400系列plc、三菱公司的a3m、a3n系列plc都屬于大型機(jī)。典型的大型plc有siemens公司的s7-400系列、omron公司的cvm1和cs1系列、sb公司的slc5/05系列等產(chǎn)品。上述劃分沒有嚴(yán)格的界限，隨著plc技術(shù)的飛速發(fā)展，某些小型plc也具備中型機(jī)和大型機(jī)的功能，這也是plc的發(fā)展趨勢(shì)。按結(jié)構(gòu)形式分類

19、按plc物理結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為整體式（也稱單元式）和組合式（也稱模塊式）兩類。（1）整體式結(jié)構(gòu)整體式結(jié)構(gòu)的plc是將屮央處理單元（cpu）、存儲(chǔ)器、輸入單元、電源、通信端口、i/o擴(kuò)展端口等組裝在一個(gè)箱體a構(gòu)成主機(jī)。|aj外還有獨(dú)立的i/o擴(kuò)展單元等通過(guò)擴(kuò)展電纜與主機(jī)上的擴(kuò)展端口相連，以構(gòu)成plc不同配置與主機(jī)配合使川。整體式結(jié)構(gòu)的plc結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低、安裝方便。小型機(jī)常用這種結(jié)構(gòu)。（2）組合式結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)的plc是將cpu、輸入單元、輸出單元、電源單元、智能i/o單元，通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板和擴(kuò)展模塊。組合式的特點(diǎn)是配置靈活，輸入接點(diǎn)、輸fli接點(diǎn)的數(shù)量可以ft巾選擇，

20、各種功能模塊可以依需要靈活配置。大、中型plc常用組合式 結(jié)構(gòu)。2整體方案的選擇2.1整體功能介紹知識(shí)競(jìng)賽搶答器，顧名思義就是用于比賽時(shí)，跟對(duì)手比反應(yīng)吋間，思維運(yùn)轉(zhuǎn)快慢的新型電器。隨著社會(huì)科技技術(shù)的不斷發(fā)展，它的應(yīng)用場(chǎng)合也隨之增加；技術(shù)含量大大提升；更加方便可靠。0前，形式多樣、功能完備的搶答器已廣泛應(yīng)用于電視臺(tái)、商業(yè)機(jī)構(gòu)、學(xué)校及企事業(yè)單位，它為各種競(jìng)賽增添了刺激性、娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。用plc進(jìn)行知識(shí)競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)，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。2.2競(jìng)賽搶答器的控制要求一、在主持人按下?lián)尨鸢粹o之前，選手提前搶答則選手桌上

21、的指示燈1或者2閃爍4秒，然后熄滅二、在主持人按下?lián)尨鸢粹o之后15秒鐘之內(nèi)，選手未搶答則主持人桌上的指示燈火，宣布搶答無(wú)效。三、主持人按下?lián)尨鸢粹o以后，其中一個(gè)選手先搶答，其桌上的指示燈亮，另一個(gè)選手不能搶答桌上的指示燈不亮。四、選手搶答后必須在40秒鐘之內(nèi)回答完畢，如果在40秒鐘內(nèi)未回答完畢則其桌上的指示燈滅，主持人桌上的指示燈亮，15秒后自動(dòng)熄滅。五、每一次搶答之前主持人按下復(fù)位開關(guān)，使得各選手桌上的指示燈處于熄滅狀態(tài)。六、選手回答正確以后，主持人按下加分按鈕，則其對(duì)應(yīng)的選手組計(jì)分燈亮一個(gè)，回答錯(cuò)誤，按下減分按鈕，則對(duì)應(yīng)的選手組計(jì)分燈滅一個(gè)。主持人按下復(fù)位按鈕以后，加減分指示燈不變化。閣2

22、-2搶答器工作流程2.2.3用單片機(jī)和plc分別做系統(tǒng)的比較所謂單八機(jī)系統(tǒng)就是采川目前市場(chǎng)上的單八機(jī)cpu及其它外圍芯八，根據(jù)不同系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路板，最終設(shè)計(jì)成一臺(tái)簡(jiǎn)易的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)程序以達(dá)到所要求的控制功能。這種形式在80年代國(guó)內(nèi)很流行，但由于受到本身可靠性及其它方面的限制，目前除了儀表上仍然采用外，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用已逐步被plc所代替。單片機(jī)的可靠性：巾于目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的單片機(jī)芯片的品質(zhì)良莠不齊，很大一部分還是國(guó)外篩選出來(lái)的次等品，加上其它外圍元件（如電阻、電容等）的參數(shù)離散性也很大，批量小的產(chǎn)品不可能經(jīng)過(guò)篩選配對(duì)等技術(shù)處理，因此這樣的產(chǎn)品很難做到很好的一致性和高可靠性，因力任

23、一元件的參數(shù)偏離設(shè)計(jì)要求都會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。另外，單片機(jī)的所有器件均不是工業(yè)級(jí)的，抗干擾性特別是抗電源干擾能力很弱，而國(guó)a的電源一般都很差，加上壓片機(jī)的變頻調(diào)速對(duì)電源的干擾很大，因此，更可能引起單片機(jī)系統(tǒng)的不穩(wěn)定111121。單片機(jī)的可擴(kuò)展性：由于單片機(jī)的線路是根裾一定的功能要求特別設(shè)計(jì)的，所以要增加一個(gè)功能就要重新設(shè)計(jì)線路，而且對(duì)應(yīng)的程序都要重新設(shè)計(jì)。這樣對(duì)于增加功能的開發(fā)成本和周期都會(huì)增加111。單片機(jī)的可維護(hù)性：一旦單片機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，很難診斷出故障元件，最簡(jiǎn)單的方法是更換整個(gè)系統(tǒng)，這樣維修成本增加了121。操作：現(xiàn)在國(guó)內(nèi)單片機(jī)系統(tǒng)的操作均采用自設(shè)計(jì)的鍵盤，設(shè)定數(shù)據(jù)用撥碼開關(guān)，顯示用l

24、ed,整個(gè)面板顯得繁鎖，而且為了減少操作鍵，設(shè)計(jì)時(shí)往往一鍵多用，操作人員很難脫開說(shuō)明書操作。特別是故障顯示只能顯示故障代碼，一旦發(fā)生故障，操作人員必須翻閱說(shuō)明書方能發(fā)現(xiàn)故障所在，最終按說(shuō)明書指示排除故障，這樣排除故障的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)?？傊@樣的人機(jī)對(duì)話不夠友善。特點(diǎn)：不可靠，價(jià)格便宜。可編程控制器(plc):所謂plc系統(tǒng)就是采用目前市場(chǎng)上各大工業(yè)控制廠家生產(chǎn)的可編程控制器，根據(jù)要求選用不同的模塊，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)程序以達(dá)到所設(shè)計(jì)的功能。這種形式目前在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最為廣泛1plc的可靠性：進(jìn)口 plc采用的cpu都是生產(chǎn)廠家專門設(shè)計(jì)的工業(yè)級(jí)專用處理器，其余各元件也是直接向生產(chǎn)廠家購(gòu)買的，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格

25、挑選的工業(yè)級(jí)元件，另外它的電源模塊也是集各大公司工業(yè)控制的經(jīng)驗(yàn)而特別設(shè)計(jì)的，抗干擾性特別是抗電源干擾能力有很大提高，即使在電源很差和變頻調(diào)速的干擾下仍能正常工作。plc的可擴(kuò)展性：要增加一個(gè)功能只要增加相應(yīng)的模塊和修正對(duì)應(yīng)的程序，而plc的編程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，這樣對(duì)于開發(fā)周期會(huì)縮短。plc的可維護(hù)性：plc本身有很強(qiáng)的自診斷功能，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，根據(jù)自診斷很容易診斷出故障元件，即使非專業(yè)人員也能維修，如果故障由于程序設(shè)計(jì)不合理引起，由于它提供完善的調(diào)試工具，要找出故障也較為簡(jiǎn)單。操作：plc的操作采用觸摸式操作終端，人機(jī)界面，全屏品示，上面設(shè)計(jì)了很詳盡的操作指南，即使第一次使用，也能根據(jù)提示順

26、利操作，這就降低了對(duì)操作人員的要求，一般工人也能很快掌握。另外，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，畫面自動(dòng)切換到故障提示畫面，提示故障原因和排除方法。甚至可以顯示故障在機(jī)器上的位置，維修人員可以根據(jù)提示很快排除故障。特點(diǎn)：價(jià)格與前二種控制器相比略貴，可靠性好，操作簡(jiǎn)單。綜合以上的分析和比較，最終決定采用plc。3硬件電路設(shè)計(jì)3.1控制特點(diǎn)分析知識(shí)競(jìng)賽搶答器通過(guò)plc進(jìn)行按控制要求編程，其主要的輸入就是通過(guò)裁判員和參賽選手的按鈕，然后將信號(hào)傳遞給信息分析巾心（plc），plc將根據(jù)信號(hào)作出相應(yīng)的響應(yīng)。知識(shí)競(jìng)賽搶答器有六個(gè)輸入信號(hào)（即六個(gè)按鈕），九個(gè)輸出信號(hào)（即五個(gè)臺(tái)燈信號(hào)、一個(gè)音響信號(hào)、三個(gè)數(shù)碼管輸出信號(hào)）。巾

27、上可知plc共有六個(gè)輸入點(diǎn)，九個(gè)輸山點(diǎn)。系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖如下圖3-1所示：3.2plc機(jī)型的選擇步驟與原則隨著plc技術(shù)的發(fā)展，plc產(chǎn)品的種類也越來(lái)越多。不同型號(hào)的plc,其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等也各有不同，適用的場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選用plc，對(duì)于提高plc控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。plc的選擇主要應(yīng)從plc的機(jī)型、容s、i/o模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。plc機(jī)型的選擇plc機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提卜，力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)主要考慮以下兒點(diǎn)：（1）合理的結(jié)構(gòu)型式plc主要

28、有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。整體式plc的每一個(gè)i/o點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小，一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式plc的功能擴(kuò)展靈活方便，在i/o點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、i/o模塊的種類等方而選擇余地大，ii維修方便，一般于較復(fù)雜的控 制系統(tǒng)。(2) 安裝力式的選擇plc系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程i/o式以及多臺(tái)plc聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程i/o硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程i/o式適用于大型系統(tǒng),系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程i/o可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程i/o電源；多臺(tái)plc聯(lián)網(wǎng)的分布式適

29、用于多臺(tái)沒備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合，可以選用小型plc，但必須要附加通訊模塊。(3) 相應(yīng)的功能要求一般小型(低檔)plc具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對(duì)于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選川能帶a/d和d/a轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)裾傳送功能的增強(qiáng)型低檔plc。對(duì)于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn)pid運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔plc。但是中、高檔plc價(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過(guò)程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。(4) 響應(yīng)速度要求plc是為工業(yè)(4動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次plc的響應(yīng)速度一

30、般都能滿足其應(yīng)用范圍閃的盂要。如果要跨范圍使用plc，或者某些功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考慮plc的響應(yīng)速度，可選用具有島速i/o處理功能的plc,或選用具有快速響應(yīng)模塊和屮斷輸入模塊的plc等。(5) 系統(tǒng)可靠性的要求對(duì)于一般系統(tǒng)plc的可靠性均能滿足。對(duì)可靠性要求很髙的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。（6）機(jī)型盡麓統(tǒng)一一個(gè)企業(yè)，應(yīng)盡量做到plc的機(jī)型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題： 機(jī)型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)和管理。 機(jī)型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。 機(jī)型統(tǒng)一，其外部設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)m通信，配上位

31、u算機(jī)后易于形成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。綜上所述，基于以上思想，選用歐姆龍公司的plc作為控制主機(jī)。3.3硬件設(shè)計(jì)方案，即io配線輸入設(shè)備：s1搶符/ri動(dòng)按鈕00000s2 1號(hào)搶答按鈕00001s3 2號(hào)搶答按鈕00002s4 1號(hào)加分按鈕00003s5 1號(hào)搶答按鈕00004s6 2號(hào)加分按鈕00005s7 2號(hào)減分按鈕00006s8復(fù)位按鈕00007輸岀設(shè)備：hl101000hl201001/01002hl301003/01004hl401005hl501006hl601007hl701100hl801101hl901102hl10 01103hl11 ()1104輸出點(diǎn)輸入點(diǎn)二 i

32、-_二 i24vooooo si ooooi s20000200003000040000553545556plc00006 s7 00007 s8hl1hl2hl3hl4hl5hl6hl7hl8hl9hl10hl1101000010010100201003010040100501006010070110001101011020110301004ozr>-ccomcomo敘能於答黑的i/o配線閣4軟件設(shè)計(jì)4.1軟件編程及上機(jī)調(diào)試過(guò)程根據(jù)以上設(shè)計(jì)的i/o配線圖，我們用歐姆龍的軟件進(jìn)行的編程。主要采用了歐姆龍的編程軟件進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)，主要加入了時(shí)間、計(jì)數(shù)的程序，其程序見附錄一；在這次的智能搶答

33、器設(shè)計(jì)過(guò)程屮，在我們的硬件完成制作以后，我們把程序傳入plc,進(jìn)行軟件調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了一下問題：(1)調(diào)試過(guò)程屮發(fā)現(xiàn)硬件與plc接線的時(shí)候，輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的接線出現(xiàn)了無(wú)響應(yīng)的現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)我們與湯老師對(duì)硬件的檢查，以及查詢各方而的資料，最終我們發(fā)現(xiàn)時(shí)在輸入點(diǎn)介入的時(shí)候，其公共端的電源接線上出現(xiàn)了差錯(cuò)。經(jīng)過(guò)調(diào)試，最后達(dá)到了預(yù)期的要求。(2)在這次的硬件設(shè)計(jì)完成以后，我們把程序傳入plcip,進(jìn)行上機(jī)凋試。發(fā)現(xiàn)在不同的時(shí)間段，各個(gè)信號(hào)燈的狀態(tài)如k圖所示序號(hào)10秒后20秒后30 秒 jrfhl1正常正常閃動(dòng)hl2正常正常閃動(dòng)hl3正常正常閃動(dòng)hl4正常正常閃動(dòng)hl5正常正常閃動(dòng)hl6正常正常閃動(dòng)hl7正常正常閃動(dòng)hl8正常正常閃動(dòng)hl9正常正常閃動(dòng)hl10正常正常閃動(dòng)hl11正常正常閃動(dòng)經(jīng)過(guò)集體討論，我們最后找到問題的解決方案，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)試，恢復(fù)了正常4.2梯行iss91461p.o