樸海濤plc正文模板

1、沈陽航空航天大學課 程 設 計（論文）題目 四人搶答控制器的PLC實現(xiàn)班 級 94070201 學 號 2009040702019 學 生 姓 名 樸 海 濤 指 導 教 師 王 昱 目 錄0. 前言11. 總體方案設計22. 硬件電路的設計22.1 單片機系統(tǒng)22.2 MAX232芯片52.3 整體電路設計63 軟件設計64.聯(lián)合調(diào)試85. 課設小結(jié)及進一步設想9參考文獻10附錄I 元件清單11附錄II 整體電路圖12附錄III 源程序清單13四人搶答控制器的PLC實現(xiàn)樸海濤 沈陽航空航天大學自動化學院摘要：本次課程設計是利用PLC（Programmable Logic Controller

2、）對四路搶答器進行控制。首先，選擇這個題目之后，我對本次設計進行了全面的思考，使自己對本次設計有一個大致的總體思路，然后仔細分析PLC控制的四路搶答器的工作原理，以及它的一些工作過程，分析后得出它主要需要完成主持人的控制、選手的搶答、報警、計時及輸出、任意一組搶先按下按鍵后，顯示該組對應的指示號碼并使蜂鳴器（或燈亮）3s，同時需鎖住搶答器，使其他組按鍵無效，按復位開關可重新進行搶答?！娟P鍵詞】：PLC 四路搶答器 信號燈 0. 前言隨著微處理器、計算機和數(shù)字通訊技術的飛速發(fā)展，計算機控制已擴展到所有的控制領域。而實用的搶答器這一種產(chǎn)品又是各個競賽類活動或者各種競技類節(jié)目等場合所必不可少的一種輔

3、助設備，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，各類選秀、比賽、智力競賽等越來越多，在需求量增加的前提下，對于搶答器這一輔助設備的功能要求也越來越多。目前市場上的大多數(shù)的所謂智能搶答器多是早期設計型號，功能不全，大多只是帶有搶答鎖定的單一功能。而目前最近采用的一批搶答器型號，技術上也是越來越成熟，一般采用模擬電路或者數(shù)字電路控制，或者是模數(shù)結(jié)合的控制形式。目前比較先進的搶答器一般都具有倒計時、定時、自動（手動）復位、報警（有以音樂、蜂鳴聲、鐘表滴答聲等等來體現(xiàn)）、屏幕顯示、按鍵發(fā)光等多種復合功能。而我們都知道越是功能繁雜，工藝要求越是高，成本高，損壞檢修難度也相對比較困難?；谑袌錾蠐尨鹌鞯倪@一情況，要想改變這樣

4、的一個現(xiàn)狀，必須化繁為簡，節(jié)約成本，提高準確率，而以PLC作為其核心部件來進行邏輯控制及信號的產(chǎn)生，用PLC這一手段來達到最快最準最簡單的目的。1. 可編程控制器PLC的概況1.1 PLC的定義可編程控制器（Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）， 簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制隨著技術的發(fā)展這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（Persona

5、l Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。 1.2 PLC的特點可編程控制器之所以能夠高速發(fā)展，除了順應工業(yè)自動化的客觀需要外，還由于其具有很多適合工業(yè)控制的獨特優(yōu)點，能較好地解決工業(yè)控制領域中普遍關心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟等問題，其主要特點如下：1可靠性高，抗干擾能力強2編程簡單，操作簡單3系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試工作量小，維護方便4 體積小,能耗低1.3 PLC的硬件與軟件 PLC的硬件構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊

6、、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。CPU的構(gòu)成：CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，

7、IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。I/O模塊：PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。開關量是指只有開和關（1和0）兩種狀態(tài)的信號，模擬量是指連續(xù)變化的量。模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。電源模

8、塊：PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）。 PLC的軟件構(gòu)成（1）系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件包含三個部分：系統(tǒng)管理程序；用戶指令解釋程序；標準程序模塊及其調(diào)用程序。（2）用戶程序用戶程序即是應用程序，使PLC的使用者針對具體控制要求編制的程序。根據(jù)不同的控制要求編制不同的程序，這相當于改變PLC的用途，相當于繼電器控制設備的硬接線線路，也正是所謂“可編程”一詞的基本含義。2. 控制系統(tǒng)的任務要求及設計思路2.1 搶答器功能的介紹搶答器，多數(shù)用于比賽，跟對手比反

9、應時間，思維運轉(zhuǎn)快慢的新型電器。隨著社會科技技術的不斷發(fā)展，它的應用場合也隨之增加；技術含量大大提升；更加方便可靠。目前，形式多樣、功能完備的搶答器已廣泛應用于電視臺、商業(yè)機構(gòu)、學校及企事業(yè)單位，它為各種競賽增添了刺激性、娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。用PLC進行知識競賽搶答器設計，其控制方便，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。2.2 任務要求設計四路搶答器，采取PLC控制的方式。使用組態(tài)王軟件完成上位機監(jiān)控畫面的開發(fā)要求有定時及數(shù)碼顯現(xiàn)裝置，搶答時間和答題時間到自動發(fā)出信號。若有人違規(guī)搶答則報警。 2.3 控制要求 四路搶答器即能使4位參賽隊員同時

10、參加搶答。 設主持人為裁判臺，參賽隊員為參賽臺。主持人有裁判燈，并且設有裁判臺開始按鈕SB1和復位按鈕SB2；參賽臺設有參賽隊員搶答按鈕、參賽臺燈以及數(shù)碼顯示管，1-4號參賽臺分別對應按鈕SB3-SB6及參賽臺信號燈EL1-EL4，當其中一位選手搶答成功，對應的信號燈亮并顯示號碼。 知識競賽搶答器能適合以下比賽規(guī)則：出題后，各隊員搶答必須在主持人說出“開始”并按下裁判臺的開始按鈕SB1后15S內(nèi)搶答。（若有選手在主持人未按下開始按鈕就開始搶答則報警）15S時間到，如無隊搶答，則搶答器給出時間已到信號，該題作廢。在有隊搶答的情況下，則搶答器發(fā)出“搶答”信號，搶到題的隊必須在30S內(nèi)答完題，如30

11、S內(nèi)未答完，則作超時違規(guī)處理，揚聲器發(fā)出超時信號，答題結(jié)束。 信號燈、揚聲器信號的意義如下： 主持人開始燈亮，過15秒，揚聲器響，無人搶答。主持人開始燈亮，由某參賽隊正常搶答，答題時間開始，隊員答出，主持人按復位開關，準備下一輪。主持人開始燈亮，某臺燈亮，由某參賽隊正常搶答，搶答時間過，沒答出，揚聲器響，答題結(jié)束，主持人按復位開關，準備下一輪。 在某個題結(jié)束后，主持人按下臺上的復位按鈕SB2，搶答器恢復原來的狀態(tài)，為下一輪搶答作好準備。 若主持人未按下開始按鈕時有參賽選手按則表示搶答，系統(tǒng)報警。2.4 控制系統(tǒng)流程圖 流程圖如圖1所示圖1 控制系統(tǒng)流程圖2.5 控制系統(tǒng)外部接線圖 外部接線圖如

12、圖2所示圖2 控制系統(tǒng)外部接線圖3. 組態(tài)王軟件的介紹及上位機監(jiān)控畫面的開發(fā)3.1 組態(tài)軟件的介紹組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應用領域很廣，它可以應用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領域。3.2 搶答器的組態(tài)監(jiān)控畫面 組態(tài)監(jiān)控畫面如圖3所示圖3 組態(tài)監(jiān)控畫面4. 系統(tǒng)的調(diào)試及結(jié)果顯示4.1當主持人開始燈亮，過15秒，無人搶答燈亮，如圖4所示圖4 無人搶答4.2 當主持人未按開始按鈕，有人

13、違規(guī)搶答，則系統(tǒng)報警燈亮，如圖5所示圖5 違規(guī)搶答4.3 當主持人按下開始按鈕，有選手搶答成功，并在規(guī)定時間內(nèi)答完題目，主持人按復位鍵進行下一輪答題，如圖6所示圖6 正常搶答4.4 當主持人按下開始按鈕，有選手搶答，但是在規(guī)定的時間內(nèi)未答完題目，答題結(jié)束燈亮，主持人按下復位鍵進行下一輪答題，如圖7所示圖7 未完成答題5I/O分配表根據(jù)控制要求，做出四路搶答器I/O口分配表如圖8所示輸入信號輸出信號名稱輸入名稱輸出主持人啟動按鈕I0.0主持人燈Q0.0主持人復位按鈕I1.01號選手燈Q0.11號選手按鈕I0.12號選手燈Q0.22號選手按鈕I0.23號選手燈Q0.33號選手按鈕I0.34號選手燈

14、Q0.44號選手按鈕I0.4無人搶答燈Q0.5答題結(jié)束燈Q0.6報警燈Q0.7aQ2.0bQ2.1cQ2.2dQ2.3eQ2.4fQ2.5gQ2.6圖8 I/O口分配表圖6系統(tǒng)梯形圖6.1 當主持人按下開始按鈕I0.0后，15秒內(nèi)無人搶答，Q0.5無人搶答燈亮，則對應的梯形圖程序段如圖9所示圖9 無人搶答程序段6.2 當主持人按下開始按鈕I0.0后，有選手搶答，并在規(guī)定的時間內(nèi)完成答題，主持人按下復位按鈕I1.0進行下一輪答題，則對應的梯形圖程序段如圖10所示圖10 正常搶答程序段6.3 當主持人按下開始按鈕I0.0后，有選手在規(guī)定時間內(nèi)搶答，但是未在規(guī)定時間內(nèi)答完題目，答題結(jié)束燈燈Q0.6亮

15、，主持人按下復位按鈕I1.0進行下一輪答題，程序段如圖11所示圖11 未完成答題6.4 當主持人未按下開始按鈕，有選手搶答，則屬違規(guī)搶答，報警燈Q0.7亮，主持人按下復位恢復搶答，則對應的程序段如圖12所示圖12 違規(guī)搶答6.5 數(shù)碼管指示燈對應的程序段如圖13所示圖13 數(shù)碼管顯示燈程序7. 參考文獻1 謝克明，夏路易. 可編程控制器原理和程序設計. 北京：電子工業(yè)出版社，20062 魯遠棟.PLC機電控制系統(tǒng)應用設計技術. 北京：電子工業(yè)出版社，20063 鄧星鐘. 機電傳動控制（第三版）. 武漢：華中科技大學出版社，20014 廖常初. 可編程序控制器應用技術（第三版）. 重慶：重慶大學

16、出版社，19985 張萬忠. 可編程序控制器入門及應用實例. 北京：中國電力出版社，2005總 結(jié)本次課設歷時兩周，最終在老師和同學的幫助下完成了本次課程設計的內(nèi)容，由于自己知識的缺乏及能力的有限，仍沒有能夠?qū)崿F(xiàn)帶有揚聲器功能我只是用一個指示燈來補充與完善。但是通過這次的軟件和硬件上的調(diào)試、仿真，我想這對于自己以后的學習和工作都會有很大的幫助的。在這次設計中遇到了很多實際性的問題，在實際設計中才發(fā)現(xiàn)，做課程設計時，我能運用已學的知識解決我在設計中遇到的問題，使自己的動手能力和思考問題的能力得到了很大的提高。在做設計的過程中我查閱了很多的資料，并認真的閱讀這些與我的設計相關的資料，從而我的專業(yè)涵養(yǎng)得到了提高，知識的儲備量也有所增加。但整個設計通過的軟件本身理論性的東西與在實際運用中的還是有一定的出入的，所