基于PLC控制的抢答器毕业设计(完整版).doc
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1、基于PLC控制的抢答器毕业设计 李晓 宁 焦作大学机电工程学院毕业设计 基于PLC控制的抢答器毕业设计专业名称:应用电子技术学生:导师: 职 称:讲 师焦作大学机电工程学院2021年 12 月 中图分类号: 密级: UDC: 单位代码:基于PLC控制的抢答器设计Based on PLC control responder design 姓 名学制三年专 业应用电子技术研究方向电子技术导 师职称讲 师论文提交日期2021.12.20论文辩论日期2021.12.26焦作大学机电工程学院仅供学习参考焦作大学机电工程学院毕业设计 摘要摘 要PLC的应用领域已经拓宽到了各个领域,在日常生活中,智能抢答器
2、广泛的应用于各种竞赛和抢答场合。由于PLC系统的抢答器相对稳定,所以设想可以利用PLC进行抢答器的设计。 开始抢答前,主持人首先通过复位按钮实现电路复位,在提问之后,翻开选择开关启动定时器。在抢答限时内,当某一组抢先按下抢答按钮后,对应的辅助继电器接通,同时切断其它抢答回路,实现互锁。抢答成功后,辅助继电器接通,启动音效电路和某分台指示灯,驱动外部数码显示器显示抢答成功组号。抢答成功后,同时启动定时器,当定时器计时结束,启动音效电路和指示灯提示答复时间到。如果在限时内无人抢答,那么启动音效电路和总台指示灯。关键词 抢答器;可编程控制器; ABSTRACT PLC application fie
3、ld has been broaden from various fields, in daily life, intelligent vies to answer first device widely used in various competitions and vies to answer first occasion. Due to the PLC system responder relative stability, so imagine can use PLC for the design of the responder. Before start vies to answ
4、er first, the first through the reset button realize circuit reset, the questions later, open the selector switch start timer. In vies to answer first time, when a group of preemptive press vies to answer first button, the corresponding auxiliary relay on, at the same time cut off other vies to answ
5、er first circuit, realize interlock. Vies to answer first after the success of the auxiliary relay on, start sound circuit and some points table lamp, drive external digital display shows vies to answer first successful group number. After the success of the vies to answer first, and the launch of t
6、he timer, when the timer timing over, start sound circuit and light hint time to answer. If the time no contest, will enable audio circuit and desk lamp.Key word: responder; PLC (programmable logic controller);焦作大学机电工程学院毕业设计 目录目录1 绪论1 1.1 PLC的认识11.2 PLC的应用和特点12 设计目的及要求32.1 设计目的32.2 根本要求33 硬件电路设计43.1
7、 PLC工作原理43.2 PLC机型选择步骤与原那么63.3 PLC的容量包括IO点数和用户存储容量两个方面73.4 控制要求分析83.5 抢答电路分析83.6 程序流程图104 软件设计114.1 I/O分配表114.2根据控制要求进行梯形图设计125 仿真与调试225.1 仿真软件GX Developer8.0概要及特点225.2 系统的仿真225.3 工作过程分析23致谢24附录25参考文献26焦作大学机电工程学院毕业设计 第1章 绪论1 绪论1.1 PLC的认识PLC是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置,是带有存储器,可以编制程序的控制器。PLC即可编程控制器Pro
8、grammable logic Controller,是指以计算机技术为根底的新型工业控制装置。它能够存储和执行指令,进行逻辑运算,顺序控制,定时,计数和算术等操作,并通过数字式和模拟式的输入输出,控制各种类型的机械和生产过程。在电视上我们会经常看到一些智力抢答的节目,如果要是让抢答者用举手等方法,主持人很容易误判,会造成抢答的不公平,比赛中为了准确、公正、直观的判力竞赛的电路装置,该装置由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛组的输入信号在显示器上输出;用控制电路和主断出第一个抢答者,所设计的抢答器通常由数码显示、灯光、音响等多种手段指示第一抢答者。为了使这种不公平不发
9、生,只能靠电子产品的高准确性来保障抢答的公平性。八路数字抢答器是一个可供八个参赛组进行智持人开关启动报警电路,以上两局部组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能,构成扩展电路。通过这次设计,掌握PIC单片机的原理,了解简单多功能抢答器组成原理,初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法,提高动手能力和排除故障的能力。同时通过本课题设计与装配、调试,提高自己的动手能力,稳固已学的理论知识,建立单片机理论和实践的结合,了解多功能抢答器各单元电路之间的关系及相互影响,从而能正确设计、计算定时计数的各个单元电路。初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法。提高动手能力和排除
10、故障的能力。 PLC本身的模块化结构以及远程I/O模块功能的不断完善,使得PLC易于实现多级控制分布控制、分散控制,通过不同级别的网络将PLC与PLC、PLC与远程I/O模块、PLC与人机界面以及PLC与PC机连接起来,形成管控一体化的网络结构。1.2 PLC的应用和特点PLC出现后就受到普遍的重视,其应用开展也十分的迅速,原因在于现有的各种控制方式相比,它有一系列受用户欢送的特点,主要是:1.可靠性高,抗干扰能力强 在恶劣的 工业环境下工业生产对控制设备的可靠性提出很高的要求。PC是专为工业控制而设计,由于采取了一系列措施,使PC控制系统的平均无故障间隔时间一般能到达45万h,远远超过传统继
11、电器控制和计算机控制系统。可以说,到目前为止尚无任何一种工业控制系统的可靠性能到达和超过PC。保证PC工作的可靠性高、抗干扰能力强的主要措施是:(1) 采用循环扫描、集中采样,集中输出的工作方式。(2) 硬件设计采用模块式结构并采取屏蔽、滤波、隔离、联锁等一系列抗干扰技术,同时增加输出联锁、环境检测与故障诊断等提高可靠性电路。(3) 软件设计中设置实时监控、自诊断、信息保护与恢复等程序与硬件电路配合实现各种故障的诊断、处理、报警显示及保护功能.因此PC优于微机控制的首要特点是它能适应恶劣的工业环境。2.编程简单、易于掌握这是PC优于微机的另一个特点。梯形图编程方式是PC最常用的编程语言。它与继
12、电器控制原理图类似,具有直观、清晰、修改方便、易掌握等优点。3组合灵活使用方便 由于它采用标准化得到通用模块结构,能灵活方便地组合成各种不同规模、不同功能的控制系统。4功能强,通用性好现代PC具备很强的信息处理功能和输出控制能力,它既可以对开关量进行控制又可以对模拟量进行控制。5开发周期短,功率高,维护方便PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大地减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计周期大大缩短,同时维护也变得容易起来。6体积小,重量轻,工耗低随着电子技术的开展和应用领域日益扩大,PC技术及其产品仍在继续开展,其结构不断改良,功能日益增强,性价比越来越高。1焦作大学机电工程学院毕业设计 第2章
13、设计目的及要求2 设计目的及要求2.1 设计目的 抢答器是一种应用非常广泛的设备,在各种竞赛、抢答场合中,它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成,能通过发光管的指示辩认出选手号码。现在大多数抢答器均使用单片机和数字集成电路,并增加了许多新功能,如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示等功能。从而使竞赛真正到达公正、公平、公开。2.2 根本要求1抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛,分别用8个按钮SB0 SB7表示。2设置一个系统去除和抢答控制开关REST/START,该开关由主持人控制。3抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮,
14、锁存相应的编号,同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统去除为止。4抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间由主持人设定如30秒。当主持人启动开始键后,定时器进行减计时,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续的时间0.5秒左右。5参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,并保持到主持人将系统去除为止。6如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答1焦作大学机电工程学院毕业设计 第3章 硬件电路设计3 硬件电路设计3.1 PLC工作原理PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全
15、过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当PLC处于停状态时,只进行内部处理和通信操作效劳等内容。在PLC处于运行状态时,从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出,一直循环扫描工作。 循环扫描过程如图3.1所示:内部处理通信操作输入处理程序执行输出处理停止 图3.1 循环扫描流程图Figure 3.1 Circulation scanning flow chart工作过程:主要分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。1内部处理阶段:在此阶段,PLC检查CPU模块的硬件是否正常,复位监视定时器,以及完成一些其它内部工作。2通信效劳阶段在此阶段,PLC与一些智能模块通信
16、、响应编程器键入的命令,更新编程器的显示内容等,当PLC处于停状态时,只进行内容处理和通信操作等内容 1输入处理 输入处理也叫输入采样。在此阶段,顺序读入所有输入端子的通端状态,并将读入的信息存入内存中所对应的映象存放器。在此输入映象存放器被刷新。接着进入程序执行阶段。在程序执行时,输入映象存放器与外界隔离,即使输入信号发生变化,其映象存放器的内容也不会发生变化,只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。 2程序执行 根据PLC梯形图程序扫描原那么,按先左后右先上后下的步序,逐句扫描,执行程序。遇到程序跳转指令,根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。从用户程序涉及到输入输出状态时,
17、PLC从输入映象存放器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态,从输出映象存放器读出对应映象存放器,根据用户程序进行逻辑运算,存入有关器件存放器中。对每个器件来说,器件映象存放器中所存放的内容,会随着程序执行过程而变化。 3输出处理 程序执行完毕后,将输出映象存放器,即器件映象存放器中的Y存放器的状态,在输出处理阶段转存到输出锁存器,通过隔离电路,驱动功率放大电路,使输出端子向外界输出控制信号,驱动外部负载。 4.PLC的工作状态 PLC 有两种工作状态,即运行(RUN)状态与停止(STOP)状态。运行状态是执行应用程序的状态。停止状态一般用于程序的编制与修改。图2.7给出了运行和停止两种状态下P
18、LC 不同的扫描过程。由图可知,在这两个不同的工作状态中,扫描过程所要完成的任务是不尽相同的。在运行状态,PLC 通过反复执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使PLC 的输出及时地响应随时可能变化的输入信号,用户程序不是只执行一次,而是不断地重复执行,直至PLC 停机或切换到停止(STOP)工作模式。在内部处理阶段,PLC 检查CPU 模块内部的硬件是否正常,将监控定时器复位,以及完成一些其他内部工作。在通信效劳阶段,PLC 与其他带微处理器的智能装置通信以更新编程器的显示内容。当PLC 处于停止模式时,只执行以上两种的操作。PLC 处于运行(RUN)模式时,还要完成另外三个阶段的操
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