基于PLC的搶答器設(shè)計及其組態(tài)設(shè)計

1、專業(yè)方向設(shè)計報告課程名稱：設(shè)計名稱：姓 名：學(xué) 號：班 級：指導(dǎo)教師：起止日期：方向設(shè)計任務(wù)書設(shè)計要求：（指導(dǎo)教師給出的具體設(shè)計要求）控制要求1）搶答器同時供6名選手或6個代表隊比賽，分別用6個按鈕S0 S5表示。2）設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān) S,該開關(guān)由主持人控制。4）搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如 30秒）。當(dāng)主持人 啟動"開始”鍵后，定時器進(jìn)行減計時，同時揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右。5）參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示搶 答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6）如果定時時間已到，無人

2、搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器 上顯示00。方向設(shè)計學(xué)生日志時間設(shè)計內(nèi)容2011.11.11查閱資料2011.11.15進(jìn)彳P PLC程序編寫2011.11.20進(jìn)彳T MCGS的界面設(shè)計2011.11.25到實驗室進(jìn)行調(diào)試2011.11.29到實驗室進(jìn)行調(diào)試2011.12.03整理資料，書寫報告。2011.12.06答辯6路搶答器PLC控制系統(tǒng)設(shè)計摘要本設(shè)計將以松下FP0 PLC為核心設(shè)計了系統(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，并在組態(tài)軟件里進(jìn)行監(jiān)控界面的設(shè)計，達(dá)到了同步的要求。在保留了原始搶答器的基本功能的同時又增加了一系列的實用功能并簡化其電路結(jié)構(gòu)

3、，具將以其控制方便，靈活,只要改變輸入PLC的控制程序，便可改變競賽搶答器的搶答方案，從而使得競賽不斷完善其公 平、公正性關(guān)鍵詞松下可編程邏輯控制器搶答器工控組態(tài)軟件6-way Responder PLC Control System DesignAbstractPanasonic FP0 PLC will be the design for the core design of the system structure, process instructions, ladder, and the distribution of program input and output termina

4、ls, and monitor configuration software in the design of the interface, to the synchronization requirements. While retaining the original Responder at the sametime the basic functions of a series of practical features to increase and simplify the circuit structure, its control will be convenient, fle

5、xible, as long as the PLCcontrol program to change the input can change the race Responder Responder program, which makes competition continue to improve its fairness, impartialityKeyword : Panasonic PLG Responder; MCGS一、設(shè)計目的和意義1、設(shè)計目的隨著微處理器、計算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，實用搶答器的這一產(chǎn)品是各種競賽 活動中不可缺少的設(shè)備，無論是學(xué)校、工廠、軍隊還是益智性

6、電視節(jié)目，都會舉辦各種各樣的 智力競賽，都會用到搶答器?，F(xiàn)在的搶答器具有倒計時、定時、自動（或手動）復(fù)位、報警（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 相對來說就越復(fù)雜，且成本偏高，故障高，顯示方式簡單 （有的甚至沒有顯示電路），無法判斷 提前搶按按鈕的行為，不便于電路升級換代。本設(shè)計要求就是利用PLC作為核心部件進(jìn)行邏輯 控制及信號的產(chǎn)生，用PLC本身的優(yōu)勢使競賽真正達(dá)到公正、公平、公開。2、設(shè)計意義在設(shè)計中，我運用了松下 PLC可編程邏輯控制器和其他理論和實際知識進(jìn)行設(shè)計，加深了 對以前所學(xué)的知識的理解。掌握了 PLC和MCGSS態(tài)軟件設(shè)計的

7、一般規(guī)律，提高了我分析和解 決實際問題的能力。通過這次設(shè)計，我學(xué)會了從所實現(xiàn)的目的出發(fā)，合理選擇所需的硬件和軟件，制定合理的設(shè)計方案，省時省力的完成設(shè)計。二、控制要求1）搶答器同時供6名選手或6個代表隊比賽，分別用6個按鈕S0 S5表示。2）設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān) S,該開關(guān)由主持人控制。3）搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如 30秒）。當(dāng)主持人啟動"開始”鍵后，定時器進(jìn)行減計時，同時揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右。4）參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。5）如

8、果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上 顯示00。三、設(shè)計方案論證方案一：搶答器功能的方式有多種，可以采用前期的模擬電路，數(shù)字電路或模擬與數(shù)字電 路相結(jié)合的方式。但這種對電路知識要求很高，實現(xiàn)起來相對簡單。方案二：基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計，這種的成本較高，對硬件電路要求較高，運用單片機(jī) 所學(xué)知識，通過外部硬件電路的鏈接和編程實現(xiàn)。方案三：運用PLC可編程控制邏輯器件，通過編程實現(xiàn)邏輯輸入輸出的功能，達(dá)到一個實 現(xiàn)控制要求的目的，運用 MCGSI態(tài)軟件，進(jìn)行界面監(jiān)控及遠(yuǎn)程控制，綜合起來看，運用單片 機(jī)及數(shù)電模電知識做不利于監(jiān)控界面的制作，最終選擇基于PLC的搶答器

9、設(shè)計。四、系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計原理：基于PLC的程序控制，先進(jìn)行程序的編寫，搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，則報警器響2秒，數(shù)碼管上顯示搶答的時間，并鎖存，按鈕無效；當(dāng)30秒倒計時到了，則數(shù)碼管上顯示00,在MCG組態(tài)軟件上做監(jiān)控界面，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信，進(jìn)行設(shè)備的調(diào)試及監(jiān)控， 以及遠(yuǎn)程調(diào)試控制。1、 根據(jù)控制要求，進(jìn)行搶答器PLC控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，包括主電路、控制電路及PLC 硬件配置電路。(1)設(shè)計原理基于PLC的程序控制，先進(jìn)行程序的編寫，搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕， 則報警器響2秒，數(shù)碼管上顯示搶答的時間，并鎖存，按鈕無效；當(dāng)30秒倒計時到了，則數(shù)碼管上顯示00,在MC

10、G組態(tài)軟件上做監(jiān)控界面，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信，進(jìn)行設(shè)備的調(diào)試及監(jiān)控， 以及遠(yuǎn)程調(diào)試控制。I/O分配表1 I/O地址分配表分類器件名稱I/O端子功能輸S0X0一號搶答器按鈕S1X1二號搶答器按鈕S2X2三號搶答器按鈕S3X3四號搶答器按鈕S4X4五號搶答器按鈕S5X5六號搶答器按鈕入S6X6系統(tǒng)清除S7X7主持人控制按鈕L0Y0選手1指示燈輛L1Y1選手2指示燈L2Y2選手3指示燈L3Y3選手4指示燈出L4Y4選手5指示燈L5Y5選手6指示燈續(xù)表1輸出L6Y6蜂鳴器H0Y20數(shù)碼管顯示個位H0Y21數(shù)碼管顯示個位H0Y22數(shù)碼管顯示個位H0Y23數(shù)碼管顯示個位H1Y24數(shù)碼管顯示十位H1Y25數(shù)碼管顯

11、示十位H1Y26數(shù)碼管顯示十位H1Y27數(shù)碼管顯示十位2、 根據(jù)控制要求，編制搶答器PLC控制應(yīng)用程序。1）搶答器搶答程序搶答程序，當(dāng)主持人撼下?lián)尨痖_始按鈕時，系統(tǒng)開始30秒倒計時，當(dāng)某位選手撼下?lián)尨鸢粹o時，選手燈亮并觸發(fā)蜂鳴器響 2秒，其他選手的搶答按鈕全部鎖存，按鈕無效，倒 計時結(jié)束，并在數(shù)碼管上顯示搶答時間。圖1搶答器搶答按鈕梯形圖圖2搶答觸發(fā)蜂鳴器梯形圖如果30秒之內(nèi)沒有選手按下?lián)尨鸢粹o，則視為搶答無效，搶答器上顯示 00;搶答無效，只有主持人撼系統(tǒng)清除使系統(tǒng)恢復(fù)功能， 當(dāng)主持人撼下?lián)尨痖_始按鈕時才可繼 續(xù)搶答。圖3系統(tǒng)清除及主持人搶答控制按鈕梯形圖2）搶答器數(shù)碼管顯示程序搶答器顯示時

12、間的程序?qū)崿F(xiàn)是通過各種函數(shù)實現(xiàn)的，首先F0將30送到SV1定時器，由R7觸發(fā)倒計時功能，EV1中的數(shù)送到DT1中，由F80譯碼并輸出。當(dāng)選手撼下?lián)尨?按鈕時觸發(fā)中間繼電器 R11,將EV1中的數(shù)值送到DT3數(shù)據(jù)寄存器中，將30送給DT2, F25函數(shù)，使DT2中的數(shù)減去DT3中的數(shù)并把結(jié)果存在 DT2中，再將DT2的數(shù)送給DT1 中，并由F80,將DT1中的數(shù)譯碼輸出。倒計時結(jié)束，如果沒有人搶答，則搶答無效， 顯示00。圖4搶答器數(shù)碼管顯示梯形圖3）程序流程圖開始*主持人按鈕按下倒計時開始N 有無選手按下?lián)尨鸢粹o 00結(jié)束Y倒計時停止并鎖存選手指示燈系統(tǒng)清除End圖5程序流程圖3、設(shè)計一個上位

13、機(jī)監(jiān)控界面（用組態(tài)軟件 MCGS 步驟：（1）打開MCG釧態(tài)軟件界面。（2）新建一個用戶窗口選中所需要的硬件設(shè)（3）從旁邊的工具箱中的備（指示燈）拖放入窗口中，從選取按鈕。用畫根矩形條，組成數(shù)碼管圖6監(jiān)控界面設(shè)計圖(4)按鈕的設(shè)置雙擊按鈕進(jìn)入屬性設(shè)置界面，將基本屬性中的按鈕標(biāo)題改為“按鈕”，其他不變圖7按鈕屬性設(shè)置(5)指示燈的屬性設(shè)置雙擊指示燈，按照下圖進(jìn)行設(shè)置:圖8指示燈屬性設(shè)置(6)數(shù)碼管的設(shè)置單擊每段分別進(jìn)行設(shè)計，因為用的松下 PLC的數(shù)碼管是BCDK的數(shù)碼管，所以，在進(jìn)行 設(shè)計的時候需要注意，因為分配的I/O端口是Y20-Y27。圖9數(shù)碼管以個位最上面那段舉例，當(dāng)數(shù)碼管需要顯示0、2

14、、3、5、6、7、8、9。所以設(shè)置為：(y20=0 and y21=0 and y22=0 and y23=0) or (y20=0 and y21=1 and y22=0 and y23=0)or (y20=1 and y21=1 and y22=0 and y23=0) or (y20=1 and y21=0 and y22=1 and y23=0) or (y20=0 and y21=1 and y22=1 and y23=0) or (y20=1 and y21=1 and y22=1 and y23=0) or (y20=0 and y21=0 and y22=0 and y23=1

15、) or (y20=1 and y21=0 and y22=0 and y23=1)其他的同理。屬性設(shè)置如下：圖10數(shù)碼管屬性設(shè)置(7)蜂鳴器屬性設(shè)置雙擊蜂鳴器，按下圖進(jìn)行屬性設(shè)置:圖11蜂鳴器屬性設(shè)置(8)給各個硬件加注解單擊左側(cè)工具箱中的，在新建的窗口中拉出合適的大小，并注釋。(9)在實時數(shù)據(jù)庫中新增所需數(shù)據(jù)并選擇數(shù)據(jù)類型并設(shè)置單擊工作臺，單擊實時數(shù)據(jù)庫，點擊新增對象，雙擊窗口中新增對象進(jìn)行屬性設(shè)置，將 對象名稱改為需要的名稱，對象類型選為開關(guān)型。圖11數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置圖(10)添加硬件設(shè)備在工作臺中選擇設(shè)備窗口，雙擊設(shè)備窗口，點擊工具欄中的圖標(biāo)，進(jìn)行設(shè)備的設(shè)置，選擇設(shè)備管理，選擇串口通訊

16、父設(shè)備。再從PLC設(shè)備中選取松下FP系列PLG點擊確定圖12設(shè)備管理選取點擊確定之后右鍵單擊PLC設(shè)備進(jìn)行屬性設(shè)置，點擊內(nèi)部屬性欄-設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性旁邊的圖標(biāo)，進(jìn)行通道屬性的設(shè)置。具體的按下圖進(jìn)行設(shè)置：圖13設(shè)備屬性設(shè)置選擇通道連接項，進(jìn)行通道連接的設(shè)置，選擇通道連接，增加通道，進(jìn)行設(shè)置圖14增加通道設(shè)置在通道連接項中可以查看對應(yīng)的通道連接口設(shè)普風(fēng)電廖置學(xué)至tW住 西金運還盛岳調(diào)試 射唱姓理謾道調(diào)道段與耳目H使國。JII用法 Myun7? 1堵口連挑1?讀寫Y(W73 113必用演與¥UQM 1到再苫暗1同y25 心腐弓仲Z5 1*YCQZ5 1虛3晝1G看號YUDZF1明F i溜H

17、1?一尋J命制黑雷號ROQZU 11H二:檢弱器波耳卬山打1_|代可刖叱£1?0四號地等需凌耳FW曜31別五號也替冊演*ruins 1,I I_Ll恒與囚 蕖認(rèn)M 取通回 日購回圖15通道連接對應(yīng)口點擊確定退出設(shè)備窗口整個工程就設(shè)置完成了圖16組態(tài)軟件設(shè)計界面在用戶窗口中將所設(shè)計的工程設(shè)為啟動窗口，再點擊工具欄中的進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試圖17聯(lián)機(jī)調(diào)試組態(tài)軟件界面4、程序的調(diào)試過程、遇到的問題及解決方法、對課程設(shè)計的認(rèn)識和建議等。在最初的設(shè)計初始，用8路搶答器，但由于實驗室 PLC設(shè)備無法支持?jǐn)U展，I/O 口不 夠，于是該做6路搶答器，并不顯示組號，蜂鳴器由指示燈代替，原先準(zhǔn)備蜂鳴器響0.5秒，

18、但發(fā)現(xiàn)0.5秒顯示不夠明顯，改為5秒。在調(diào)試過程中，先把 4位BCM顯示原理了 解清楚了，再在FPWINk進(jìn)行程序的編寫，經(jīng)過程序的編寫后，就是程序的調(diào)試階段，當(dāng) 組態(tài)軟件上運行的時候，發(fā)現(xiàn)，數(shù)碼管顯示不正常，發(fā)現(xiàn)是設(shè)置不正確，重新設(shè)置后顯示 正常，但是在組態(tài)軟件界面中不能操作，原因是在組態(tài)軟件中必須要并一個R繼電器才能使程序進(jìn)行操作，不然就會出現(xiàn)不能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的， 改正了之后發(fā)現(xiàn)按鈕動作異常， 于是換成可以（按一松零）的按鈕就解決問題了。這其中多虧了老師細(xì)心的指導(dǎo)。五、設(shè)計結(jié)果及分析在整個設(shè)計過程中，通過以上的分析、比較，得到了一種較為理想的搶答器控制系統(tǒng)電路 設(shè)計。在實驗室的實驗設(shè)備

19、上進(jìn)行了驗證， 實驗結(jié)果證明該電路設(shè)計合理，具有比較可靠的工 作方式和更強(qiáng)的實用性，達(dá)到了預(yù)期的實際目的和要求。通過智力競賽搶答器的設(shè)計，為綜合 使用PLC、MCGS組態(tài)軟件有了更深的了解。有利于進(jìn)行其他較大規(guī)模的綜合性控制系統(tǒng)設(shè) 計打下了堅實的基礎(chǔ)。六、結(jié)束語在正式設(shè)計之前，我也通過網(wǎng)絡(luò)和書本查找了一些相關(guān)的知識。但是在設(shè)計時還是遇到了 各種各樣的問題，選手的搶答控制電路還是比較容易實現(xiàn)的，因此這一部分不存在太多的困難， 但是數(shù)碼管的顯示還是讓我很頭疼，我設(shè)想了兩種方案：一種是使用譯碼器來驅(qū)動7段數(shù)碼管， 另一種是用輸出端口直接驅(qū)動數(shù)碼管。后來又聽取其他同學(xué)的討論意見以及請教老師，了解到 實驗室的輸入輸出不能擴(kuò)展，于是就采用了 BCM的數(shù)碼管，但是在調(diào)試的過程中我們發(fā)現(xiàn)編 的多路顯示程序是不能在硬件電路上實現(xiàn)的，而且使用定時器的時候要用到將倒數(shù)計時的時間 提取出來送到某個個單元里，開始的時候我們沒弄