課程設(shè)計(jì)報(bào)告--五人組搶答器控制設(shè)計(jì)

1、<p>　　五人組搶答器控制設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求</p><p>　　1.1 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容……………………………………………</p><p>　　1.2 系統(tǒng)控制要求…………………………………………………</p>

2、<p><b>　　2 設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　2.1 總體設(shè)計(jì)方案說(shuō)明……………………………………………</p><p>　　2.2 PLC控制系統(tǒng)組成方框圖…………………………………………</p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>

3、　　3.1 PLC的選型及硬件配置………………………………………</p><p>　　3.2 系統(tǒng)主電路……………………………………………………</p><p>　　3.3 輸入輸出地址分配……………………………………………</p><p>　　3.4 PLC的控制電路………………………………………………</p><p>　　4 P

4、LC控制軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試</p><p>　　4.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)…………………………………………………</p><p>　　4.2 調(diào)試結(jié)果與分析………………………………………………</p><p>　　5 總結(jié)...........................................................................

5、.............................</p><p>　　6 參考文獻(xiàn)................................................................................................</p><p>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求</p><p>　　1.1 PLC系

6、統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　PLC控制課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：</p><p>　　1、分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求。被控對(duì)象是指受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過(guò)程。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要深入了解被控對(duì)象的特點(diǎn)、控制過(guò)程與要求等。確定被控對(duì)象與PLC之間的輸入、輸出關(guān)系?？刂埔笾饕缚刂葡到y(tǒng)的基本方式、應(yīng)完成的動(dòng)作等，同時(shí)要注意必要的保護(hù)和連鎖等</p>&l

7、t;p>　　2、選擇I/O設(shè)備。根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的輸入、輸出設(shè)備的具體型號(hào)、數(shù)量等。常用的輸入設(shè)備有按鈕、限位開關(guān)，傳感器等；常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、電磁閥等。</p><p>　　3、選擇PLC的型號(hào)。根據(jù)已選擇的I/O設(shè)備，統(tǒng)計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)，選擇合適的PLC類型，在選擇時(shí)要考慮所需機(jī)型的容量大小、I/O模塊種類及電源類型等。</p><p>　　4、分配

8、I/O點(diǎn)。只有分配PLC的I/O點(diǎn)后，方可進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。</p><p>　　5、程序設(shè)計(jì)，它是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作，首先要熟悉控制要求，根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)好梯形圖程序。</p><p>　　6、輸入程序后調(diào)試程序。調(diào)試過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，則要采取措施逐一排除，直至調(diào)試成功。</p><p>　　7、編寫技術(shù)文件。則要包括說(shuō)明書、電氣原理圖，電氣元件明細(xì)表，程序等&

9、lt;/p><p>　　1.2 系統(tǒng)控制要求</p><p>　　設(shè)有主持人總臺(tái)及各個(gè)參賽隊(duì)分臺(tái)。總臺(tái)設(shè)有總臺(tái)燈及總音響，總臺(tái)開始及總臺(tái)復(fù)位按鈕。分臺(tái)設(shè)有分臺(tái)燈，分臺(tái)搶答按鈕。同時(shí)采用數(shù)碼管顯示，即搶答成功的隊(duì)將會(huì)在屏幕上顯示出隊(duì)的組數(shù)號(hào)。</p><p>　　各隊(duì)搶答必須在主持人給出了題目，說(shuō)了開始并同時(shí)按了開始控制按鈕后的10S內(nèi)進(jìn)行，如提前搶答，搶答器將報(bào)出“違

10、例”信號(hào)。10S到若還無(wú)人搶答，搶答器將給出應(yīng)答時(shí)間到信號(hào)，該題作廢。在有人搶答情況下，搶得的隊(duì)必須在30S內(nèi)完成答題。如30S內(nèi)還沒(méi)回答完，則做答題超時(shí)處理。</p><p>　　燈光及音響信號(hào)的意義安排如下：</p><p>　　音響響，某臺(tái)燈亮，且顯示某隊(duì)的組數(shù)號(hào)：正常搶答</p><p>　　音響響，總臺(tái)燈亮，某臺(tái)燈閃爍，閃爍頻率1HZ：答題超時(shí)</p

11、><p>　　音響響，總臺(tái)燈亮，某臺(tái)燈閃爍，閃爍頻率為10HZ：違例</p><p>　　音響響，總臺(tái)燈亮：無(wú)人應(yīng)答</p><p>　　在一個(gè)題目回答終了后，主持人按下復(fù)位按鈕，搶答器恢復(fù)原始狀態(tài)，為第二輪搶答做好準(zhǔn)備。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　2.1

12、 總體設(shè)計(jì)方案說(shuō)明</p><p>　　五人組搶答器由五個(gè)選手按鈕（X1、X2、X3、X4、X5），主持人開始按（X0)和復(fù)位按鈕(X6)、五個(gè)分臺(tái)燈（Y11、Y12、Y13、Y14、Y15）、一個(gè)總臺(tái)燈（Y7)、一個(gè)蜂鳴器（Y10）和若干導(dǎo)線構(gòu)成。將實(shí)際要求與實(shí)驗(yàn)原理結(jié)合分析可知：</p><p>　　違規(guī)情況：主持人未宣布開始即未按下開始搶答按鈕X0，某一選手按下按鈕，例如一組（X1）

13、此時(shí)音響Y10響起，總臺(tái)燈Y7亮，一組臺(tái)Y11燈閃爍，頻率為10HZ，其他組后按下?lián)尨鸬倪x手搶答無(wú)效(互鎖）。</p><p>　　無(wú)人搶答情況：當(dāng)主持人按下開始按鈕X0后10秒仍無(wú)人搶答，總臺(tái)燈Y7亮、音響Y10響起,提示主持人10秒到無(wú)人搶答題目作廢，主持人按下復(fù)位X6，開始新一輪的搶答</p><p>　　3、正常搶答：主持人按下開始按鈕X0,10秒內(nèi)某組選手（一組X1）最先搶答,&

14、lt;/p><p>　　則其他組搶答無(wú)效，第一組開始答題，數(shù)碼管顯示1維持30秒熄滅，且第一組在30 秒內(nèi)完成答題任務(wù)。</p><p>　　4、超時(shí)搶答：主持人宣布開始，10 秒內(nèi)某組選手搶答（X1）成功，但30 秒后仍未完成答題，此時(shí)音響Y10響起，總臺(tái)燈Y7亮，一組臺(tái)燈Y11閃爍，頻率為1HZ,判為答題超時(shí)。</p><p>　　2.2 PLC控制系統(tǒng)組成框圖&l

15、t;/p><p>　　2.3 各控制臺(tái)平面框圖</p><p><b>　　主持臺(tái)控制面板</b></p><p>　　一組控制面板 二組控制面板 </p><p>　　三組控制面板 四組控制面板</p><p><b>　　五組控制面

16、板</b></p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)置</b></p><p>　　3.1 PLC的選型及硬件配置</p><p>　　可編程序控制器實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)就是按一定算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將這個(gè)變換與以物理實(shí)現(xiàn)。輸入輸出變換、物理實(shí)現(xiàn)可以說(shuō)是PLC實(shí)施控制的兩個(gè)基本點(diǎn)，同時(shí)物理實(shí)現(xiàn)也是PLC與普通微機(jī)相區(qū)別之處，其需

17、要考慮實(shí)際控制的需要，應(yīng)能排除干擾信號(hào)適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，輸出應(yīng)放大到工業(yè)控制的水平，能為實(shí)際控制系統(tǒng)方便使用，所以PLC采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM/ROM）、輸入輸出接口（I/O）電路、通信接口及電源組成。</p><p>　　中央處理單元 (CPU)是PLC的控制核心。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能：a. 接收并存儲(chǔ)從用戶程序和數(shù)據(jù)；b.檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)

18、器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式采集現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象寄存區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算并將結(jié)果送入I/O映象寄存區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象寄存區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)直到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來(lái)對(duì)大型P

19、LC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。</p><p>　　由于PLC以微處理器為核心，故具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式，如常見(jiàn)的鍵盤掃描方式或I/O掃描方，若有鍵按下或有I/O變化，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序，若無(wú)則繼續(xù)掃描等待。</p><p>　　PLC則是采用循環(huán)

20、掃描的工作方式。對(duì)每個(gè)程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。掃描周期的長(zhǎng)短主要取決于以下幾個(gè)因素：一是CPU執(zhí)行指令的速度；二是執(zhí)行每條指令占用的時(shí)間；三是程序中指令條數(shù)的多少。一個(gè)掃描周期主要可分為3個(gè)階段。</p><p>　　3.1.1輸入刷

21、新階段</p><p>　　在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成輸入端刷新工作后，將關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變，而這些變化必須等到下一工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。</p><p>　　3.1.2程序執(zhí)行階段</p><p>　　在程序執(zhí)行階段，根據(jù)

22、用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉(zhuǎn)入輸入刷新階段。</p><p>　　3.1.3 輸出刷新階段</p><p>　　當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路（輸出映像寄存器），并通過(guò)一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)際輸出。&l

23、t;/p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)演示時(shí)用的是FX-1N型號(hào)的，設(shè)計(jì)報(bào)告上則用的是FX-2N.</p><p><b>　　3.2 系統(tǒng)主電路</b></p><p>　　3.2.1 電源電路圖</p><p>　　3.2.2 PLC仿真電路圖</p><p>　　3.2.3 音響驅(qū)動(dòng)電路</p

24、><p>　　3.3 輸入輸出地址分配</p><p>　　輸入 X1-X5 1-5搶答按鈕</p><p>　　XO 開始按鈕</p><p>　　X6 復(fù)位按鈕 </p><p>　　輸出 0-Y6 對(duì)應(yīng)數(shù)碼管A-G段</p><p>　　Y1

25、1-Y15 對(duì)應(yīng)1-5組燈</p><p>　　Y7 總燈</p><p>　　Y10 音響</p><p>　　3.4 PLC的控制電路</p><p>　　4 PLC控制軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試</p><p>　　4.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</p><p><b&g

26、t;　　梯形圖</b></p><p>　　4.2 調(diào)試結(jié)果及分析</p><p>　　本次設(shè)計(jì)大致分為五塊：搶答、計(jì)時(shí)器部分、各組組號(hào)顯示，電源模塊，蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊。</p><p>　　在搶答這一塊采用了基本指令，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，各組為按鈕搶答， 采用燈顯示并將其自鎖，組與組之間采用互鎖，使其不能同時(shí)得電。再根據(jù)七段數(shù)碼管的特性，A-G分別對(duì)應(yīng)于程序

27、中的輸出Y0-Y6。主持人按復(fù)位按鈕后，下輪重新?lián)尅?lt;/p><p>　　在倒計(jì)時(shí)這一塊，主要采用時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)這一功能，當(dāng)主持人按了開始按鈕后開始計(jì)時(shí)，倒計(jì)時(shí)由定時(shí)器完成，如此循環(huán)到達(dá)倒計(jì)時(shí)目的。當(dāng)有組在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)搶答，搶答后重新計(jì)時(shí)30 秒，當(dāng)30秒倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，總臺(tái)燈亮、音響報(bào)警，搶答作廢，主持人按復(fù)位按鈕后才可以進(jìn)行下一輪。</p><p>　　在組號(hào)顯示這一塊，將PLC的輸出Y

28、0-Y7接到數(shù)碼管的A-G段上，結(jié)合PLC編程控制搶答組號(hào)的顯示，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)合與調(diào)試，比較完整的完成了組號(hào)顯示這一塊</p><p>　　電源模塊用了變壓器、整流橋、電容、電阻等元器件實(shí)現(xiàn)了把220V交流電轉(zhuǎn)變成24V直流電，用來(lái)提供電路的電源。</p><p>　　蜂鳴器驅(qū)動(dòng)部分使用了電容、電阻、555定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)。</p><p><b>

29、;　　5 總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我意識(shí)到了PLC編程技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的廣泛應(yīng)用，并了解到自己學(xué)習(xí)中的不足之處，看到了理論與實(shí)踐的差距。 </p><p>　　通過(guò)一周的PLC設(shè)計(jì)實(shí)踐。讓我對(duì)PLC的工作原理和使用方法有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒(méi)有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知道的撐握都是思想上的，雖然做過(guò)實(shí)驗(yàn)，但是對(duì)

30、一些細(xì)節(jié)還是不加重視，考慮不夠完全。當(dāng)我們把自己想出來(lái)的程序運(yùn)用到PLC中的時(shí)候，問(wèn)題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。通過(guò)過(guò)解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們對(duì)PLC的理解得到了加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。 </p><p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì)，我們的合作意識(shí)得到加強(qiáng)。合作能力得到提高。上大學(xué)后，很多同學(xué)都沒(méi)有過(guò)深入的交流，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們用了分工與合作的方式，每個(gè)人負(fù)責(zé)一

31、定的部分，同時(shí)在一定的階段共同討論，以解決分工中個(gè)人不能解決的問(wèn)題，在交流中大家積極發(fā)言，提出意見(jiàn)，同時(shí)我們還向別的同學(xué)請(qǐng)教。在此過(guò)程中，每個(gè)人都想自己的方案得到實(shí)現(xiàn)，積極向同學(xué)說(shuō)明自己的想法。通過(guò)比較選出最好的方案。在這過(guò)程中也提高了我們的思考能力。 </p><p>　　通過(guò)此次課設(shè)，讓我對(duì)PLC梯形圖、指令表、順序功能圖有了更好的了解，也讓我了解了關(guān)于PLC設(shè)計(jì)原理。有很多設(shè)計(jì)理念來(lái)源于實(shí)際，從中

32、找出最適合的設(shè)計(jì)方法。  </p><p>　　在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們還得到了老師的幫助與意見(jiàn)。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，不是每一個(gè)問(wèn)題都能自己解決，向老師請(qǐng)教或向同學(xué)討論是一個(gè)很好的方法。 </p><p><b>　　6 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、郁漢琪 郭健.可編程控制器原理及