智能搶答器PLC課程設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄 第四章 組態(tài)簡(jiǎn)介9 4.1組態(tài)王的簡(jiǎn)單介紹9 4.2關(guān)于組態(tài)的設(shè)計(jì)10 4.3組態(tài)王的運(yùn)行結(jié)果.12總結(jié).13文獻(xiàn)參考.14專心-專注-專業(yè)第一章 概述1.1 智能搶答器的簡(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。在各類競(jìng)賽中，特別是做搶答題時(shí)，在搶答過(guò)程中，為了知道哪一組或哪一名選手先答題，必須要有一個(gè)系統(tǒng)來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。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、

2、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。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)裁判隊(duì)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)始按鈕SB0和復(fù)位按鈕SB5；參賽臺(tái)設(shè)有按鈕。1-4號(hào)參賽臺(tái)分別對(duì)應(yīng)按鈕SB1-SB4。（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)始按鈕SB0后30s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)。30s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

3、管顯示出搶到題的參賽隊(duì)號(hào)。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）在某個(gè)題目結(jié)束后，裁判員按下裁判臺(tái)上的復(fù)位按鈕SB5，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SB0SB5SB1SB2SB3SB4指示燈BL0BL1BL2BL3BL4顯示器兩個(gè)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)初始狀態(tài)按下SB0 按下SB5復(fù)位 繼續(xù)下一題圖1-1 結(jié)構(gòu)流程圖開(kāi)始搶答違規(guī)搶答狀態(tài)：開(kāi)始信號(hào)發(fā)出前搶答，數(shù)碼管顯示參賽隊(duì)員號(hào)碼正常搶答狀態(tài)：開(kāi)始信號(hào)發(fā)出30內(nèi)，開(kāi)始搶答，并顯示搶

4、到的參賽隊(duì)員號(hào)碼無(wú)人應(yīng)答狀態(tài)：開(kāi)始信號(hào)發(fā)出30s內(nèi)，音響叫+裁判臺(tái)燈亮。結(jié)束1.3 搶答器的控制特點(diǎn)分析智能搶答器通過(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)。復(fù)位復(fù)位 第二章 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、

5、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)。 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)

6、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)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

7、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/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)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

8、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FX2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)LED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

9、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5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)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)標(biāo)號(hào)名稱代號(hào)輸出點(diǎn)標(biāo)號(hào)裁判臺(tái)開(kāi)始按鈕SB0X0裁判臺(tái)燈EL0Y01號(hào)賽臺(tái)搶答器按鈕SB1X11號(hào)參賽臺(tái)燈EL1Y12號(hào)賽臺(tái)搶答器按鈕SB2X22號(hào)參賽臺(tái)燈EL2Y23號(hào)賽臺(tái)搶

10、答器按鈕SB3X33號(hào)參賽臺(tái)燈EL3Y34號(hào)賽臺(tái)搶答器按鈕SB4X44號(hào)參賽臺(tái)燈EL4Y4裁判臺(tái)復(fù)位按鈕SB5X5Y5顯示器1LE1Y0-Y6 為了硬件電路接線方便和程序清晰易讀，用SB0作為開(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、設(shè)置按鈕。SB5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)，用YO輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)比賽開(kāi)始信號(hào)燈EL0，同理用Y1、Y2、Y3、Y4、輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈EL1、EL2、EL3、EL4。Y5輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)音響。Y0-Y6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)。第三章 程序設(shè)計(jì)3.1 梯形圖設(shè)計(jì) 圖3-1 智能搶答器梯形圖程序（1）圖3

11、-1 智能搶答器梯形圖程序（2）3.2 程序運(yùn)行過(guò)程分析說(shuō)明 當(dāng)裁判臺(tái)按下開(kāi)始按鈕時(shí)，就將信號(hào)傳入PLC中，同時(shí)四個(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M1 通電并自鎖，搶答繼電器M1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M1閉合，答題限時(shí)繼電器M2 閉合并自鎖，使得答題限時(shí)計(jì)時(shí)器T 1開(kāi)始計(jì)時(shí)。若1號(hào)參賽臺(tái)答題超時(shí)，搶答繼電器M1通電閉合，答題限時(shí)計(jì)時(shí)器T1計(jì)時(shí)到，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。在答題超時(shí)的情況下，M1的常

12、開(kāi)觸點(diǎn)與T1的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)驅(qū)動(dòng)裁判臺(tái)的燈和音響。若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(X0 未閉合)，而搶答繼電器M1閉合。在違規(guī)搶答的情況下，M0和M1是“與”的關(guān)系，即M0的常閉觸點(diǎn)與M1的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)驅(qū)動(dòng)裁判臺(tái)燈和音響。無(wú)參賽隊(duì)搶答，搶答繼電器M1未通電閉合(無(wú)人搶答)，搶答限時(shí)計(jì)時(shí)器T0計(jì)時(shí)到，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。當(dāng)無(wú)人搶答時(shí)，M1的常閉觸點(diǎn)與T0的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)驅(qū)動(dòng)裁判臺(tái)燈。綜上所述，當(dāng)1號(hào)參賽隊(duì)違規(guī)搶答、無(wú)人搶答、答題超時(shí)驅(qū)動(dòng)裁判臺(tái)燈及正常搶答時(shí)答題驅(qū)動(dòng)音響的梯形圖。 搶答參賽隊(duì)號(hào)顯示，選用輸出繼電器Y0Y6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

13、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Y1閉合，Y1 的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，驅(qū)動(dòng)Y001 和Y002，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Y2閉合，驅(qū)動(dòng)Y000、Y001、Y003、Y004和Y006，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Y3閉合，驅(qū)動(dòng)Y000、Y001、Y002、Y003、和Y006，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Y4閉合，驅(qū)動(dòng)Y001 、Y002、Y005和Y006，數(shù)碼管1 即顯示“4”的字符。(3) 計(jì)時(shí)顯示

14、程序。觀察梯形圖上的T0時(shí)間繼電器時(shí)間變化即可。在搶答允許繼電器M0閉合后，若在30S內(nèi)有人搶答，由M0常開(kāi)觸點(diǎn)和M1常開(kāi)觸點(diǎn)組成的搶答計(jì)時(shí)顯示觸點(diǎn)閉合，使得M5閉合一個(gè)掃描周期。同理，若有人搶答但答題超時(shí)，則由M0常開(kāi)觸點(diǎn)和T0的常開(kāi)觸點(diǎn)組成的答題超時(shí)觸點(diǎn)組閉合，按下復(fù)位按鈕SB5，X5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。 第四章 組態(tài)簡(jiǎn)介 4.1 組態(tài)王的簡(jiǎn)單介紹 “組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)（DCS）出現(xiàn)才開(kāi)始被廣大的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)人員所熟知的。在工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用過(guò)程中，PC（包括工控機(jī)）相比以前的專用

15、系統(tǒng)具有的優(yōu)勢(shì)日趨明顯。在PC技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊且重要的地位。組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。譯自英文SCADA,即Supervisory Control and Data Acquisition(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制)。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專用軟件。它們處在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過(guò)程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以

16、及電氣化鐵道上又稱遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)(RTU System,Remote Terminal Unit)。本作品選用的組態(tài)軟件為組態(tài)王軟件，組態(tài)王軟件經(jīng)過(guò)七年開(kāi)發(fā)，五年的各種突發(fā)環(huán)境的真實(shí)考驗(yàn)，九千例工程（鋼鐵，化工，電力，國(guó)屬糧庫(kù)，郵電通訊，環(huán)保，水處理，冶金等各行業(yè)）的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行（包括"中華世紀(jì)壇"國(guó)家標(biāo)志性工程），現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件的客戶首選，并且作為首家國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件應(yīng)用于國(guó)防，航空航天等重大領(lǐng)。  組態(tài)王的特點(diǎn)： （1）工程管理 （2）畫(huà)面制作系統(tǒng) （3）報(bào)警和事件系統(tǒng) （4）報(bào)表系統(tǒng) （

17、5）控件 （6）OPCopc  （7）通訊系統(tǒng) （8）安全系統(tǒng) （9）網(wǎng)絡(luò)功能 （10）冗余系統(tǒng)4.2 關(guān)于組態(tài)的設(shè)計(jì)  1.設(shè)備的選擇 本設(shè)計(jì)所使用的組態(tài)軟件為組態(tài)王 首先先新建一個(gè)設(shè)備，需要設(shè)置的參數(shù)有：（1） 廠家設(shè)備名稱通訊方式分別為PLC,三菱FX2，編程口。 （2）邏輯名稱選用默認(rèn)的“新IO設(shè)備”。（3） 選擇串口COM1。（4）設(shè)備地址設(shè)置指南“0”。圖a.設(shè)備配置 圖b. 數(shù)據(jù)詞典圖c.搶答器組態(tài)畫(huà)面圖d.指示燈向?qū)?#160;4.3組態(tài)王的運(yùn)行結(jié)果  實(shí)驗(yàn)步驟一：  點(diǎn)擊主持人

18、按鈕，相應(yīng)的指示燈變?yōu)榧t色，選手可以開(kāi)始搶答。若1組選手最先點(diǎn)擊按鈕，相應(yīng)的指示燈變紅色。若其他組的選手點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的按鈕，其相應(yīng)的指示燈不變色，表示沒(méi)有搶到。主持人再次按下其相應(yīng)按鈕所有狀態(tài)撤銷。  實(shí)驗(yàn)步驟二：  點(diǎn)擊主持人按鈕，相應(yīng)的指示燈變?yōu)榧t色，選手可以開(kāi)始搶答。若第2組選手最先點(diǎn)擊按鈕，相應(yīng)的指示燈變紅色。若其他組的選手點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的按鈕，其相應(yīng)的指示燈不變色，表示沒(méi)有搶到。主持人再次按下其相應(yīng)按鈕所有狀態(tài)撤銷。  實(shí)驗(yàn)步驟三：  點(diǎn)擊主持人按鈕，相應(yīng)的指示燈變?yōu)榧t色，選手可以開(kāi)始搶答。若4組選手最先點(diǎn)擊按鈕，相應(yīng)的指示燈變紅色。若其他組的選手點(diǎn)擊對(duì)

19、應(yīng)的按鈕，其相應(yīng)的指示燈不變色，表示沒(méi)有搶到。主持人再次按下其相應(yīng)按鈕所有狀態(tài)撤銷。  實(shí)驗(yàn)步驟四：  主持人按鈕，相應(yīng)的指示燈變?yōu)榧t色，選手可以開(kāi)始搶答。過(guò)30秒無(wú)選手按下?lián)尨鹌靼粹o，4盞選手指示燈均未變色，主持人指示燈不再顯示為紅色，表示無(wú)人搶答。主持人再次點(diǎn)擊其按鈕，所有狀態(tài)撤銷。         總 結(jié) 本次的搶答器的設(shè)計(jì)將我們學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到了實(shí)踐，深化了對(duì)可編程控制梯形圖設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，組態(tài)王的認(rèn)識(shí)以及上器位機(jī)和下位機(jī)連接技巧，使我們?cè)谠O(shè)計(jì)的實(shí)踐中獲得新知。該項(xiàng)目主要以三菱FX2 PLC為核心器件，通過(guò)計(jì)算機(jī)按項(xiàng)目要求，用梯形圖編程并輸