基于PLC的八路搶答器課程設計

1、江南大學電氣控制及PLC課程設計 說明書題目：搶答器PLC控制系統(tǒng)設計班級：自動化0803班學號：0704080304姓名：陳曦成績： 概述2Outline31設計目的與要求61.1設計目的61.2設計要求62硬件電路設計72.1 PLC機型選擇步驟與原則72.2控制要求分析102.3搶答器電路分析圖112.4程序流程圖123.軟件設計133.1I/O分配133.2根據控制要求進行梯形圖設計143.3 STL語言244.課程設計總結285.參考文獻29概述：近年來隨著科技的飛速發(fā)展，PLC的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。它具有結構簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點，已廣

2、泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。據統(tǒng)計，可編程控制器是工業(yè)自動化裝置中應用最多的一種設備。專家認為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎設備之一，PLC、機器人、CAD/CAM將成為工業(yè)生產的三大支柱。PLC型搶答器是將PLC用于對搶答器的控制，主要是考慮其具有對使用環(huán)境適應性強的特性，同時其內部定時器資源十分豐富，可對目前使用的搶答器進行精確控制，特別是對多人搶答的控制可方便的實現(xiàn)。通過設計一個搶答器，使我們系統(tǒng)掌握可編程控制器的基本原理、功能、應用、程序設計方法和編程技巧，是我們掌握一些基本機型，掌握PLC控制技術的基本原理和應用，并學習PLC編程的多樣性、靈活性，是我們

3、掌握PLC在實際應用中的控制作用、動作順序與原理，為今后從事自動化控制領域的工作打下堅實的基礎。同時，在設計過程中還能培養(yǎng)我們獨立工作能力與創(chuàng)造力，綜合運用專業(yè)及基礎知識的能力，解決實際工程技術問題的能力，查閱圖書資料、繪圖、書寫報告的能力關鍵詞：PLC 搶答器緒論在電視上我們會經?？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，會造成搶答的不公平，比賽中為了準確、公正、直觀的判力競賽的電路裝置,該裝置由主體電路與擴展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽組的輸入信號在顯示器上輸出;用控制電路和主斷出第一個搶答者，所設計的搶答器通常由數(shù)碼顯示、燈光、音響等多種手

4、段指示第一搶答者。為了使這種不公平不發(fā)生，只能靠電子產品的高準確性來保障搶答的公平性。八路數(shù)字搶答器是一個可供八個參賽組進行智持人開關啟動報警電路,以上兩部分組成主體電路。通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產生的信號在顯示器上輸出實現(xiàn)計時功能,構成擴展電路。通過這次設計，掌握PIC單片機的原理，了解簡單多功能搶答器組成原理，初步掌握多功能搶答器的調整及測試方法，提高動手能力和排除故障的能力。同時通過本課題設計與裝配、調試，提高自己的動手能力，鞏固已學的理論知識，建立單片機理論和實踐的結合，了解多功能搶答器各單元電路之間的關系及相互影響，從而能正確設計、計算定時計數(shù)的各個單元電路。初步掌握多功能搶答

5、器的調整及測試方法。提高動手能力和排除故障的能力。1. 設計目的與要求 1.1 設計目的搶答器是一種應用非常廣泛的設備，在各種競賽、搶答場合中，它能迅速、客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權的選手。早期的搶答器只由幾個三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過發(fā)光管的指示辯認出選手號碼。現(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機和數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號碼顯示、搶按前或搶按后的計時、選手得分顯示等功能。從而使競賽真正達到公正、公平、公開。1.2 設計要求1）搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕SB0 SB7表示。2）設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關REST/START，該開關由主持人控制。3

6、）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。4）搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動"開始"鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右。5）參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6）如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答2. 硬件電路設計2.1PLC機型選擇步驟與原則機型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選

7、擇最可靠、維護使用最方便以及性能價格比的最優(yōu)化機型。在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑膱龊?，建議選用整體式結構的；其它情況則最好選用模塊式結構的。對于開關量控制以及以開關量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶轉換、轉換、加減運算、數(shù)據傳送功能的低檔機就能滿足要求。而在控制比較復雜，控制功能要求比較高的工程項目中（如要實現(xiàn)運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網等），可視控制規(guī)模及復雜程度來選用中檔或高檔機。其中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等。(一) 合理的結構型式PLC主要有整體式和模塊式兩種結構型式。整體式PLC的

8、每一個IO點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴展靈活方便,在IO點數(shù)、輸入點數(shù)與輸出點數(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、遠程IO式以及多臺PLC聯(lián)網的分布式。集中式不需要設置驅動遠程IO硬件，系統(tǒng)反應快、成本低；遠程IO式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠程IO可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設驅動器和遠程IO電源；多臺PLC聯(lián)網的分布式適用于多臺設備分別獨立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC

9、，但必須要附加通訊模塊。(三)相應的功能要求一般小型(低檔)PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)等功能，對于只需要開關量控制的設備都可滿足。對于以開關量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶AD和DA轉換單元，具有加減算術運算、數(shù)據傳送功能的增強型低檔PLC。對于控制較復雜，要求實現(xiàn)PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網等功能，可視控制規(guī)模大小及復雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。(四)響應速度要求PLC是為工業(yè)自動化設計的通用控制器，不同檔次PLC的響應速度一般都能滿足其應用范圍內的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號有

10、特殊的速度要求時，則應該慎重考慮PLC的響應速度，可選用具有高速IO處理功能的PLC，或選用具有快速響應模塊和中斷輸入模塊的PLC等。(五)系統(tǒng)可靠性的要求對于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。(六)機型盡量統(tǒng)一一個企業(yè)，應盡量做到PLC的機型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題：)機型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。)機型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術力量的培訓和技術水平的提高。)機型統(tǒng)一，其外部設備通用，資源可共享，易于聯(lián)網通信，配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。PLC的容量包括IO點數(shù)和用戶存儲容量

11、兩個方面。(一)IO點數(shù)的選擇PLC平均的IO點的價格還比較高，因此應該合理選用PLC的IO點的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的IO點最少，但必須留有一定的裕量。通常IO點數(shù)是根據被控對象的輸入、輸出信號的實際需要，再加上1015的裕量來確定。(二) 存儲容量的選擇用戶程序所需的存儲容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關，而且還與功能實現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關。一個有經驗的程序員和一個初學者，在完成同一復雜功能時，其程序量可能相差25之多，所以對于初學者應該在存儲容量估算時多留裕量。PLC的IO點數(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點數(shù)確定的基礎上，按下式估算存儲

12、容量后，再加2030的裕量。存儲容量（字節(jié)）開關量IO點數(shù)×10 模擬量IO通道數(shù)×100另外，在存儲容量選擇的同時，注意對存儲器的類型的選擇。2.2 控制要求分析當主持人打開啟動開關后，在設定時間TO 內，如果某組搶先按下?lián)尨鸢粹o，則驅動音效電路發(fā)出聲響，并且在8段數(shù)碼管顯示器上顯示出搶答成功的組號，此時電路實現(xiàn)互鎖，其他組再按下?lián)尨鸢粹o為無效;在搶答成功后，定時器停止工作。顯示器顯示選手的編號和搶答的時間。主持人打開開關S，系統(tǒng)清零。2.3 搶答電路分析HR2HR1SB HL1PSB1 HL2SB2 HL3SB3 HL4￥SB4 HL5LSB5 HL6SB6 HL7&a

13、mp;SB7 HL8SB88 HL9 HL15HL14HL13HL12HL11HL10C HL16 HL21HL20HL19HL18HL17 HL22 HL23 HL28HL27HL26HL25HL24 HL292.4 I/O接線圖2.5 程序流程圖3. 軟件設計3.1 I/O分配表I/O分配表：輸入SBI1.0 主持人開關SB1I0.0 1號選手按紐SB2I0.1 2號選手按紐SB3I0.2 3號選手按紐SB4I0.3 4號選手按紐SB5I0.4 5號選手按紐SB6I0.5 6號選手按紐SB7I0.6 7號選手按紐SB8I0.7 8號選手按紐輸出HRQ5.0 蜂鳴器HL1Q4.0 1號選手指

14、示燈HL2Q4.1 2號選手指示燈HL3Q4.2 3號選手指示燈HL4Q4.3 4號選手指示燈HL5Q4.4 5號選手指示燈HL6Q4.5 6號選手指示燈HL7Q4.6 7號選手指示燈HL8Q4.7 8號選手指示燈HL9Q5.1選手編號數(shù)碼顯示HL10Q5.2 HL11Q5.3HL12Q5.4 HL13Q5.5 HL14Q5.6 HL15Q5.7 HL16Q6.0時間倒計時數(shù)碼顯示(十位)HL17Q6.1HL18Q6.2HL19Q6.3HL20Q6.4HL21Q6.5HL22Q6.6HL23Q7.0時間倒計時數(shù)碼顯示(個位)HL24Q7.1HL25Q7.2HL26Q7.3HL27Q7.4HL2

15、8Q7.5HL29Q7.63.2根據控制要求進行梯形圖設計(一號選手搶答按鈕)(二號選手搶答按鈕)(三號選手搶答按鈕)(四號選手搶答按鈕)(五號選手搶答按鈕)(六號選手搶答按鈕)(七號選手搶答按鈕)(八號選手搶答按鈕)（主持人閉合搶答開關，即I1.0閉合，搶答開始。8組選手任一選手按其搶答按鈕，將其輸出自鎖。當搶答結束或無人搶答時，主持人打開開關S,即I1.0打開，系統(tǒng)清零）（1號選手指示燈）（2號選手指示燈）（3號選手指示燈）（4號選手指示燈）（5號選手指示燈）（6號選手指示燈）（7號選手指示燈）（8號選手指示燈）（優(yōu)先搶答的選手對應的指示燈亮。該段梯形圖使用互鎖。一旦有選手選中，其他選手搶

16、答無效）（TI為特殊的定時器，其定時為30秒，輸出16進制。8位選手一旦其中一位搶答成功，M1.0常閉觸電斷開，T1以BCD輸出）（蜂鳴器）數(shù)碼管1選手編號（選手編號顯示數(shù)碼管a段）（選手編號顯示數(shù)碼管b段）（選手編號顯示數(shù)碼管c段）（選手編號顯示數(shù)碼管d段）（選手編號顯示數(shù)碼管g段）（選手編號顯示數(shù)碼管f段）（選手編號顯示數(shù)碼管e段）數(shù)碼管2計時器十位（數(shù)碼管十位d段）（數(shù)碼管十位a段）（數(shù)碼管十位e段）（數(shù)碼管十位b段）（數(shù)碼管十位f段）（數(shù)碼管十位c段）（數(shù)碼管十位g段）（數(shù)碼管十位g段）（數(shù)碼管十位f段）數(shù)碼管3計時器個位（數(shù)碼管個位c段）（數(shù)碼管個位b段）（數(shù)碼管個位a段）（數(shù)碼管個

17、位g段）（數(shù)碼管個位f段）（數(shù)碼管個位e段）（數(shù)碼管個位d段）3.3 STL語言 3.4程序的下載、安裝和調試通過可編程序控制器以及可編程序控制器試驗箱對程序進行調試。首先打開可編程序控制器以及可編程序控制器試驗箱，輸入源程序。然后選擇運行檔位使其運行，最后對其工作結果進行調試。4.課程設計總結 通過本次設計，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際，與具體項目、課題相結合開發(fā)、設計產品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應用于實際，又讓我懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。在本次設計中，我們還需要大量的以前沒有學到過的知識，于是圖書館和電腦成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相

18、關知識，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學習的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領域，這方面的能力便會使我們受益非淺。在設計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經驗，增強了信心。同時通過這次畢業(yè)設計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在PLC的基本原理、PLC應用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設計思路技巧（特別是匯編語言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應用型人才打下良好的基礎。同時要感謝指導老師的耐心