智能搶答器PLC課程設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄 第四章 組態(tài)簡介9 4.1組態(tài)王的簡單介紹9 4.2關(guān)于組態(tài)的設(shè)計10 4.3組態(tài)王的運行結(jié)果.12總結(jié).13文獻參考.14專心-專注-專業(yè)第一章 概述1.1 智能搶答器的簡要介紹搶答器是為智力競賽參賽者答題時進行搶答而設(shè)計的一種優(yōu)先判決器電路，廣泛應(yīng)用于各種知識競賽、文娛活動等場合。在各類競賽中，特別是做搶答題時，在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一名選手先答題，必須要有一個系統(tǒng)來完成這個任務(wù)。如果在搶答過程中，只靠人的視覺是很難判斷出哪組先答題。利用PLC來設(shè)計搶答器，使以上問題得以解決，即使有兩組的搶答時間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題；而且其控制方便、

2、靈活，只要改變輸入PLC的控制程序，便可以改變競賽搶答器的搶答的方案。1.2 搶答器的控制要求（1）競賽搶答器能使4個隊同時參加競賽搶答。（2）設(shè)裁判隊為裁判臺，參賽隊為參賽臺。裁判臺設(shè)有音響和裁判燈，并設(shè)有開始按鈕SB0和復(fù)位按鈕SB5；參賽臺設(shè)有按鈕。1-4號參賽臺分別對應(yīng)按鈕SB1-SB4。（3）智能搶答器能適合以下比賽規(guī)則：出題后，各隊搶答必須在裁判說出“開始”并按下開始按鈕SB0后30s內(nèi)搶答，并由數(shù)碼管顯示時間。如提前搶答，搶答器將發(fā)出“違規(guī)”信號。30s時間到，如無隊搶答，則搶答器給出時間已到信號，該題作廢。在有隊搶答的情況下，搶答器發(fā)出“搶答”信號，數(shù)碼管開始計時顯示，并由數(shù)碼

3、管顯示出搶到題的參賽隊號。搶到題的隊必須在30s內(nèi)答完題，如30s內(nèi)還沒答完，則作超時處理。賽場還設(shè)有時間數(shù)碼顯示器和顯示搶到答題隊號的數(shù)碼顯示器。（4）在某個題目結(jié)束后，裁判員按下裁判臺上的復(fù)位按鈕SB5，搶答器恢復(fù)原來的狀態(tài)，為下一輪搶答做好準備。表1-1各硬件與座位的對應(yīng)關(guān)系座位裁判臺參賽臺1參賽臺2參賽臺3參賽臺4按鈕SB0SB5SB1SB2SB3SB4指示燈BL0BL1BL2BL3BL4顯示器兩個無無無無初始狀態(tài)按下SB0 按下SB5復(fù)位 繼續(xù)下一題圖1-1 結(jié)構(gòu)流程圖開始搶答違規(guī)搶答狀態(tài)：開始信號發(fā)出前搶答，數(shù)碼管顯示參賽隊員號碼正常搶答狀態(tài)：開始信號發(fā)出30內(nèi)，開始搶答，并顯示搶

4、到的參賽隊員號碼無人應(yīng)答狀態(tài)：開始信號發(fā)出30s內(nèi)，音響叫+裁判臺燈亮。結(jié)束1.3 搶答器的控制特點分析智能搶答器通過PLC進行控制，按要求進行編程；其主要輸入就是通過裁判員和參賽選手的按鈕，然后將信號傳遞給信息分析中心PLC，PLC將根據(jù)信號做出相應(yīng)的回應(yīng)。復(fù)位復(fù)位 第二章 硬件電路設(shè)計2.1 PLC機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。不同型號的PLC，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標有著重要意義。PLC的選擇主要應(yīng)從PLC的機型、容量、I/O模塊、

5、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機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下，力爭最佳的性能價格比。選擇時主要考慮以下幾點： 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I/O點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小，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的功能擴展靈活方便，在I/O點數(shù)、輸入點數(shù)與輸出點數(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、遠程I/O式以及多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動遠

6、程I/O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠程I/O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠程I/O可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動器和遠程I/O電源；多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設(shè)備分別獨立控制，又要相互聯(lián)系的場合，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具有邏輯運算、定時、計數(shù)等功能，對于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對于以開關(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)運算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強型低檔PLC。對于控制較復(fù)雜，要求實現(xiàn)PID運算、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

7、度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。 響應(yīng)速度要求 PLC是為工業(yè)自動化設(shè)計的通用控制器，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有特殊的速度要求時，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)可靠性的要求對于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對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)。 機型盡量統(tǒng)一一個企業(yè)，應(yīng)盡量做到PLC的機型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題：機型統(tǒng)一，其模塊可互

8、為備用，便于備品備件的采購和管理。機型統(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，配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。綜上所述，基于以上思想，選用三菱FX2的PLC作為控制主機。2.2 LED顯示器的設(shè)計由控制要求可知，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)需要點亮七段數(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算根據(jù)LED數(shù)碼管每筆畫工作電流I在510 mA 之間，若

9、電流過大會損壞數(shù)碼管，因此必須加限流電阻，其電阻可按下式計算R=（V0-V1）/I其中V0為加在LED兩端上的電壓，V1為LED數(shù)碼管每筆劃壓降（約為2V）。本次設(shè)計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計算可得R=1K。本次設(shè)計共用到了三個數(shù)碼管，所以須要21個1K的R，以及5個EL燈和一個音響。2.4 IO分配表表2-1 智能搶答器輸入輸出口分配表輸入信號輸出信號名稱代號輸入點標號名稱代號輸出點標號裁判臺開始按鈕SB0X0裁判臺燈EL0Y01號賽臺搶答器按鈕SB1X11號參賽臺燈EL1Y12號賽臺搶答器按鈕SB2X22號參賽臺燈EL2Y23號賽臺搶

10、答器按鈕SB3X33號參賽臺燈EL3Y34號賽臺搶答器按鈕SB4X44號參賽臺燈EL4Y4裁判臺復(fù)位按鈕SB5X5Y5顯示器1LE1Y0-Y6 為了硬件電路接線方便和程序清晰易讀，用SB0作為開始按鈕，四個參賽隊分別用與之對應(yīng)號SB1、SB2、SB3、SB4、設(shè)置按鈕。SB5為比賽復(fù)位按鈕，使下輪比賽開始。輸出與輸入對應(yīng)，用YO輸出信號驅(qū)動比賽開始信號燈EL0，同理用Y1、Y2、Y3、Y4、輸出信號驅(qū)動對應(yīng)的信號燈EL1、EL2、EL3、EL4。Y5輸出信號驅(qū)動音響。Y0-Y6輸出信號驅(qū)動數(shù)碼管1顯示各個參賽隊的隊號。第三章 程序設(shè)計3.1 梯形圖設(shè)計 圖3-1 智能搶答器梯形圖程序（1）圖3

11、-1 智能搶答器梯形圖程序（2）3.2 程序運行過程分析說明 當裁判臺按下開始按鈕時，就將信號傳入PLC中，同時四個參賽隊處于搶答狀態(tài)。然后根據(jù)哪個隊最先搶到題目，然后在規(guī)定的答題時間內(nèi)作答，或者答題超時。（由規(guī)定顯示電路作出反應(yīng)。）例如，1號參賽隊搶到題目，同時搶答繼電器M1 通電并自鎖，搶答繼電器M1與其它參賽臺按鈕輸入觸點相串聯(lián)的常閉觸點斷開，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M1閉合，答題限時繼電器M2 閉合并自鎖，使得答題限時計時器T 1開始計時。若1號參賽臺答題超時，搶答繼電器M1通電閉合，答題限時計時器T1計時到，其常開觸點閉合。在答題超時的情況下，M1的常

12、開觸點與T1的常開觸點串聯(lián)驅(qū)動裁判臺的燈和音響。若1號參賽臺違規(guī)搶答，搶答允許繼電器M0未閉合，裁判員未按下開始按鈕SB0(X0 未閉合)，而搶答繼電器M1閉合。在違規(guī)搶答的情況下，M0和M1是“與”的關(guān)系，即M0的常閉觸點與M1的常開觸點串聯(lián)驅(qū)動裁判臺燈和音響。無參賽隊搶答，搶答繼電器M1未通電閉合(無人搶答)，搶答限時計時器T0計時到，常開觸點閉合。當無人搶答時，M1的常閉觸點與T0的常開觸點串聯(lián)驅(qū)動裁判臺燈。綜上所述，當1號參賽隊違規(guī)搶答、無人搶答、答題超時驅(qū)動裁判臺燈及正常搶答時答題驅(qū)動音響的梯形圖。 搶答參賽隊號顯示，選用輸出繼電器Y0Y6驅(qū)動數(shù)碼管1的七段發(fā)光管，即當有人搶答時即可

13、顯示搶到題的隊號。 當1 號參賽臺搶到題，則1號參賽臺燈驅(qū)動輸出繼電器Y1閉合，Y1 的常開觸點閉合，驅(qū)動Y001 和Y002，數(shù)碼管1 即顯示“1”的字符。 當2號參賽臺搶到題，則2號參賽臺燈驅(qū)動輸出繼電器Y2閉合，驅(qū)動Y000、Y001、Y003、Y004和Y006，數(shù)碼管1 即顯示“2”的字符。 當3號參賽臺搶到題，則3號參賽臺燈驅(qū)動輸出繼電器Y3閉合，驅(qū)動Y000、Y001、Y002、Y003、和Y006，數(shù)碼管1 即顯示“3”的字符。 當4號參賽臺搶到題，則4號參賽臺燈驅(qū)動輸出繼電器Y4閉合，驅(qū)動Y001 、Y002、Y005和Y006，數(shù)碼管1 即顯示“4”的字符。(3) 計時顯示

14、程序。觀察梯形圖上的T0時間繼電器時間變化即可。在搶答允許繼電器M0閉合后，若在30S內(nèi)有人搶答，由M0常開觸點和M1常開觸點組成的搶答計時顯示觸點閉合，使得M5閉合一個掃描周期。同理，若有人搶答但答題超時，則由M0常開觸點和T0的常開觸點組成的答題超時觸點組閉合，按下復(fù)位按鈕SB5，X5閉合，各輸出繼電器輔助繼電器全部釋放，為下一次搶答作準備。 第四章 組態(tài)簡介 4.1 組態(tài)王的簡單介紹 “組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)（DCS）出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員所熟知的。在工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用過程中，PC（包括工控機）相比以前的專用

15、系統(tǒng)具有的優(yōu)勢日趨明顯。在PC技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊且重要的地位。組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。譯自英文SCADA,即Supervisory Control and Data Acquisition(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制)。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它們處在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以

16、及電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng)(RTU System,Remote Terminal Unit)。本作品選用的組態(tài)軟件為組態(tài)王軟件，組態(tài)王軟件經(jīng)過七年開發(fā)，五年的各種突發(fā)環(huán)境的真實考驗，九千例工程（鋼鐵，化工，電力，國屬糧庫，郵電通訊，環(huán)保，水處理，冶金等各行業(yè)）的現(xiàn)場運行（包括"中華世紀壇"國家標志性工程），現(xiàn)已成為國內(nèi)組態(tài)軟件的客戶首選，并且作為首家國內(nèi)組態(tài)軟件應(yīng)用于國防，航空航天等重大領(lǐng)。  組態(tài)王的特點： （1）工程管理 （2）畫面制作系統(tǒng) （3）報警和事件系統(tǒng) （4）報表系統(tǒng) （

17、5）控件 （6）OPCopc  （7）通訊系統(tǒng) （8）安全系統(tǒng) （9）網(wǎng)絡(luò)功能 （10）冗余系統(tǒng)4.2 關(guān)于組態(tài)的設(shè)計  1.設(shè)備的選擇 本設(shè)計所使用的組態(tài)軟件為組態(tài)王 首先先新建一個設(shè)備，需要設(shè)置的參數(shù)有：（1） 廠家設(shè)備名稱通訊方式分別為PLC,三菱FX2，編程口。 （2）邏輯名稱選用默認的“新IO設(shè)備”。（3） 選擇串口COM1。（4）設(shè)備地址設(shè)置指南“0”。圖a.設(shè)備配置 圖b. 數(shù)據(jù)詞典圖c.搶答器組態(tài)畫面圖d.指示燈向?qū)?#160;4.3組態(tài)王的運行結(jié)果  實驗步驟一：  點擊主持人

18、按鈕，相應(yīng)的指示燈變?yōu)榧t色，選手可以開始搶答。若1組選手最先點擊按鈕，相應(yīng)的指示燈變紅色。若其他組的選手點擊對應(yīng)的按鈕，其相應(yīng)的指示燈不變色，表示沒有搶到。主持人再次按下其相應(yīng)按鈕所有狀態(tài)撤銷。  實驗步驟二：  點擊主持人按鈕，相應(yīng)的指示燈變?yōu)榧t色，選手可以開始搶答。若第2組選手最先點擊按鈕，相應(yīng)的指示燈變紅色。若其他組的選手點擊對應(yīng)的按鈕，其相應(yīng)的指示燈不變色，表示沒有搶到。主持人再次按下其相應(yīng)按鈕所有狀態(tài)撤銷。  實驗步驟三：  點擊主持人按鈕，相應(yīng)的指示燈變?yōu)榧t色，選手可以開始搶答。若4組選手最先點擊按鈕，相應(yīng)的指示燈變紅色。若其他組的選手點擊對

19、應(yīng)的按鈕，其相應(yīng)的指示燈不變色，表示沒有搶到。主持人再次按下其相應(yīng)按鈕所有狀態(tài)撤銷。  實驗步驟四：  主持人按鈕，相應(yīng)的指示燈變?yōu)榧t色，選手可以開始搶答。過30秒無選手按下?lián)尨鹌靼粹o，4盞選手指示燈均未變色，主持人指示燈不再顯示為紅色，表示無人搶答。主持人再次點擊其按鈕，所有狀態(tài)撤銷。         總 結(jié) 本次的搶答器的設(shè)計將我們學(xué)到的知識應(yīng)用到了實踐，深化了對可編程控制梯形圖設(shè)計的認識，組態(tài)王的認識以及上器位機和下位機連接技巧，使我們在設(shè)計的實踐中獲得新知。該項目主要以三菱FX2 PLC為核心器件，通過計算機按項目要求，用梯形圖編程并輸