基于PLC的六路抢答器设计.docx
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基于PLC的六路抢答器设计
成绩
评阅人
《可编程控制器技术》
课程设计报告
设计题目:
基于PLC的六路抢答器设计
院系名称:
电子信息工程学院
开课专业:
电子信息科学与技术
年级层次:
学生姓名:
学号:
指导教师:
2015~2016学年度第一学期
11绪论-1-
1.1课题研究背景-1-
1.2课程设计研究内容-2-
2整体方案选择-2-
2.1整体功能介绍-2-
3硬件电路设计-3-
3.1控制特点分析-3-
3.2外部接线图-4-
4软件设计-4-
4.1I/O地址分配-4-
4.2结构流程图-6-
4.3梯形图设计与分析-6-
5程序调试及分析-8-
5.1程序运行过程分析说明-8-
5.2调试结果-8-
6结束语-9-
参考文献-10-
11绪论
可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置,它的功能强、可靠性极强、编程简单、使用方便、体积小。
现已广泛应用于工业控制的各个领域,它以微处理器为核心,用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等,并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。
PLC的学习比一般编程学习困难在于,要完成一个控制系统不仅需要掌握一定的编程技术,更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合适的PLC型号,然后进行资源配置,设计控制系统。
1.1课题研究背景
目前国内外市场上已有很多类型的知识竞赛抢答器,其大致采用模拟电路、数字电路、单片机或者PLC芯片、计算机控制系统等四类产品。
对于采用模拟电路或者数字电路的产品,其技术相当成熟。
但是随着功能的增多,电路也越复杂,并且成本偏高,故障率高,显示方式简单或者没有,无法准确判断抢按按钮的行为,也不便于参数调节及其功能的升级换代。
对于计算机控制系统来说,其程序简单,反应灵敏,便于参数调节及其功能的升级换代,但鉴于其必须配合计算机实用,可操作性差,没有得到广泛的应用。
而对于科技飞速发展的今天,PLC、单片机应用的不断深入,带动了传统控制检测技术的不断更新,并鉴于其本身具有的优点,以PLC、单片机为核心的部件成为主流。
传统的普通抢答器主要存在以下缺点:
⑴在一次抢答过程中,当出现超前违规抢答时,只能处理违规抢答信号,而对没有违规的有效信号不能进行处理,因而使该次抢答过程变为无效。
⑵当有多个违规抢答时,优先编码电路只能选择其中一个,或利用抢答电路电子元件的“竞争”选择其中一个。
对于后者由于抢答电路制作完毕后电子元件被固定,各路抢答信号的“竞争”能力也被固定,因而本质上也有优先权。
普通抢答器存在不公平性。
⑶当有多个违规抢答时,普通抢答器只能“抓住”其中一个违规者。
因而出现了“漏洞”。
现在大多抢答器都是以PLC、单片机为控制核心的智能抢答器,它对采样获得的各种抢答信号进行分析。
但仅有抢答功能的抢答器已经不能满足当今社会的需要。
该设计不但有抢答功能,而且还有一个计分系统,能分别对四个选手进行计分,并能够对分数进行加、减。
带计分功能的智能抢答器将会取代一般的智能抢答器,更好的服务于社会。
1.2课程设计研究内容
系统设计主要包括硬件和软件两大部分,依据控制系统的工作原理和技术性能,将硬件和软件分开设计。
硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图,然后对硬件进行调试、测试,以达到设计要求。
软件设计部分,首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计,拟定详细的工作计划;然后进行具体设计,包括各模块的流程图,选择合适的编程语言和工具,进行代码设计等;最后是对软件进行调试、测试,达到所需功能要求。
在系统设计中设计方法的选用是系统设计能否成功的关键。
硬件电路是采用结构化系统设计方法,该方法保证设计电路的标准化、模块化。
硬件电路的设计最重要的选择可编程的PLC,并确定与之配套的外围芯片,使所设计的系统既经济又高性能。
硬件电路设计还包括输入输出接口设计,画出详细电路图,标出芯片的型号、器件参数值,根据电路图在仿真机上进行调试,发现设计不当及时修改,最终达到设计目的。
软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系,本系统由于是采用三菱FX可控制编程。
此编程工具更有可靠、可拓展、可维护性。
2整体方案选择
2.1整体功能介绍
知识竞赛抢答器,顾名思义就是用于比赛时,跟对手比反应时间,思维运转快慢的新型电器。
随着社会科技技术的不断发展,它的应用场合也随之增加;技术含量大大提升;更加方便可靠。
目前,形式多样、功能完备的抢答器已广泛应用于电视台、商业机构、学校及企事业单位,它为各种竞赛增添了刺激性、娱乐性,在一定程度上丰富了人们的业余生活。
用PLC进行知识竞赛抢答器设计,其控制方便,灵活,只要改变输入PLC的控制程序,便可改变竞赛抢答器的抢答方案。
2.2竞赛抢答器控制要求
在很多竞赛活动中,经常用到抢答器。
对抢答器的控制要求是:
当多个输入信号输入时,抢答器只接收第一个到来的信号,而不接收后面到来的输入信号,并使第一个到来的输入信号相应的灯或铃有反应。
本系统中设有6个抢答输入按钮、一个复位按钮、一个开始按钮,一个七段数码管,一个蜂鸣器,一个3秒蓝灯,一个5秒黄灯,一个红色违规指示灯。
本系统可提供6个抢答台,在主持人的主持下,参赛人通过抢先按下按钮回答问题。
在抢答开始前,主持人应按下复位按钮使系统复位,做好抢答准备。
当主持人说开始,并同时按下开始按钮,抢答开始,并限定抢答时间为30秒。
若抢答者在抢答开始前抢先输入,则属违规要显示该台台号,同时蜂鸣器以0.1秒的周期响,红色违规指示以1秒的周期闪烁,以便扣分惩罚。
若在开始之后到10秒之内第一个按下抢答输入,由七段显示器显示该台台号,同时3秒蓝灯点亮、蜂鸣器声以0.1秒的周期响。
以便答对之后给予基本加分和对应蓝灯点亮额外奖励加分。
若在10秒之后到20秒之内第一个按下抢答输入,由七段显示器显示该台台号,同时5秒黄灯点亮、蜂鸣器声以0.1秒的周期响。
以便答对之后给予基本加分和对应黄灯点亮额外奖励加分。
若在20秒之后30秒之内第一个按下抢答输入,由七段显示器显示该台台号,蜂鸣器声以0.1秒的周期响。
以便答对给予基本加分(但之后不奖励加分)。
如果在限定时间30秒后各参赛人均不能回答,蜂鸣器以0.1秒的周期响,此次抢答无效。
若一个按钮最先按下,不论第一个按下的按钮是处于按住还是松开状态,再按下任何一个抢答按钮均不再响应,直至复位按钮复位后方可重新做好抢答准备。
3硬件电路设计
3.1控制特点分析
智能竞赛抢答器通过PLC进行按控制要求编程,其主要的输入就是通过裁判员和参赛选手的按钮,然后将信号传递给信息分析中心(PLC),PLC将根据信号作出相应的响应。
竞赛抢答器有六个输入信号(即六个按钮),五个输出信号(即三个灯管信号、一个蜂鸣器信号、一个指示灯数码管输出信号)。
由上可知PLC共有六个输入点,五个输出点。
系统控制结构框图如下图3-1所示
3.2外部接线图
图3-2外部接线图
分析:
X7代表“抢答开始”按钮对应输入寄存器X7,SB1-SB6代表6组参赛选手的常开按钮,分别对应X1-X6,输出寄存器Y1-Y6分别对应显示器a-g,,Y0为蜂鸣器,Y8为蓝灯,Y9为黄灯,Y10为红灯;各输出窗口统一采用直流24V电源。
4软件设计
4.1I/O地址分配
输入分配开始抢答按钮SAX7
选手一SB1X1
选手二SB2X2
选手三SB3X3
选手四SB4X4
选手五SB5X5
选手六SB6X6
复位按钮X0
输出分配数码管显示aY1
数码管显示bY2
数码管显示cY3
数码管显示dY4
数码管显示eY5
数码管显示fY6
数码管显示gY7
蜂鸣器Y0蓝灯Y8黄灯Y9红灯Y10
七段译码管显示器如图所示
a
b
c
d
e
f
g
其中显示器b、c亮显示数字1;a、b、d、e、g亮显示数字2;a、b、c、d、g亮显示数字3;b、c、f、g亮显示数字4;a、c、d、f、g亮显示数字5;a、c、d、e、f、g亮显示数字6。
4.2结构流程图
4.3梯形图设计与分析
图4-3梯形图
5程序调试及分析
5.1程序运行过程分析说明
1)、按照外部接线图接线,核对地址,逐点进行,确保正确无误。
2)、检查模拟量输入输出。
检查输入输出模块是否正确,工作是否正常。
必要时,用标准仪器检查输入输出的精度。
3)、检查与测试指示灯。
对控制面板上对应的指示灯进行检查,如有指示灯不亮,一方面查看指示灯是否已坏,另一方面检查逻辑关系是否正确。
指示灯是反映系统工作的一面镜子,先调好它,将对进一步调试提供方便。
4)、将图5-1PLC六路智能抢答器梯形图程序写入PLC,然后从初始步开始调试。
用元件监视功能监视a、b、c、d、e、f、g的状态变化。
注意顺序功能图中有可能出现的路径,在调试时应从初始步开始,分别经过可能出现的路径,一步一步地检查转换过程是否正确,最后是否能返回初始步。
5)、手动按钮来实施模拟现场,观察运行结果是否与要求相符合。
5.2调试结果
通过上述的调试步骤后,得出调试结果,由于实验设备以及其他外部条件的限制导致,我们分别调试抢答和亮灯。
调试结果见以下截图:
参赛选手如要抢答主持人提出的问题,必须在主持人宣布“开始”即按下“抢答开始”按钮后,由参赛选手抢先按下自己桌上的抢答器按钮(即X1、X2、X3、X4、X5、X6),此时8段数码管显示器会显示最先按下按钮的组号,同时蜂鸣器指示灯亮,并锁住抢答器,使其它组再按也无效,当按下复位按钮响应后,数码管显示器熄灭,蜂鸣器指示灯熄灭,参赛选手开始回答问题。
参赛选手必须在规定的时间内(30s)回答问题。
当倒计时结束时,,同时蜂鸣器响起提示时间到,此时参数选手应立即停止答题。
6结束语
经过这几个星期的努力,完成了这次PLC的课程设计工作.由于自己知识的缺乏及能力的有限,有些功能急需得到补充与完善。
但是通过这次的课程设计,我能运用已学的知识解决我在设计中遇到的问题,使自己的动手能力和思考问题的能力得到了很大的提高。
在做设计的过程中我查阅了很多的资料,并认真的阅读这些与我的设计相关的资料,从而我的专业涵养得到了提高,知识的储备量也有所增加。
整个设计通过了软件和硬件上的调试、仿真。
我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助的。
在这次设计中遇到了很多实际性的问题,在实际设计中才发现,书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的,所以有些问题不但要深入地理解,而且要不断地更正以前的错误思维。
而且,通过这次设计,我懂得了学习的重要性,学会了坚持和努力,这将为以后的学习做出了最好的榜样!
同时,该设计也有不足之处,缺少了答题计分等功能。
我将会在以后的学习中继续学习。
参考文献
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化学工业出版社,2003
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中国建材工业出版社,2004
[7]李道霖电气控制与PLC原理及应用[M]北京:
电子工业出版社,2004
[8]王兆义小型可编程控制器实用技术[M]北京:
机械工业出版社,2002
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- 基于 PLC 抢答 设计