plc課程設(shè)計(jì)---智能搶答器

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　可編程序控制器（PLC）是一種新型的通用的自動(dòng)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，是功能加強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　PLC的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)拓寬到了各個(gè)領(lǐng)域，在日常生活中，智能搶答器廣泛的應(yīng)用于各種競(jìng)爭(zhēng)和搶答場(chǎng)合。越

2、來(lái)越多的搶答器投入市場(chǎng)，可是大部分的搶答器主要采用的是單片機(jī)系統(tǒng)；而單片機(jī)系統(tǒng)由于穩(wěn)定性不高，所以我們?cè)O(shè)想是否可以利用PLC進(jìn)行搶答器的設(shè)計(jì)，所以我們小組針對(duì)此課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了軟硬件的設(shè)計(jì)，基于此，我們采用了三菱公司的FX-24MR型PLC設(shè)計(jì)了一款基于PLC的6路智能搶答器供學(xué)生進(jìn)行各種知識(shí)競(jìng)賽使用。</p><p>　　本設(shè)計(jì)將以PLC為核心設(shè)計(jì)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案，在保留了

3、原始搶答器的基本功能的同時(shí)又增加了一系列的實(shí)用功能并簡(jiǎn)化其電路結(jié)構(gòu)，其將以控制方便，靈活，只要改變輸入PLC的控制程序，便可改變競(jìng)賽搶答器的搶答方案，從而使得競(jìng)賽不斷完善其公平、公正性。</p><p>　　關(guān)鍵字：PLC;智能搶答器；FX-24MR型；梯形圖</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　方案論證……………

4、……………………………………………………7</p><p>　　1.1總體論述……………………………………………………………7</p><p>　　1.2方案論證……………………………………………………………7</p><p>　　2.硬件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………8</p><p>　　2.1智能搶答器……………

5、……………………………………………8</p><p>　　2.2數(shù)字顯示器…………………………………………………………10</p><p>　　2.3蜂鳴器………………………………………………………………10</p><p>　　2.4 外部接線圖… ……………………………………………………12</p><p>　　2.5系統(tǒng)操作面板 ………

6、……………………………………………13</p><p>　　3.軟件設(shè)計(jì)…… ………… ………………………………………………14</p><p>　　3.1 I/O 地址分配 …………………………………………………… 14</p><p>　　3.2系統(tǒng)梯形圖 ………………………………………………………15</p><p>　　3.3指令表

7、……………………………………………………………18</p><p>　　4.心得體會(huì) ………………………………………………………………19</p><p>　　參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………20</p><p>　　附錄…………………………………………………………………………21</p><p><b&g

8、t;　　1.方案論證</b></p><p><b>　　1.1總體論述</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)日新月異更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的PLC的應(yīng)用系統(tǒng)中，PLC往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅PLC方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加

9、以完善。</p><p>　　PLC已經(jīng)成了我國(guó)電氣控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，在各行各業(yè)得到了非常廣泛的應(yīng)用。了解PLC的工作原理，具備設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)PLC控制系統(tǒng)的能力，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)對(duì)電氣技術(shù)人員和工科學(xué)生的基本要求。我國(guó)有不少?gòu)S家研制和生產(chǎn)過(guò)PLC，近年來(lái)國(guó)產(chǎn)PLC有了很大的發(fā)展，但是目前我國(guó)使用的PLC主要還是國(guó)外品牌的產(chǎn)品。在全世界上百個(gè)PLC制造廠中，有幾家舉足輕重的公司。它們是德國(guó)的西門(mén)子（Siemens

10、）公司，美國(guó)Rockwell自動(dòng)化公司所屬的A-B(Allen & Bradly)公司，GE-Fanuc公司，法國(guó)的施耐德(Schneider)公司，日本的三菱公司和歐姆龍公司。</p><p><b>　　1.2方案論證</b></p><p>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括硬件和軟件兩大部分，依據(jù)控制系統(tǒng)的工作原理和技術(shù)性能，將硬件個(gè)軟件分開(kāi)設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)部分包括電

11、路原理圖、合理選擇元件、繪制線路圖，然后對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。軟件設(shè)計(jì)部分，首先在總體設(shè)計(jì)中完成系統(tǒng)總框圖和各模塊的功能設(shè)計(jì)，擬定詳細(xì)的工作計(jì)劃；然后進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，包括各模塊的流程圖，選擇合適的編程語(yǔ)言和工具，進(jìn)行代碼設(shè)計(jì)等；最后是對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試。達(dá)到所需功能要求。</p><p>　　系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖如1-1所示。</p><p>　　圖 1-1系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖&l

12、t;/p><p><b>　　2 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1智能搶答器</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)8段數(shù)碼管（簡(jiǎn)稱(chēng)LED）顯示6隊(duì)的智力競(jìng)賽搶答器。搶答器的外形結(jié)構(gòu)如圖2-1所示；總臺(tái)設(shè)有總臺(tái)開(kāi)關(guān)及定時(shí)復(fù)位按鈕及指示燈，分臺(tái)按鈕及分臺(tái)指示燈，蜂鳴器（簡(jiǎn)稱(chēng)喇叭）。</p><

13、;p>　　圖2-1搶答器的外形結(jié)構(gòu)</p><p>　?。?）、系統(tǒng)上電后，主持人在總臺(tái)單擊開(kāi)始按鈕后允許各隊(duì)搶答即搶答有效。啟動(dòng)指示燈亮、蜂鳴器響2秒。</p><p>　?。?）、 在搶答過(guò)程中1-6隊(duì)任何一對(duì)先按下各自的搶答按鈕（SB1-SB6）后該隊(duì)的指示燈亮（L1-L6），同時(shí)LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前隊(duì)號(hào)，及蜂鳴器響起2秒并連鎖其他選手，繼續(xù)搶答無(wú)效。</p>&

14、lt;p>　?。?）、在有隊(duì)搶答的情況下?lián)尨鹌靼l(fā)出搶答信號(hào)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，搶答各隊(duì)必須在60秒內(nèi)完成搶答及答題，如果在60秒內(nèi)未完成則作超時(shí)處理。</p><p>　　（4）、60秒主持人對(duì)個(gè)搶答狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)后單擊開(kāi)始按鈕清楚顯示數(shù)碼系統(tǒng)又繼續(xù)允許各隊(duì)開(kāi)始搶答，直至又一個(gè)搶答先按下各自的搶答按鈕。</p><p>　?。?）、燈光亮與音響信號(hào)的意義：</p><p

15、>　　1.音響響2秒+啟動(dòng)指示燈亮 開(kāi)始搶答</p><p>　　2.音響響2秒+某隊(duì)指示燈亮 由某隊(duì)正常答題</p><p>　　注：各輸出端口統(tǒng)一采用直流24V電源</p><p>　　搶答器的控制特點(diǎn)分析：</p><p>　　智能競(jìng)賽搶答器通過(guò)PLC進(jìn)行控制，按要求進(jìn)行編程，其主要輸入就是通過(guò)裁判員和參數(shù)選手的按鈕

16、，然后將其信號(hào)傳遞給信息分析中心PLC,PLC將根據(jù)信號(hào)作出相應(yīng)的回應(yīng)。</p><p>　　競(jìng)賽搶答器有8個(gè)輸入信號(hào)（即8個(gè)輸入按鈕SB1-SB6 SD SR）15個(gè)輸出信號(hào)（即Y0-Y6七段顯示碼，Y10-Y15六隊(duì)顯示，Y16蜂鳴器，Y17啟動(dòng)指示燈）。</p><p>　　由上述可知，PLC共有8個(gè)輸入點(diǎn)，15個(gè)輸出點(diǎn)。</p><p><b>　

17、　2.2數(shù)字顯示器</b></p><p>　　八段譯碼管顯示器如圖所示</p><p>　　圖2-2 八段譯碼管顯示器</p><p>　　其中顯示器b、c亮顯示數(shù)字1；a、b、d、e、g亮顯示數(shù)字2；a、b、c、d、g亮顯示數(shù)字3；b、c、f、g亮顯示數(shù)字4；a、c、d、f、g亮顯示數(shù)字5；a、c、d、e、f、g亮顯示數(shù)字6。</p>

18、<p>　　2.3 蜂鳴器結(jié)構(gòu)及功能</p><p>　　蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車(chē)電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 ；蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類(lèi)型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。 1．壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振

19、蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。 　　多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.5~15V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.5~2.5kHZ的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。 　　壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。 　　</p><p>　　2

20、．電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。</p><p><b>　　圖2-3蜂鳴器電路</b></p><p>　　2.4系統(tǒng)外部接線圖</p><p><b>　　圖2

21、-4外部接線圖</b></p><p>　　分析：SD代表“搶答開(kāi)始”按鈕對(duì)應(yīng)輸入寄存器X0，SB1-SB6代表6組的常開(kāi)按鈕，分別對(duì)應(yīng)X1-X6，輸出寄存器Y0-Y6分別對(duì)應(yīng)顯示器a-g，Y10-Y15分別對(duì)應(yīng)1-6隊(duì)顯示，Y17為啟動(dòng)指示燈，Y16為蜂鳴器，各輸出窗口統(tǒng)一采用直流24V電源。</p><p>　　2.5系統(tǒng)的操作面板</p><p>

22、<b>　　圖2-5操作面板</b></p><p><b>　　3 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 I/O地址分配</p><p>　　輸入分配 開(kāi)始搶答按鈕 SA X0</p><p><b>　　SB1 X1</b></p>&

23、lt;p><b>　　SB2 X2</b></p><p><b>　　SB3 X3</b></p><p><b>　　SB4 X4</b></p><p><b>　　SB5 X5</b></p><p><b>

24、;　　SB6 X6</b></p><p><b>　　復(fù)位按鈕 X1</b></p><p>　　輸出分配 數(shù)碼管顯示a Y0</p><p>　　數(shù)碼管顯示b Y1</p><p>　　數(shù)碼管顯示c Y2</p><p>　　數(shù)碼管顯示d

25、 Y3</p><p>　　數(shù)碼管顯示e Y4</p><p>　　數(shù)碼管顯示f Y5</p><p>　　數(shù)碼管顯示g Y6</p><p>　　倒計(jì)時(shí)顯示器 Y7</p><p>　　蜂鳴器Y10 啟動(dòng)指示燈 Y11</p&g

26、t;<p><b>　　3.2系統(tǒng)梯形圖</b></p><p>　　圖4-1 梯形圖 </p><p><b>　　程序運(yùn)行過(guò)程分析：</b></p><p>　　主持人宣布開(kāi)始，并且按下“搶答開(kāi)始”按鈕X0后，點(diǎn)亮啟動(dòng)指示燈Y11；在啟動(dòng)指示燈被點(diǎn)亮的前提下，按下X1，顯示管b、c亮，顯示數(shù)字1，

27、即Y12、Y1、Y2有輸出，并與Y13、Y14、Y15、Y16、Y17的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)構(gòu)成互鎖，保證b、c亮?xí)r，a、d、e、f、g不亮，串聯(lián)復(fù)位開(kāi)關(guān)X7常閉觸點(diǎn)，用于停止。X1與輸出繼電器Y12并聯(lián)，用于自保持，鎖住搶答器，使其他按鈕無(wú)效；同樣，按下X2，顯示管a、b、d、e、g亮，顯示數(shù)字2，即Y13、Y0、Y1、Y3、Y4、Y6有輸出，串聯(lián)Y12、Y14、Y15、Y16、Y17的常閉觸點(diǎn)構(gòu)成互鎖，保證a、b、d、e、g亮?xí)r，c、f不亮

28、；按下X3，顯示管a、b、c、d、g亮，顯示數(shù)字3.，即Y14、Y0、Y1、Y2、Y3、Y6有輸出，串聯(lián)Y12、Y13、Y15、Y16、Y17的常閉觸點(diǎn)構(gòu)成互鎖，保證a、b、c、d、g亮?xí)r,e、f不亮；按下X4，顯示管b、c、f、g亮，顯示數(shù)字4，即Y15、Y1、Y2、Y5、Y6有輸出，串聯(lián)Y12、Y13、Y14、Y16、Y17的常閉觸點(diǎn)構(gòu)成互鎖，保證b、c、f、g亮?xí)r，a、d、e不亮；按下X5,顯示管a、c、d、f、g</p&g

29、t;<p><b>　　3.3指令表</b></p><p><b>　　表3-1指令表</b></p><p><b>　　3心得體會(huì)</b></p><p>　　通過(guò)這次的課程設(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)發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。經(jīng)過(guò)一個(gè)星期的努力，在老師和

30、同學(xué)的幫助下做完了這次的PLC的課程設(shè)計(jì)工作。由于自己知識(shí)的缺乏及能力的有限，仍沒(méi)有能夠?qū)崿F(xiàn)課題要求的效果。但是通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我能運(yùn)用自己已學(xué)的知識(shí) 解決我在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題使自己的動(dòng)手能力和思考問(wèn)題的能力得到了很大的提高，在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中我查閱了很多相關(guān)的資料，使我的專(zhuān)業(yè)涵養(yǎng)得到了提高。增強(qiáng)了我的動(dòng)手能力，提高和鞏固了plc方面的知識(shí)，特別是梯形圖方面。整個(gè)設(shè)計(jì)通過(guò)了軟件和硬件的調(diào)試和仿真。這對(duì)我以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心

31、。</p><p>　　但是在完成這次設(shè)計(jì)時(shí)我也發(fā)現(xiàn)自己許多不足，所學(xué)到的知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，考慮問(wèn)題不全面，自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)不牢靠，仿真也不會(huì)。我希望在以后的學(xué)習(xí)和工作中得以改善。而且通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我懂得了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，大家一起動(dòng)手的快樂(lè)。我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中努力向前，迎刃而解。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn):</b></p><p>　　

32、廖常初 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) 重慶大學(xué)出版社，2007</p><p>　　馬志溪 電氣工程設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　張萬(wàn)忠 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) 化學(xué)工業(yè)出版社，2001</p><p>　　郁漢琪 電氣控制及可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) 東南大學(xué)出版社，2003</p><p>　　張風(fēng)珊 電氣控

33、制及可編程序控制器2版 中國(guó)輕工業(yè)出版社，2003</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　仿真圖如下：</b></p><p><b>　　仿真圖1</b></p><p><b>　　仿真圖2</b></p>