基于PLC的八路搶答器課程設(shè)計

1、江南大學(xué)電氣控制及PLC課程設(shè)計 說明書題目：搶答器PLC控制系統(tǒng)設(shè)計班級：自動化0803班學(xué)號：0704080304姓名：陳曦成績： 概述2Outline31設(shè)計目的與要求61.1設(shè)計目的61.2設(shè)計要求62硬件電路設(shè)計72.1 PLC機(jī)型選擇步驟與原則72.2控制要求分析102.3搶答器電路分析圖112.4程序流程圖123.軟件設(shè)計133.1I/O分配133.2根據(jù)控制要求進(jìn)行梯形圖設(shè)計143.3 STL語言244.課程設(shè)計總結(jié)285.參考文獻(xiàn)29概述：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，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣

2、泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。據(jù)統(tǒng)計，可編程控制器是工業(yè)自動化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)為，可編程控制器將成為今后工業(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型搶答器是將PLC用于對搶答器的控制，主要是考慮其具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時其內(nèi)部定時器資源十分豐富，可對目前使用的搶答器進(jìn)行精確控制，特別是對多人搶答的控制可方便的實(shí)現(xiàn)。通過設(shè)計一個搶答器，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編程的多樣性、靈活性，是我們

3、掌握PLC在實(shí)際應(yīng)用中的控制作用、動作順序與原理，為今后從事自動化控制領(lǐng)域的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時，在設(shè)計過程中還能培養(yǎng)我們獨(dú)立工作能力與創(chuàng)造力，綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識的能力，解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力，查閱圖書資料、繪圖、書寫報告的能力關(guān)鍵詞：PLC 搶答器緒論在電視上我們會經(jīng)常看到一些智力搶答的節(jié)目，如果要是讓搶答者用舉手等方法，主持人很容易誤判，會造成搶答的不公平，比賽中為了準(zhǔn)確、公正、直觀的判力競賽的電路裝置,該裝置由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽組的輸入信號在顯示器上輸出;用控制電路和主斷出第一個搶答者，所設(shè)計的搶答器通常由數(shù)碼顯示、燈光、音響等多種手

4、段指示第一搶答者。為了使這種不公平不發(fā)生，只能靠電子產(chǎn)品的高準(zhǔn)確性來保障搶答的公平性。八路數(shù)字搶答器是一個可供八個參賽組進(jìn)行智持人開關(guān)啟動報警電路,以上兩部分組成主體電路。通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計時功能,構(gòu)成擴(kuò)展電路。通過這次設(shè)計，掌握PIC單片機(jī)的原理，了解簡單多功能搶答器組成原理，初步掌握多功能搶答器的調(diào)整及測試方法，提高動手能力和排除故障的能力。同時通過本課題設(shè)計與裝配、調(diào)試，提高自己的動手能力，鞏固已學(xué)的理論知識，建立單片機(jī)理論和實(shí)踐的結(jié)合，了解多功能搶答器各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計、計算定時計數(shù)的各個單元電路。初步掌握多功能搶答

5、器的調(diào)整及測試方法。提高動手能力和排除故障的能力。1. 設(shè)計目的與要求 1.1 設(shè)計目的搶答器是一種應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，在各種競賽、搶答場合中，它能迅速、客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手。早期的搶答器只由幾個三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過發(fā)光管的指示辯認(rèn)出選手號碼?，F(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機(jī)和數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號碼顯示、搶按前或搶按后的計時、選手得分顯示等功能。從而使競賽真正達(dá)到公正、公平、公開。1.2 設(shè)計要求1）搶答器同時供8名選手或8個代表隊(duì)比賽，分別用8個按鈕SB0 SB7表示。2）設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)REST/START，該開關(guān)由主持人控制。3

6、）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，同時揚(yáng)聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。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，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6）如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答2. 硬件電路設(shè)計2.1PLC機(jī)型選擇步驟與原則機(jī)型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選

7、擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價格比的最優(yōu)化機(jī)型。在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑膱龊希ㄗh選用整體式結(jié)構(gòu)的；其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的。對于開關(guān)量控制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿足要求。而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項(xiàng)目中（如要實(shí)現(xiàn)運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來選用中檔或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過程控制、全的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等。(一) 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

8、每一個IO點(diǎn)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(kuò)展靈活方便,在IO點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、IO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)。(二) 安裝方式的選擇PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程IO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(yuǎn)程IO硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程IO式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程IO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(yuǎn)程IO電源；多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC

9、，但必須要附加通訊模塊。(三)相應(yīng)的功能要求一般小型(低檔)PLC具有邏輯運(yùn)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AD和DA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。(四)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

10、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IO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。(五)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)。(六)機(jī)型盡量統(tǒng)一一個企業(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)網(wǎng)通信，配上位計算機(jī)后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。PLC的容量包括IO點(diǎn)數(shù)和用戶存儲容量

11、兩個方面。(一)IO點(diǎn)數(shù)的選擇PLC平均的IO點(diǎn)的價格還比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的IO點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的IO點(diǎn)最少，但必須留有一定的裕量。通常IO點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對象的輸入、輸出信號的實(shí)際需要，再加上1015的裕量來確定。(二) 存儲容量的選擇用戶程序所需的存儲容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān)，而且還與功能實(shí)現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個初學(xué)者，在完成同一復(fù)雜功能時，其程序量可能相差25之多，所以對于初學(xué)者應(yīng)該在存儲容量估算時多留裕量。PLC的IO點(diǎn)數(shù)的多少，在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可在IO點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下式估算存儲

12、容量后，再加2030的裕量。存儲容量（字節(jié)）開關(guān)量IO點(diǎn)數(shù)×10 模擬量IO通道數(shù)×100另外，在存儲容量選擇的同時，注意對存儲器的類型的選擇。2.2 控制要求分析當(dāng)主持人打開啟動開關(guān)后，在設(shè)定時間TO 內(nèi)，如果某組搶先按下?lián)尨鸢粹o，則驅(qū)動音效電路發(fā)出聲響，并且在8段數(shù)碼管顯示器上顯示出搶答成功的組號，此時電路實(shí)現(xiàn)互鎖，其他組再按下?lián)尨鸢粹o為無效;在搶答成功后，定時器停止工作。顯示器顯示選手的編號和搶答的時間。主持人打開開關(guān)S，系統(tǒng)清零。2.3 搶答電路分析HR2HR1SB HL1PSB1 HL2SB2 HL3SB3 HL4￥SB4 HL5LSB5 HL6SB6 HL7&a

13、mp;SB7 HL8SB88 HL9 HL15HL14HL13HL12HL11HL10C HL16 HL21HL20HL19HL18HL17 HL22 HL23 HL28HL27HL26HL25HL24 HL292.4 I/O接線圖2.5 程序流程圖3. 軟件設(shè)計3.1 I/O分配表I/O分配表：輸入SBI1.0 主持人開關(guān)SB1I0.0 1號選手按紐SB2I0.1 2號選手按紐SB3I0.2 3號選手按紐SB4I0.3 4號選手按紐SB5I0.4 5號選手按紐SB6I0.5 6號選手按紐SB7I0.6 7號選手按紐SB8I0.7 8號選手按紐輸出HRQ5.0 蜂鳴器HL1Q4.0 1號選手指

14、示燈HL2Q4.1 2號選手指示燈HL3Q4.2 3號選手指示燈HL4Q4.3 4號選手指示燈HL5Q4.4 5號選手指示燈HL6Q4.5 6號選手指示燈HL7Q4.6 7號選手指示燈HL8Q4.7 8號選手指示燈HL9Q5.1選手編號數(shù)碼顯示HL10Q5.2 HL11Q5.3HL12Q5.4 HL13Q5.5 HL14Q5.6 HL15Q5.7 HL16Q6.0時間倒計時數(shù)碼顯示(十位)HL17Q6.1HL18Q6.2HL19Q6.3HL20Q6.4HL21Q6.5HL22Q6.6HL23Q7.0時間倒計時數(shù)碼顯示(個位)HL24Q7.1HL25Q7.2HL26Q7.3HL27Q7.4HL2

15、8Q7.5HL29Q7.63.2根據(jù)控制要求進(jìn)行梯形圖設(shè)計(一號選手搶答按鈕)(二號選手搶答按鈕)(三號選手搶答按鈕)(四號選手搶答按鈕)(五號選手搶答按鈕)(六號選手搶答按鈕)(七號選手搶答按鈕)(八號選手搶答按鈕)（主持人閉合搶答開關(guān)，即I1.0閉合，搶答開始。8組選手任一選手按其搶答按鈕，將其輸出自鎖。當(dāng)搶答結(jié)束或無人搶答時，主持人打開開關(guān)S,即I1.0打開，系統(tǒng)清零）（1號選手指示燈）（2號選手指示燈）（3號選手指示燈）（4號選手指示燈）（5號選手指示燈）（6號選手指示燈）（7號選手指示燈）（8號選手指示燈）（優(yōu)先搶答的選手對應(yīng)的指示燈亮。該段梯形圖使用互鎖。一旦有選手選中，其他選手搶

16、答無效）（TI為特殊的定時器，其定時為30秒，輸出16進(jìn)制。8位選手一旦其中一位搶答成功，M1.0常閉觸電斷開，T1以BCD輸出）（蜂鳴器）數(shù)碼管1選手編號（選手編號顯示數(shù)碼管a段）（選手編號顯示數(shù)碼管b段）（選手編號顯示數(shù)碼管c段）（選手編號顯示數(shù)碼管d段）（選手編號顯示數(shù)碼管g段）（選手編號顯示數(shù)碼管f段）（選手編號顯示數(shù)碼管e段）數(shù)碼管2計時器十位（數(shù)碼管十位d段）（數(shù)碼管十位a段）（數(shù)碼管十位e段）（數(shù)碼管十位b段）（數(shù)碼管十位f段）（數(shù)碼管十位c段）（數(shù)碼管十位g段）（數(shù)碼管十位g段）（數(shù)碼管十位f段）數(shù)碼管3計時器個位（數(shù)碼管個位c段）（數(shù)碼管個位b段）（數(shù)碼管個位a段）（數(shù)碼管個

17、位g段）（數(shù)碼管個位f段）（數(shù)碼管個位e段）（數(shù)碼管個位d段）3.3 STL語言 3.4程序的下載、安裝和調(diào)試通過可編程序控制器以及可編程序控制器試驗(yàn)箱對程序進(jìn)行調(diào)試。首先打開可編程序控制器以及可編程序控制器試驗(yàn)箱，輸入源程序。然后選擇運(yùn)行檔位使其運(yùn)行，最后對其工作結(jié)果進(jìn)行調(diào)試。4.課程設(shè)計總結(jié) 通過本次設(shè)計，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我懂得了在實(shí)踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計中，我們還需要大量的以前沒有學(xué)到過的知識，于是圖書館和電腦成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相

18、關(guān)知識，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會使我們受益非淺。在設(shè)計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。同時通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在PLC的基本原理、PLC應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計思路技巧（特別是匯編語言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。同時要感謝指導(dǎo)老師的耐心