控制的搶答器設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、PLC控制主要是通過(guò)程序語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，用程序語(yǔ)言主要是為了替代硬接線控制電路過(guò)于頻繁的改變接線方式帶來(lái)的不便，從而只需改變程序語(yǔ)言的某個(gè)程序片斷或幾個(gè)指令便可實(shí)現(xiàn)控制要求。PLC也是由軟件和硬件兩大部分組成的。在軟件的控制下，PLC才能正常工作。在PLC控制的系統(tǒng)中，當(dāng)控制功能改變時(shí)只需修改程序既可，PLC外部接線改動(dòng)極少，甚至可不必改動(dòng)。由于PLC內(nèi)部電路主要采用半導(dǎo)體集成電路;更由于它具有很強(qiáng)的抗干擾能力,能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境,因而它已成為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的控制裝置。通過(guò)這次對(duì)PLC控制搶答器的設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多專業(yè)的知識(shí)，也明白了設(shè)計(jì)需要團(tuán)隊(duì)的幫助支持才能更好的展現(xiàn)出設(shè)計(jì)后的成果。多

2、改變自己設(shè)計(jì)的方法，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中最好要不停的改善自己解決問(wèn)題的方法，這樣可以方便自己解決問(wèn)題。關(guān)鍵詞： 硬接線控制電路；程序語(yǔ)言；半導(dǎo)體集成電路；AbstractThe PLC control is realized through programming language, language is mainly in order to change the mode of connection instead of hardwired control circuit too much inconvenience, and only need to change the language o

3、f a program fragment or a few instructions can realize control requirements.PLC is composed of hardware and software of two parts. Under the control of software, PLC to work properly. In the PLC control system, when the control function change only need to modify the program can, PLC external wiring

4、 changes very little, even does not need to be changed. Because PLC internal circuit mainly adopts the semiconductor integrated circuit; more because it has a strong anti-interference ability, can adapt to all kinds of bad environment, so it has become the ideal control device of electromechanical i

5、ntegration.Through the design of PLC control responder, I learned a lot of professional knowledge, but also understand the design team to help support can better show the design results. Change methods of their own design, in the design process should keep improving themselves to solve the problem,

6、so you can easily solve their own problems.Keywords:hardwired control circuit of semiconductor integrated circuits; programming languages;目 錄第一章 緒論1第一節(jié) PLC的由來(lái)及發(fā)展史1第二節(jié) PLC的基本結(jié)構(gòu)2第二章 PLC控制的搶答器3第一節(jié) PLC搶答器的控制要求3第二節(jié) PLC搶答器的控制原理3第三章 PLC搶答器的設(shè)計(jì)內(nèi)容6第一節(jié) 設(shè)計(jì)所需6第二節(jié) 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)6第三節(jié) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)7第四章 PLC搶答器設(shè)計(jì)總結(jié)11結(jié)束語(yǔ)12謝 辭13參考文獻(xiàn)1

7、4第一章 緒論第一節(jié) PLC的由來(lái)及發(fā)展史PLC早期主要應(yīng)用于工業(yè)控制，但隨著技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大?？删幊炭刂破?Programmable Logical Controller)簡(jiǎn)稱PC或PLC，是60年代末發(fā)明的工業(yè)控制器件，是美國(guó)數(shù)字公司(DEC )為美國(guó)通用公司(GM)研制開(kāi)發(fā)并成功應(yīng)用于汽車生產(chǎn)線上，可編程控制器自此誕生。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC軟硬件水平與規(guī)模也發(fā)生了質(zhì)與量的變化，其控制技術(shù)也朝著智能化方向不斷發(fā)展，同時(shí)推動(dòng)了先進(jìn)制造技術(shù)的相應(yīng)發(fā)展。現(xiàn)代PLC已經(jīng)成為真正的工業(yè)控制設(shè)備。雖然PLC 問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技

8、術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC 也迅速發(fā)展，其發(fā)展過(guò)程大致可分三個(gè)階段：1早期的PLC（60 年代末70 年代中期）早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時(shí)的PLC 多少有點(diǎn)繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)等。它在硬件上以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)，在I/O 接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲(chǔ)器采用磁芯存儲(chǔ)器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式梯形圖。因此，早期的PLC 的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)

9、點(diǎn)包括簡(jiǎn)單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復(fù)使用等。其中PLC 特有的編程語(yǔ)言梯形圖一直沿用至今。2中期的PLC（70年代中期80年代中后期）在70 年代微處理器的出現(xiàn)使PLC 發(fā)生了巨大的變化。美國(guó)，日本，德國(guó)等一些廠家先后開(kāi)始采用微處理器作為PLC 的中央處理單元（CPU）。這樣，使PLC 得功能大大增強(qiáng)。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開(kāi)關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)

10、量的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC 得應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。3近期的PLC（80 年代中后期至今）進(jìn)入80 年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得各種類型的PLC 所采用的微處理器的當(dāng)次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高PLC 的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開(kāi)發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC 軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。第二節(jié) PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC與通用計(jì)算機(jī)沒(méi)有什么區(qū)別，只是一臺(tái)增強(qiáng)了I/O功能的可與控制對(duì)象方便連接的計(jì)算機(jī)。其完成控制的實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行IO變換，并將這個(gè)變換物理實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。1. 輸入寄存器輸入寄存器可按位進(jìn)行尋址，每一位對(duì)應(yīng)

11、一個(gè)開(kāi)關(guān)量，其值反映了開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)，其值的改變由輸入開(kāi)關(guān)量驅(qū)動(dòng)，并保持一個(gè)掃描周期。CPU可以讀其值，但不可以寫(xiě)或進(jìn)行修改。2. 輸出寄存器輸出寄存器的每一位都表明了PLC在下一個(gè)時(shí)間段的輸出值,而程序循環(huán)執(zhí)行開(kāi)始時(shí)的輸出寄存器的值,表明的是上一時(shí)間段的真實(shí)輸出值。在程序執(zhí)行過(guò)程中,CPU可以讀其值,并作為條件參加控制,還可以修改其值,而中間的變換僅僅影響寄存器的值。只有程序執(zhí)行到一個(gè)循環(huán)的尾部時(shí)的值才影響下一時(shí)間段的輸出，即只有最后的修改才對(duì)輸出接點(diǎn)的真實(shí)值產(chǎn)生影響。3. 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的是系統(tǒng)程序，它是由廠家開(kāi)發(fā)固化好了的，用戶不能更改，PLC要在系

12、統(tǒng)程序的管理下運(yùn)行。用戶存儲(chǔ)器中存放的是用戶程序和運(yùn)行所需要的資源，I/O寄存器的值作為條件決定著存儲(chǔ)器中的程序如何被執(zhí)行，從而完成復(fù)雜的控制功能。4. CPU單元CPU單元控制著IO寄存器的讀、寫(xiě)時(shí)序，以及對(duì)存儲(chǔ)器單元中程序的解釋執(zhí)行工作，是PLC的大腦。5. 其它接口單元其它接口單元用于提供PLC與其它設(shè)備和模塊進(jìn)行連接通信的物理?xiàng)l件第二章 PLC控制的搶答器第一節(jié) PLC搶答器的控制要求設(shè)計(jì)一個(gè)三參賽組的搶答器裝置，主持人通過(guò)控制臺(tái)的按鈕控制比賽的進(jìn)行。為了使比賽的評(píng)判工作更透明，也為了方便觀眾了解各組的戰(zhàn)績(jī)，搶答器裝置應(yīng)設(shè)置必要的顯示，對(duì)搶答器的功能要求如下：1比賽開(kāi)始或宣布下一個(gè)題目

13、之前，主持人要按一次復(fù)位按鈕，使所有顯示燈均滅；2為了控制比賽時(shí)間，回答問(wèn)題必須在14秒內(nèi)完成，超時(shí)按錯(cuò)誤論處。當(dāng)主持人公布題目并按下強(qiáng)大按鈕后，參賽者有兩秒搶答時(shí)間，超過(guò)兩秒沒(méi)人搶答，則題目作廢，再搶答無(wú)效。兩秒之內(nèi)按下?lián)尨鸢粹o，這時(shí)控制臺(tái)上的答題記時(shí)指示燈亮，自此搶答有效。當(dāng)14秒到時(shí)，答題記時(shí)燈滅；3先按下按鈕的參賽組，其桌面上的指示燈亮，后按下按鈕的參賽組指示燈不亮；4若回答正確，主持人按控制臺(tái)的正確按鈕時(shí)，其一，播放一小段音樂(lè)；其二，由改組的獎(jiǎng)品箱中彈出一個(gè)小獎(jiǎng)品；5沒(méi)有得到搶答權(quán)的參賽組不可能得到加分。比賽結(jié)束時(shí)，按獲獎(jiǎng)品數(shù)的多少論勝負(fù)。第二節(jié) PLC搶答器的控制原理與機(jī)電控制原理

14、區(qū)別不大，PLC控制主要是通過(guò)程序語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，用程序語(yǔ)言主要是為了替代硬接線控制電路過(guò)于頻繁的改變接線方式帶來(lái)的不便，從而只需改變程序語(yǔ)言的某個(gè)程序片斷或幾個(gè)指令便可實(shí)現(xiàn)控制要求。與基本微機(jī)類似，PLC也是由軟件和硬件兩大部分組成的。在軟件的控制下，PLC才能正常工作。軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分。PLC的基本工作過(guò)程如下：（1）輸入現(xiàn)場(chǎng)信息 ：在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)，讀入各輸入點(diǎn)的狀態(tài)；（2）執(zhí)行程序 ：順次掃描用戶程序中的各條指令，根據(jù)輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容進(jìn)行邏輯運(yùn)算；（3）輸出控制信號(hào) ：根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄從器（鎖從器）向各輸出點(diǎn)并行發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所

15、要求的邏輯功能。上述過(guò)程執(zhí)行完后，又重新開(kāi)始，反復(fù)地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱為掃描周期。PLC的掃描周期通常為幾十ms。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)機(jī)械設(shè)備的工作過(guò)程可以分為一系列不斷重復(fù)的順序操作，PLC的工作方式與此相似。因此，PLC的程序可與機(jī)器的動(dòng)作一一對(duì)應(yīng)，程序編制簡(jiǎn)單、直觀，不容易出錯(cuò)，而且容易修改，從而大大減少了軟件的開(kāi)發(fā)費(fèi)用，縮短了軟件的開(kāi)發(fā)周期。為了提高工作的可靠性，即使接收外來(lái)的控制命令，PLC在每次掃描期間，除了完成上述操作外，通常還要進(jìn)行故障自診斷，完成與編程器等的通信。因此，整個(gè)掃描過(guò)程如圖2-1圖2-1 掃描過(guò)程圖每次掃描開(kāi)始，先執(zhí)行一次自診斷程序，對(duì)各輸入輸出點(diǎn)、存儲(chǔ)

16、器和CPU等進(jìn)行診斷，診斷的方法通常是測(cè)試出各部分的當(dāng)前狀態(tài)，并與正常的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行比較，若兩者一致，說(shuō)明各部分工作正常，若不一致則認(rèn)為有故障。此時(shí)，PLC立即啟動(dòng)關(guān)機(jī)程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關(guān)斷所有輸出點(diǎn)，然后停機(jī)。診斷結(jié)束后，如沒(méi)有發(fā)現(xiàn)故障，PLC將繼續(xù)往下掃描，檢查是否有編程器等的通信請(qǐng)求。如果有則進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如，接受編程器發(fā)來(lái)的命令，把要顯示的狀態(tài)數(shù)據(jù)、出錯(cuò)信息送給編程器顯示等。處理完通信后，PLC繼續(xù)往下掃描，輸入現(xiàn)場(chǎng)信息，順序執(zhí)行擁護(hù)程序，輸出控制信號(hào)，完成一個(gè)掃描周期。然后從自診斷開(kāi)始，進(jìn)行第二輪掃描。PLC就這樣不斷反復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的連續(xù)控制，直到接收到停機(jī)命令，后

17、因停電、出現(xiàn)故障等才停止工作。第三章 PLC搶答器的設(shè)計(jì)內(nèi)容第一節(jié) 設(shè)計(jì)所需 1課程設(shè)計(jì)工具：PLC手持編程器、PLC編程軟件、實(shí)驗(yàn)用控制面板、拔線鉗、連接線等。2課程設(shè)計(jì)儀表：PLC課程設(shè)計(jì)用面板3課程設(shè)計(jì)電器元件：軟連接線、控制電機(jī)、繼電器、接觸器等。第二節(jié) 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)KA4-答題14秒計(jì)時(shí)指示燈 FU-熔斷器L-火線 N-零線 如圖3-1所示圖3-1 硬件設(shè)計(jì)圖第三節(jié) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（1） 搶答器PLC梯形程序如圖3-2所示 圖3-2 PLC搶答器梯形程序圖 （2）搶答器PLC外部接線如圖3-3所示圖3-3 PLC搶答器外部接線圖第四節(jié) 設(shè)計(jì)說(shuō)明I/O口分配 I口：00000-SB 主持

18、人控制搶答按鈕（啟動(dòng)）按鈕00001-SB1 第一參賽組搶答按鈕00002-SB2 第二參賽組搶答按鈕00003-SB3 第三參賽組搶答按鈕00004-SB4 主持人控制復(fù)位按鈕（停止）按鈕00005-SB5 主持人控制獎(jiǎng)勵(lì)按鈕（回答正確）按鈕O口：01000 輸出第一參賽組搶答信號(hào)01001 輸出第二參賽組搶答信號(hào)01002 輸出第三參賽組搶答信號(hào)01003 輸出超時(shí)報(bào)警信號(hào)01004 輸出答題正確信號(hào)01005 輸出獎(jiǎng)勵(lì)信號(hào) 外部接線用電器任務(wù)分配：KA1 控制搶答組一，同時(shí)鎖住搶答組二、三KA2 控制搶答組二，同時(shí)鎖住搶答組一、三KA3 控制搶答組三，同時(shí)鎖住搶答組一、二KA4 控制報(bào)警

19、燈 KA5 控制答題正確信號(hào)燈AKA6 控制禮物盒BPLC控制搶答器手持編程器輸入程序如圖3-4所示圖3-4 手持編程器輸入程序圖第四章 PLC搶答器設(shè)計(jì)總結(jié)1、靈活性和通用性強(qiáng)繼電器控制系統(tǒng)的控制電路要使用大量的控制電器，需要通過(guò)人工布線、焊接、組裝來(lái)完成電路的連接。其致命的缺點(diǎn)是，如果工藝要求稍有改變，控制電路必須隨之做相應(yīng)的變動(dòng)，耗時(shí)且費(fèi)力。PLC是利用存儲(chǔ)在機(jī)內(nèi)的程序?qū)崿F(xiàn)各種控制功能的。因此，在PLC控制的系統(tǒng)中，當(dāng)控制功能改變時(shí)只需修改程序既可，PLC外部接線改動(dòng)極少，甚至可不必改動(dòng)。一臺(tái)PLC可以用于不同的控制系統(tǒng)中，只不過(guò)改變了其中的程序罷了。2、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高,大量開(kāi)關(guān)

20、動(dòng)作是有無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成的，避免了繼電器控制中的電器老化、脫焊、觸點(diǎn)的抖動(dòng)以及觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象的發(fā)生，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，被譽(yù)為“專為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)”。3、變成語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué)大多數(shù)為梯形圖語(yǔ)言,了解繼電器控制線路的電氣技術(shù)人員很容易接受。4、PLC與外部設(shè)備的連接簡(jiǎn)單、使用方便其輸入/輸出接口已經(jīng)鑲嵌與機(jī)體內(nèi)，只需接很少的線路而已。5、PLC的功能強(qiáng)、功能的擴(kuò)展能力強(qiáng)6、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試周期短7、PLC體積小、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化,由于PLC內(nèi)部電路主要采用半導(dǎo)體集成電路;更由于它具有很強(qiáng)的抗干擾能力,能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境,因而它已成為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化十

21、分理想的控制裝置。結(jié)束語(yǔ)通過(guò)這次PLC控制搶答器設(shè)計(jì)，讓我對(duì)plc梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解，也讓我了解了關(guān)于PLC設(shè)計(jì)原理。有很多設(shè)計(jì)理念來(lái)源于實(shí)際，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。雖然本次課程設(shè)計(jì)是自己獨(dú)立完成，但是，彼此還是脫離不了集體的力量，遇到問(wèn)題和同學(xué)互相討論交流。多和同學(xué)討論。我們?cè)谧稣n程設(shè)計(jì)的過(guò)程中要不停的討論問(wèn)題，這樣，我們可以盡可能的統(tǒng)一思想，這樣就不會(huì)使自己在做的過(guò)程中沒(méi)有方向，并且這樣也是為了方便最后設(shè)計(jì)和在一起。討論不僅是一些思想的問(wèn)題，還可以深入的討論一些技術(shù)上的問(wèn)題，這樣可以使自己的處理問(wèn)題要快一些，少走彎路。多改變自己設(shè)計(jì)的方法，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中最好要不停

22、的改善自己解決問(wèn)題的方法,這樣可以方便自己解決問(wèn)題。謝 辭經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的查資料、整理材料、寫(xiě)作論文，今天終于可以順利的完成論文的最后的謝辭了，想了很久，要寫(xiě)下這一段謝詞，表示可以進(jìn)行畢業(yè)答辯了，自己想想求學(xué)期間的點(diǎn)點(diǎn)滴歷歷涌上心頭，時(shí)光匆匆飛逝，四年多的努力與付出，隨著論文的完成，終于讓學(xué)生在大學(xué)的生活，得以劃下了完美的句點(diǎn)。論文得以完成，要感謝的人實(shí)在太多了，首先要感謝我的指導(dǎo)老師,老師指引我的論文的寫(xiě)作的方向和架構(gòu)，并對(duì)本論文初稿進(jìn)行逐字批閱，指正出其中誤謬之處，使我有了思考的方向，他的循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪，他的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)，將一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣。 樊老師要指導(dǎo)很多同學(xué)的論文，加上本來(lái)就有的教學(xué)任務(wù)，工作量之大可想而知，但在一次次的回稿中，精確到每一個(gè)字的的批改給了我深刻的印象，使我在論文之外明白了做學(xué)問(wèn)所應(yīng)有的態(tài)度,在此，謹(jǐn)向樊老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 謝謝樊教授在我撰寫(xiě)論文的過(guò)程中給與我的極大地幫助。同時(shí)，論文的順利完成，離不開(kāi)其它各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。在整個(gè)的論文寫(xiě)作中，各位老師、同學(xué)和朋