PLC控制應(yīng)用實(shí)訓(xùn)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上PLC控制應(yīng)用實(shí)訓(xùn)報(bào)告題目：智力竟賽搶答器專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： xxxxx 學(xué) 期： 2012-2013學(xué)年 第二學(xué)期 日 期： 摘 要現(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求做出迅速反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程控制器正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，他是以微處理器為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置，已成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。可編程序控制器（PLC）具有編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)、功能強(qiáng)、硬件配套齊全、用戶使用方便、適應(yīng)性強(qiáng)、無(wú)觸點(diǎn)配線、可靠性

2、高、抗干擾能力強(qiáng)、體積小等特點(diǎn)，因此其應(yīng)用非常廣泛，它應(yīng)用大規(guī)模集成電路，微型機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展成果，逐步形成了具有多種優(yōu)點(diǎn)和微型，中型，大型，超大型等各種規(guī)格的系列產(chǎn)品，應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的許多控制領(lǐng)域。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)日新月益更新。搶答器是為智力競(jìng)賽參賽者答題時(shí)進(jìn)行搶答而設(shè)計(jì)的一種優(yōu)先判決器電路，廣泛應(yīng)用于各種知識(shí)競(jìng)賽、文娛活動(dòng)等場(chǎng)合。在各類(lèi)競(jìng)賽中，特別是做搶答題時(shí)，在搶答過(guò)程中，為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，通常設(shè)置一臺(tái)搶答器，通過(guò)數(shù)顯、燈光及音響等多種手段指示出第一搶答者。同時(shí)，還可以設(shè)置記

3、分、犯規(guī)及獎(jiǎng)懲記錄等多種功能。利用PLC來(lái)設(shè)計(jì)搶答器，使以上問(wèn)題得以解決，即使有兩組的搶答時(shí)間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題；而且其控制方便、靈活，只要改變輸入PLC的控制程序，便可以改變競(jìng)賽搶答器的搶答的方案。關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)化；搶答器目 錄引言現(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求做出迅速反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程控制器正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，他是以微處理器為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置，已成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。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

4、時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。1 概述1.1 智力競(jìng)賽搶答器的簡(jiǎn)要介紹搶答器是為智力競(jìng)賽參賽者答題時(shí)進(jìn)行搶答而設(shè)計(jì)的一種優(yōu)先判決器電路，廣泛應(yīng)用于各種知識(shí)競(jìng)賽、文娛活動(dòng)等場(chǎng)合。在各類(lèi)競(jìng)賽中，特別是做搶答題時(shí)，在搶答過(guò)程中，為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，通常設(shè)置一臺(tái)搶答器，通過(guò)數(shù)顯、燈光及音響等多種手段指示出第一搶答者。同時(shí)，還可以設(shè)置記分、犯規(guī)及獎(jiǎng)懲記錄等多種功能。如果在搶答過(guò)程中，只靠人的視覺(jué)是很難判斷出哪組先答題。利用PLC來(lái)設(shè)計(jì)搶答器，使以上問(wèn)題得以解決，即使有兩組的搶答時(shí)間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題；而且其控制方便、靈活，只要改變輸入PLC的控制程序，便可以改變競(jìng)賽

5、搶答器的搶答的方案。1.2 搶答器的控制要求（1）競(jìng)賽搶答器能使4個(gè)隊(duì)同時(shí)參加競(jìng)賽搶答。（2）設(shè)主持人為裁判臺(tái)，參賽隊(duì)為參賽臺(tái)。裁判臺(tái)設(shè)有音響和裁判燈，并設(shè)有開(kāi)始復(fù)位按鈕SB0和加分SB5；參賽臺(tái)設(shè)有按鈕和燈。1-4號(hào)參賽臺(tái)分別對(duì)應(yīng)按鈕SB1-SB4及燈EL1-EL4。（3）智能搶答器能適合以下比賽規(guī)則：出題后，各隊(duì)搶答必須在裁判說(shuō)出“開(kāi)始”并按下開(kāi)始復(fù)位按鈕SB0后15s內(nèi)搶答，并由數(shù)碼管顯示時(shí)間。如提前搶答，搶答器將發(fā)出“違規(guī)”信號(hào)。15s時(shí)間到，如無(wú)隊(duì)搶答，則搶答器給出時(shí)間已到信號(hào)，該題作廢。在有隊(duì)搶答的情況下，搶答器發(fā)出“搶答”信號(hào)，數(shù)碼管開(kāi)始計(jì)時(shí)顯示，并由數(shù)碼管顯示出搶到題的參賽隊(duì)號(hào)

6、。搶到題的隊(duì)必須在30s內(nèi)答完題，如30s內(nèi)還沒(méi)答完，則作超時(shí)處理。賽場(chǎng)還設(shè)有時(shí)間數(shù)碼顯示器和顯示搶到答題隊(duì)號(hào)的數(shù)碼顯示器。（4）燈光與音響信號(hào)的意義如下：音響叫+某臺(tái)燈亮，由某參賽隊(duì)正常搶答。音響叫+某臺(tái)燈亮+裁判臺(tái)燈亮，某參賽隊(duì)違規(guī)。音響叫+裁判臺(tái)燈亮，無(wú)人搶答或答題超時(shí)。（5）在某個(gè)題目結(jié)束后，裁判員按下裁判臺(tái)上的開(kāi)始復(fù)位按鈕SB0，搶答器恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)，為下一輪搶答做好準(zhǔn)備。表1-1各硬件與座位的對(duì)應(yīng)關(guān)系座位裁判臺(tái)參賽臺(tái)1參賽臺(tái)2參賽臺(tái)3參賽臺(tái)4按鈕SB0,SB5SB1SB2SB3SB4指示燈BL0BL1BL2BL3BL4音響有無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)顯示器3個(gè)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)初始狀態(tài)復(fù)位圖1-1 結(jié)構(gòu)流程圖

7、開(kāi)始搶答違規(guī)搶答狀態(tài)：開(kāi)始信號(hào)發(fā)出前搶答，某臺(tái)燈閃亮。正常搶答狀態(tài)：開(kāi)始信號(hào)發(fā)出15s內(nèi)，某臺(tái)燈亮。無(wú)人應(yīng)答狀態(tài)：開(kāi)始信號(hào)發(fā)出10s后。1.3 搶答器的控制特點(diǎn)分析SB0SB5SB1SB4指示燈音響顯示器PLC智力搶答器通過(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)裁判員和參賽選手的按鈕，然后將信號(hào)傳遞給信息分析中心PLC，PLC將根據(jù)信號(hào)做出相應(yīng)的回應(yīng)。圖1-2 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖2硬件電路設(shè)計(jì)2.1 PLC機(jī)型的選擇步驟與原則隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類(lèi)也越來(lái)越多。不同型號(hào)的PLC，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等也各有不同，適用的場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合

8、理選用PLC，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。PLC的選擇主要應(yīng)從PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)： 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)I/O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(guò)程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便，在I/O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的種類(lèi)等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系

9、統(tǒng)。 安裝方式的選擇PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程I/O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I/O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程I/O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程I/O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I/O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。 相應(yīng)的功能要求一般小型(低檔)PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開(kāi)關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)

10、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(guò)程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。 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，可選用具有高速I(mǎi)/O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。 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)

11、或熱備用系統(tǒng)。 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(wèn)題：機(jī)型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)和管理。機(jī)型統(tǒng)一，其功能和使用方法類(lèi)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)。綜上所述，基于以上思想，選用三菱FX2N-48MR的PLC作為控制主機(jī)。2.2 LED顯示器的設(shè)計(jì)由控制要求可知，七段數(shù)碼管是由七段發(fā)光二極管（LED）組合起來(lái)顯示數(shù)字09的，如圖2-1所示，要顯示數(shù)字09中的不同數(shù)字，就必須根據(jù)需要點(diǎn)亮七段數(shù)碼管中不同段的LED發(fā)光。圖2-1 常見(jiàn)L

12、ED數(shù)碼管的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.3 PLC與七段數(shù)碼管直接連接阻值計(jì)算根據(jù)LED數(shù)碼管每筆畫(huà)工作電流I在510 mA 之間，若電流過(guò)大會(huì)損壞數(shù)碼管，因此必須加限流電阻，其電阻可按下式計(jì)算R=（V0-V1）/I其中V0為加在LED兩端上的電壓，V1為L(zhǎng)ED數(shù)碼管每筆劃壓降（約為2V）。本次設(shè)計(jì)PLC電源采用的是直流24V，PLC的輸出電壓為5V，通過(guò)數(shù)碼管的電流I=3mA計(jì)算可得R=1K。本次設(shè)計(jì)共用到了三個(gè)數(shù)碼管，所以須要21個(gè)1K的R，以及10個(gè)EL燈和一個(gè)音響。2.4 IO分配表表2-1 智能搶答器輸入輸出口分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱(chēng)代號(hào)輸入點(diǎn)標(biāo)號(hào)名稱(chēng)代號(hào)輸出點(diǎn)標(biāo)號(hào)裁判臺(tái)開(kāi)始復(fù)位按鈕SB0S

13、B0X0裁判臺(tái)燈EL0Y221號(hào)賽臺(tái)搶答器按鈕SB1X11號(hào)參賽臺(tái)燈EL1Y142號(hào)賽臺(tái)搶答器按鈕SB2X22號(hào)參賽臺(tái)燈EL2Y153號(hào)賽臺(tái)搶答器按鈕SB3X33號(hào)參賽臺(tái)燈EL3Y164號(hào)賽臺(tái)搶答器按鈕SB4X44號(hào)參賽臺(tái)燈EL4Y17裁判臺(tái)加分按鈕SB5X5音 響B(tài)Y21顯示器1LE1Y0-Y3顯示器2LE2Y4-Y7顯示器3LE3Y10Y13為了硬件電路接線方便和程序清晰易讀，用SB0作為開(kāi)始復(fù)位按鈕，4個(gè)參賽隊(duì)分別用與之對(duì)應(yīng)號(hào)SB1、SB2、SB3、SB4設(shè)置按鈕。SB5為加分按鈕。輸出與輸入對(duì)應(yīng)，用Y22輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)比賽開(kāi)始信號(hào)（綠）燈EL0，用Y14、Y15、Y16、Y17輸出信號(hào)驅(qū)

14、動(dòng)對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈EL1、EL2、EL3、EL4。Y21輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)音響。Y10-Y13輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管1顯示各個(gè)參賽隊(duì)的隊(duì)號(hào)。Y0-Y3輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管2，顯示搶答時(shí)間的個(gè)位，Y4-Y7輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管3，顯示搶答時(shí)間的十位。2.5 外部硬件接線圖PLC與數(shù)碼管采用串電阻通過(guò)譯碼器間接接連接方式。其外部硬件接線圖如圖3-13所示。圖2-2 外部硬件接線圖3 程序設(shè)計(jì)3.1 梯形圖設(shè)計(jì)3.2 程序語(yǔ)句表3.3 程序運(yùn)行過(guò)程分析說(shuō)明 當(dāng)裁判臺(tái)按下SB0時(shí)，就將信號(hào)傳入PLC中，同時(shí)4個(gè)參賽隊(duì)處于搶答狀態(tài)。然后根據(jù)哪個(gè)隊(duì)最先搶到題目，然后在規(guī)定的答題時(shí)間內(nèi)作答，或者答題超時(shí)。（由規(guī)定顯示電路和音

15、響作出反應(yīng)。）例如，1號(hào)參賽隊(duì)搶到題目，同時(shí)搶答繼電器M21 通電并自鎖，搶答繼電器M21與其它參賽臺(tái)按鈕輸入觸點(diǎn)相串聯(lián)的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使得在有搶答按鈕按下的情況下，其它按鈕均無(wú)效。搶答繼電器M21閉合，答題限時(shí)繼電器M25 閉合并，使得答題限時(shí)計(jì)時(shí)器T 3開(kāi)始計(jì)時(shí)。 1號(hào)參賽臺(tái)答題超時(shí)，答題限時(shí)計(jì)時(shí)器T3計(jì)時(shí)到，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。在答題超時(shí)的情況下，T1的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)驅(qū)動(dòng)裁判臺(tái)的紅燈和音響。 1號(hào)參賽臺(tái)違規(guī)搶答，搶答允許繼電器M0未閉合，裁判員未按下開(kāi)始按鈕SB0，在違規(guī)搶答的情況下，M11M14，與搶答者對(duì)應(yīng)的中間繼電器閉合使得對(duì)應(yīng)搶答臺(tái)的登閃爍。 無(wú)參賽隊(duì)搶答，搶答限時(shí)計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)到，常

16、開(kāi)觸點(diǎn)閉合。當(dāng)無(wú)人搶答時(shí)， T2的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)各個(gè)搶答臺(tái)燈。 搶答參賽隊(duì)號(hào)顯示，選用輸出繼電器Y10Y13傳送數(shù)據(jù)給譯碼器再由譯碼器驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管1的七段發(fā)光管，即當(dāng)有人搶答時(shí)即可顯示搶到題的隊(duì)號(hào)。 當(dāng)1號(hào)參賽臺(tái)搶到題，則1號(hào)參賽臺(tái)燈驅(qū)動(dòng)輸出繼電器Y14閉合，Y14 的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，數(shù)碼管1 即顯示“1”的字符。 當(dāng)2號(hào)參賽臺(tái)搶到題，則2號(hào)參賽臺(tái)燈驅(qū)動(dòng)輸出繼電器Y15閉合，數(shù)碼管1 即顯示“2”的字符。 當(dāng)3號(hào)參賽臺(tái)搶到題，則3號(hào)參賽臺(tái)燈驅(qū)動(dòng)輸出繼電器Y16閉合，數(shù)碼管1 即顯示“3”的字符。 當(dāng)4號(hào)參賽臺(tái)搶到題，則4號(hào)參賽臺(tái)燈驅(qū)動(dòng)輸出繼電器Y17閉合，數(shù)碼管1 即顯示“4”的字符。 計(jì)時(shí)顯示程序

17、。計(jì)時(shí)顯示程序由輸出繼電器Y0-Y3，Y4-Y7驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管2和數(shù)碼管3完成。其中輸出繼電器Y0-Y3驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管2，擔(dān)任秒個(gè)位的顯示；Y4-Y7驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管3，擔(dān)任秒十位的顯示。在搶答允許繼電器M0閉合后，有人正確搶答，繼電器M25閉合，數(shù)碼管2,3 顯示倒計(jì)時(shí)間。 按再次下開(kāi)始復(fù)位按鈕SB0，M1閉合，各輸出繼電器輔助繼電器全部釋放，為下一次搶答作準(zhǔn)備。5 總結(jié)經(jīng)過(guò)這近兩個(gè)星期的努力，在老師和同學(xué)的幫助下做完了實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)的工作，由于自己知識(shí)的缺乏及能力的有限，實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)中仍存在一些小毛病。但是通過(guò)這次的實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)，我能運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)解決我在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，使自己思考問(wèn)題的能力得到了很大的提高。在做設(shè)

18、計(jì)的過(guò)程中我查閱了很多的資料，并認(rèn)真的閱讀這些與我的設(shè)計(jì)相關(guān)的資料，從而我的專(zhuān)業(yè)涵養(yǎng)得到了提高，知識(shí)的儲(chǔ)備量也有所增加。在做設(shè)計(jì)時(shí)，我復(fù)習(xí)了很多有關(guān)PLC知識(shí)，這使得我的專(zhuān)業(yè)知識(shí)得到了鞏固。我想這對(duì)于自己以后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)有很大的幫助的。通過(guò)這次設(shè)計(jì)我也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處，在設(shè)計(jì)過(guò)程中我發(fā)現(xiàn)自己考慮問(wèn)題有些不全面，自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)掌握的很不牢固，所掌握的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件還不夠多，我希望自己的這些不足之處能在今后的工作和學(xué)習(xí)中得到改善。而且，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持和努力，這將為以后的學(xué)習(xí)做出了最好的榜樣！同時(shí)，該設(shè)計(jì)也有不足之處，由于自己能力有限，在PLC的I/O口擴(kuò)展方面知識(shí)的欠缺，使得這次設(shè)計(jì)缺少了答題計(jì)分等功能。我將會(huì)在以后更加努力的學(xué)習(xí)來(lái)補(bǔ)充自己的不足。謝 詞本文是在郭中玲老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在完成設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)的過(guò)程中，從課題的選取、資料的搜集、方案的改進(jìn)以及論文的指導(dǎo)，郭中玲老