基于PLC控制的四路搶答器的設(shè)計(jì)

摘要本次設(shè)計(jì)是利用PLC〔ProgrammableLogicController〕對(duì)PLC控制的四路智力搶答器進(jìn)行控制。首先，選擇這個(gè)題目之后，我對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面的思考。使自己對(duì)本次設(shè)計(jì)有一個(gè)大致的總體思路，然后仔細(xì)分析PLC控制的四路智力搶答器的工作原理，以及它的一些工作過程，分析后得出它主要需要完成主持人的控制、選手的搶答、報(bào)警、計(jì)時(shí)及輸出顯示功能等。考慮到只是PLC控制的四路智力搶答器那么輸出端口需要7個(gè)，輸入端口需要7個(gè)，由于PLC具有可靠性高、體積小、通用性、使用方便等優(yōu)點(diǎn),具有方便靈活，維護(hù)使用方便等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：智力控制，四路搶答器，PLC目錄摘要I目錄2一、PLC智能搶答器的工作原理3二PLC的概述4三、整體功能的介紹5四、硬件電路設(shè)計(jì)64.1程序中所使用的FX系列PLC的編程元件介紹64.11三菱FX系列PLC通用定時(shí)器64.12三菱FX系列PLC有關(guān)用到的取指令與輸出指令的介紹(LDOUT);64.13三菱FX系列PLC觸點(diǎn)串聯(lián)指令(ANI)與并聯(lián)指令〔OR〕;64.14三菱FX系列PLC輸入繼電器(X)與輸出繼電器〔Y〕;74.15顯示燈的說明104.16報(bào)警器的的說明10五、設(shè)計(jì)要求115.1根據(jù)要求繪制的流程圖125.2外部硬件接線圖135.3I/O分配155.4根據(jù)控制要求進(jìn)行梯形圖繪制155.5程序運(yùn)行過程的分析17六、致謝18七、參考文獻(xiàn)20一、PLC智能搶答器的工作原理我所設(shè)計(jì)的PLC智能搶答器是適合四個(gè)人搶答的四路搶答器，現(xiàn)在以四路搶答器為例。給競(jìng)賽主持人設(shè)置了3個(gè)控制按鈕，用來控制開始、復(fù)位、答題計(jì)時(shí)，每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，那組選手最先按下?lián)尨鹌靼粹o，那么數(shù)碼管就顯示該組的編號(hào)，同時(shí)綠色指示燈亮，音響電路發(fā)出聲響提示信號(hào)以指示搶答成功，并對(duì)其后的搶答信號(hào)不在相應(yīng)，選手答題完畢后，由主持人按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)開始下一輪搶答。假設(shè)選手在未開始搶答時(shí)提前搶答了，那么視為違規(guī)，違規(guī)時(shí)數(shù)碼管顯示其編號(hào)同時(shí)紅燈亮音響電路發(fā)出聲響。當(dāng)主持人按下?lián)尨鹌靼粹o時(shí)定時(shí)器T0開始計(jì)時(shí)〔設(shè)定10s〕10s限制到時(shí)仍無人搶答那么紅燈亮音響電路發(fā)出聲響，以示選手放棄該題。在搶答成功后，主持人按下答題計(jì)時(shí)按鈕，同時(shí)數(shù)碼管顯示答題倒計(jì)時(shí)時(shí)間改時(shí)間可根據(jù)需要調(diào)節(jié)，此設(shè)定2min，選手必須在設(shè)定時(shí)間內(nèi)完成答題，否那么，音響電路發(fā)出超時(shí)報(bào)警信號(hào)。其中以上功能都通過編制的PLC程序來實(shí)現(xiàn)。搶答器的應(yīng)用場(chǎng)合效果圖如下圖二PLC的概述可編程控制器〔PLC〕是一種新型的通用自動(dòng)化控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制功能強(qiáng)，可靠性高，用靈活方便，易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用越來越廣泛?？删幊炭刂破鳌睵rogrammableLogicController)即PLC?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。他以微處理為核心，用編寫的程序不僅可以進(jìn)行邏輯控制，還可以定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機(jī)械設(shè)備將其正式命名為可編程控制器〔ProgrammableController〕，簡寫為PC。后來由于PC這個(gè)名稱常常被用來稱呼個(gè)人電腦〔PersonalComputer〕，為了區(qū)別，現(xiàn)在也把可編程控制器稱為PLC。三、整體功能的介紹知識(shí)競(jìng)賽搶答器，顧名思義就是用于比賽時(shí)，跟對(duì)手比反響時(shí)間，思維運(yùn)轉(zhuǎn)快慢的新型電器。隨著社會(huì)科技技術(shù)的不斷開展，他的應(yīng)用場(chǎng)合也隨之增加；技術(shù)含量大大提升；更加方便可靠。目前,形式多樣、功能完備的搶答器已廣泛應(yīng)用于電視臺(tái)、商業(yè)機(jī)構(gòu)、學(xué)校及企事業(yè)單位,它為各種競(jìng)賽增添了刺激性、娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。用PLC進(jìn)行知識(shí)競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)，其控制方便，靈活，只要改變輸入PLC的控制程序，便可改變競(jìng)賽搶答器的搶答方案四、硬件電路設(shè)計(jì)4.1程序中所使用的FX系列PLC的編程元件介紹4.11三菱FX系列PLC通用定時(shí)器通用定時(shí)器的工作原理，當(dāng)輸入接通時(shí)，定時(shí)器T從0開始對(duì)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值與設(shè)定值相等時(shí)，定時(shí)器的常開接通。當(dāng)斷開后定時(shí)器復(fù)位，計(jì)數(shù)值變?yōu)?，其常開觸點(diǎn)斷開，輸出也隨之OFF。假設(shè)外部電源斷電，定時(shí)器也。將復(fù)位。4.12三菱FX系列PLC有關(guān)用到的取指令與輸出指令的介紹(LDOUT);(1)LD〔取指令〕，一個(gè)常開觸點(diǎn)與左母線連接的指令，每一個(gè)以常開觸點(diǎn)開始的邏輯行都用此指令。(2)OUT(輸出指令)，對(duì)線圈進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的指令，也稱為輸出指令。(3)END(結(jié)束指令)，程序結(jié)束指令，表示程序結(jié)束，返回起始地址。4.13三菱FX系列PLC觸點(diǎn)串聯(lián)指令(ANI)與并聯(lián)指令〔OR〕;(1)ANI與反指令，一個(gè)常開觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令，完成邏輯與非運(yùn)算。(2)OR〔或指令〕，用于單個(gè)常閉觸點(diǎn)的并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)邏輯或運(yùn)算。如下圖:指令語句表：LDX000OUTY000LDX001ORX003ANIX002OUTY001END4.14三菱FX系列PLC輸入繼電器(X)與輸出繼電器〔Y〕;(1)輸入繼電器(X)輸入繼電器(X)與輸入端相連，專門用來接收PLC外部開關(guān)信號(hào)的器件。PLC通過輸入接口將外部輸入信號(hào)的狀態(tài)(接通時(shí)為“1”，斷開時(shí)為“0輸入繼電器必須由外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)，不能用程序驅(qū)動(dòng)，所以在程序中不可能出現(xiàn)它的線圈。由于輸入繼電器反映輸入映像存放器的狀態(tài)，所以其觸點(diǎn)的使用次數(shù)不限。FX系列PLC的輸入繼電器采用X和八進(jìn)制共同組成編號(hào)，F(xiàn)X2N型的PLC輸入繼電器編號(hào)范圍為X0～X267.輸出繼電器的等效電路圖如下圖(2)輸出繼電器輸出繼電器是用來將內(nèi)部信號(hào)輸出送給外部負(fù)載用戶輸出設(shè)備的器件。輸出繼電器線圈是由內(nèi)部程序的指令驅(qū)動(dòng)，其線圈狀態(tài)傳送給輸出單元，再有輸出單元對(duì)應(yīng)的硬觸點(diǎn)來驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。每個(gè)輸出繼電器在輸出單元中都對(duì)應(yīng)唯一的一個(gè)常開觸點(diǎn)，但在程序中供編程的輸出繼電器，不管是常開觸點(diǎn)還是常閉觸點(diǎn)，都是軟觸點(diǎn)，所以可以使用無數(shù)次。FX系列PLC的輸出繼電器采用和八進(jìn)制共同組成編號(hào)。其中編號(hào)范圍為。與輸入繼電器一樣，根本單元的輸出繼電器編號(hào)是固定的，擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊的編號(hào)也是從根本單元最靠近處開始，順序進(jìn)行編號(hào)的。在實(shí)際使用中，輸入輸出繼電器的數(shù)量，要視系統(tǒng)的具體配置情況而定。俗稱名稱符號(hào)說明常開觸點(diǎn)1為觸點(diǎn)斷開，0為觸點(diǎn)斷開常閉觸點(diǎn)1為觸點(diǎn)斷開，0為觸點(diǎn)接通繼電器線圈1為線圈得電鼓勵(lì)，0為線圈失電不鼓勵(lì)輸出繼電器的等效電路圖4.15顯示燈的說明每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，假設(shè)有選手最先按下?lián)尨鸢粹o，那么綠色指示燈亮以指示其搶答成功；假設(shè)選手在未開時(shí)搶答試題時(shí)搶答了，那么視為違規(guī)，同時(shí)紅燈亮以示其違規(guī)搶答；當(dāng)主持人按下開始按鈕后，定時(shí)器T0開始計(jì)時(shí)〔設(shè)定10S〕，10S時(shí)限時(shí)到仍無人搶答，那么紅燈亮，以示選手放棄該題。每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，假設(shè)有選手最先按下?lián)尨鸢粹o，那么綠色指示燈亮以指示其搶答成功；當(dāng)主持人按下開始按鈕后，定時(shí)器T0開始計(jì)時(shí)〔設(shè)2min〕，假設(shè)2min時(shí)限時(shí)到仍無人搶答，那么紅燈亮，以示選手放棄該題。4.16報(bào)警器的的說明蜂鳴器的作用是，當(dāng)無人搶答或是搶答超時(shí)時(shí)起到報(bào)警作用，如下圖：五、設(shè)計(jì)要求〔1〕競(jìng)賽者假設(shè)要答復(fù)主持人所提問題時(shí)，須搶先按下桌上的搶答按鈕；〔2〕綠色指示燈亮后，須等主持人按下復(fù)位按鈕PB5后，指示燈才熄滅；

〔3〕如果競(jìng)賽者在主持人翻開SW1開關(guān)10s內(nèi)搶先按下按鈕，電磁線圈將使彩球搖動(dòng)，以示競(jìng)賽者得到一次幸運(yùn)的時(shí)機(jī)；

〔4〕如果在主持人翻開SW1開關(guān)10s內(nèi)無人搶答，那么必須有聲音警示，同時(shí)紅色指示燈亮，以示競(jìng)賽者放棄該題；

〔5〕在競(jìng)賽者搶答成功后，應(yīng)限定一定的時(shí)間答復(fù)下列問題，根據(jù)題目難易可設(shè)定時(shí)間〔如2min〕〔6〕當(dāng)主持人翻開SW2開關(guān)后記時(shí)開始，如果競(jìng)賽者在答復(fù)下列問題時(shí)超出設(shè)定時(shí)限，那么紅色指示燈亮并伴有聲音提示，競(jìng)賽者停止答復(fù)下列問題。5.1根據(jù)要求繪制的流程圖搶答搶答按鈕搶答成功顯示組數(shù)斷開并計(jì)時(shí)2min內(nèi)答復(fù)完畢復(fù)位紅燈亮報(bào)警紅燈亮報(bào)警是是是是否否5.2外部硬件接線圖5.3I/O分配1．2選定輸入、輸出設(shè)備輸入設(shè)備輸入端子號(hào)輸出設(shè)備輸出端子號(hào)

一組搶答按鈕SB1X0001組搶答成功綠色指示L1Y000二組搶答按鈕SB2X0012組搶答成功綠色指示L2Y001三組搶答按鈕SB3X0023組搶答成功綠色指示L3Y002四組搶答按鈕SB4X0034組搶答成功綠色指示L4Y003復(fù)位按鈕PB5X008紅燈L5Y005搶答開始SW1X009搶答成功按鈕L6Y006限時(shí)開關(guān)SW2X010報(bào)警提示Y0085.4根據(jù)控制要求進(jìn)行梯形圖繪制5.5程序運(yùn)行過程的分析〔1〕由于一組的線圈Y000使用他的自身觸點(diǎn)〔常開觸點(diǎn)〕，在X000閉合后仍保持在ON狀態(tài)〔自鎖〕。同時(shí)，將其常閉觸點(diǎn)串入其他各回路中，在Y000接通后，他的常閉觸點(diǎn)翻開，切斷其他搶答回路〔互鎖〕；

〔2〕二組的線圈Y001，三組的線圈Y002和四組的線圈Y003以同樣方式動(dòng)作，自鎖繼電器在復(fù)位按鈕PB5再次動(dòng)作時(shí)將清零；

〔3〕主持人按下開關(guān)SW1使X009閉合后，10s定時(shí)器T0啟動(dòng)；

〔4〕如果Y000，Y001，Y002和Y003在10s定時(shí)器T0動(dòng)作之前任何一個(gè)閉合，那么Y006變?yōu)镺N以示搶答成功，同時(shí)切斷10s計(jì)時(shí)顯示輸出回路，否那么輸出聲音提示，以示競(jìng)賽者放棄該題；

〔5〕常開觸點(diǎn)X009斷開后，自鎖繼電器和定時(shí)器T0將清零；

〔6〕搶答成功后，主持人閉合限時(shí)開關(guān)SW2使

X010閉合后，2min定時(shí)器T1啟動(dòng)，時(shí)間到Y(jié)005和Y008閉合，紅燈亮并有聲音提示停止答復(fù)；

〔7〕常開觸點(diǎn)X010斷開后，定時(shí)器T1清零，為下一輪搶答做好準(zhǔn)備。六、致謝致謝幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我在李老師的帶著下，根本完成了本學(xué)期畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)，通過設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多新的知識(shí)，學(xué)到了很多書本上沒有的東西，同時(shí)，對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，有了進(jìn)一步的加深和穩(wěn)固。在設(shè)計(jì)前，通過李老師的悉心指導(dǎo)，我制定了設(shè)計(jì)方案，借閱相關(guān)資料，做好設(shè)計(jì)準(zhǔn)備。在設(shè)計(jì)過程中，我遇到了許多專業(yè)上的問題，這些問題都在老師的直接指導(dǎo)下，得以解決，使我們的設(shè)計(jì)能夠順利地進(jìn)行，并最終得以完成?？偨Y(jié)幾個(gè)月來的設(shè)計(jì)，體會(huì)如下：首先，團(tuán)隊(duì)精神，畢業(yè)設(shè)計(jì)也不例外。這就需要我們充分的利用好各自的優(yōu)勢(shì)，充分的協(xié)作，針對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，站在不同的思考點(diǎn)分析問題，然后加以討論，匯結(jié)大家的意見，最終達(dá)成一致，發(fā)揮了團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。其次，對(duì)待任何工作，都要全力以赴，不能畏首畏尾。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深有體會(huì)。然更重要的是，在責(zé)任心的驅(qū)使下，如何采用何種方法更省時(shí)省力，解決問題的方案很多，永遠(yuǎn)堅(jiān)信“方向總比努力重要〞，首先分析課題任務(wù)本身，就拿畢業(yè)設(shè)計(jì)來說，課題有了，關(guān)鍵是往哪個(gè)方向著手。怎樣去查找相關(guān)資料等等，尋找突破口充分的解決好問題。再次，遇到不懂的問題，及時(shí)請(qǐng)教老師。抓緊設(shè)計(jì)的珍貴時(shí)間，需要調(diào)整和改變的地方及時(shí)做出改動(dòng)，而不能墨守成規(guī)，做人也是同樣的道理。第四，時(shí)刻保持上進(jìn)的頭腦，不斷接受新事物，挑戰(zhàn)新的問題?！盎畹嚼?，學(xué)到老〞，我們的思想也應(yīng)不斷的修正提高。對(duì)于以上之幾點(diǎn)體會(huì)，進(jìn)一步的總結(jié)和提高需要有更多的社會(huì)實(shí)踐根底，我相信在不久的將踏入社會(huì)之際，只要我們努力學(xué)習(xí)，勇于實(shí)踐，勤學(xué)好問，我就會(huì)把以前模糊的問題弄明白。我也相信，憑著我自強(qiáng)不息，勇于拼搏的精神，定能很快適應(yīng)類似設(shè)計(jì)的需要，適應(yīng)這個(gè)多變的社會(huì)。在此，我要感謝在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，給與我及大幫助的老師們，無論是在論文內(nèi)容的選擇、資料的收集，還是在具體的設(shè)計(jì)過程中，老師都給與了我們細(xì)心的教導(dǎo)和無微不至的關(guān)心，尤其在論文的整理過程中，曾老師提出了大量珍貴的意見和建議，使我們的設(shè)計(jì)得以更加完善，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，真誠的處世哲學(xué)，也將是我們一生學(xué)習(xí)的財(cái)富，在此，請(qǐng)?jiān)试S我向尊敬的老師，致以最真誠的謝意！其次，我還要向工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)和老師，在三年的時(shí)間里對(duì)我的教誨和幫助表示感謝！最后，想在百忙之中抽身來評(píng)閱我的論文的各位老師致以最衷心的感謝！由于時(shí)間倉促，水平有限，論文中難免有不完善之處，真誠地希望各位老師對(duì)我的論文提出珍貴意見！謝謝！七、參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]陳遠(yuǎn)齡.《機(jī)床電氣自動(dòng)控制》.重慶：重慶大學(xué)出版社.2004[2]廖常初.《PLC的編程方法與工程應(yīng)用》.重慶：重慶大學(xué)出版社.2001[3]賀哲榮.《流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì)》.西安：西安電子科技大學(xué)出版社.2006[4]邱公偉.《可編程控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用》.北京：清華大學(xué)出版社.1992[5]鄭成.《現(xiàn)代可編程序控制器原理及應(yīng)用》.北京：科學(xué)出版社.