四路搶答器畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

1、 四路搶答器的設(shè)計(jì)（完整規(guī)范直接可用） 專專業(yè)業(yè)名名 稱：稱：應(yīng)用電子技術(shù)學(xué)生姓名：學(xué)生姓名：導(dǎo)師姓名：導(dǎo)師姓名：# 職稱機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2012 年 月設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目: :基于 PLC 四路搶答器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求: :1. 搶答器可同時(shí)供四組選手參加比賽2. 主持人有三個(gè)控制按鈕，用來控制搶答開始、復(fù)位和答題計(jì)時(shí)的開始。3每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，那組選手最先按下?lián)尨鸢粹o，則數(shù)碼管 1 就顯示該組的編號(hào)，同時(shí)綠色指示燈亮，音響電路給出信箱提示信號(hào)（持續(xù) 3S） ，以指示搶答成功，并對(duì)其后的搶答信號(hào)不再響應(yīng)。選手答題完畢后，由主持人按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)才能開始下一輪搶

2、答。4違規(guī)搶答：若選手在未開時(shí)搶答試題時(shí)搶答了，則視為違規(guī)，違規(guī)時(shí)數(shù)碼管 1 顯示其編號(hào)，同時(shí)紅燈亮，音響電路發(fā)出聲響。5搶答限時(shí)：當(dāng)主持人按下開始按鈕后，定時(shí)器 T0 開始計(jì)時(shí)（設(shè)定 30S） 。若 30S 時(shí)限到仍無人搶答，則黃燈亮、音響電路 3 發(fā)出聲響，以示選手放棄該題。6答題限時(shí)：在搶答成功后，主持人按下答題計(jì)時(shí)開始按鈕，同時(shí)數(shù)碼管2、3 上顯示答題倒計(jì)時(shí)時(shí)間（該時(shí)間設(shè)定為 50S） ，選手必須在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)完成答題。否則，音響電路發(fā)出答題超時(shí)報(bào)警信號(hào)設(shè)計(jì)進(jìn)度要求設(shè)計(jì)進(jìn)度要求: :第一、二周：確定題目,查閱資料，根據(jù)要求分析搶答器的設(shè)計(jì)、工作原理。第三、四周：根據(jù)工作原理畫流程圖并編

3、譯梯形圖，并進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。第五、六周：對(duì)軟件設(shè)計(jì)，進(jìn)行上機(jī)調(diào)試,找出問題,進(jìn)行修改,并改進(jìn)設(shè)計(jì)。第七、八周：撰寫論文,畢業(yè)答辯。指導(dǎo)教師（簽名）指導(dǎo)教師（簽名） 摘 要近年來隨著科技的飛速發(fā)展， PLC 的應(yīng)用不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)的控制檢測(cè)技術(shù)的不斷更新，可編程控制器由于其優(yōu)良的控制性能，極高的可靠性，在各行各業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛普及。對(duì)于搶答器其廣泛用于電視臺(tái)、商業(yè)機(jī)構(gòu)、企事業(yè)工會(huì)組織、俱樂部及學(xué)校等單位組織舉辦各種知識(shí)、技術(shù)競(jìng)賽及文娛活動(dòng)時(shí)作搶答之用，為競(jìng)賽增添了刺激性、娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活，并且給人的視覺效果非常好，是各單位開展素質(zhì)教育、精神文明、娛樂活動(dòng)的必備

4、產(chǎn)品。本次設(shè)計(jì)是利用PLC（Programmable Logic Controller）對(duì)PLC控制的四路智力搶答器進(jìn)行控制。首先，選擇這個(gè)題目之后，我對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面的思考。使自己對(duì)本次設(shè)計(jì)有一個(gè)大致的總體思路，然后仔細(xì)分析PLC控制的四路智力搶答器的工作原理，以及它的一些工作過程，分析后得出它主要需要完成主持人的控制、選手的搶答、報(bào)警、計(jì)時(shí)及輸出顯示功能等。考慮到只是PLC控制的四路智力搶答器則輸出端口需要25個(gè)，輸入端口需要7個(gè)，由于PLC具有可靠性高、體積小、通用性、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此，我決定選用SIMATIC S7-200 系列的CPU226和數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM223作為本次設(shè)

5、計(jì)的PLC。具有方便靈活，維護(hù)使用方便等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：智力控制，四路搶答器， PLC濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄摘 要.II1 PLC 四路搶答器概述 .11.1 PLC 四路搶答器概述.11.2 PLC 智能搶答器的工作原理.32 PLC 概述 .42.1 PLC 的產(chǎn)生、定義、組成、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì).42.2 PLC 工作原理.92.3 PLC 的編程語言.102.4 PLC 的分類及性能指標(biāo).103 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).123.1 控制系統(tǒng)選取 .123.2 控制系統(tǒng)的硬件組成 .123.3 系統(tǒng)控制要求 .133.4 控制系統(tǒng) I/O 分配表 .143.5 系統(tǒng)硬件連接圖 .154 系統(tǒng)軟

6、件設(shè)計(jì).174.1 整體設(shè)計(jì) .174.2 PLC 控制程序.185 模擬運(yùn)行與調(diào)試過程.365.1 程序的模擬運(yùn)行 .365.2 程序的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試 .37致 謝.43參考文獻(xiàn).44濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 01 PLC 四路搶答器概述1.11.1 PLCPLC 四路搶答器概述四路搶答器概述搶答器廣泛用于電視臺(tái)、商業(yè)機(jī)構(gòu)及學(xué)校，為競(jìng)賽增添了刺激性、娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。本文介紹一種數(shù)字式搶答器，能使四個(gè)隊(duì)同時(shí)參加搶答,賽場(chǎng)中設(shè)有 1 個(gè)裁判臺(tái)，4 個(gè)參賽臺(tái)，分別為 1 號(hào)、2 號(hào)、3 號(hào)、4 號(hào)參賽臺(tái).總體設(shè)計(jì)選用西門子 PLC 控制,搶答操作方便，在很多的場(chǎng)所都可以使用，并

7、且給人的視覺效果非常好。搶答器，顧名思義就是用于比賽時(shí)，跟對(duì)手比反應(yīng)時(shí)間，思維運(yùn)轉(zhuǎn)快慢的新型電器。隨著社會(huì)科技技術(shù)的不斷發(fā)展，他的應(yīng)用場(chǎng)合也隨之增加；技術(shù)含量大大提升；更加方便可靠。目前, 形式多樣、功能完備的搶答器已廣泛應(yīng)用于電視臺(tái)、商業(yè)機(jī)構(gòu)、學(xué)校及企事業(yè)單位, 它為各種競(jìng)賽增添了刺激性、娛樂性, 在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。用 PLC 進(jìn)行知識(shí)競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)，其控制方便，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。PLC 智能搶答器與單片機(jī)搶答器相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性.首先說一下單片機(jī)搶答器，所謂單片機(jī)系統(tǒng)就是采用目前市場(chǎng)上的單片機(jī) CPU 及其它外

8、圍芯片，根據(jù)不同系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路板，最終設(shè)計(jì)成一臺(tái)簡(jiǎn)易的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)程序以達(dá)到所要求的控制功能。這種形式在 80 年代國內(nèi)很流行，但由于受到本身可靠性及其它方面的限制，目前除了儀表上仍然采用外，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用已逐步被 PLC 所代替。單片機(jī)的可靠性：由于目前國內(nèi)市場(chǎng)上的單片機(jī)芯片的品質(zhì)良莠不齊，很大一部分還是國外篩選出來的次等品，加上其它外圍元件（如電阻、電容等）的參數(shù)離散性也很大，批量小的產(chǎn)品不可能經(jīng)過篩選配對(duì)等技術(shù)處理，因此這樣的產(chǎn)品很難做到很好的一致性和高可靠性，因?yàn)槿我辉膮?shù)偏離設(shè)計(jì)要求都會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。另外，單片機(jī)的所有器件均不是工業(yè)級(jí)的，抗干擾性特別是抗電源干

9、擾能力很弱，而國內(nèi)的電源一般都很差，加上壓片機(jī)的變頻調(diào)速對(duì)電源的干擾很大，因此，更可能引起單片機(jī)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。單片機(jī)的可擴(kuò)展性：由于單片機(jī)的線路是根據(jù)一定的功能要求特別設(shè)計(jì)的，所濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1以要增加一個(gè)功能就要重新設(shè)計(jì)線路，而且對(duì)應(yīng)的程序都要重新設(shè)計(jì)。這樣對(duì)于增加功能的開發(fā)成本和周期都會(huì)增加。單片機(jī)的可維護(hù)性：一旦單片機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，很難診斷出故障元件，最簡(jiǎn)單的方法是更換整個(gè)系統(tǒng)，這樣維修成本增加了。操作：現(xiàn)在國內(nèi)單片機(jī)系統(tǒng)的操作均采用自設(shè)計(jì)的鍵盤，設(shè)定數(shù)據(jù)用撥碼開關(guān)，顯示用 LED，整個(gè)面板顯得繁鎖，而且為了減少操作鍵，設(shè)計(jì)時(shí)往往一鍵多用，操作人員很難脫開說明書操作。特別是故

10、障顯示只能顯示故障代碼，一旦發(fā)生故障，操作人員必須翻閱說明書方能發(fā)現(xiàn)故障所在，最終按說明書指示排除故障，這樣排除故障的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)?？傊@樣的人機(jī)對(duì)話不夠友善。特點(diǎn)：不可靠，價(jià)格便宜?？删幊炭刂破鳎≒LC）： 所謂 PLC 系統(tǒng)就是采用目前市場(chǎng)上各大工業(yè)控制廠家生產(chǎn)的可編程控制器，根據(jù)要求選用不同的模塊，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)程序以達(dá)到所設(shè)計(jì)的功能。這種形式目前在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最為廣泛。PLC 的可靠性：進(jìn)口 PLC 采用的 CPU 都是生產(chǎn)廠家專門設(shè)計(jì)的工業(yè)級(jí)專用處理器，其余各元件也是直接向生產(chǎn)廠家購買的，經(jīng)過嚴(yán)格挑選的工業(yè)級(jí)元件，另外它的電源模塊也是集各大公司工業(yè)控制的經(jīng)驗(yàn)而特別設(shè)計(jì)的，抗干擾性特

11、別是抗電源干擾能力有很大提高，即使在電源很差和變頻調(diào)速的干擾下仍能正常工作。PLC 的可擴(kuò)展性：要增加一個(gè)功能只要增加相應(yīng)的模塊和修正對(duì)應(yīng)的程序，而PLC 的編程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，這樣對(duì)于開發(fā)周期會(huì)縮短。PLC 的可維護(hù)性：PLC 本身有很強(qiáng)的自診斷功能，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，根據(jù)自診斷很容易診斷出故障元件，即使非專業(yè)人員也能維修，如果故障由于程序設(shè)計(jì)不合理引起，由于它提供完善的調(diào)試工具，要找出故障也較為簡(jiǎn)單。操作：PLC 的操作采用觸摸式操作終端，人機(jī)界面，全屏顯示，上面設(shè)計(jì)了很詳盡的操作指南，即使第一次使用，也能根據(jù)提示順利操作，這就降低了對(duì)操作人員的要求，一般工人也能很快掌握。另外，一旦系統(tǒng)發(fā)生

12、故障，畫面自動(dòng)切換到故障提示畫面，提示故障原因和排除方法。甚至可以顯示故障在機(jī)器上的位置，維修人員可以根據(jù)提示很快排除故障。特點(diǎn)：價(jià)格與前二種控制器相比略貴，可靠性好，操作簡(jiǎn)單。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21.21.2 PLCPLC 智能搶答器的工作原理智能搶答器的工作原理我所設(shè)計(jì)的 PLC 智能搶答器是適合四個(gè)人搶答的四路搶答器，現(xiàn)在以四路搶答器為例。給競(jìng)賽主持人設(shè)置了 3 個(gè)控制按鈕，用來控制開始、復(fù)位、答題計(jì)時(shí)，每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，那組選手最先按下?lián)尨鹌靼粹o，則數(shù)碼管就顯示該組的編號(hào)，同時(shí)綠色指示燈亮，音響電路發(fā)出聲響提示信號(hào)（持續(xù)三秒）以指示搶答成功，并對(duì)其后的搶答信號(hào)不在相

13、應(yīng)，選手答題完畢后，由主持人按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)開始下一輪搶答。若選手在未開始搶答時(shí)提前搶答了，則視為違規(guī)，違規(guī)時(shí)數(shù)碼管顯示其編號(hào)同時(shí)紅燈亮音響電路發(fā)出聲響。當(dāng)主持人按下?lián)尨鹌靼粹o時(shí)定時(shí)器T0 開始計(jì)時(shí)（設(shè)定 30 秒）若 30 秒限制到時(shí)仍無人搶答則黃燈亮音響電路發(fā)出聲響，以示選手放棄該題。在搶答成功后，主持人按下答題計(jì)時(shí)按鈕，同時(shí)數(shù)碼管顯示答題倒計(jì)時(shí)時(shí)間改時(shí)間可根據(jù)需要調(diào)節(jié)，此設(shè)定為 50 秒，選手必須在設(shè)定時(shí)間內(nèi)完成答題，否則，音響電路發(fā)出超時(shí)報(bào)警信號(hào)。其中以上功能都通過編制的 PLC 程序來控 3 個(gè)制數(shù)碼管和 3 個(gè)指示燈以及一個(gè)喇叭來實(shí)現(xiàn)，如圖 1.1 所示: 圖 1.1 搶答器模型

14、圖濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 PLC 概述2.12.1 PLCPLC 的產(chǎn)生、定義、組成、特點(diǎn)的產(chǎn)生、定義、組成、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展趨勢(shì)2.1.12.1.1 PLCPLC 的產(chǎn)生的產(chǎn)生 可編程序控制器(Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱 PLC)，是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)力式的轉(zhuǎn)變，為適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)的需要而產(chǎn)牛、發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置。 PLC 從 1969 年問世以來，雖然至今還不到 40 年，但由于其具有道用靈活的控制性能、可以適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境的可靠性與簡(jiǎn)單方便的使用性能，在工業(yè)自動(dòng)化各領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。曾經(jīng)有人將 PLC

15、 技術(shù)與數(shù)控技術(shù)(CNC)、CADCAM 技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的四大支柱。 眾所周知，制造業(yè)中使用的生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)過程的控制，一般都需要通過工作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、原動(dòng)機(jī)以及控制系統(tǒng)等部分實(shí)現(xiàn)。特別是當(dāng)原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)時(shí)，還需要對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速與定位等動(dòng)作進(jìn)行控制。生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)過程的電器操作與控制部分，稱為電氣自動(dòng)控制裝置或電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)。 最初的電氣自動(dòng)控制裝置(包括日前使用的一些簡(jiǎn)單機(jī)械)，只是一些簡(jiǎn)單的手動(dòng)電器(如刀開關(guān)、正反轉(zhuǎn)開關(guān)等)。這些電器只適合于電機(jī)容量小、控制要求簡(jiǎn)單、動(dòng)作單一的場(chǎng)合。 隨著技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電氣自動(dòng)控制提出了越來越高的要

16、求，電氣自動(dòng)控制裝置逐步發(fā)展成了各種形式的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)。 作為常用電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的一種，人們習(xí)慣上把以繼電器、接觸器、按鈕、開關(guān)等為主要器件所組成的邏輯控制系統(tǒng)，稱為“繼電接觸器控制系統(tǒng)” 。 “繼電接觸器控制系統(tǒng)”的基本特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、抗干擾能力強(qiáng)、故障檢修立觀方便、運(yùn)用范圍廣。它不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制，而且還可以滿足大容量、遠(yuǎn)距離、集中控制的要求。因此，直到今天“繼電接觸器控制系統(tǒng)”仍是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域最基本的控制系統(tǒng)之一。 但是，出于“繼電接觸器控制系統(tǒng)”的控制元件(繼電器、接觸器)均為獨(dú)立元件，它決定了系統(tǒng)的“邏輯控制”與“順序控制”功能只能通過控制

17、元件間的不同連接實(shí)現(xiàn)，因此，它不可避免地存在以下不足：濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 通用性、靈活性差。 體積大，材料消耗多。 功能局限性大。 可靠性較低，性用壽命較短。 不具備現(xiàn)代工業(yè)控制所需要的數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)控制等功能。 正因?yàn)槿绱耍袄^電一接觸器控制系統(tǒng)”難以適應(yīng)現(xiàn)代復(fù)雜多變的生產(chǎn)控制要求與生產(chǎn)過程摔制集成化、網(wǎng)絡(luò)化需要。 為了解決“繼電一接觸器控制系統(tǒng)”存在的通用性、靈活性關(guān)，功能局限性大與通信、網(wǎng)絡(luò)方面欠缺的問題，20 世紀(jì) 50 年代末人們?cè)O(shè)想利用計(jì)算機(jī)功能先備、通用性和靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)來解次以上問題。但由于當(dāng)時(shí)的汁算機(jī)原理復(fù)雜，生產(chǎn)成術(shù)高，程序編制難度大，加工業(yè)上控制需要大量的外圍

18、接口設(shè)備，可靠性問題突出，使得它在面廣量大的一般工業(yè)控制領(lǐng)域難以普及與應(yīng)用。 到了 20 世紀(jì) 60 年代木，有人這樣設(shè)想：能否把計(jì)算機(jī)通用、靈活、功能完善的特點(diǎn)與“繼電一接觸器控制系統(tǒng)”的簡(jiǎn)單易懂、使用方便、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)結(jié)合起來，生產(chǎn)出一種而向生產(chǎn)過程順序控制，PLC 利用簡(jiǎn)單語言編程，能讓完全不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便使用的控制器呢？ 這一設(shè)想最早由美國最大的汽車制造商通用汽車公司(GM 公司)于 1968 年提出。當(dāng)時(shí)，該公司為了適應(yīng)汽車市場(chǎng)多品種、小批量的生產(chǎn)要求，需要解決汽車生產(chǎn)線“繼電一接觸器控制系統(tǒng)”中普遍存在的通用性、靈活性問題，提到了對(duì)一種新穎控制器的十大技術(shù)要求，并面向社

19、會(huì)進(jìn)行招標(biāo)。 十大技術(shù)要求具體如下：1) 編樣方使，從可以在現(xiàn)場(chǎng)方便地編輯、修改控制程序；2) 價(jià)格便宜，性能價(jià)格比要而于繼電器系統(tǒng)；3) 體積要明顯小于繼電器控制系統(tǒng)；4) 可靠性要明顯高于繼電器控制系統(tǒng)：5) 具有數(shù)據(jù)通信功能；6) 輸入可以是 AC115V；7) 輸出驅(qū)動(dòng)能力在 AC115V/2A 以上；8) 硬件維護(hù)方便，最好采即 “插接式”結(jié)構(gòu)；濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 59) 擴(kuò)展時(shí)，只需要對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行很小的改動(dòng)；10) 用戶存儲(chǔ)器容量至少可以擴(kuò)展到 4KB。根據(jù)以上要求，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC 公司)在 1969 年首先研制比了全世界第一臺(tái)可編程序控制器，并稱之為“可編程序邏輯

20、制器”Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱 PLC)。試樣機(jī)在 GM 公司的應(yīng)用獲得了成功。此后，PLC 得到了快速發(fā)展，并被廣泛用于各種開義量邏輯運(yùn)算與處理的場(chǎng)合。早期 PLC 的硬件主要由分立元件與小規(guī)模集成電路構(gòu)成，它雖然采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，但指令系統(tǒng)、軟件與功能相對(duì)較簡(jiǎn)單，一般只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算的處理，同時(shí)通過簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與改進(jìn)可靠性等措施，使之能與工業(yè)環(huán)境相適應(yīng)。正因?yàn)槿绱?，?20 世紀(jì) 70 年代初期曾經(jīng)出現(xiàn)過一些出二極管矩陣、集成電路等器件組成的所謂“順序控制器”；20 世紀(jì) 70 年末期曾經(jīng)出現(xiàn)過以 MCl4500 工業(yè)控制單元(Industr

21、ial control unit，簡(jiǎn)稱 ICU)為核心出 8 通道數(shù)據(jù)選擇器MCl4512)、指令計(jì)數(shù)器(MCl4516)、8 位可尋址雙向鎖存器(MCl4599)、存儲(chǔ)器(2732)等組成的“可編程序控制器”等產(chǎn)品。這些產(chǎn)品與 PLC 相比，雖然具有一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但最終還是因可靠性、功能等多方面的原因，未能得到進(jìn)一步的推廣與發(fā)展；而 PLC 則隨著微處理器價(jià)格的全面下降，最終以其優(yōu)良的性能價(jià)格比，得到了迅速發(fā)展，并最終成為了當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)的重要支柱枝術(shù)之一。2.1.22.1.2PLCPLC 的定義的定義PLC 技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)，立即引起了全世界的廣泛關(guān)注，1969 年首先將其進(jìn)行商品化并

22、推向市場(chǎng)的是美國 GOULD 公司；1971 年，在引進(jìn)美國技術(shù)后，日木研制出了自己的第一臺(tái) PLC；l973 年，德國 SIEMENS 公司也研制出了歐洲第一臺(tái) PLC；1974 年，法國隨之也研制出了 PLC。到了 20 世紀(jì) 70 年代中期，PLC 開始采用微處理器。PLC 的功能也從最初的邏輯運(yùn)算拓展到具有數(shù)據(jù)處理功能，并得到了更為廣泛的應(yīng)用。由于當(dāng)時(shí)的 PLC 功能已經(jīng)不再局限于邏輯處理的范疇，為此，PLC 也隨之改稱為可編程序控制器(Programmable Controller，簡(jiǎn)稱 PC)。 1980 年，美國電氣制造商協(xié)會(huì)(National Electronic Manufa

23、cture Association，簡(jiǎn)稱 NEMA)對(duì)可編程序控制器進(jìn)行了如下定義：濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6“可編程序控制器是一種帶有指令存儲(chǔ)器，數(shù)字或模擬輸入/輸出接口；以位運(yùn)算為主；能完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算功能；面向機(jī)器或生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制裝置”。并將其統(tǒng)一命名為 Programmable Controller (PC)。2.1.32.1.3 PLCPLC 的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，如圖 2.1 所示：圖 2.1 PLC 硬件結(jié)構(gòu)1、中央處理單元（CPU）中央處理單元（CPU）是 PLC 的控制中樞。它

24、按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)：檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤，當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高 PLC 的可靠性，靈活性，近年來對(duì)大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余

25、系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè) CPU 出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。2、存儲(chǔ)器（Memory）濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7可編程控制器的控制中樞，在系統(tǒng)監(jiān)控下工作，承擔(dān)著將外部輸入的信號(hào)的狀態(tài)寫入映像寄存器區(qū)域，然后將結(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域。CPU 常用的微處理器有通用型微處理器，單片機(jī)和位片式計(jì)算機(jī)等。小型 PLC 的 CPU 多采用單片機(jī)或?qū)Ｓ玫?CPU。大型 PLC 的 CPU 多用位片式結(jié)構(gòu)，具有高速數(shù)據(jù)處理能力。3、基本 I/O 接口電路（1）輸入接口單元。PLC 內(nèi)部輸入電路作用是將 PLC 外部電路（如行程開關(guān)、按鈕、傳感器等）提供的、符合 PLC

26、輸入電路要求的電壓信號(hào)，通過光耦電路送至PLC 內(nèi)部電路。輸入電路通常以光電隔離和阻容濾波的方式提高抗干擾能力，輸入響應(yīng)時(shí)間一般在 0.115ms 之間。多數(shù) PLC 的輸入接口單元都相同，通常有兩種類型。一種是直流輸入，一種是交流輸入。（2）輸出接口單元。PLC 輸出電路用來將 CPU 運(yùn)算的結(jié)果變換成一定形式的功率輸出，驅(qū)動(dòng)被控負(fù)載（電磁鐵、繼電器、接觸器線圈等） 。PLC 輸出電路結(jié)構(gòu)形式分為繼電器式、晶閘管式和晶體管輸出型等三種。4、接口電路PLC 接口電路分為 I/O 擴(kuò)展接口電路和外設(shè)通信接口電路兩類（1）I/O 擴(kuò)接口電路I/O 擴(kuò)展接口電路用連接 I/O 擴(kuò)展單元，可以用來擴(kuò)充

27、開關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)和增加模擬量的 I/O 端子。I/O 擴(kuò)展接口電路采用并行接口和串行接口兩種電路形式。根據(jù)被控制對(duì)象對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)和要求，確定用戶所需的輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)。（2）外設(shè)通信接口電路通信接口電路用于連接手持編程器或其他圖形編程器、文本顯示器，并能組成PLC 的控制網(wǎng)絡(luò)。PLC 通過 PC/PPI 電纜或使用 MPI 卡通過 RS-485 接口和電纜與計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)編程、監(jiān)控、聯(lián)網(wǎng)等功能。5、電源PLC 內(nèi)部配有一個(gè)專用開關(guān)式穩(wěn)壓電源，將交流/直流供電電源轉(zhuǎn)化為 PLC 內(nèi)部電源需要的工作電源（5V 直流） 。當(dāng)輸入端子為非干接點(diǎn)

28、結(jié)構(gòu)時(shí)，為外部輸入元件提供 24V 直流電源（僅供輸入點(diǎn)使用） 。2.1.42.1.4 PLCPLC 的特點(diǎn)的特點(diǎn)濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 81、軟硬件功能強(qiáng)2、使用維護(hù)方便3、運(yùn)行穩(wěn)定可靠4、組織靈活2.1.52.1.5 PLCPLC 的發(fā)展趨勢(shì)的發(fā)展趨勢(shì)從當(dāng)前產(chǎn)品來看，PLC 的發(fā)展仍然主要體現(xiàn)在提及的縮小與性能的提高兩大方面。1向高速度、大容量方向發(fā)展 2向超大型、超小型兩個(gè)方向發(fā)展 3PLC 大力開發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力 4增強(qiáng)外部故障的檢測(cè)與處理能力 5編程語言多樣化 2.22.2 PLCPLC 工作原理工作原理2.2.12.2.1 循環(huán)掃描的特點(diǎn)循環(huán)掃描的特點(diǎn)1、輸入映像寄存

29、器的內(nèi)容是由設(shè)備驅(qū)動(dòng)的，在程序執(zhí)行過程中的一個(gè)周期內(nèi)輸入映像寄存器的值保持不變，CPU 采用集中輸入的控制思想，只能使用輸入映像寄存器的值來控制程序的執(zhí)行。2、掃描周期周而復(fù)始地進(jìn)行，讀輸入、輸出和用戶程序是否執(zhí)行是可控的。3、對(duì)同一個(gè)輸出單元的多次使用、修改次序會(huì)造成不同的執(zhí)行結(jié)果。4、各個(gè)電路和不同掃描階段會(huì)造成輸入和輸出延遲，這是 PLC 的主要缺點(diǎn)。在讀輸入階段，CPU 對(duì)各個(gè)輸入端子進(jìn)行掃描，通過輸入電路將各輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入映象寄存器中。緊接著轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行階段，CPU 按照先左后右、先上后下的順序?qū)γ織l指令進(jìn)行掃描，根據(jù)輸入映象寄存器和輸出映象寄存器的狀態(tài)執(zhí)行用戶程序，同時(shí)將執(zhí)行

30、結(jié)果寫入輸出映象寄存器。2.2.2 PLC 中的存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)器PLC 中的存儲(chǔ)器按用途分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器以及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。1、用戶程序存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)根據(jù)控制要求而編制的用戶應(yīng)用程序。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 92、用來存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù)的區(qū)域稱為工作數(shù)據(jù)區(qū)。3、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中存放的是廠家根據(jù)其選用的 PLC 的指令的系統(tǒng)編寫的系統(tǒng)程序，它決定了 PLC 的功能，用戶不能更改其內(nèi)容。2.32.3 PLCPLC 的編程語言的編程語言PLC 是通過程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行控制的，作為一種專用計(jì)算機(jī)，為了適應(yīng)其應(yīng)用領(lǐng)域，一定有其專用的語言。PLC 的編程語言有多種，如梯形圖、語句表、功能圖等。梯

31、形圖編程語言是一種圖形語言，具有繼電器控制電路形象、直觀的優(yōu)點(diǎn)；語句表編程語言類似計(jì)算機(jī)的匯編語言，用助記符來表示各種指令的功能，是 PLC 用戶程序的基礎(chǔ)元素。梯形圖程序讓 PLC 仿真來自電源的電流通過一系列的輸入邏輯條件，根據(jù)結(jié)果決定邏輯輸出的允許條件。梯形圖按邏輯關(guān)系分為“梯級(jí)”或網(wǎng)絡(luò)。如圖 2.2 所示是用 PLC 控制的梯形圖程序，可完成與繼電器控制的電動(dòng)機(jī)直接起、停（起、保、停）繼電器控制電路圖相同的功能。圖 2.2PLC 控制的梯形圖程序2.42.4 PLCPLC 的分類的分類及性能指標(biāo)及性能指標(biāo)2.4.12.4.1 按按 I/OI/O 點(diǎn)數(shù)容量分類點(diǎn)數(shù)容量分類1、小型機(jī)（I/

32、O 點(diǎn)數(shù)小于 256 點(diǎn)）典型的小型機(jī)有 SIEMENS 公司的 S7-200 系列。2、中型機(jī)（I/O 點(diǎn)數(shù)在 2561024 之間）典型的中型機(jī)有 SIEMENS 公司的 S7-300 系列、OMRON 公司的 C200H 系列。3、大型機(jī)（I/O 點(diǎn)數(shù)在 1024 點(diǎn)以上）典型的大型 PLC 有 SIEMENS 公司的 S7-400、OMRON 公司的 CVM1 和 CS1 系列。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 102.4.22.4.2 按結(jié)構(gòu)形式分按結(jié)構(gòu)形式分根據(jù) PLC 結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC 主要可分為整體式和模塊式兩類。1、整體式結(jié)構(gòu)微型和小型 PLC 一般為整體式結(jié)構(gòu)。如西門子的 S

33、7-200。2、模塊式結(jié)構(gòu)目前大、中型 PLC 都采用這種方式。如西門子的 S7-300 和 S7-400 系列。2.4.3PLC2.4.3PLC 的性能指標(biāo)的性能指標(biāo)1、I/O 點(diǎn)數(shù)I/O 點(diǎn)數(shù)，即 PLC 面板上的 I/O 端子的個(gè)數(shù)。I/O 點(diǎn)數(shù)越多，外部可以連接的I/O 器件就越多，控制規(guī)模就越大。它是衡量 PLC 性能的重要指標(biāo)之一。2、存儲(chǔ)容量這里專指用戶存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量，它決定了用戶所編程序的長(zhǎng)短。大、中、小型 PLC 的存儲(chǔ)容量變化范圍一般為 2KB2MB。3、掃描速度掃描速度是指 PLC 執(zhí)行程序的快慢，是一個(gè)重要的性能指標(biāo)，體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制取代繼電器控制的穩(wěn)合程度。可編程控

34、制器采用循環(huán)掃描的工作方式。4、指令系統(tǒng)它是衡量 PLC 能力強(qiáng)弱的標(biāo)志，決定了 PLC 的處理能力、控制能力的強(qiáng)弱。限定了計(jì)算機(jī)發(fā)揮運(yùn)算功能、完成復(fù)雜控制的能力。5、通信功能通信有 PLC 之間的通信和 PLC 與計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備之間的通信。主要涉及通信模塊、通信接口、通信協(xié)議、通信指令等。6、擴(kuò)展能力擴(kuò)展能力包括 I/O 點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展和 PLC 功能的擴(kuò)展兩方面的內(nèi)容。7、特殊功能單元特殊功能單元種類多，也可以說 PLC 的功能多。典型的特殊功能單元有模擬量、模糊控制連網(wǎng)等功能。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 113 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.13.1 控制系統(tǒng)選取控制系統(tǒng)選取搶答器對(duì)時(shí)間間隔的要求很高，而

35、且多在會(huì)議、答辯賽等一些正規(guī)的需要進(jìn)行搶答的場(chǎng)合中使用，所以對(duì)設(shè)備的精準(zhǔn)性和可靠性要求很高。為此，我們對(duì)將采用的控制系統(tǒng)進(jìn)行了全面的分析對(duì)比。可編程控制器（PLC）是由工業(yè)微型計(jì)算機(jī)、輸入, 輸出設(shè)備、保護(hù)及抗干擾隔離電路等構(gòu)成的微機(jī)控制裝置，具有順序、周期性工作的特征，從應(yīng)用角度看可編程控制器具有如下特點(diǎn)：1、可靠性高：由于可編程控制器的輸入, 輸出端口均采用繼電器或光電耦合器件，采取了隔離和抗干擾措施，使其具有很高的抗干擾能力，因而能在惡劣環(huán)境下可靠工作。2、體積?。河捎谠谥圃鞎r(shí)采用了大規(guī)模集成電路和微處理器，用軟件編程代替了硬連線，便于安裝，實(shí)現(xiàn)了小型化。3、通用性好：由于可編程控制器采

36、用模塊化結(jié)構(gòu)，一般有CPU 模塊、電源模塊、PID模塊、模擬輸入和輸出模塊等，可以用這些模塊靈活的組成各種不同的控制系統(tǒng)，對(duì)不同的控制系統(tǒng)，只需選取不同的模塊即可，因而具有很好的適用性。4、使用方便：對(duì)于不同的控制系統(tǒng)，當(dāng)硬件結(jié)構(gòu)選定后，如果輸入、輸出作很小的變動(dòng)時(shí)，只需修改相應(yīng)程序即可，無需對(duì)系統(tǒng)連線做較大的修改，減少了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量，使用起來靈活方便?；诳删幊炭刂破鞯纳鲜鰞?yōu)點(diǎn)能夠適應(yīng)和滿足立體車庫高性能的使用要求，所以我確定該車庫控制系統(tǒng)為PLC(西門子S7-200系列)。S7-200 系列的 PLC 在各種行業(yè)的檢測(cè)及控制的自動(dòng)化都得到廣泛的應(yīng)用。由于其具有極高的性價(jià)比，在以下幾方面

37、都有優(yōu)越的表現(xiàn)：極高的可靠性、程序易于掌握，實(shí)時(shí)特性功能、編程語言指令豐富，操作簡(jiǎn)便，有豐富的擴(kuò)展功能。搶答器所使用的各種判斷信號(hào)均為數(shù)字量，所以用西門子 S7-200 系列就完全可以滿足電氣控制系統(tǒng)方面的要求。3.23.2 控制系統(tǒng)的硬件組成控制系統(tǒng)的硬件組成在搶答器的工作過程中，主控單元的主要控制對(duì)象首先是輸入信號(hào)，控制系統(tǒng)濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12就是判別這個(gè)事件有沒有發(fā)生，不同的情況給出不同的結(jié)果，讓大家都很快的明。其硬件組成結(jié)構(gòu)圖如圖 3.1 所示:圖 3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)3.33.3 系統(tǒng)控制要求系統(tǒng)控制要求1搶答器可同時(shí)供四組選手參加比賽2給主持人設(shè)置三個(gè)控制按鈕，用來控制搶

38、答的開始、復(fù)位和答題計(jì)時(shí)的開始。3每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，那組選手最先按下?lián)尨鸢粹o，則數(shù)碼管1 就顯示該組的編號(hào)，同時(shí)綠色指示燈亮，音響電路給出信箱提示信號(hào)（持續(xù) 3S） ，以指示搶答成功，并對(duì)其后的搶答信號(hào)不再響應(yīng)。選手答題完畢后，由主持人按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)才能開始下一輪搶答。4違規(guī)搶答：若選手在未開時(shí)搶答試題時(shí)搶答了，則視為違規(guī)，違規(guī)時(shí)數(shù)碼管 1 顯示其編號(hào)，同時(shí)紅燈亮，音響電路發(fā)出聲響。5搶答限時(shí)：當(dāng)主持人按下開始按鈕后，定時(shí)器 T0 開始計(jì)時(shí)（設(shè)定 30S） 。若30S 時(shí)限到仍無人搶答，則黃燈亮、音響電路發(fā)出聲響，以示選手放棄該題。6. 答題限時(shí)：在搶答成功后，主持人按下答題計(jì)

39、時(shí)開始按鈕，同時(shí)數(shù)碼管濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 132、3 上顯示答題倒計(jì)時(shí)時(shí)間（該時(shí)間設(shè)定為 50S） ，選手必須在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)完成答題。否則，音響電路發(fā)出答題超時(shí)報(bào)警信號(hào)3.43.4 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) I/OI/O 分配表分配表3.4.13.4.1 搶答器的搶答器的 PLCPLC 控制系統(tǒng)的輸出端口控制系統(tǒng)的輸出端口 搶答器的 PLC 控制系統(tǒng)的輸出端口如表 3.1 所示：表 3.1 輸出信號(hào)對(duì)照表信號(hào)名稱內(nèi)部地址信號(hào)名稱內(nèi)部地址數(shù)碼管 1a 段Q0.0數(shù)碼管 2g 段Q1.6數(shù)碼管 1b 段Q0.1數(shù)碼管 3a 段Q2.0數(shù)碼管 1c 段Q0.2數(shù)碼管 3b 段Q2.1數(shù)碼管 1d 段Q

40、0.3數(shù)碼管 3c 段Q2.2數(shù)碼管 1e 段Q0.4數(shù)碼管 3d 段Q2.3數(shù)碼管 1f 段Q0.5數(shù)碼管 3e 段Q2.4數(shù)碼管 1g 段Q0.6數(shù)碼管 3f 段Q2.5數(shù)碼管 2a 段Q1.0數(shù)碼管 3g 段Q2.6數(shù)碼管 2b 段Q1.1音響Q3.0數(shù)碼管 2c 段Q1.2綠色指示燈Q3.1數(shù)碼管 2d 段Q1.3黃色指示燈Q3.2數(shù)碼管 2e 段Q1.4紅色指示燈Q3.3數(shù)碼管 2f 段Q1.53.4.23.4.2 搶答器的搶答器的 PLCPLC 控制系統(tǒng)的輸入端口控制系統(tǒng)的輸入端口搶答器的 PLC 控制系統(tǒng)的輸入端口如表 3.2 所示：濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14表 3.2 輸入

41、信號(hào)對(duì)照表信號(hào)名稱內(nèi)部地址信號(hào)名稱內(nèi)部地址搶答開始按鈕 SB1I0.0第二組搶答按鈕 SB5I1.1主持人復(fù)位按鈕 SB2I0.1第三組搶答按鈕 SB6I1.2答題計(jì)時(shí)按鈕 SB3I0.2第四組搶答按鈕 SB7I1.3第一組搶答按鈕 SB4I1.03.53.5 系統(tǒng)硬件連接圖系統(tǒng)硬件連接圖根據(jù)系統(tǒng)要求和所需要的硬件，系統(tǒng)數(shù)字量輸入點(diǎn)總計(jì) 7 個(gè)點(diǎn)，輸出點(diǎn)總計(jì) 25個(gè)點(diǎn)。綜合考慮到系統(tǒng)的性價(jià)比和系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，輸入、輸出點(diǎn)留出一定的富裕量，因此 PLC 選擇 SIEMENS 的 S7-200 系列的 CPU226 繼電器輸出型和數(shù)字量擴(kuò)展模塊 EM223。輸入、輸出端子電氣接線圖如圖 3.2 所

42、示。 （具體請(qǐng)參考表 3.1 和表3.2）濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15圖 3.2 控制系統(tǒng)外部 I/O 接線圖濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 164 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.14.1 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì)根據(jù) PLC 智能搶答器的控制要求，應(yīng)用程序采用一體化結(jié)構(gòu)。通過 PLC 控制程序來實(shí)現(xiàn)整體的運(yùn)行，系統(tǒng)僅需要少量的按鈕和接口，一般的 PLC 配置都可運(yùn)行。該系統(tǒng)本著簡(jiǎn)單易懂、可靠性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。在搶答時(shí)只需按動(dòng)按鈕即可數(shù)碼管在系統(tǒng)程序的控制下自動(dòng)顯示組號(hào)以及倒計(jì)時(shí)時(shí)間。安全、可靠、省時(shí)、省力、價(jià)格便宜。控制軟件應(yīng)用 SIEMENS 編程軟件，采用梯形圖語言編寫,工作系統(tǒng)自動(dòng)控制流程框圖如圖

43、4.1.所示。根據(jù)系統(tǒng)控制要求，進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，要充分保證系統(tǒng)的安全，保證整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行安全可靠。自動(dòng)條件下，必須復(fù)位后在滿足自動(dòng)條件下才能進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行程序，當(dāng)中充分應(yīng)用各個(gè)過程的互鎖來保證系統(tǒng)的安全。如下圖所示，有主程序和若干子程序組成，其整體設(shè)計(jì)工作系統(tǒng)自動(dòng)控制流程圖如圖 4.1 所圖 4.1PLC 工作系統(tǒng)自動(dòng)控制流程圖濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 174.24.2 PLCPLC 控制程序控制程序?yàn)榱司幊探Y(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單、明了在主程序中引用了中間繼電器，I1.0I1.3 分別為四組選手的搶答信號(hào)， 同時(shí)我們用中間繼電器 M0.0、M0.1、M1.0M1.3 進(jìn)行自鎖和互鎖功能，以保證每個(gè)選手公平搶

44、答。主持人控制臺(tái)有 I0.0 按鈕用以搶答開始，I0.2 按鈕用以控制答題時(shí)間地開始，I0.1 按鈕為復(fù)位按鈕。4.2.14.2.1 主持人控制臺(tái)控制搶答器的開始、答題計(jì)時(shí)和復(fù)位主持人控制臺(tái)控制搶答器的開始、答題計(jì)時(shí)和復(fù)位當(dāng)主持人按下 I0.0 按鈕后，選手才能正常搶答，否則視為違規(guī)搶答開始程序如下圖 4.2 所示：圖 4.2 搶答開始當(dāng)選手搶答成功后，主持人按下答題計(jì)時(shí)開始按鈕 I0.2 后，答題計(jì)時(shí)開始，程序如圖 4.3 所示：圖 4.3 答題計(jì)時(shí)開始搶答完畢，當(dāng)主持人按下按鈕 I0.1，系統(tǒng)才能進(jìn)行下一輪的搶答，如圖 4.4 所示：濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18圖 4.4 復(fù)位4.2.2

45、4.2.2 組別顯示組別顯示每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，那組選手最先按下?lián)尨鸢粹o，則數(shù)碼管 1 就顯示該組的組號(hào)，如圖 4.5 所示：濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19圖 4.5 組別顯示4.2.3 選手的搶答選手的搶答主持人發(fā)出搶答開始指令后，選手開始搶答，否則搶答無效視為違規(guī)搶答，四組選手的搶答程序如圖 4.6 所示：圖 4.6 四組選手的搶答濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 204.2.44.2.4 答題限時(shí)答題限時(shí)在搶答成功后，主持人按下答題計(jì)時(shí)開始按鈕，同時(shí)數(shù)碼管 2、3 上顯示答題倒計(jì)時(shí)時(shí)間（該時(shí)間設(shè)定為 50S） 。如圖 4.7 所示：濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

46、 22濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24圖 4.7 倒計(jì)時(shí)程序4.2.54.2.5 音響電路音響電路每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，那組選手最先按下?lián)尨鸢粹o音響電路給出音濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25響提示信號(hào)（持續(xù) 3S） ，以指示搶答成功，并對(duì)其后的搶答信號(hào)不再響應(yīng)；若選手在未開時(shí)搶答試題時(shí)搶答了，則視為違規(guī)，音響電路發(fā)出聲響警告；當(dāng)主持人按下開始按鈕后，若 30S 時(shí)限時(shí)到仍無人搶答，音響電路發(fā)出聲響，以示選手放棄該題；在搶答成功后，主持人按下答題計(jì)時(shí)開始按鈕，選手必須在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)完成答題，否則音響電路發(fā)出答題超時(shí)報(bào)警信號(hào)。如圖 4.8 所示：圖 4.8 音響電

47、路4.2.64.2.6 指示燈電路指示燈電路每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，若有選手最先按下?lián)尨鸢粹o，則綠色指示燈亮以指示其搶答成功；若選手在未開時(shí)搶答試題時(shí)搶答了，則視為違規(guī)，同時(shí)紅燈亮以示其違規(guī)搶答；當(dāng)主持人按下開始按鈕后，定時(shí)器 T0 開始計(jì)時(shí)（設(shè)定 30S） ，若 30S 時(shí)限時(shí)到仍無人搶答，則黃燈亮，以示選手放棄該題。每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，若有選手最先按下?lián)尨鸢粹o，則綠色指示燈亮以指示其搶答成功；當(dāng)主持人按下開始按鈕后，定時(shí)器 T0 開始計(jì)時(shí)（設(shè)定 30S） ，若 30S 時(shí)限時(shí)到仍無人搶答，則黃燈亮，以示選手放棄該題。如圖 4.9 所示：濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26圖 4.

48、9 成功、無人搶答若選手在未開時(shí)搶答試題時(shí)搶答了，則視為違規(guī)，同時(shí)紅燈亮以示其違規(guī)搶答。如圖 4.10 所示：圖 4.10 違規(guī)搶答4.2.74.2.7 搶答器控制程序搶答器控制程序?yàn)榱吮阌谧x懂和了解搶答器的控制過程，其詳細(xì)控制程序如圖 4.11 所示：濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 30濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 32濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 34圖 4.11 四路搶答器的總程序濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 355 模擬運(yùn)行與調(diào)試過程5.15.1 程序的模

49、擬運(yùn)行程序的模擬運(yùn)行將設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭?PLC 后，首先要做的就是仔細(xì)檢查程序，并改正寫入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，一般不用接 PLC 實(shí)際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)。也可以根據(jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開關(guān)或按鈕來模擬實(shí)際的反饋信號(hào)。在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對(duì)系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時(shí)修改梯形圖和 PLC 中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求，下面圖 5.15.3 是程序運(yùn)行調(diào)試中的幾個(gè)過程圖。圖 5.1 程序下載濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

50、 36圖 5.2 程序運(yùn)行圖 5.3 程序停止如果程序中某些定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時(shí)間，可以在調(diào)試時(shí)將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實(shí)際設(shè)定值。在設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的同時(shí)，可以設(shè)計(jì)、制作控制臺(tái)或控制柜，PLC 之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時(shí)進(jìn)行。5.25.2 程序的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試程序的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試完成上述的工作后，就可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作立刻,首先將 PLC 安裝在控制現(xiàn)濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 37場(chǎng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試，在調(diào)試過程中有可能將會(huì)顯示出系統(tǒng)中原先可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及 PLC 的外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計(jì)中的問題，應(yīng)對(duì)出現(xiàn)的問題及時(shí)

51、加以解決。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則可以對(duì)相應(yīng)硬件和軟件部分設(shè)計(jì)作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要略微修改程序就可能出現(xiàn)實(shí)際效果。全部調(diào)試通過后，再經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)才可以投入到實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中。在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題：1、 在計(jì)算機(jī)上編程通過后，程序無法下載，經(jīng)過認(rèn)真檢查后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)存沒有初始化，對(duì)內(nèi)存進(jìn)行清理后，下載程序進(jìn)行調(diào)試。2、 在剛開始調(diào)試檢驗(yàn)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)程序一直無法通過，最后發(fā)現(xiàn)我在編寫程序時(shí)誤把程序中的數(shù)字 0 寫成了英文 O。3、 在載入程序后，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不亮，經(jīng)過認(rèn)真檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管和電源之間未連成回路，連接后數(shù)碼管正常顯示。4、 編譯成功后，在模擬實(shí)驗(yàn)調(diào)試時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕 I0.0 運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)搶答超時(shí)時(shí)黃燈不亮，而違規(guī)搶答時(shí)黃燈和紅燈一起亮。經(jīng)過認(rèn)真檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)是程序中中間繼電器的動(dòng)斷和動(dòng)合觸點(diǎn)弄錯(cuò)，程序經(jīng)修改后回復(fù)正常。下面為未修改前程序如圖5.4 修改后程序如圖 5.5。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 38圖 5.4 錯(cuò)誤程序濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 39圖 5.5 正確程序5、上面的錯(cuò)誤解決后運(yùn)行時(shí)又出現(xiàn)了錯(cuò)誤，下面這個(gè)錯(cuò)誤是這