plc課程設(shè)計---智能搶答器

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　可編程序控制器（PLC）是一種新型的通用的自動控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，是功能加強、編程簡單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點。</p><p>　　PLC的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)拓寬到了各個領(lǐng)域，在日常生活中，智能搶答器廣泛的應(yīng)用于各種競爭和搶答場合。越

2、來越多的搶答器投入市場，可是大部分的搶答器主要采用的是單片機系統(tǒng)；而單片機系統(tǒng)由于穩(wěn)定性不高，所以我們設(shè)想是否可以利用PLC進行搶答器的設(shè)計，所以我們小組針對此課程設(shè)計進行了軟硬件的設(shè)計，基于此，我們采用了三菱公司的FX-24MR型PLC設(shè)計了一款基于PLC的6路智能搶答器供學生進行各種知識競賽使用。</p><p>　　本設(shè)計將以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，在保留了

3、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)，其將以控制方便，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。</p><p>　　關(guān)鍵字：PLC;智能搶答器；FX-24MR型；梯形圖</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　方案論證……………

4、……………………………………………………7</p><p>　　1.1總體論述……………………………………………………………7</p><p>　　1.2方案論證……………………………………………………………7</p><p>　　2.硬件設(shè)計…………………………………………………………………8</p><p>　　2.1智能搶答器……………

5、……………………………………………8</p><p>　　2.2數(shù)字顯示器…………………………………………………………10</p><p>　　2.3蜂鳴器………………………………………………………………10</p><p>　　2.4 外部接線圖… ……………………………………………………12</p><p>　　2.5系統(tǒng)操作面板 ………

6、……………………………………………13</p><p>　　3.軟件設(shè)計…… ………… ………………………………………………14</p><p>　　3.1 I/O 地址分配 …………………………………………………… 14</p><p>　　3.2系統(tǒng)梯形圖 ………………………………………………………15</p><p>　　3.3指令表

7、……………………………………………………………18</p><p>　　4.心得體會 ………………………………………………………………19</p><p>　　參考文獻 …………………………………………………………………20</p><p>　　附錄…………………………………………………………………………21</p><p><b&g

8、t;　　1.方案論證</b></p><p><b>　　1.1總體論述</b></p><p>　　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)控制檢測日新月異更新。在實時檢測和自動控制的PLC的應(yīng)用系統(tǒng)中，PLC往往是作為一個核心部件來使用，僅PLC方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，加

9、以完善。</p><p>　　PLC已經(jīng)成了我國電氣控制的標準設(shè)備，在各行各業(yè)得到了非常廣泛的應(yīng)用。了解PLC的工作原理，具備設(shè)計、調(diào)試和維護PLC控制系統(tǒng)的能力，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)對電氣技術(shù)人員和工科學生的基本要求。我國有不少廠家研制和生產(chǎn)過PLC，近年來國產(chǎn)PLC有了很大的發(fā)展，但是目前我國使用的PLC主要還是國外品牌的產(chǎn)品。在全世界上百個PLC制造廠中，有幾家舉足輕重的公司。它們是德國的西門子（Siemens

10、）公司，美國Rockwell自動化公司所屬的A-B(Allen & Bradly)公司，GE-Fanuc公司，法國的施耐德(Schneider)公司，日本的三菱公司和歐姆龍公司。</p><p><b>　　1.2方案論證</b></p><p>　　系統(tǒng)設(shè)計主要包括硬件和軟件兩大部分，依據(jù)控制系統(tǒng)的工作原理和技術(shù)性能，將硬件個軟件分開設(shè)計。硬件設(shè)計部分包括電

11、路原理圖、合理選擇元件、繪制線路圖，然后對硬件進行調(diào)試、測試，以達到設(shè)計要求。軟件設(shè)計部分，首先在總體設(shè)計中完成系統(tǒng)總框圖和各模塊的功能設(shè)計，擬定詳細的工作計劃；然后進行具體設(shè)計，包括各模塊的流程圖，選擇合適的編程語言和工具，進行代碼設(shè)計等；最后是對軟件進行調(diào)試、測試。達到所需功能要求。</p><p>　　系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖如1-1所示。</p><p>　　圖 1-1系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖&l

12、t;/p><p><b>　　2 硬件設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1智能搶答器</b></p><p>　　設(shè)計一個8段數(shù)碼管（簡稱LED）顯示6隊的智力競賽搶答器。搶答器的外形結(jié)構(gòu)如圖2-1所示；總臺設(shè)有總臺開關(guān)及定時復(fù)位按鈕及指示燈，分臺按鈕及分臺指示燈，蜂鳴器（簡稱喇叭）。</p><

13、;p>　　圖2-1搶答器的外形結(jié)構(gòu)</p><p>　　（1）、系統(tǒng)上電后，主持人在總臺單擊開始按鈕后允許各隊搶答即搶答有效。啟動指示燈亮、蜂鳴器響2秒。</p><p>　?。?）、 在搶答過程中1-6隊任何一對先按下各自的搶答按鈕（SB1-SB6）后該隊的指示燈亮（L1-L6），同時LED數(shù)碼管顯示當前隊號，及蜂鳴器響起2秒并連鎖其他選手，繼續(xù)搶答無效。</p>&

14、lt;p>　?。?）、在有隊搶答的情況下?lián)尨鹌靼l(fā)出搶答信號定時器開始計時，搶答各隊必須在60秒內(nèi)完成搶答及答題，如果在60秒內(nèi)未完成則作超時處理。</p><p>　?。?）、60秒主持人對個搶答狀態(tài)進行確認后單擊開始按鈕清楚顯示數(shù)碼系統(tǒng)又繼續(xù)允許各隊開始搶答，直至又一個搶答先按下各自的搶答按鈕。</p><p>　?。?）、燈光亮與音響信號的意義：</p><p

15、>　　1.音響響2秒+啟動指示燈亮 開始搶答</p><p>　　2.音響響2秒+某隊指示燈亮 由某隊正常答題</p><p>　　注：各輸出端口統(tǒng)一采用直流24V電源</p><p>　　搶答器的控制特點分析：</p><p>　　智能競賽搶答器通過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數(shù)選手的按鈕

16、，然后將其信號傳遞給信息分析中心PLC,PLC將根據(jù)信號作出相應(yīng)的回應(yīng)。</p><p>　　競賽搶答器有8個輸入信號（即8個輸入按鈕SB1-SB6 SD SR）15個輸出信號（即Y0-Y6七段顯示碼，Y10-Y15六隊顯示，Y16蜂鳴器，Y17啟動指示燈）。</p><p>　　由上述可知，PLC共有8個輸入點，15個輸出點。</p><p><b>　

17、　2.2數(shù)字顯示器</b></p><p>　　八段譯碼管顯示器如圖所示</p><p>　　圖2-2 八段譯碼管顯示器</p><p>　　其中顯示器b、c亮顯示數(shù)字1；a、b、d、e、g亮顯示數(shù)字2；a、b、c、d、g亮顯示數(shù)字3；b、c、f、g亮顯示數(shù)字4；a、c、d、f、g亮顯示數(shù)字5；a、c、d、e、f、g亮顯示數(shù)字6。</p>

18、<p>　　2.3 蜂鳴器結(jié)構(gòu)及功能</p><p>　　蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 ；蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標準用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。 1．壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振

19、蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。 　　多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當接通電源后（1.5~15V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.5~2.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。 　　壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。 　　</p><p>　　2

20、．電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。</p><p><b>　　圖2-3蜂鳴器電路</b></p><p>　　2.4系統(tǒng)外部接線圖</p><p><b>　　圖2

21、-4外部接線圖</b></p><p>　　分析：SD代表“搶答開始”按鈕對應(yīng)輸入寄存器X0，SB1-SB6代表6組的常開按鈕，分別對應(yīng)X1-X6，輸出寄存器Y0-Y6分別對應(yīng)顯示器a-g，Y10-Y15分別對應(yīng)1-6隊顯示，Y17為啟動指示燈，Y16為蜂鳴器，各輸出窗口統(tǒng)一采用直流24V電源。</p><p>　　2.5系統(tǒng)的操作面板</p><p>

22、<b>　　圖2-5操作面板</b></p><p><b>　　3 軟件設(shè)計</b></p><p>　　3.1 I/O地址分配</p><p>　　輸入分配 開始搶答按鈕 SA X0</p><p><b>　　SB1 X1</b></p>&

23、lt;p><b>　　SB2 X2</b></p><p><b>　　SB3 X3</b></p><p><b>　　SB4 X4</b></p><p><b>　　SB5 X5</b></p><p><b>

24、;　　SB6 X6</b></p><p><b>　　復(fù)位按鈕 X1</b></p><p>　　輸出分配 數(shù)碼管顯示a Y0</p><p>　　數(shù)碼管顯示b Y1</p><p>　　數(shù)碼管顯示c Y2</p><p>　　數(shù)碼管顯示d

25、 Y3</p><p>　　數(shù)碼管顯示e Y4</p><p>　　數(shù)碼管顯示f Y5</p><p>　　數(shù)碼管顯示g Y6</p><p>　　倒計時顯示器 Y7</p><p>　　蜂鳴器Y10 啟動指示燈 Y11</p&g

26、t;<p><b>　　3.2系統(tǒng)梯形圖</b></p><p>　　圖4-1 梯形圖 </p><p><b>　　程序運行過程分析：</b></p><p>　　主持人宣布開始，并且按下“搶答開始”按鈕X0后，點亮啟動指示燈Y11；在啟動指示燈被點亮的前提下，按下X1，顯示管b、c亮，顯示數(shù)字1，

27、即Y12、Y1、Y2有輸出，并與Y13、Y14、Y15、Y16、Y17的常閉觸點串聯(lián)構(gòu)成互鎖，保證b、c亮時，a、d、e、f、g不亮，串聯(lián)復(fù)位開關(guān)X7常閉觸點，用于停止。X1與輸出繼電器Y12并聯(lián)，用于自保持，鎖住搶答器，使其他按鈕無效；同樣，按下X2，顯示管a、b、d、e、g亮，顯示數(shù)字2，即Y13、Y0、Y1、Y3、Y4、Y6有輸出，串聯(lián)Y12、Y14、Y15、Y16、Y17的常閉觸點構(gòu)成互鎖，保證a、b、d、e、g亮時，c、f不亮

28、；按下X3，顯示管a、b、c、d、g亮，顯示數(shù)字3.，即Y14、Y0、Y1、Y2、Y3、Y6有輸出，串聯(lián)Y12、Y13、Y15、Y16、Y17的常閉觸點構(gòu)成互鎖，保證a、b、c、d、g亮時,e、f不亮；按下X4，顯示管b、c、f、g亮，顯示數(shù)字4，即Y15、Y1、Y2、Y5、Y6有輸出，串聯(lián)Y12、Y13、Y14、Y16、Y17的常閉觸點構(gòu)成互鎖，保證b、c、f、g亮時，a、d、e不亮；按下X5,顯示管a、c、d、f、g</p&g

29、t;<p><b>　　3.3指令表</b></p><p><b>　　表3-1指令表</b></p><p><b>　　3心得體會</b></p><p>　　通過這次的課程設(shè)計，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際，與具體項目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計產(chǎn)品的能力。經(jīng)過一個星期的努力，在老師和

30、同學的幫助下做完了這次的PLC的課程設(shè)計工作。由于自己知識的缺乏及能力的有限，仍沒有能夠?qū)崿F(xiàn)課題要求的效果。但是通過這次的課程設(shè)計，我能運用自己已學的知識 解決我在設(shè)計中遇到的問題使自己的動手能力和思考問題的能力得到了很大的提高，在做設(shè)計的過程中我查閱了很多相關(guān)的資料，使我的專業(yè)涵養(yǎng)得到了提高。增強了我的動手能力，提高和鞏固了plc方面的知識，特別是梯形圖方面。整個設(shè)計通過了軟件和硬件的調(diào)試和仿真。這對我以后的工作積累了經(jīng)驗，增強了信心

31、。</p><p>　　但是在完成這次設(shè)計時我也發(fā)現(xiàn)自己許多不足，所學到的知識遠遠不夠，考慮問題不全面，自己的專業(yè)知識不牢靠，仿真也不會。我希望在以后的學習和工作中得以改善。而且通過這次設(shè)計，我懂得了團隊合作的重要性，大家一起動手的快樂。我會在以后的學習中努力向前，迎刃而解。</p><p><b>　　參考文獻:</b></p><p>　　

32、廖常初 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) 重慶大學出版社，2007</p><p>　　馬志溪 電氣工程設(shè)計 機械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　張萬忠 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) 化學工業(yè)出版社，2001</p><p>　　郁漢琪 電氣控制及可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) 東南大學出版社，2003</p><p>　　張風珊 電氣控

33、制及可編程序控制器2版 中國輕工業(yè)出版社，2003</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　仿真圖如下：</b></p><p><b>　　仿真圖1</b></p><p><b>　　仿真圖2</b></p>