基于plc的八路搶答器課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《電氣控制及PLC》課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　題目：搶答器PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　班級(jí)： </b></p><p><b>　　學(xué)號(hào)： </b></p><p>

2、;<b>　　姓名： </b></p><p>　　成績(jī)： </p><p><b>　　概述2</b></p><p><b>　　Outline3</b></p><p>　　1設(shè)計(jì)目的與要求6</p><p>&l

3、t;b>　　1.1設(shè)計(jì)目的6</b></p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求6</b></p><p><b>　　2硬件電路設(shè)計(jì)7</b></p><p>　　2.1 PLC機(jī)型選擇步驟與原則7</p><p>　　2.2控制要求分析10</p>&l

4、t;p>　　2.3搶答器電路分析圖11</p><p>　　2.4程序流程圖12</p><p><b>　　3.軟件設(shè)計(jì)13</b></p><p>　　3.1I/O分配13</p><p>　　3.2根據(jù)控制要求進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.3 STL語(yǔ)言24&

5、lt;/p><p>　　4.課程設(shè)計(jì)總結(jié)28</p><p><b>　　5.參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　概述：</b></p><p>　　近年來(lái)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(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已

6、廣泛用于工業(yè)過(guò)程和位置的自動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)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(duì)搶答器的控制，主要是考慮其具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，可對(duì)目前使用的搶答器進(jìn)行精確控制，特別是對(duì)多人搶答的控制可方便的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)搶答器，使我們系統(tǒng)掌

7、握可編程控制器的基本原理、功能、應(yīng)用、程序設(shè)計(jì)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，是我們掌握PLC在實(shí)際應(yīng)用中的控制作用、動(dòng)作順序與原理，為今后從事自動(dòng)化控制領(lǐng)域的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)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(shí)的能力，解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力，查閱圖書(shū)資料、繪圖、書(shū)寫報(bào)告的能力</p><p&g

8、t;　　關(guān)鍵詞：PLC 搶答器</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　在電視上我們會(huì)經(jīng)?？吹揭恍┲橇尨鸬墓?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(huì)造成搶答的不公平，比賽中為了準(zhǔn)確、公正、直觀的判力競(jìng)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(hào)在顯示器上輸出;用控制電路和

9、主斷出第一個(gè)搶答者，所設(shè)計(jì)的搶答器通常由數(shù)碼顯示、燈光、音響等多種手段指示第一搶答者。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(lái)保障搶答的公平性。八路數(shù)字搶答器是一個(gè)可供八個(gè)參賽組進(jìn)行智持人開(kāi)關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路,以上兩部分組成主體電路。通過(guò)定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能,構(gòu)成擴(kuò)展電路。</p><p>　　通過(guò)這次設(shè)計(jì)，掌握PIC單片機(jī)的原理，了解簡(jiǎn)單多功能搶答器組成原理，初步

10、掌握多功能搶答器的調(diào)整及測(cè)試方法，提高動(dòng)手能力和排除故障的能力。同時(shí)通過(guò)本課題設(shè)計(jì)與裝配、調(diào)試，提高自己的動(dòng)手能力，鞏固已學(xué)的理論知識(shí)，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(jì)、計(jì)算定時(shí)計(jì)數(shù)的各個(gè)單元電路。初步掌握多功能搶答器的調(diào)整及測(cè)試方法。提高動(dòng)手能力和排除故障的能力。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的與要求 </b></p&

11、gt;<p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　搶答器是一種應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，在各種競(jìng)賽、搶答場(chǎng)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(gè)三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過(guò)發(fā)光管的指示辯認(rèn)出選手號(hào)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(hào)碼顯示、搶按前或搶按后的計(jì)時(shí)、選手得分顯示等功能。從

12、而使競(jìng)賽真正達(dá)到公正、公平、公開(kāi)。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1）搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕SB0 ~ SB7表示。</p><p>　　2）設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)REST/START，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。</p><p>　　3）搶答器具

13、有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)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(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p><p>　　4）搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)"開(kāi)始"鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間0.5秒左右。</p><p>　　5）參賽選

14、手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p><p>　　6）如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答</p><p>　　2. 硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1PLC機(jī)型選擇步驟與原則</p><p>　?。校蹋脵C(jī)型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可

15、靠、維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比的最優(yōu)化機(jī)型。在工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑膱?chǎng)合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的ＰＬＣ；其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的ＰＬＣ。對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制以及以開(kāi)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(wú)須考慮，因此，選用帶Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換、Ｄ／Ａ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。</p><p>　　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)

16、ＰＩＤ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(lái)選用中檔或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過(guò)程控制、全ＰＬＣ的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動(dòng)化等。</p><p>　　(一) 合理的結(jié)構(gòu)型式</p><p>　　PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。</p><p>　　整體式PLC的每一個(gè)I／O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小,一般用于系

17、統(tǒng)工藝過(guò)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I／O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)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)。</p><p>　　(二) 安裝方式的選擇</p><p>　　PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程I／O式以及多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。</p><p>　　集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I／

18、O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)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(yuǎn)程I／O可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程I／O電源；多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。</p><p>　　(三)相應(yīng)的功能要求</p><p>　　一般小型(低檔)PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)

19、于只需要開(kāi)關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。</p><p>　　對(duì)于以開(kāi)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(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。</p><p>　　對(duì)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(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過(guò)程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。

20、</p><p><b>　　(四)響應(yīng)速度要求</b></p><p>　　PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)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(hào)有特殊的速度要求時(shí)，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。</p>

21、;<p>　　(五)系統(tǒng)可靠性的要求</p><p>　　對(duì)于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對(duì)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)。</p><p><b>　　(六)機(jī)型盡量統(tǒng)一</b></p><p>　　一個(gè)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(wèn)題：</p><p&

22、gt;　?。?機(jī)型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)和管理。</p><p>　?。?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。</p><p>　?。?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(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。</p><p>　　PLC的容量包括I／O點(diǎn)數(shù)和用戶存儲(chǔ)容量?jī)蓚€(gè)方面。<

23、/p><p>　　(一)I／O點(diǎn)數(shù)的選擇</p><p>　　PLC平均的I／O點(diǎn)的價(jià)格還比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的I／O點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭(zhēng)使用的I／O點(diǎn)最少，但必須留有一定的裕量。</p><p>　　通常I／O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際需要，再加上10％~15％的裕量來(lái)確定。</p><p>　　(二)

24、存儲(chǔ)容量的選擇</p><p>　　用戶程序所需的存儲(chǔ)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(gè)有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個(gè)初學(xué)者，在完成同一復(fù)雜功能時(shí)，其程序量可能相差25％之多，所以對(duì)于初學(xué)者應(yīng)該在存儲(chǔ)容量估算時(shí)多留裕量。</p><p>　　PLC的I／O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I／O點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下式估算存儲(chǔ)

25、容量后，再加20％~30％的裕量。</p><p>　　存儲(chǔ)容量（字節(jié)）＝開(kāi)關(guān)量I／O點(diǎn)數(shù)×10 ＋ 模擬量I／O通道數(shù)×100</p><p>　　另外，在存儲(chǔ)容量選擇的同時(shí)，注意對(duì)存儲(chǔ)器的類型的選擇。</p><p>　　2.2 控制要求分析</p><p>　　當(dāng)主持人打開(kāi)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)后，在設(shè)定時(shí)間TO 內(nèi)，如果某組搶先

26、按下?lián)尨鸢粹o，則驅(qū)動(dòng)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(hào)，此時(shí)電路實(shí)現(xiàn)互鎖，其他組再按下?lián)尨鸢粹o為無(wú)效;</p><p>　　在搶答成功后，定時(shí)器停止工作。顯示器顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間。主持人打開(kāi)開(kāi)關(guān)S，系統(tǒng)清零。</p><p>　　2.3 搶答電路分析</p><p>　　2.4 I/O接線圖</p><p&g

27、t;<b>　　2.5 程序流程圖</b></p><p><b>　　3. 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 I/O分配表</p><p><b>　　I/O分配表：</b></p><p>　　3.2根據(jù)控制要求進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì)</p><p

28、>　　(一號(hào)選手搶答按鈕)</p><p>　　(二號(hào)選手搶答按鈕)</p><p>　　(三號(hào)選手搶答按鈕)</p><p>　　(四號(hào)選手搶答按鈕)</p><p>　　(五號(hào)選手搶答按鈕)</p><p>　　(六號(hào)選手搶答按鈕)</p><p>　　(七號(hào)選手搶答按鈕)</p

29、><p>　　(八號(hào)選手搶答按鈕)</p><p>　?。ㄖ鞒秩碎]合搶答開(kāi)關(guān)Ｓ，即I1.0閉合，搶答開(kāi)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(wú)人搶答時(shí)，主持人打開(kāi)開(kāi)關(guān)S,即I1.0打開(kāi)，系統(tǒng)清零）</p><p><b>　?。?號(hào)選手指示燈）</b></p><p><b>　?。?號(hào)選手指

30、示燈）</b></p><p><b>　　（3號(hào)選手指示燈）</b></p><p><b>　?。?號(hào)選手指示燈）</b></p><p><b>　　（5號(hào)選手指示燈）</b></p><p><b>　?。?號(hào)選手指示燈）</b><

31、;/p><p><b>　?。?號(hào)選手指示燈）</b></p><p><b>　　（8號(hào)選手指示燈）</b></p><p>　?。▋?yōu)先搶答的選手對(duì)應(yīng)的指示燈亮。該段梯形圖使用互鎖。一旦有選手選中，其他選手搶答無(wú)效）</p><p>　?。═I為特殊的定時(shí)器，其定時(shí)為30秒，輸出16進(jìn)制。8位選手一旦

32、其中一位搶答成功，M1.0常閉觸電斷開(kāi)，T1以BCD輸出）</p><p>　　數(shù)碼管1——選手編號(hào)</p><p>　　數(shù)碼管2——計(jì)時(shí)器十位</p><p>　　數(shù)碼管3——計(jì)時(shí)器個(gè)位</p><p><b>　　3.3 STL語(yǔ)言</b></p><p>　　3.4程序的下載、安裝和調(diào)試&l

33、t;/p><p>　　通過(guò)可編程序控制器以及可編程序控制器試驗(yàn)箱對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　首先打開(kāi)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(duì)其工作結(jié)果進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　4.課程設(shè)計(jì)總結(jié) </p><p>　　通過(guò)本次設(shè)計(jì)，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(kāi)

34、發(fā)、設(shè)計(jì)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(wèn)題怎樣用理論去解決。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，我們還需要大量的以前沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)，于是圖書(shū)館和電腦成了我們很好的助手。在查閱資料的過(guò)程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識(shí)，不知不覺(jué)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(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使我們受益非淺。&l

35、t;/p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，總是遇到這樣或那樣的問(wèn)題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來(lái)了。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。同時(shí)通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問(wèn)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(kāi)發(fā)過(guò)程，以及在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧（特別是匯編語(yǔ)言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合

36、格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　同時(shí)要感謝指導(dǎo)老師的耐心細(xì)致教育，使我們認(rèn)識(shí)到電子信息時(shí)代對(duì)我們的要求，以及培養(yǎng)我們一些在課堂上所學(xué)習(xí)不到的東西，使我們受益匪淺。</p><p><b>　　5.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1《電氣控制與PLC》案例教程，胡漢文 張?chǎng)沃骶?lt;/p><p>

37、　　2《PLC應(yīng)用技術(shù)》， 弭洪濤主編</p><p>　　3《可編程控制器原理與實(shí)踐教程》， 王整風(fēng) 謝云敏主編 </p><p>　　4 謝克明、夏路易、可編程控制器原理與程序設(shè)計(jì) [M] .北京：電子工業(yè)出版社，2005.1-20.5鄭　成、現(xiàn)代可編程序控制器原理及應(yīng)用[M]、北京：科學(xué)出版社，1999.6 江秀漢、可編程序控制原理及應(yīng)用[M