搶答器PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、電氣控制與plc課程設(shè)計(jì)課 題： 搶答器plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 別： 電氣與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 葛廣軍 王整風(fēng) 王金鵬 任琦梅 河南城建學(xué)院2015年 6月 19日一、 引言21.1設(shè)計(jì)目的21.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及目標(biāo)2二、 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)22.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理32.2系統(tǒng)硬件電路圖42.2.1 i/o分配表42.2.2i/o接線圖5三、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)53.1系統(tǒng)功能分析53.2控制程序設(shè)計(jì)思路63.3各部分功能具體實(shí)現(xiàn)6四、 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析114.1系統(tǒng)調(diào)試114.1.1調(diào)試過(guò)程114.1.2出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法124.2結(jié)果分析13五、結(jié)論與

2、心得13六、 參考文獻(xiàn)14附錄151、 引言 1.1設(shè)計(jì)目的實(shí)用搶答器的這一產(chǎn)品是各種競(jìng)賽活動(dòng)中不可缺少的設(shè)備，無(wú)論是學(xué)校、工廠、軍隊(duì)還是益智性電視節(jié)目，都會(huì)舉辦各種各樣的智力競(jìng)賽，都會(huì)用到搶答器。目前市場(chǎng)上已有的各種各樣的智力競(jìng)賽搶答器絕大多數(shù)是早期設(shè)計(jì)的，只具有搶答鎖定功能的一個(gè)電路，以模擬電路、數(shù)字電路或者模擬電路與數(shù)字電路相結(jié)合的產(chǎn)品，這部分搶答器已相當(dāng)成熟?，F(xiàn)在的搶答器具有倒計(jì)時(shí)、定時(shí)、自動(dòng)（或手動(dòng)）復(fù)位、報(bào)警（即聲響提示，有的以音樂(lè)的方式來(lái)體現(xiàn)）、屏幕顯示、按鍵發(fā)光等多種功能。但功能越多的電路相對(duì)來(lái)說(shuō)就越復(fù)雜，且成本偏高，故障高，顯示方式簡(jiǎn)單(有的甚至沒(méi)有顯示電路)，無(wú)法判斷提前搶

3、按按鈕的行為，不便于電路升級(jí)換代。本設(shè)計(jì)要求就是利用plc作為核心部件進(jìn)行邏輯控制及信號(hào)的產(chǎn)生，用plc本身的優(yōu)勢(shì)使競(jìng)賽真正達(dá)到公正、公平、公開(kāi)。 1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及目標(biāo)1）搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕s0 s7表示。2）設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)s，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。3）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在led數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。4）搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)開(kāi)始鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)

4、聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間0.5秒左右。5）參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6）如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。2、 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理?yè)尨鹌骺刂葡到y(tǒng)分部分：、搶答按鈕、信號(hào)燈 、音響電路和顯示部分，它利用搶答按鈕輸入各路的搶答信號(hào)，經(jīng)lc處理，輸出控制信號(hào)，控制數(shù)碼管和音響提示電路工作（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2.1所示）。圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖根據(jù)對(duì)系統(tǒng)裝置的分析，選用以下硬件如表2-1所示。 表2-1 硬件選擇表名稱型號(hào)數(shù)量pl

5、c主機(jī)單元fx2n1臺(tái)控制按鈕sb配套9個(gè)指示燈配套配套led顯示器配套2個(gè) 2.2系統(tǒng)硬件電路圖 2.2.1 i/o分配表經(jīng)分析控制系統(tǒng)有主持人控制按鈕sw1和參賽選手s0-s7，復(fù)位按鈕s10這十個(gè)輸入，輸出有八名選手的搶答指示燈亮、揚(yáng)聲器和7個(gè)led顯示管端子十三個(gè)輸出，i/o分配表如下圖所示：輸入端子分配輸出端子分配搶答按鈕s0x00數(shù)碼管ay0搶答按鈕s1x01數(shù)碼管by1搶答按鈕s2x02數(shù)碼管cy2搶答按鈕s3x03數(shù)碼管dy3搶答按鈕s4x04數(shù)碼管ey4搶答按鈕s5x05數(shù)碼管fy5搶答按鈕s6x06數(shù)碼管gy6搶答按鈕s7x07音效y10復(fù)位按鈕s10x11指示燈l1y11

6、啟動(dòng)開(kāi)關(guān)sw1x10音效y12指示燈l2y13音效y14指示燈l3y15數(shù)碼管a1y20數(shù)碼管b1y21數(shù)碼管c1y22數(shù)碼管d1y23數(shù)碼管e1y24數(shù)碼管f1y25數(shù)碼管g1y262.2.2i/o接線圖3、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3.1系統(tǒng)功能分析 系統(tǒng)流程圖如下圖所示 3.2控制程序設(shè)計(jì)思路本次搶答器的設(shè)計(jì)由于是供8個(gè)代表人參賽使用，所以用了八個(gè)按鈕，分別由s0s7來(lái)表示，主持人開(kāi)關(guān)由sw1來(lái)表示，由于此搶答器具有鎖存與顯示功能，所以梯形圖設(shè)計(jì)中需要用互鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)主持人按下開(kāi)關(guān)sw1(x011)時(shí)，定時(shí)器工作。此時(shí)八位選手開(kāi)始搶答，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)搶答有效，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)有選手搶答的時(shí)候，兩個(gè)指示燈

7、亮，并顯示搶答人的號(hào)碼，此時(shí)由于電路實(shí)現(xiàn)互鎖，其他選手再按下?lián)尨鸢粹o為無(wú)效，如果定時(shí)器時(shí)間到了以后，仍無(wú)人搶答，則無(wú)人搶答指示燈亮，本次搶答無(wú)效。 3.3各部分功能具體實(shí)現(xiàn) 開(kāi)始搶答前，主持人首先通過(guò)復(fù)位按鈕是s10（x11）實(shí)現(xiàn)電路復(fù)位，在提問(wèn)之后，打開(kāi)選擇開(kāi)關(guān)sw1(x10)啟動(dòng)定時(shí)器t0（本程序預(yù)設(shè)為8s），通過(guò)修改下圖(圖3.1)所示的k值可以預(yù)設(shè)不同時(shí)間。圖3.1搶答限時(shí)內(nèi)，搶答者搶先按下對(duì)應(yīng)的搶答按鈕后，對(duì)應(yīng)的輔助繼電器被接通，同時(shí)切斷其他搶答電路，實(shí)現(xiàn)互鎖。例如當(dāng)s0接通后，輔助繼電器m0接通，此時(shí)其他的搶答電路被切斷，搶答者再按下?lián)尨鸢粹o無(wú)效。搶答電路圖如圖3.2圖3.2搶答成

8、功后，輔助繼電器m8接通，常開(kāi)觸頭閉合，啟動(dòng)音效電路（y010）和指示燈l1（y011）（圖3.3），同時(shí)利用內(nèi)部編碼程序段控制輸出點(diǎn)y000-y006，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部數(shù)碼顯示器顯示搶答成功的組號(hào)（圖3.4）。圖3.3圖3.4如果在搶答時(shí)間內(nèi)無(wú)人搶答，則啟動(dòng)音效，指示燈l2，數(shù)碼管無(wú)顯示。梯形圖如下（圖3.5）。圖3.54、 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 4.1系統(tǒng)調(diào)試 4.1.1調(diào)試過(guò)程1.為了模擬搶答的操作過(guò)程，利用手動(dòng)模擬出各種輸入信號(hào)，用輸出燈的亮滅表示系統(tǒng)在運(yùn)行程序后的輸出（選手搶答指示燈的亮滅、揚(yáng)聲器接觸器線圈的得失電情況和數(shù)碼顯示led管的各端子等），以便觀察仿真器運(yùn)行程序得到的輸

9、出與實(shí)際想要得到的結(jié)果的匹配程度，進(jìn)而對(duì)程序進(jìn)行修改與完善。具體作法如下：1）主持人開(kāi)始按鈕的調(diào)試設(shè)plc進(jìn)入運(yùn)行方式后，經(jīng)過(guò)3s的準(zhǔn)備時(shí)間，按下開(kāi)關(guān)sw1，即輸入信號(hào)x010，模擬支持人按下“開(kāi)始”按鈕；2）對(duì)搶答選手搶答開(kāi)關(guān)的調(diào)試在模擬支持人按下“開(kāi)始”按鈕后，計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)燈亮，任意按下8個(gè)開(kāi)關(guān)s0-s7(x000x007)中得任意一個(gè)，模擬選手的搶答；所安開(kāi)關(guān)sx對(duì)應(yīng)的號(hào)碼x亮起,并且一直亮著，同時(shí)y010和y011亮起。3）如果在計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，仍無(wú)選手搶答開(kāi)關(guān)按下，則y012和y013會(huì)持續(xù)亮著；2.若在系統(tǒng)在調(diào)試得過(guò)程中，出現(xiàn)與上述結(jié)論不一致的結(jié)果，要根據(jù)出現(xiàn)的情況針對(duì)性的

10、對(duì)程序進(jìn)行分析，修改、完善程序至輸出結(jié)果與上述的結(jié)論一致為止，反復(fù)運(yùn)行程序若干次，保證程序能夠成功運(yùn)行。 4.1.2出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法對(duì)仿真軟件運(yùn)用不太熟練，畫(huà)完元件后選手的按鍵設(shè)置成了置位，導(dǎo)致數(shù)碼管一直顯示搶答選手的編號(hào)，不能復(fù)位。這個(gè)問(wèn)題我們?cè)谂懦顺绦騿?wèn)題后懷疑到可能是按鍵的原因，后來(lái)通過(guò)和同學(xué)討論修改為點(diǎn)動(dòng)，解決了這個(gè)問(wèn)題。這也告訴了我一個(gè)道理，細(xì)節(jié)決定成敗，往往失誤和差錯(cuò)都出現(xiàn)在不經(jīng)意的小地方，這會(huì)是我今后要注意的。倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)的數(shù)碼管和無(wú)人搶答指示燈不能同時(shí)亮，倒計(jì)時(shí)十秒的時(shí)候，這兩個(gè)之間有兩秒鐘的延時(shí)，我們?yōu)榱四芡瑫r(shí)亮，吧倒計(jì)時(shí)改為八秒，這樣就能讓兩個(gè)燈同步。當(dāng)?shù)诎藗€(gè)選手搶答

11、的時(shí)候數(shù)碼管顯示不全，只要在程序里加一個(gè)m8，同樣很容易忽略，因?yàn)樗亲詈笠粋€(gè)，而我們仿真一般會(huì)忽略后幾個(gè)，所以以后也要注意。 4.2結(jié)果分析運(yùn)行結(jié)果較為滿意，小部分細(xì)節(jié)問(wèn)題還沒(méi)有解決，比如倒計(jì)時(shí)前的延遲。但是大部分目標(biāo)功能已實(shí)現(xiàn)，基本完成目標(biāo)要求。五、結(jié)論與心得此次課程設(shè)計(jì)，我做的是搶答器帶倒計(jì)時(shí)顯示的plc電氣控制。課設(shè)的前兩天通過(guò)對(duì)課本的學(xué)習(xí)及從圖書(shū)館借閱圖書(shū)的查詢，我對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)題目有了一個(gè)大概的構(gòu)思。plc是一門側(cè)重應(yīng)用方向的學(xué)科。所以要多一點(diǎn)實(shí)踐。不要看不起小的項(xiàng)目，在其中你能總結(jié)出設(shè)計(jì)程序的邏輯思維方法，總結(jié)中不斷進(jìn)步。通過(guò)這次設(shè)計(jì)實(shí)踐，我學(xué)會(huì)了plc的基本編程方法，對(duì)plc的工作

12、原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒(méi)有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知道的撐握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來(lái)的程序與到plc中的時(shí)候，問(wèn)題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。通過(guò)解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們對(duì)plc 的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距?？傊?，這次實(shí)踐算是成功的，但卻不是非常成功，我們追求的是理論與實(shí)踐并存，課程設(shè)計(jì)就很好的為大學(xué)生表現(xiàn)自己綜合能力提供有力的平臺(tái)。實(shí)踐中有很多電路原理弄不清楚，這說(shuō)明學(xué)的不太好，從中也反映了我們?cè)谀切┲R(shí)的不足，我們也應(yīng)通過(guò)老師和自己查資料彌補(bǔ)，而且在實(shí)踐操作的過(guò)程中，也出現(xiàn)了各種各種的錯(cuò)誤，很多都是因?yàn)榇中暮涂紤]不完善導(dǎo)致的，這也告訴我要細(xì)心，同時(shí)在考慮事情的時(shí)候應(yīng)該更加全面，不能片面的思考。不