八路搶答器PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)搶答部分

1、目錄1緒論22整體方案的選擇22設(shè)備概況22.2競(jìng)賽搶答器的控制要求23硬件電路設(shè)計(jì)33控制特點(diǎn)分析3圖3-1系統(tǒng)系統(tǒng)控制圖33.2 PLC機(jī)型的選擇步驟與原則43.3流程圖54軟件設(shè)計(jì)74.1 I/O 分配74.2根據(jù)控制要求進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì)104.3指令表224.4程序調(diào)試245總結(jié)26參考文獻(xiàn)271緒論可編程控制器（PLC）是一種新型的通用自動(dòng)化控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、it 算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制功能強(qiáng)，可靠性高，使用靈活方便，易于擴(kuò)展等優(yōu) 點(diǎn)而應(yīng)用越來(lái)越廣泛?？删幊炭刂破鳎≒rogrammable Logic Controller）即PLC?，F(xiàn)已廣泛 應(yīng)用于工業(yè)

2、控制的各個(gè)領(lǐng)域。他以微處理為核心，用編寫(xiě)的程序不僅可以進(jìn)行邏輯控制，還 可以定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過(guò)數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來(lái)控制機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn) 過(guò)程。美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)經(jīng)過(guò)4年調(diào)查，與1980年將其正式命名為可編程控制器（Programmable Controller）,簡(jiǎn)寫(xiě)為PC。后來(lái)由于PC這個(gè)名稱常常被用來(lái)稱呼個(gè)人電 腦（Personal Computer）,為了區(qū)別,現(xiàn)在也把可編程控制器稱為PLC。事實(shí)上,PLC就是以嵌入式CPU為核心，配以輸入，輸出等模塊，可以方便的用于工業(yè)控制 領(lǐng)域的裝置。PLC與機(jī)器人，計(jì)算機(jī)幫助設(shè)計(jì)與制造一起作為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱。2整體方案的選擇2

3、.1設(shè)備概況實(shí)用搶答器的這一產(chǎn)品是各種競(jìng)賽活動(dòng)中不可缺少的設(shè)備，無(wú)論是學(xué)校、工廠、軍隊(duì)還是益 智性電視節(jié)都會(huì)舉辦各種各樣的智力競(jìng)賽，都會(huì)用到搶答器。目前市場(chǎng)上已有的各種各 樣的智力競(jìng)賽搶答器絕大多數(shù)是早期設(shè)計(jì)的，只具有搶答鎖定功能的一個(gè)電路，以模擬電 路、數(shù)字電路或者模擬電路與數(shù)字電路相結(jié)合的產(chǎn)品，這部分搶答器已相當(dāng)成熟?，F(xiàn)在的搶 答器具有倒計(jì)時(shí)、定時(shí)、自動(dòng)（或手動(dòng)）復(fù)位、報(bào)警（即聲響提示，有的以音樂(lè)的方式來(lái)體 現(xiàn)）、屏幕顯示、按鍵發(fā)光等多種功能。但功能越多的電路相對(duì)來(lái)說(shuō)就越復(fù)雜，且成本偏 高，故障高，顯示方式簡(jiǎn)單（有的棋至沒(méi)有顯示電路），無(wú)法判斷提前搶按按鈕的行為，不便 于電路升級(jí)換代。本設(shè)

4、計(jì)要求就是利用PLC作為核心部件進(jìn)行邏輯控制及信號(hào)的產(chǎn)生，用 PLC本身的優(yōu)勢(shì)使競(jìng)賽真正達(dá)到公正、公平、公開(kāi)。2.2競(jìng)賽搶答器的控制要求1）搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕SO S7表示。2）設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S,該開(kāi)關(guān)由主持人控制。3）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管 上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直 保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。4）搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間曲主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人 啟動(dòng)開(kāi)始"鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減訃時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的

5、聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間0.5秒 左右。5）參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選 手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6）如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器 上顯示00o3硬件電路設(shè)計(jì)3控制特點(diǎn)分析知識(shí)競(jìng)賽搶答器通過(guò)PLC進(jìn)行按控制要求編程，其主要的輸入就是通過(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)作出相應(yīng)的響應(yīng)。知 識(shí)競(jìng)賽搶答器有10個(gè)輸入信號(hào)（即10個(gè)按鈕），13個(gè)輸出信號(hào)（即8個(gè)臺(tái)燈信號(hào)、一個(gè) 音響信號(hào)、三個(gè)數(shù)碼管輸出信號(hào)）。由上可知PLC共有10個(gè)輸入點(diǎn)

6、，13個(gè)輸出點(diǎn)。系統(tǒng)控 制結(jié)構(gòu)框圖3-1系統(tǒng)系統(tǒng)控制圖3.2 PLC機(jī)型的選擇步驟與原則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)型的選擇PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可鼎、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)主要考慮以下兒點(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 / 0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 / 0點(diǎn)數(shù)、 輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O

7、模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較 復(fù)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(yuǎn)程I / 0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)的裝置分布范圉很廣，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，乂 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。（三）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

8、，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)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。（四）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) 用范圉內(nèi)的需要。如果要跨范圉使用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。（

9、五）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)考慮是否釆用冗余 系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。（六）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：1）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。2）機(jī)型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。3）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，選用日本三菱公司FX-80MR系列的PLC作為控制主機(jī)。3.3流程圖當(dāng)裁判按下開(kāi)始按鈕時(shí)，8個(gè)參賽隊(duì)處于搶答狀態(tài)，假如是一號(hào)參賽隊(duì)先搶到題U

10、,PLC先判斷搶答是否成功，若成功，則進(jìn)行下一部看是否在規(guī)定的搶答時(shí)間內(nèi)答題，若在規(guī) 定時(shí)間內(nèi)，則答題結(jié)束；若超時(shí)，則提示主持人；如果搶答沒(méi)有成功，則判斷是否搶答犯 規(guī)，若法規(guī)，某法規(guī)臺(tái)燈亮，總臺(tái)燈亮；主持人按下復(fù)位，整個(gè)答題結(jié)束。5圖3-2系統(tǒng)流程圖#4軟件設(shè)計(jì)4.1 I/O分配表4-1知識(shí)競(jìng)賽搶答器輸入輸岀口分配表輸入:X000 SB11號(hào)選手搶答按鈕X004 SB65號(hào)選手搶答按鈕X001 SB22號(hào)選手搶答按鈕XOO5 SB76號(hào)選手搶答按鈕X002 SB33號(hào)選手搶答按鈕X006 SB87號(hào)選手搶答按鈕X003 SB44號(hào)選手搶答按鈕XOO7 SB98號(hào)選手搶答按鈕X010 SB5搶

11、答開(kāi)始X011 SB1O復(fù)位輸出:Y000HL11號(hào)選手指示燈Y010 B1蜂鳴器Y001HL22號(hào)選手指示燈Y2O-Y27數(shù)碼管選手號(hào)碼Y002HL33號(hào)選手指示燈Y3O-Y37數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)十位Y003HL44號(hào)選手指示燈Y40-Y47數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)個(gè)位Y004HL55號(hào)選手指示燈Y005HL66號(hào)選手指示燈Y006HL77號(hào)選手指示燈Y007HL88號(hào)選手指示燈為了硬件電路接線方便和程序清晰易讀，用SB9作為裁判臺(tái)的開(kāi)始按鈕，四個(gè)參賽隊(duì)分 別用與之對(duì)應(yīng)號(hào)SB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8設(shè)置按鈕。SB9為比賽復(fù)位按 鈕，使下輪比賽開(kāi)始。輸出與輸入對(duì)應(yīng)，同理用Y0-

12、Y7輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈HL1- HL8o Y10輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)音響B(tài)l。根據(jù)上面10分配表來(lái)看，一共10個(gè)輸入信號(hào)，10個(gè)按 鈕。輸出信號(hào)有8個(gè)指示燈，和一個(gè)蜂鳴器信號(hào)，以及3個(gè)數(shù)碼管信號(hào)，總計(jì)輸出信號(hào)31 個(gè)。根據(jù)以上設(shè)計(jì)分配，我們決定選取三菱PLC的FX2N-80MR-001來(lái)完成這次設(shè)計(jì)。表4-2 BOM表名字?jǐn)?shù)量技術(shù)參數(shù)按鈕10LA42P-10/G常開(kāi)自復(fù)位按鈕，壽命1W次指示燈8型號(hào)AD17-24,工作電壓：24V,電流10MA。蜂鳴器1型號(hào)HMD 10,工作電壓：24V,電流20MA。數(shù)碼管3型號(hào)LY-SMG-24,工作電壓：24V,電流50MA。7FX2N-80Ji©

13、;-00124VCOM圖4-1 PLC接線圖Y20-Y27Y30-Y37Y40-Y47COMICOM2COM94.2根據(jù)控制要求進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì)復(fù)位信止M8002D1X011復(fù)位piOV K0DORST TOZRST MOMilX010X011TOMilHF24XOOOMO10MilHF* 2號(hào)搶笞29X001MlTlTOMilHF34X002咨拄鈕M2Tl10MilHF* 4號(hào)搶笞39X003咨拄鈕M3TlTOMilHF1!* 5號(hào)搶笞44X004咅按鈕M4Tl10MilHF* 6號(hào)搶笞49X005客按鈕TOMilHF54< 8號(hào)搶笞59M5nX006百按祖M6X007答按祖TOMilH

14、FTOMilHF64MOnMlM2M3M4M5HHM6M7M91MlnMOM2M3M4M5M6M74HHM2MOMlM3M4M5M6M7折折折折折折殲M3MOMlM2M4M5M6M7匚 IM4MOMlM2M3M5M6M7血T折折折折折折殲M5MOMlM2M3M4M6M7 T折折折折折折殲M6MOMlM2M3M4M5M7ii8 T折折折折折折殲<Y0012號(hào)選手指 示燈<Y0023號(hào)選手指示燈<Y0034號(hào)選手指 示燈<Y0045號(hào)選手指 示燈<Y0056號(hào)選手指 示燈(YOOO1號(hào)選手指 示燈<Y006)7號(hào)選手指示燈<Y0078號(hào)選手指示燈M7MOM

15、lM2M3M4M5M6 TMHHMO136 TMlnM2nM3nM4nM5MSM7Mil MIO145 T I殲K300 (TOI*計(jì)算倒計(jì)時(shí)M8000 MIOH I150SUB K300TODI159MilH FK5e )X003X004X005X006咨按鈕X007咨按鈕175Y000示燈MOVDOY001H I2號(hào)選手指示燈MOVK2DOY002187| J 3號(hào)選手指 示燈MOVK3DOY003193| J 2號(hào)選手指 示燈MOVK4DOY004199一| J 5號(hào)選手指 示燈MOVK5DOY005205|3號(hào)選手指 示燈Y006211一| J 號(hào)選手指 示燈piOV K7DOY007

16、217一| J 3號(hào)選手指 示燈ptOV K8DO*計(jì)算倒計(jì)時(shí)+位D2和個(gè)位D4M8000223| |piV DIK10D2piUL D2K10D3*數(shù)碼管顯蕪M8000245IISECDDOK2Y020SEGDD2K2Y030SEGDD4K2Y040261END 舉例演示選手1搶答成功過(guò)程：M8002指令為初始脈沖。kO賦初始值給DO為“0”。當(dāng)按下SB1時(shí)，xlO閉合，mil自鎖。然后系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，倒計(jì)時(shí)30秒開(kāi)始，系統(tǒng)檢測(cè)按鈕信號(hào)，我們以選手1號(hào)搶答成功為例，分析程序走向:24xooo咨按鈕T0MilHFM0 n選擇按鈕按下系統(tǒng)M0輔助繼電器得電并保持。"1WMlM2M3M4M

17、5M6M7YOOO1號(hào)選手指 示燈&THH折折妬HMlMO M2 M3M4M5 M6 MT然后驅(qū)動(dòng)選手號(hào)指示燈亮，表示1號(hào)搶答成功。然后鎖住信號(hào)。MO136 tMlnM2nM3nM4nM51N6M71K300 (TOMil MIO145 H I殲任何選手搶答后，H10就有信號(hào)。就鎖住系統(tǒng)，其他按鈕再按就無(wú)效了，就停止計(jì)時(shí)To等待裁判按下復(fù)位按鈕。星爭(zhēng)止M80022piOV KOD1X011piOV KODORSTTOZRST MOMil按下復(fù)位，所有狀態(tài)都回到初始狀態(tài)，等待新的開(kāi)始信號(hào)。4.3指令表LD8002ANDMilORX001OUTM6MOVKODILDX007MOVKODOO

18、RM7RSTTOANIT7ZRSTMOMilANDMilLDX10OUTM7ORMilLDMOANIX011ANIMlANITOANIM2OUTMilANIM3LDXOOOANIM4ORMOANIM5ANITOANIM6ANDMilANIM7OUTMOOUTY000LDX001LDMlORMlANIMOANIT1ANIM2ANDMilANIM3OUTMlANIM4LDX002ANIM5ORM2ANIM6ANIT2ANIM7ANDMilOUTY001OUTM2LDM2LDX003ANIMlORM3ANIMOANIT3ANIM3ANDMilANIM4OUTM3ANIM5LDX004ANIM6ORM

19、4ANIM7ANIT4OUTY002ANDMilLDM3OUTM4ANIMlLDX005ANIM2ORM5ANIMOANIT5ANIM4ANDMilANIM5OUTM5ANIM6LDX006ANIM7ORM6OUTY003ANIT6LDM4ANIMlLDMilANIM2ANIMIOANIM3OUTTO K3OOANIMOLDM8000ANIM5ANIMIOANIM6SUBK3OO TO DIANIM7LDMilOUTY004OUTT1 K5LDM5LDMUANIMlANIT1ANIM2ORTOANIM3ORXOOOANIM4ORXOO1ANIMOORX002ANIM6ORXOO3ANIM7ORX004OUTY005ORXOO5LDM6ORX006ANIMlORX007ANIM2OUTYO1OANIM3LDYOOOANIM4MOVKI DOANIM5LDY1ANIMOMOVK2 DOANIM7LDY2OUTY006MOVK3 DOLDM7LDY3ANIMlMOVK4 DOANIM2LDY4ANIM3MOVK5 DOANIM4LDY5ANIM5MOVK6 DOANIM6LDY6ANIMOMOVK7 DOOUTY007LDY7LDMOMOVK8 DOORMlLDM8000ORM2DIVDI K1O D2OR )13MULD2 K1O D3ORM4SUBDID3 D4OR