付康搶答器PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、 電氣工程系課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 設(shè)計(jì)題目： 八人搶答器PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 別： 電氣工程及其自動(dòng)化 年級(jí)專業(yè)： 13應(yīng)用電子3班 學(xué) 號(hào)： 131203031161 學(xué)生姓名： 付康 指導(dǎo)教師： 郭忠南 電氣工程系課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱： 電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì) 基層教學(xué)單位：電氣工程及自動(dòng)化系 指導(dǎo)教師： 郭忠南等學(xué)號(hào)·131203031161學(xué)生姓名付康（專業(yè)）班級(jí)13應(yīng)電班設(shè)計(jì)題目8人搶答器PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)1）搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S0 S7表示。2）設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。3）搶答器具有鎖存

2、與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。其他要求查閱相關(guān)文獻(xiàn)。設(shè)計(jì)要求1) 根據(jù)控制要求，進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，包括PLC硬件配置電路。2) 根據(jù)控制要求，編制PLC控制程序3) 按要求編寫設(shè)計(jì)說明書并繪制A1幅面圖紙一張。參考資料1、PLC電氣控制技術(shù) 漆漢宏主編 機(jī)械工業(yè)出版社 20082、圖書館各類期刊文獻(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)庫3、相關(guān)電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)4、胡育林.用PLC 程序設(shè)計(jì)的八路搶答器J. 大眾科技,2008,1:53-54.5、夏江濤，八路搶答器的PLC 程序

3、設(shè)計(jì)J.安陽工學(xué)院學(xué)報(bào),2007,1:33-34.周次第一周第二周應(yīng)完成內(nèi)容完成全部方案設(shè)計(jì)：周一、二：查、閱相關(guān)參考資料周二至周五：方案設(shè)計(jì)周六、日：設(shè)計(jì)方案完善周一、二：完成設(shè)計(jì)說明書周三、四：繪制A1設(shè)計(jì)圖紙周五：答辯考核 基層教學(xué)單位主任簽字 摘要 可編程序控制器（PLC）是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)的一門新興技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究以及其他各個(gè)領(lǐng)域自動(dòng)化技術(shù)的重要手段之一，應(yīng)用十分廣泛，是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。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)控制日月 益。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過程和位置

4、的自動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備?？删幊炭刂破鲗⒊蔀榻窈蠊I(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一，PLC、機(jī)器人、CAD/CAM將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8人搶答器是將PLC用于對(duì)搶答器的控制，主要是考慮其具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，可對(duì)目前使用的搶答器進(jìn)行精確控制，特別是對(duì)多人搶答的控制可方便的實(shí)現(xiàn)。通過設(shè)計(jì)一個(gè)八人搶答器，利用七段顯示數(shù)碼管顯示選手編號(hào)、倒計(jì)時(shí)使我們系統(tǒng)掌握可編程控制器的基本原理、功能、應(yīng)用、程序設(shè)計(jì)方法和編程技巧，是我們掌握一些基本機(jī)型，掌握PLC控制技術(shù)的基本原理和應(yīng)用，并學(xué)習(xí)PLC編

5、程的多樣性、靈活性，是我們掌握PLC在實(shí)際應(yīng)用中的控制作用、動(dòng)作順序與原理，為今后從事自動(dòng)化控制領(lǐng)域的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：PLC；八人搶答器；七段顯示數(shù)碼管 引言在學(xué)校里經(jīng)常會(huì)舉辦各種各樣的智力競(jìng)賽 都會(huì)用到搶答器。目前市場(chǎng)上已有很多類型的競(jìng)賽搶答器 但其中絕大多數(shù)是早期設(shè)計(jì)的 采用模擬電路、數(shù)字電路或者模數(shù)混合電路的產(chǎn)品。這些搶答器已相當(dāng)成熟 但是隨著功能增多電路也越復(fù)雜 并且成本偏高 故障率高 顯示方式簡(jiǎn)單或者沒有 無法準(zhǔn)確判斷搶按按鈕的行為 也不便于參數(shù)調(diào)節(jié)及功能的升級(jí)換代。近年來隨著科技的飛速發(fā)展 單片機(jī)、PLC 的應(yīng)用正在不斷地走向深入 同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)的控制檢測(cè)技術(shù)的不斷更新

6、?？删幊炭刂破魇且晕C(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代控制裝置 是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的理想工具之一 它有著傳統(tǒng)繼電接觸控制無法比擬的優(yōu)點(diǎn) 因而在控制領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用 若采用可編程控制器制作搶答器 則比用邏輯電路和繼電器制作的搶答器具有更多的優(yōu)點(diǎn) 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 抗干擾能力強(qiáng) 運(yùn)行穩(wěn)定可靠 定時(shí)準(zhǔn)確 可方便地設(shè)置定時(shí)時(shí)間 編程容易 功能擴(kuò)展方便 修改靈活。本設(shè)計(jì)就是利用 PLC 作為核心部件進(jìn)行邏輯控制及信號(hào)的產(chǎn)生 PLC 的性能優(yōu)勢(shì)必會(huì)使得競(jìng)賽真正達(dá)到公正、公平、公開。 目錄摘要1目錄2引言3第一章 搶答器PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書41搶答器工藝的技術(shù)要求2搶答器電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求第二章 搶答器PL

7、C電氣控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)過程4 2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及工作原理42.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖5第三章 硬件接線圖3.1輸入輸出端子分配表63.2 軟件設(shè)計(jì)表7第四章 軟件編程設(shè)計(jì)104 .1 程序分析與程序的編程10第五章 結(jié)論20參考文獻(xiàn)21搶答器PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、搶答器PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書1搶答器工藝的技術(shù)要求實(shí)用搶答器的這一產(chǎn)品是各種競(jìng)賽活動(dòng)中不可缺少的設(shè)備，無論是學(xué)校、工廠、軍隊(duì)還是益智性電視節(jié)目，都會(huì)舉辦各種各樣的智力競(jìng)賽，都會(huì)用到搶答器。目前市場(chǎng)上已有的各種各樣的智力競(jìng)賽搶答器絕大多數(shù)是早期設(shè)計(jì)的，只具有搶答鎖定功能的一個(gè)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(jié)合的產(chǎn)品，這

8、部分搶答器已相當(dāng)成熟。現(xiàn)在的搶答器具有倒計(jì)時(shí)、定時(shí)、自動(dòng)（或手動(dòng)）復(fù)位、報(bào)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(duì)來說就越復(fù)雜，且成本偏高，故障高，顯示方式簡(jiǎn)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(jí)換代。本設(shè)計(jì)要求就是利用PLC作為核心部件進(jìn)行邏輯控制及信號(hào)的產(chǎn)生，用PLC本身的優(yōu)勢(shì)使競(jìng)賽真正達(dá)到公正、公平、公開。2搶答器電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求.設(shè)計(jì)要求1 搶答器同時(shí)為 8 組選手分別提供按鈕 按鈕分別為PB0、PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6、PB72 設(shè)置一個(gè)復(fù)位按鈕 PB10 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電路的復(fù)位

9、 由主持人控制3 當(dāng)主持人打開啟動(dòng)開關(guān) SW1 后 在設(shè)定時(shí)間 T0 內(nèi)如果某組搶先按下?lián)尨鸢粹o 則驅(qū)動(dòng)音效電路 發(fā)出聲響指示燈 L1 亮 并且在 8 段數(shù)碼管顯示器 如圖 1 所示 上顯示出搶答成功的組號(hào) 此時(shí)電路實(shí)現(xiàn)互鎖 其它組再按下?lián)尨鸢粹o為無效 4 如果在時(shí)間 T0 內(nèi) 無人應(yīng)答 則驅(qū)動(dòng)音效電路發(fā)出聲響 指示燈 L2 亮 表示搶答者均放棄該題 5 在搶答成功后 主持人打開限時(shí)開關(guān) SW2 啟動(dòng)定時(shí)器 在設(shè)定的時(shí)間 T1 內(nèi)回答有效 當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時(shí)間 T1 時(shí)驅(qū)動(dòng)音效電路 指示燈 L3 亮 表示答題時(shí)間到。二、搶答器PLC電氣控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)過程（二）系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及工作原理1.設(shè)計(jì)要求（1

10、）搶答器同時(shí)為8組選手分別提供按鈕，按鈕分別為PB0、PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6、PB7；（2）設(shè)置一個(gè)復(fù)位按鈕PB10，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電路的復(fù)位，由主持人控制；（3）當(dāng)主持人打開啟動(dòng)開關(guān)SW1后，在設(shè)定時(shí)間T0內(nèi)，如果某組搶先按下?lián)尨鸢粹o，則驅(qū)動(dòng)音效電路發(fā)出聲響，指示燈L1亮，并且在8段數(shù)碼管顯示器（如圖1所示）上顯示出搶答成功的組號(hào)，此時(shí)電路實(shí)現(xiàn)互鎖，其它組再按下?lián)尨鸢粹o為無效；（4）如果在時(shí)間T0內(nèi)，無人應(yīng)答，則驅(qū)動(dòng)音效電路發(fā)出聲響，指示燈L2亮，表示搶答者均放棄該題；（5）在搶答成功后，主持人打開限時(shí)開關(guān)SW2，啟動(dòng)定時(shí)器，在設(shè)定的時(shí)間T1內(nèi)回答有效，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時(shí)間T1時(shí)

11、，驅(qū)動(dòng)音效電路，指示燈L3亮，表示答題時(shí)間到。3.主控制器本系統(tǒng)的主控制器采用日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N-32MR型PLC。該型PLC功能較強(qiáng)大，提供16個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)，繼電器輸出方式，均采用8進(jìn)制編號(hào)。PLC編程可采用手持式編程器或編程軟件GX-Developer7.08中文版。三菱PLC的編程指令簡(jiǎn)單易懂且程序設(shè)計(jì)靈活，可采用梯形圖或者指令語言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。4.輸入輸出端子分配方案三菱FX2N-32MR型PLC采用整體式結(jié)構(gòu)，其控制單元提供16個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)。本系統(tǒng)需要11個(gè)輸入點(diǎn)、13個(gè)輸出點(diǎn)，具體分配如表1所示。2.工作過程分析（1）開始搶答前，主持人首先通過復(fù)位按鈕P

12、B10（X010）實(shí)現(xiàn)電路復(fù)位，在提問之后，打開選擇開關(guān)SW1(X011)啟動(dòng)定時(shí)器T0（本程序預(yù)設(shè)為10s），通過修改下圖所示的K值可以預(yù)設(shè)不同時(shí)間。啟動(dòng)音效電路（Y010）和指示燈L1（Y011），同時(shí)利用內(nèi)部編碼程序段控制輸出點(diǎn)Y000-Y006，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部數(shù)碼顯示器顯示搶答成功的組號(hào)。3（4）如果在限時(shí)內(nèi)無人搶答，則啟動(dòng)音效電路2（Y012)和指示燈L2（Y013)，外部數(shù)據(jù)無顯示。 圖7（5）搶答器成功后，主持人打開限時(shí)開關(guān)Sw2(x012),啟動(dòng)定時(shí)器(TI)(本程序設(shè)為60s）修改k值可以設(shè)定不同時(shí)間，當(dāng)T1計(jì)時(shí)結(jié)束，將啟動(dòng)音效電路3（Y014)和指示燈L3（Y015

13、) 提示回答時(shí)間到。 圖8結(jié)論本次課程設(shè)計(jì)主要是對(duì)搶答器的主體功能和附加功能通過PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)八人搶答器。雖然設(shè)計(jì)的為八人搶答器，也可以應(yīng)用于少于八路的搶答場(chǎng)合，也可以根據(jù)實(shí)際需要修改程序、所用PLC型號(hào)和外圍硬件電路擴(kuò)展分支，成為多路搶答器，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。本系統(tǒng)可以通過修改程序方便地調(diào)整時(shí)間在線監(jiān)視系統(tǒng)的工作狀態(tài)。顯示部分采用控主器信號(hào)驅(qū)動(dòng)外部數(shù)碼顯示器件，也可以連接編譯碼器件來實(shí)現(xiàn)，并且可以采用適當(dāng)?shù)妮敵鲂盘?hào)驅(qū)動(dòng)其他類型的顯示器件。如果對(duì)外部電路稍加修改，或者在系統(tǒng)程序中加入分之，可以把八路搶答器改為更多的搶答器。如果去除系統(tǒng)中的互鎖和限時(shí)功能，可以把搶答器改為呼叫器能夠用在醫(yī)院病號(hào)、酒店、工廠生產(chǎn)車間等多種地方。 這次課程設(shè)計(jì)，我參照設(shè)計(jì)任務(wù)書和所查資料實(shí)現(xiàn)了搶答、報(bào)警、指示燈、倒計(jì)時(shí)的目的，完成了任務(wù)和要求，即利用了PLC來設(shè)計(jì)搶答器。搶答器包括搶答、燈光指示、報(bào)警、答題倒計(jì)時(shí)控制于一身，體現(xiàn)出了用PLC控制系統(tǒng)的可靠性和應(yīng)用廣泛性。在課程設(shè)計(jì)過程中，我從收集資料、構(gòu)思設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)流程圖、編寫調(diào)試程序、仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果，硬件選擇、設(shè)計(jì)硬件電路，順利完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。實(shí)踐出真知，我在設(shè)