PLC控制應(yīng)用實(shí)訓(xùn)報(bào)告

1、PLC控制應(yīng)用實(shí)訓(xùn)報(bào)告This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020PLC控制應(yīng)用實(shí)訓(xùn)報(bào)告題目：智力競(jìng)賽搶答器專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師： XXXXX學(xué) 期：201學(xué)2013學(xué)年第二學(xué)期日 期：摘要現(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求做出迅速反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī) 格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系 統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程控制器正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，他是 以微處理器為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置，已成為當(dāng)

2、代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。 可編程序控制器（PLC）具有編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)、功能強(qiáng)、硬件配套齊全、用戶使用 方便、適應(yīng)性強(qiáng)、無觸點(diǎn)配線、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、體積小等特點(diǎn)，因此其 應(yīng)01非常廣泛，它應(yīng)01大規(guī)模集成電路，微型機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展成果，逐步 形成了具有多種優(yōu)點(diǎn)和微型，中型，大型，超大型等各種規(guī)格的系列產(chǎn)品，應(yīng)用于 從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的許多控制領(lǐng)域。近年來隨著科技的飛速發(fā) 展，PLC的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。搶答器是為智力競(jìng)賽參賽者答題時(shí)進(jìn)行搶答而設(shè)計(jì)的一種優(yōu)先判決器電路，廣 泛應(yīng)用于各種知識(shí)競(jìng)賽、文娛活動(dòng)等場(chǎng)合。在各類競(jìng)賽中，特

3、別是做搶答題時(shí)，在 搶答過程中，為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，通常設(shè)置一臺(tái)搶答器， 通過數(shù)顯、燈光及音響等多種手段指示出第一搶答者。同時(shí)，還可以設(shè)置記分、犯 規(guī)及獎(jiǎng)懲記錄等多種功能。利用PLC來設(shè)計(jì)搶答器，使以上問題得以解決，即使有 兩組的搶答時(shí)間相差兒微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題；而且其控制方便、靈活， 只要改變輸入PLC的控制程序，便可以改變競(jìng)賽搶答器的搶答的方案。關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)化；搶答器目錄現(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求做出迅速反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī) 格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系 統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程控

4、制器正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，他是 以微處理器為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置，已成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。 近年來隨著科技的飛速發(fā)展，PLC的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制 檢測(cè)日新月益更新。1概述1.1 智力競(jìng)賽搶答器的簡(jiǎn)要介紹搶答器是為智力競(jìng)賽參賽者答題時(shí)進(jìn)行搶答而設(shè)計(jì)的一種優(yōu)先判決器電路，廣 泛應(yīng)用于各種知識(shí)競(jìng)賽、文娛活動(dòng)等場(chǎng)合。在各類競(jìng)賽中，特別是做搶答題時(shí)，在 搶答過程中，為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，通常設(shè)置一臺(tái)搶答器， 通過數(shù)顯、燈光及音響等多種手段指示出第一搶答者。同時(shí)，還可以設(shè)置記分、犯 規(guī)及獎(jiǎng)懲記錄等多種功能。如果在搶答過程中，只靠人的視覺是很難判斷出哪

5、組先 答題。利用PLC來設(shè)計(jì)搶答器，使以上問題得以解決，即使有兩組的搶答時(shí)間相差 兒微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題；而且其控制方便、靈活，只要改變輸入PLC的 控制程序，便可以改變競(jìng)賽搶答器的搶答的方案。1.2 搶答器的控制要求（1）競(jìng)賽搶答器能使4個(gè)隊(duì)同時(shí)參加競(jìng)賽搶答。（2）設(shè)主持人為裁判臺(tái)，參賽隊(duì)為參賽臺(tái)。裁判臺(tái)設(shè)有音響和裁判燈，并設(shè)有開始 '復(fù)位按鈕SBO和加分SB5；參賽臺(tái)設(shè)有按鈕和燈。1-4號(hào)參賽臺(tái)分別對(duì)應(yīng)按鈕 SB1-SB4 及燈 ELl-EL4o（3）智能搶答器能適合以下比賽規(guī)則：出題后，各隊(duì)搶答必須在裁判說出“開始” 并按下開始'復(fù)位按鈕SBO后15s內(nèi)搶答，并由

6、數(shù)碼管顯示時(shí)間。如提前搶 答，搶答器將發(fā)出“違規(guī)”信號(hào)。15s時(shí)間到，如無隊(duì)搶答，則搶答器給出時(shí) 問已到信號(hào)，該題作廢。在有隊(duì)搶答的情況下，搶答器發(fā)出“搶答”信號(hào)，數(shù) 碼管開始計(jì)時(shí)顯示，并由數(shù)碼管顯示出搶到題的參賽隊(duì)號(hào)。搶到題的隊(duì)必須在 30s內(nèi)答完題，如30s內(nèi)還沒答完，則作超時(shí)處理。賽場(chǎng)還設(shè)有時(shí)間數(shù)碼顯示 器和顯示搶到答題隊(duì)號(hào)的數(shù)碼顯示器。（4）燈光與音響信號(hào)的意義如下：音響叫+某臺(tái)燈亮，由某參賽隊(duì)正常搶答。音響叫+某臺(tái)燈亮+裁判臺(tái)燈克，某 參賽隊(duì)違規(guī)。音響叫+裁判臺(tái)燈亮，無人搶答或答題超時(shí)。（5）在某個(gè)題目結(jié)束后，裁判員按下裁判臺(tái)上的開始、復(fù)位按鈕SBO,搶答器恢復(fù) 原來的狀態(tài)，為下一輪

7、搶答做好準(zhǔn)備。表1-1各硬件與座位的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖1-1結(jié)構(gòu)流程圖1. 3搶答器的控制特點(diǎn)分析智力搶答器通過PLC進(jìn)行控制，按要求進(jìn)行編程；其主要輸入就是通過裁判員 和參賽選手的按鈕，然后將信號(hào)傳遞給信息分析中心PLC, PLC將根據(jù)信號(hào)做出相應(yīng)2硬件電路設(shè)計(jì)2.1 PLC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、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、 通信

8、聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。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)方便的前提下， 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)：合理的結(jié)構(gòu)型式PLC主要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模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系 統(tǒng)。安裝方式的選擇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)

9、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)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分 別獨(dú)立控制，乂要相互聯(lián)系的場(chǎng)合，可以選用小型PLC,但必須要附加通訊模塊。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)，可選用能帶A/D和D/A轉(zhuǎn) 換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)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

10、或高檔PLC。但是中、高檔PLC價(jià)格較貴，一般用 于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。響應(yīng)速度要求PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿 足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。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，可選用具有高速I/O處理功能的 PLC,或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。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)可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否 采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。（6）機(jī)型盡量統(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

11、用，便于備品備件的采購和管理。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 局。機(jī)型統(tǒng)一，其外部設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計(jì)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，選用三菱FX2N-48MR的PLC作為控制主機(jī)。2.2 LED顯示器的設(shè)計(jì)由控制要求可知，七段數(shù)碼管是由七段發(fā)光二極管（LED）組合起來顯示數(shù)字 09的，如圖2-1所示，要顯示數(shù)字09中的不同數(shù)字，就必須根據(jù)需要點(diǎn)鳧七 段數(shù)碼管中不同段的LED發(fā)光。圖2-1常見LED數(shù)碼管的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.3 PLC與七段數(shù)碼管直接連接阻值計(jì)算根據(jù)LED數(shù)碼管每筆畫工作電流I在510

12、mA之間，若電流過大會(huì)損壞數(shù)碼 管，因此必須加限流電阻，其電阻可按下式計(jì)算R二（V0-V1） /I其中V0為加在LED兩端上的電壓，VI為L(zhǎng)ED數(shù)碼管每筆劃壓降（約為2V）。本次設(shè)計(jì)PLC電源采用的是直流24V, PLC的輸出電壓為5V,通過數(shù)碼管的電 流I=3mA計(jì)算可得R=1KC。本次設(shè)計(jì)共用到了三個(gè)數(shù)碼管，所以須要21個(gè)1KQ的 R,以及10個(gè)EL燈和一個(gè)音響。2.4 10分配表表2-1智能搶答器輸入輸出口分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)標(biāo)號(hào)名稱代號(hào)輸出點(diǎn)標(biāo)號(hào)裁判臺(tái)開始'豆位按鈕SB0SB0X0裁判臺(tái)燈EL0Y221號(hào)賽分搶答器按鈕SB1XI1號(hào)參賽分燈ELIY142號(hào)賽分搶

13、答器按鈕SB2X22號(hào)參賽分燈EL2Y153號(hào)賽臺(tái)搶答器按鈕SB3X33號(hào)參賽分燈EL3Y164號(hào)賽分搶答器按鈕SB4XI4號(hào)參賽分燈EL4Y17裁判臺(tái)加分按鈕SB5X5音響B(tài)Y21顯示器1LE1Y0-Y3顯示器2LE2Y4-Y7顯示器3LE3Y10Y13為了硬件電路接線方便和程序清晰易讀，用SBO作為開始'復(fù)位按鈕，4個(gè)參賽 隊(duì)分別用與之對(duì)應(yīng)號(hào)SB1、SB2、SB3、SB4設(shè)置按鈕。SB5為加分按鈕。輸出與輸入 對(duì)應(yīng)，用丫22輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)比賽開始信號(hào)（綠）燈ELO,用Y14、Y15、Y16、Y17輸 出信號(hào)驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈ELI、EL2、EL3、EL4。丫21輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)音響。Y10

14、-Y13 輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管1顯示各個(gè)參賽隊(duì)的隊(duì)號(hào)。丫0-丫3輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管2,顯示 搶答時(shí)間的個(gè)位，丫4-丫7輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管3,顯示搶答時(shí)間的十位。2.5 外部硬件接線圖PLC與數(shù)碼管采用串電阻通過譯碼器間接接連接方式。其外部硬件接線圖如圖 3-13所示。圖2-2外部硬件接線圖3程序設(shè)計(jì)3.1梯形圖設(shè)計(jì)3. 2程序語句表3.3程序運(yùn)行過程分析說明 當(dāng)裁判臺(tái)按下就將信號(hào)傳入PLC中，同時(shí)4個(gè)參賽隊(duì)處于搶答狀 態(tài)。然后根據(jù)哪個(gè)隊(duì)最先搶到題目，然后在規(guī)定的答題時(shí)間內(nèi)作答，或者答題超 時(shí)。（由規(guī)定顯示電路和音響作出反應(yīng)。）例如，1號(hào)參賽隊(duì)搶到題目，同時(shí)搶答 繼電器M21通電并自鎖，搶答繼電器

15、M21與其它參賽臺(tái)按鈕輸入觸點(diǎn)相串聯(lián)的常閉 觸點(diǎn)斷開，使得在有搶答按鈕按下的情況下，其它按鈕均無效。搶答繼電器M21閉 合，答題限時(shí)繼電器M25閉合并，使得答題限時(shí)計(jì)時(shí)器T 3開始計(jì)時(shí)。 1號(hào)參賽臺(tái)答題超時(shí)，答題限時(shí)計(jì)時(shí)器T3計(jì)時(shí)到，其常開觸點(diǎn)閉合。在答 題超時(shí)的情況下，T1的常開觸點(diǎn)串聯(lián)驅(qū)動(dòng)裁判臺(tái)的紅燈和音響。 1號(hào)參賽臺(tái)違規(guī)搶答，搶答允許繼電器M0未閉合，裁判員未按下開始按鈕 SBO,在違規(guī)搶答的情況下，M1PM14,與搶答者對(duì)應(yīng)的中間繼電器閉合使得 對(duì)應(yīng)搶答臺(tái)的登閃爍。 無參賽隊(duì)搶答，搶答限時(shí)計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)到，常開觸點(diǎn)閉合。當(dāng)無人搶答 時(shí)，T2的常開觸點(diǎn)串聯(lián)各個(gè)搶答臺(tái)燈。 搶答參賽隊(duì)號(hào)顯

16、示，選用輸出繼電器Y10Y13傳送數(shù)據(jù)給譯碼器再由譯碼 器驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管1的七段發(fā)光管，即當(dāng)有人搶答時(shí)即可顯示搶到題的隊(duì)號(hào)。 當(dāng)1號(hào)參賽臺(tái)搶到題，則1號(hào)參賽臺(tái)燈驅(qū)動(dòng)輸出繼電器Y14閉合，Y14的 常開觸點(diǎn)閉合，數(shù)碼管1即顯示“1”的字符。 當(dāng)2號(hào)參賽臺(tái)搶到題，則2號(hào)參賽臺(tái)燈驅(qū)動(dòng)輸出繼電器Y15閉合，數(shù)碼管 1即顯示“2”的字符。 當(dāng)3號(hào)參賽臺(tái)搶到題，則3號(hào)參賽臺(tái)燈驅(qū)動(dòng)輸出繼電器Y16閉合，數(shù)碼管 1即顯示“3”的字符。 當(dāng)4號(hào)參賽臺(tái)搶到題，則4號(hào)參賽臺(tái)燈驅(qū)動(dòng)輸出繼電器Y17閉合，數(shù)碼管 1即顯示“4”的字符。計(jì)時(shí)顯示程序。計(jì)時(shí)顯示程序由輸出繼電器Y0-Y3, Y4-Y7驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管2和 數(shù)碼管3完成

17、。其中輸出繼電器Y0-Y3驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管2,擔(dān)任秒個(gè)位的顯示；Y4-Y7驅(qū) 動(dòng)數(shù)碼管3,擔(dān)任秒十位的顯示。在搶答允許繼電器M0閉合后，有人正確搶答，繼電器M25閉合，數(shù)碼管2, 3 顯示倒計(jì)時(shí)間。按再次下開始'復(fù)位按鈕SBO, Ml閉合，各輸出繼電器輔助繼電器全部釋放，為 下一次搶答作準(zhǔn)備。5總結(jié)經(jīng)過這近兩個(gè)星期的努力，在老師和同學(xué)的幫助下做完了實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)的工作，山 于自己知識(shí)的缺乏及能力的有限，實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)中仍存在一些小毛病。但是通過這次的 實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)，我能運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)解決我在設(shè)計(jì)中遇到的問題，使自己思考問題的能 力得到了很大的提高。在做設(shè)計(jì)的過程中我查閱了很多的資料，并認(rèn)真的閱讀這些 與我的

18、設(shè)計(jì)相關(guān)的資料，從而我的專業(yè)涵養(yǎng)得到了提高，知識(shí)的儲(chǔ)備量也有所增 加。在做設(shè)計(jì)時(shí)，我復(fù)習(xí)了很多有關(guān)PLC知識(shí)，這使得我的專業(yè)知識(shí)得到了鞏固。 我想這對(duì)于自己以后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)有很大的幫助的。通過這次設(shè)計(jì)我也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處，在設(shè)計(jì)過程中我發(fā)現(xiàn)自己考慮問 題有些不全面，自己的專業(yè)知識(shí)掌握的很不牢固，所掌握的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件還不夠 多，我希望自己的這些不足之處能在今后的工作和學(xué)習(xí)中得到改善。而且，通過這 次設(shè)計(jì)，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持和努力，這將為以后的學(xué)習(xí)做出了最 好的榜樣！同時(shí)，該設(shè)計(jì)也有不足之處，由于自己能力有限，在PLC的I/O 口擴(kuò)展 方面知識(shí)的欠缺，使得這次設(shè)計(jì)缺少了答題計(jì)分等功能。我將會(huì)在以后更加努力的 學(xué)習(xí)來補(bǔ)充自己的不足。本文是在郭中玲老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在完成設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)的過程中，從課 題的選取、資料的搜集、方案的改進(jìn)以及論文的指導(dǎo)，郭中玲老師