搶答器的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

1、課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計名稱： 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) 設(shè)計題目： 搶答器的plc控制系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計依據(jù)、要求及主要內(nèi)容：一、 實驗?zāi)康?、 掌握plc電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。2、 掌握plc電氣系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)試方法。二、實驗設(shè)備1、plc型可編程控制臺。2、編程器。3、實驗導線。4、控制要求的其他外圍設(shè)備。三、設(shè)計內(nèi)容（一）控制要求設(shè)計供4組參賽隊伍進行搶答的控制系統(tǒng)，有數(shù)字顯示和聲音提示，并設(shè)有答題時間控制。1、參賽者只有在主持人按下開始搶答按鈕后再開始搶答才有效，否則按搶答器按鈕或一直按著搶答器按鈕不放，均不起作用。2、在搶答時顯示最先搶到的一組的組號，揚聲器響一聲，其他組均被封鎖。3、

2、每道答題在規(guī)定的時間10s內(nèi)完成，超時則自動取消答題資格，顯示器數(shù)字顯示0并報警一聲。4、 答題完成后由主持人結(jié)束答題，即復位，顯示器數(shù)字回到0。（二）i/o分配輸入： x0主持人開始搶答按鈕sb0 x11主持人結(jié)束搶答按鈕sb11 x1第一組搶答按鈕sb1 x2第二組搶答按鈕sb2 x3第三組搶答按鈕sb3 x4第四組搶答按鈕sb4 輸出： y0揚聲器控制信號 y1個位數(shù)字a段控制信號 y2個位數(shù)字b段控制信號 y3個位數(shù)字c段控制信號 y4個位數(shù)字d段控制信號 y5個位數(shù)字e段控制信號 y6個位數(shù)字f段控制信號 y7個位數(shù)字g段控制信號（三）設(shè)計要求1、 畫出plc的輸入輸出設(shè)備的接線圖；

3、2、 使用經(jīng)驗設(shè)計法完成梯形圖、指令表的程序設(shè)定；3、 完成程序的仿真調(diào)試和模擬試驗；4、 完成設(shè)計說明書。目 錄1概述32方案確定43硬件參數(shù)設(shè)計43.1 plc的選型63.2 i/o端口分配63.3主要參數(shù)分析及器件選型73.4確定外部接線方案84軟件設(shè)計84.1設(shè)計流程圖84.2設(shè)計梯形圖95軟件仿真116實物接線117現(xiàn)場調(diào)試118心得體會11一、主要功能的概述設(shè)計供4組參賽隊伍進行搶答的控制系統(tǒng)，有數(shù)字顯示和聲音提示，并設(shè)有答題時間控制。參賽者只有在主持人按下開始搶答按鈕后再開始搶答才有效，否則按搶答器按鈕或一直按著搶答器按鈕不放，均不起作用。在搶答時顯示最先搶到的一組的組號，揚聲器

4、響一聲，其他組均被封鎖。每道答題在規(guī)定的時間10s內(nèi)完成，超時則自動取消答題資格，顯示器數(shù)字顯示0并報警一聲。答題完成后由主持人結(jié)束答題，即復位，顯示器數(shù)字回到0。二、 方案確定經(jīng)驗設(shè)計法:（1）分析工藝流程與控制要求，確定輸入與輸出信號；（2）確定輸入輸出接線方案；（3）根據(jù)工藝流程與控制時序，按階段設(shè)計梯形圖；（4）調(diào)整優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，并進行邏輯檢查。三、硬件設(shè)計3.1.plc的選型1）可編程序控制器的結(jié)構(gòu) plc主要由cpu模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和編程設(shè)備組成cpu相當于人的大腦，存儲器是存儲文件的。把文件掃描，在把文件打印出來，這是i/o的功能，相當與人的五官。可編程序控制器

5、其實和微機差不多。由微處理器（cpu），存儲器（rom，ram），輸入/輸出單元（i/o），編程器用于用戶程序的編制，調(diào)試檢查和監(jiān)視，還可通過鍵盤調(diào)用和顯示plc的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。電源是提供plc的能源。2）可編程序控制器的特點（1）、可靠性高，抗抗干擾能力強！（平均無故障時間一般可達35萬小時。（2）、維修方便（3）、靈活：通用（4）、功能完善（5）、接線簡單（6）、編程簡單，使用方便。3)可編程序控制器的工作原理 plc的工作原理就是無限循環(huán)掃描，掃描過程是，初始化處理；處理輸入信號階段；程序處理階段；處理輸出信號階段。掃描周期過程是t=（讀入一點時間*點數(shù)）+（運算速度*程序步數(shù)

6、）+故障診斷時間。4)可編程序控制器應(yīng)用場合（1 開關(guān)量邏輯控制（2 模擬量閉環(huán)控制（3 數(shù)字量智能控制（4 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（5 通訊，聯(lián)網(wǎng)及采集控制5)可編程序控制器的分類整體式：cpu單元，存儲器，i/o單元，安裝在同一機體內(nèi)，構(gòu)成主機。組合式：所有單元都分散在模塊上，不同的模塊可以實現(xiàn)不同的功能。小型機：控制點數(shù)100500點左右。（整體試）中形機：控制點數(shù)5001000點左右。（整體試）大型機：控制點數(shù)1000以上（組合試）這次四路搶答器系統(tǒng)的設(shè)計選用的是三菱系列fx1n-60mr， fx1n系列擁有無以匹及的速度、高級的功能、邏輯選件以及定位控制等特點，fx1n是從16到256路輸入

7、/輸出的多種應(yīng)用的選擇方案。價格便宜，功能齊全，比起其他plc有著速度、邏輯、定位等優(yōu)越之處。安裝簡單，維修方便。fx1n-60的i/o總數(shù)30，輸入/輸出各30個，輸入類型為漏型，輸出類型為繼電器或晶體管，fx1n通過儲存的程序周期運轉(zhuǎn)。這是plc的機型以及相關(guān)硬件的型號選擇。3.2.i/o端口分配輸入編號輸入設(shè)備輸出編號輸出設(shè)備x000（開始）sb0y000 揚聲器x011（結(jié)束） sb11y001數(shù)字a段x001（第一組）sb1y002數(shù)字b段 x002（第二組） sb2y003數(shù)字c段x003（第三組） sb3y004數(shù)字d段 x004（第四組） sb4y005數(shù)字e段 y006數(shù)字f

8、段y007數(shù)字g段3.3.主要參數(shù)分析及器件選型各搶答按鈕以及開始結(jié)束按鈕根據(jù)設(shè)計要求均選用常開的按鈕開關(guān)。由于在搶答現(xiàn)場，揚聲器的音量要足夠大，同時要滿足頻繁使用要求，揚聲器要經(jīng)久耐用。由于三菱fx1n-60輸出的是直流24v的電壓，而一般的1.8英寸的八段數(shù)碼管的驅(qū)動電壓僅需+12v,過高電壓可能燒毀八段數(shù)碼管。因此，我們選用了特定的由+24v驅(qū)動的八段數(shù)碼管。3.4.外部接線圖根據(jù)i/o分配點可以設(shè)計出外部接線圖，其中輸入端口共用一個com口，com0對應(yīng)y0、com1對應(yīng)y1、com2對應(yīng)y2、y3，而y4、y5、y6、y7共用com3口。電源接入220v的交流電源。外部接線圖如下：四

9、、軟件設(shè)計4.1設(shè)計流程圖4.2梯形圖程序五、軟件仿真將用戶程序輸入計算機的gxdeveloper編程軟件，經(jīng)過反復編輯、編譯、上載、監(jiān)視、運行，直至運行正確。使用gxdeveloper編程軟件還可以在plc運行監(jiān)視程序執(zhí)行的過程和各元件的狀態(tài)及數(shù)據(jù)，打開菜單選中監(jiān)控模式。這時閉合觸點和通電線圈內(nèi)部顏色變藍。在plc的運行工作狀態(tài)隨輸入條件的改變定時及計數(shù)過程的運行，每個掃描周期的輸入階段將各個期間的狀態(tài)刷新，同時還可以動態(tài)顯示各個定時與計數(shù)器的當前值，以便在線動態(tài)觀察程序的運行，出現(xiàn)錯誤易于發(fā)現(xiàn)更改。在編輯狀態(tài)下對程序進行修改編輯，重新變換、寫入、監(jiān)視運行，如此反復修改調(diào)試，直到得到正確運行

10、結(jié)果。六、實物連線在plc實驗室用若干導線將三菱fx1n-60型plc與八段數(shù)碼管以及揚聲器按照外部接線圖所示線路連接。七、現(xiàn)場調(diào)試通過輸出模塊上各輸出繼電器對應(yīng)的八段數(shù)碼管的的對應(yīng)字段，觀察各輸出信號的變化是否滿足設(shè)計的要求。在調(diào)試時應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式、順序功能圖中的每一條支路、各種可能的進展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后及時修改程序。直到在各種可能的情況下輸入信號與輸出信號之間的關(guān)系完全符合要求。如果程序中某些定時器或計數(shù)器的設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時間，可以在調(diào)試時將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實際設(shè)定值。7.1運行情況及問題 在整個調(diào)試

11、過程中，遇到了不少的問題，在最開始的調(diào)試中，正常時序下的變化都有些混亂，有時候亮字段與設(shè)計不相同，有時候會有幾個字段同時亮，總之，因為程序上的各種小問題會導致很多顯示上的問題，通過監(jiān)控，我們一次次進行修改，有時候程序上有矛盾，有時候少添加了一些中間繼電器，最后正常搶答條件下的運行狀況終于與預期的一致。參賽者只有在主持人按下開始搶答按鈕后再開始搶答才有效，否則按搶答器按鈕或一直按著搶答器按鈕不放，均不起作用。在搶答時顯示最先搶到的一組的組號，揚聲器響一聲，其他組均被封鎖。每道答題在規(guī)定的時間10s內(nèi)完成，超時則自動取消答題資格，顯示器數(shù)字顯示0并報警一聲。答題完成后由主持人結(jié)束答題，即復位，顯示

12、器數(shù)字回到0。在最后，我們的運行情況完全達到了題目的控制要求，符合預期。八、心得體會三菱系列fx1n plc具有可靠性高，抗干擾能力強等優(yōu)點，可以組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計和制作硬件裝置。plc還具有功能強，適應(yīng)面廣的特點。本次的搶答器的設(shè)計將我們學到的知識應(yīng)用到了實踐，深化了對可編程控制器梯形圖設(shè)計的認識，在設(shè)計的實踐中獲得新知。該項目主要以三菱fx1n-60mr為核心器件，通過計算機按項目要求，用梯形圖編程并輸入plc，按預定的輸入輸出接點接入了所需的按鈕及指示燈，經(jīng)過幾次對照實驗所設(shè)計的搶答器能可靠實現(xiàn)項目要求。 在整個課程設(shè)計的完成中遇到了很多的困難，剛開始從網(wǎng)上搜索了很多相關(guān)的內(nèi)容，又根據(jù)自己的想法進行設(shè)計，結(jié)果肖老師給我說了很多很多不合理的地方，主要還是結(jié)構(gòu)不清晰、不調(diào)理。后來我又經(jīng)過思考后得到了滿足設(shè)計要求的方案。后來經(jīng)過自己一步步的歸納總結(jié)以及肖老師的耐心輔導，才完成了現(xiàn)在的課程設(shè)計報告。此外我還遇到了許多知識上的不理解，有的是自己看書，有的是問周圍的老師和同學，最后還是把不懂的地方學會學懂了，知識結(jié)構(gòu)框架更加立體了，感覺非常充實。通過課程設(shè)計使學生認識理論與實際相結(jié)合的重