搶答器的PLC控制系統(tǒng)設計

1、課程設計任務書課程設計名稱： 可編程序控制器應用技術 設計題目： 搶答器的plc控制系統(tǒng)設計 設計依據(jù)、要求及主要內容：一、 實驗目的1、 掌握plc電氣控制系統(tǒng)的設計方法。2、 掌握plc電氣系統(tǒng)的設計、調試方法。二、實驗設備1、plc型可編程控制臺。2、編程器。3、實驗導線。4、控制要求的其他外圍設備。三、設計內容（一）控制要求設計供4組參賽隊伍進行搶答的控制系統(tǒng)，有數(shù)字顯示和聲音提示，并設有答題時間控制。1、參賽者只有在主持人按下開始搶答按鈕后再開始搶答才有效，否則按搶答器按鈕或一直按著搶答器按鈕不放，均不起作用。2、在搶答時顯示最先搶到的一組的組號，揚聲器響一聲，其他組均被封鎖。3、

2、每道答題在規(guī)定的時間10s內完成，超時則自動取消答題資格，顯示器數(shù)字顯示0并報警一聲。4、 答題完成后由主持人結束答題，即復位，顯示器數(shù)字回到0。（二）i/o分配輸入： x0主持人開始搶答按鈕sb0 x11主持人結束搶答按鈕sb11 x1第一組搶答按鈕sb1 x2第二組搶答按鈕sb2 x3第三組搶答按鈕sb3 x4第四組搶答按鈕sb4 輸出： y0揚聲器控制信號 y1個位數(shù)字a段控制信號 y2個位數(shù)字b段控制信號 y3個位數(shù)字c段控制信號 y4個位數(shù)字d段控制信號 y5個位數(shù)字e段控制信號 y6個位數(shù)字f段控制信號 y7個位數(shù)字g段控制信號（三）設計要求1、 畫出plc的輸入輸出設備的接線圖；

3、2、 使用經驗設計法完成梯形圖、指令表的程序設定；3、 完成程序的仿真調試和模擬試驗；4、 完成設計說明書。目 錄1概述32方案確定43硬件參數(shù)設計43.1 plc的選型63.2 i/o端口分配63.3主要參數(shù)分析及器件選型73.4確定外部接線方案84軟件設計84.1設計流程圖84.2設計梯形圖95軟件仿真116實物接線117現(xiàn)場調試118心得體會11一、主要功能的概述設計供4組參賽隊伍進行搶答的控制系統(tǒng)，有數(shù)字顯示和聲音提示，并設有答題時間控制。參賽者只有在主持人按下開始搶答按鈕后再開始搶答才有效，否則按搶答器按鈕或一直按著搶答器按鈕不放，均不起作用。在搶答時顯示最先搶到的一組的組號，揚聲器

4、響一聲，其他組均被封鎖。每道答題在規(guī)定的時間10s內完成，超時則自動取消答題資格，顯示器數(shù)字顯示0并報警一聲。答題完成后由主持人結束答題，即復位，顯示器數(shù)字回到0。二、 方案確定經驗設計法:（1）分析工藝流程與控制要求，確定輸入與輸出信號；（2）確定輸入輸出接線方案；（3）根據(jù)工藝流程與控制時序，按階段設計梯形圖；（4）調整優(yōu)化程序結構，并進行邏輯檢查。三、硬件設計3.1.plc的選型1）可編程序控制器的結構 plc主要由cpu模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和編程設備組成cpu相當于人的大腦，存儲器是存儲文件的。把文件掃描，在把文件打印出來，這是i/o的功能，相當與人的五官。可編程序控制器

5、其實和微機差不多。由微處理器（cpu），存儲器（rom，ram），輸入/輸出單元（i/o），編程器用于用戶程序的編制，調試檢查和監(jiān)視，還可通過鍵盤調用和顯示plc的一些內部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。電源是提供plc的能源。2）可編程序控制器的特點（1）、可靠性高，抗抗干擾能力強！（平均無故障時間一般可達35萬小時。（2）、維修方便（3）、靈活：通用（4）、功能完善（5）、接線簡單（6）、編程簡單，使用方便。3)可編程序控制器的工作原理 plc的工作原理就是無限循環(huán)掃描，掃描過程是，初始化處理；處理輸入信號階段；程序處理階段；處理輸出信號階段。掃描周期過程是t=（讀入一點時間*點數(shù)）+（運算速度*程序步數(shù)

6、）+故障診斷時間。4)可編程序控制器應用場合（1 開關量邏輯控制（2 模擬量閉環(huán)控制（3 數(shù)字量智能控制（4 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（5 通訊，聯(lián)網及采集控制5)可編程序控制器的分類整體式：cpu單元，存儲器，i/o單元，安裝在同一機體內，構成主機。組合式：所有單元都分散在模塊上，不同的模塊可以實現(xiàn)不同的功能。小型機：控制點數(shù)100500點左右。（整體試）中形機：控制點數(shù)5001000點左右。（整體試）大型機：控制點數(shù)1000以上（組合試）這次四路搶答器系統(tǒng)的設計選用的是三菱系列fx1n-60mr， fx1n系列擁有無以匹及的速度、高級的功能、邏輯選件以及定位控制等特點，fx1n是從16到256路輸入

7、/輸出的多種應用的選擇方案。價格便宜，功能齊全，比起其他plc有著速度、邏輯、定位等優(yōu)越之處。安裝簡單，維修方便。fx1n-60的i/o總數(shù)30，輸入/輸出各30個，輸入類型為漏型，輸出類型為繼電器或晶體管，fx1n通過儲存的程序周期運轉。這是plc的機型以及相關硬件的型號選擇。3.2.i/o端口分配輸入編號輸入設備輸出編號輸出設備x000（開始）sb0y000 揚聲器x011（結束） sb11y001數(shù)字a段x001（第一組）sb1y002數(shù)字b段 x002（第二組） sb2y003數(shù)字c段x003（第三組） sb3y004數(shù)字d段 x004（第四組） sb4y005數(shù)字e段 y006數(shù)字f

8、段y007數(shù)字g段3.3.主要參數(shù)分析及器件選型各搶答按鈕以及開始結束按鈕根據(jù)設計要求均選用常開的按鈕開關。由于在搶答現(xiàn)場，揚聲器的音量要足夠大，同時要滿足頻繁使用要求，揚聲器要經久耐用。由于三菱fx1n-60輸出的是直流24v的電壓，而一般的1.8英寸的八段數(shù)碼管的驅動電壓僅需+12v,過高電壓可能燒毀八段數(shù)碼管。因此，我們選用了特定的由+24v驅動的八段數(shù)碼管。3.4.外部接線圖根據(jù)i/o分配點可以設計出外部接線圖，其中輸入端口共用一個com口，com0對應y0、com1對應y1、com2對應y2、y3，而y4、y5、y6、y7共用com3口。電源接入220v的交流電源。外部接線圖如下：四

9、、軟件設計4.1設計流程圖4.2梯形圖程序五、軟件仿真將用戶程序輸入計算機的gxdeveloper編程軟件，經過反復編輯、編譯、上載、監(jiān)視、運行，直至運行正確。使用gxdeveloper編程軟件還可以在plc運行監(jiān)視程序執(zhí)行的過程和各元件的狀態(tài)及數(shù)據(jù)，打開菜單選中監(jiān)控模式。這時閉合觸點和通電線圈內部顏色變藍。在plc的運行工作狀態(tài)隨輸入條件的改變定時及計數(shù)過程的運行，每個掃描周期的輸入階段將各個期間的狀態(tài)刷新，同時還可以動態(tài)顯示各個定時與計數(shù)器的當前值，以便在線動態(tài)觀察程序的運行，出現(xiàn)錯誤易于發(fā)現(xiàn)更改。在編輯狀態(tài)下對程序進行修改編輯，重新變換、寫入、監(jiān)視運行，如此反復修改調試，直到得到正確運行

10、結果。六、實物連線在plc實驗室用若干導線將三菱fx1n-60型plc與八段數(shù)碼管以及揚聲器按照外部接線圖所示線路連接。七、現(xiàn)場調試通過輸出模塊上各輸出繼電器對應的八段數(shù)碼管的的對應字段，觀察各輸出信號的變化是否滿足設計的要求。在調試時應充分考慮各種可能的情況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式、順序功能圖中的每一條支路、各種可能的進展路線，都應逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后及時修改程序。直到在各種可能的情況下輸入信號與輸出信號之間的關系完全符合要求。如果程序中某些定時器或計數(shù)器的設定值過大，為了縮短調試時間，可以在調試時將它們減小，模擬調試結束后再寫入它們的實際設定值。7.1運行情況及問題 在整個調試

11、過程中，遇到了不少的問題，在最開始的調試中，正常時序下的變化都有些混亂，有時候亮字段與設計不相同，有時候會有幾個字段同時亮，總之，因為程序上的各種小問題會導致很多顯示上的問題，通過監(jiān)控，我們一次次進行修改，有時候程序上有矛盾，有時候少添加了一些中間繼電器，最后正常搶答條件下的運行狀況終于與預期的一致。參賽者只有在主持人按下開始搶答按鈕后再開始搶答才有效，否則按搶答器按鈕或一直按著搶答器按鈕不放，均不起作用。在搶答時顯示最先搶到的一組的組號，揚聲器響一聲，其他組均被封鎖。每道答題在規(guī)定的時間10s內完成，超時則自動取消答題資格，顯示器數(shù)字顯示0并報警一聲。答題完成后由主持人結束答題，即復位，顯示

12、器數(shù)字回到0。在最后，我們的運行情況完全達到了題目的控制要求，符合預期。八、心得體會三菱系列fx1n plc具有可靠性高，抗干擾能力強等優(yōu)點，可以組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設計和制作硬件裝置。plc還具有功能強，適應面廣的特點。本次的搶答器的設計將我們學到的知識應用到了實踐，深化了對可編程控制器梯形圖設計的認識，在設計的實踐中獲得新知。該項目主要以三菱fx1n-60mr為核心器件，通過計算機按項目要求，用梯形圖編程并輸入plc，按預定的輸入輸出接點接入了所需的按鈕及指示燈，經過幾次對照實驗所設計的搶答器能可靠實現(xiàn)項目要求。 在整個課程設計的完成中遇到了很多的困難，剛開始從網上搜索了很多相關的內容，又根據(jù)自己的想法進行設計，結果肖老師給我說了很多很多不合理的地方，主要還是結構不清晰、不調理。后來我又經過思考后得到了滿足設計要求的方案。后來經過自己一步步的歸納總結以及肖老師的耐心輔導，才完成了現(xiàn)在的課程設計報告。此外我還遇到了許多知識上的不理解，有的是自己看書，有的是問周圍的老師和同學，最后還是把不懂的地方學會學懂了，知識結構框架更加立體了，感覺非常充實。通過課程設計使學生認識理論與實際相結合的重