基于PLC六路抢答器设计.docx
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1、课程设计说明书 题 目: 基于PLC的六路抢答器设计 姓 名:* 学 号:* 指 导 教 师: * 专 业 年 级: 12届机械电子工程 所在学院和系:机械学院 完 成 日 期: 2015.12.24 目录1、绪论11.1课题研究背景11.2 课程设计研究内容及要求22、系统总体方案设计32.1方案设计32.2芯片选择4 2.2.1 PLC选型4 2.2.2 七段译码管显示器53、系统硬件电路设计63.1 系统主电路图设计63.2 PLC的I/O分配表63.3 PLC外部接线图83.4系统操作面板94、系统软件设计104.1系统主程序设计104.2 程序设计10 4.3系统仿真13 4.3.1
2、 程序运行过程分析说明13 4.3.2 调试结果13总 结15参考文献161、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。 该设计为全自动洗衣机的PLC控制,主要介绍了全自动洗衣机的工作原理,控制系统
3、的PLC的选型和资源的配置,控制系统程序设计与调试,控制系统PLC程序。 最后,在该设计过程中给予极大鼓励和帮助的老师、同学,在此表示衷心的感谢。由于在设计过程中存在许多不足,希望老师同学指正。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
4、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一下缺点: 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。 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
5、不公平性。 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 课程设计研究内容及要求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
6、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
7、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。设计要求:按钮按下时对应指示灯亮,时间自定;按钮按下时对应的电铃响,时间自定;某一按钮按下时,其余按钮失效;除此以外,根据自己理解,提出控制要求并实现控制。任务:PLC控制系统硬、软件设计。2、系统总体方案设计 2.1方案设计知识竞赛抢答器,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
8、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。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。竞赛抢答器有八个输入信号(即八个按钮),九个输出信号(即六个灯管信号、一个音响信号、二个指示灯数码管输出信号)。由上可知PLC共有:八个输入点,九个输出点。系统控制结构框图如下图2-1-1所示 知识竞赛抢答器能使6个队同时参加抢答。 设裁判队为裁判台,参赛对为参赛台。裁判台设
9、有音响和裁判灯,并且设有裁判台开始按钮SB0和裁判台复位按钮SB7;参赛台设有参赛台抢答按钮以及参赛指示灯。1-6号参赛台分别对应按钮SB1-SB6及参赛指示灯L1-L6。 知识竞赛抢答器能适合以下比赛规则:出题后,各队抢答必须在裁判说出“开始”并按下裁判台的开始按钮SB0后15S内抢答,并由数码管显示时间。如提前抢答,抢答器发出“违规”信号。15S时间到,如无队抢答,则抢答器给出时间已到信号,该题作废。在有队抢答的情况下,则抢答器发出“抢答”信号,数码管开始计时,并由数码管显示出抢到题的参考队号,抢到题的队必须在60S内答完题,如60S内未答完,则作超时处理。 灯光与音响信号的意义如下:(见
10、图2-1结构流程图) 音响叫(响1S)+某指示灯亮,由某参赛队正常抢答。 音响叫(响1S)+某指示灯亮+总指示灯亮,某参赛队违规。 音响叫(响1S)+裁判指示灯亮,无人抢答或答题超时。 在某个题结束后,裁判员按下台上的复位按钮SB7,抢答器恢复原来的状态,为下一轮抢答作好准备。 各输出端口统一采用直流24V电源。2.2芯片选择 2.2.1 PLC选型 可编程控制器(PLC)按输入输出点数以及CPU功能分为大、中、小3种类型,按其结构又可分为整体式和模块式PLC。目前,世界上有200多个厂家生产可编程控制器产品,比较著名的PLC生产厂家主要有美国的AB、通用(GE)、日本的三菱(MITSBISH
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