基于PLC的八路搶答器課程設(shè)計(jì)

1、可編程控制器應(yīng)用技術(shù)八路搶答器 概述2Outline31設(shè)計(jì)目的與要求61.1設(shè)計(jì)目的61.2設(shè)計(jì)要求62硬件電路設(shè)計(jì)72.1PLC機(jī)型選擇步驟與原則72.2控制要求分析102.3搶答器電路分析圖112.4外圍電路的設(shè)計(jì)123.軟件設(shè)計(jì)133.1I/O分配133.2根據(jù)控制要求進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì)143.3源程序154.課程設(shè)計(jì)總結(jié)215.參考文獻(xiàn)22概述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(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)，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動(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

2、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)。通過設(shè)計(jì)一個(gè)搶答器，使我們系統(tǒng)掌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

3、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)問題的能力，查閱圖書資料、繪圖、書寫報(bào)告的能力關(guān)鍵詞：PLC 搶答器Outline Recent years, with the rapid development of science and technology, PLC applications are continually deepening, while the traditional control test drive the rapidly growing update. It has a simple structure, easy pro

4、gramming, high reliability, has been widely used in industrial processes and automatic control of the location. According to statistics, the programmable controller is the most widely used industrial automation equipment in a device. Experts believe that the PLC will become the main method of indust

5、rial control equipment, one of the important bases, PLC, robotics, CAD / CAM will be the three pillars of industrial production. PLC-based Responder is used for answering device PLC control, mainly on account of its adaptability with the use of the characteristics of the environment, while its abund

6、ant internal timer can be used Responder present accurate control, particularly is the people answer in the control can be easily realized. Most are within the PLC real-time clock, programmable control of the signal through the implementation of no management. As the PLC communications networking it

7、self will signal with a line composed of a LAN, unified management, answer in the waiting time can be shortened, fast-based, accurate, then management. Through the design of a Responder to enable our system to grasp the basic principles of programmable controllers, function, application, program des

8、ign and programming skills, is that we have some of the basic model, to master the basic principles of PLC control technology and applications, and learn PLC programming diversity, flexibility, is that we have practical application in the PLC in control function of the order and the principle of act

9、ion for future work in the field of automatic control and lay a solid foundation. Meanwhile, in the design process but also to cultivate our ability to work independently with creativity, comprehensive knowledge of the use of professional and infrastructure capacity to solve practical engineering pr

10、oblems of capacity, access to books, drawing, writing ability to reportKey words: PLC Responder緒論在電視上我們會(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)確性來保障

11、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)行智持人開關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路,以上兩部分組成主體電路。通過定時(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。通過這次設(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。1設(shè)計(jì)目的與要求1.1

12、設(shè)計(jì)目的搶答器是一種應(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。從而使競(jìng)賽真正達(dá)到公正、公平、公開。1.2設(shè)計(jì)要求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。2）設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)REST/START，該開關(guān)由主持人控制。3）搶答器具有鎖存與顯示功能。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

13、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。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。5）參賽選手在設(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。6）如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答2硬件電路設(shè)計(jì)2.1PLC機(jī)型選擇步驟與原則機(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。在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（

14、維修量較?。┑膱?chǎng)合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的；其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的。對(duì)于開關(guān)量控制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶轉(zhuǎn)換、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。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)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)雜程度來選用中檔或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過程控制、全的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動(dòng)化等。(一) 合理的結(jié)構(gòu)型式PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。整體式PLC的每一個(gè)IO點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小

15、型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便,在IO點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、IO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)。(二) 安裝方式的選擇  PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程IO式以及多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程IO硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程IO式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程IO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IO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。(三)相應(yīng)的功能要求一般小型(低檔)PLC具有邏

16、輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對(duì)于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶AD和DA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。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)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。 (四)響應(yīng)速度要求 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

17、，可選用具有高速IO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。 (五)系統(tǒng)可靠性的要求對(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)。 (六)機(jī)型盡量統(tǒng)一一個(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題：)機(jī)型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。)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。)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)。PLC的容量包括IO點(diǎn)數(shù)和用戶存儲(chǔ)容量?jī)蓚€(gè)方面。(一)IO點(diǎn)數(shù)

18、的選擇PLC平均的IO點(diǎn)的價(jià)格還比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的IO點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭(zhēng)使用的IO點(diǎn)最少，但必須留有一定的裕量。通常IO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1015的裕量來確定。 (二) 存儲(chǔ)容量的選擇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。PLC的IO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IO點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下式估算存儲(chǔ)容量后，再加

19、2030的裕量。存儲(chǔ)容量（字節(jié)）開關(guān)量IO點(diǎn)數(shù)×10 模擬量IO通道數(shù)×100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。2.2控制要求分析當(dāng)主持人打開啟動(dòng)開關(guān)后，在設(shè)定時(shí)間TO 內(nèi)，如果某組搶先按下?lián)尨鸢粹o，則驅(qū)動(dòng)音效電路發(fā)出聲響，指示燈亮，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為無效;在搶答成功后，主持人打開限時(shí)開關(guān)SW2，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，在設(shè)定的時(shí)間TI 內(nèi)回答有效，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時(shí)間10s時(shí)，則定時(shí)器復(fù)位，表示答題時(shí)間到。2.3搶答器電路分析圖2.4外圍電路的設(shè)計(jì)3.軟件設(shè)計(jì)3.1I/O分配 I口：00000

20、-start 主持人控制搶答器啟動(dòng)按鈕00002-SB1 第1參賽組搶答按鈕00003-SB2 第2參賽組搶答按鈕00004-SB3第3參賽組搶答按鈕00005-SB4 第4參賽組搶答按鈕00006-SB5 第5參賽組搶答按鈕00007-SB6 第6參賽組搶答按鈕00008-SB7 第7參賽組搶答按鈕00009-SB8 第8參賽組搶答按鈕O 口：10.01 輸出第1組參賽搶答信號(hào)燈亮3S音響響2S10.02 輸出第2組參賽搶答信號(hào)燈亮3S音響響 2S10.03 輸出第3組參賽搶答信號(hào)燈亮3S音響響2S10.04 輸出第4組參賽搶答信號(hào)燈亮3S音響響2S10.05 輸出第5組參賽搶答信號(hào)燈亮3S

21、音響響2S10.06 輸出第6組參賽搶答信號(hào)燈亮3S音響響2S10.07 輸出第7組參賽搶答信號(hào)燈亮3S音響響2S10.08 輸出第8組參賽搶答信號(hào)燈亮3S音響響2S3.2根據(jù)控制要求進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì)3.3源程序OR 10.08ANDNOT TIM002OR 10.07OR 10.06OR 10.05OR 10.04OR 10.03OR 10.02ANDNOT TIM001LD 10.01TIM 001 #30TIM 002 #20OUT 10.00LDNOT 0.09KEEP(11) 200.00ANDNOT 0.05LDNOT 0.02LD TIM000LD START000LD TIM00

22、1LD START000TIM 000 #100OUT 200.05ANDNOT 0.08ANDNOT 0.07ANDNOT 0.06ANDNOT 0.04ANDNOT 0.03ANDNOT TIM000OR 200.05LD 10.08OUT 10.08LDNOT 10.07LDNOT 10.06LDNOT 10.05LDNOT 10.04LDNOT 10.03LDNOT 10.02LDNOT 10.01LD 0.09LD 10.07OUT 10.07LDNOT 10.08LDNOT 10.06LDNOT 10.05LDNOT 10.04LDNOT 10.03LDNOT 10.02LDNOT

23、 10.01LD 0.08LD 10.06OUT 10.06LDNOT 10.08LDNOT 10.07LDNOT 10.05LDNOT 10.04LDNOT 10.03LDNOT 10.02LDNOT 10.01LD 0.07LD 10.05OUT 10.05LDNOT 10.08LDNOT 10.07LDNOT 10.06LDNOT 10.04LDNOT 10.03LDNOT 10.02LDNOT 10.01LD 0.06LD 10.04OUT 10.04LDNOT 10.08LDNOT 10.07LDNOT 10.06LDNOT 10.05LDNOT 10.03LDNOT 10.02LD

24、NOT 10.01LD 0.05LD 10.03OUT 10.03LDNOT 10.08LDNOT 10.07LDNOT 10.06LDNOT 10.05LDNOT 10.04LDNOT 10.02LDNOT 10.01LD 0.04LD 10.02OUT 10.02LDNOT 10.08LDNOT 10.07LDNOT 10.06LDNOT 10.05LDNOT 10.04LDNOT 10.03LDNOT 10.01LD 0.03LD 10.01OUT 10.01LDNOT 10.08LDNOT 10.07LDNOT 10.06LDNOT 10.05LDNOT 10.04LDNOT 10.03LDNOT 10.02LD 0.02LD 200.003.4程序的下載、安裝和調(diào)試通過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。首先打開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