【毕业设计论文-范本】基于plc的声光智能抢答器控制系统设计与实现.doc

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1、【原创】【毕业设计论文-范本】基于plc的声光智能抢答器控制系统设计与实现 基于PLC的声光智能抢答器控制系统设计与实现目录摘要I1 PLC声光智能抢答器的介绍11.1 PLC声光智能抢答器概述11.2 PLC智能抢答器的工作原理32 PLC概述52.1 PLC的定义、组成及特点52.2 PLC工作原理112.3 PLC的编程语言122.4 PLC的分类及性能指标122.5 PLC的用途143 系统硬件设计173.1 控制系统选取173.2 控制系统的硬件组成183.3 系统控制要求193.4 控制系统I/O分配表203.5 系统硬件连接图224 系统软件设计244.1 整体设计244.2 P

2、LC声光智能抢答器控制程序梯形图245 模拟运行与调试过程305.1 程序的模拟运行305.2 程序的现场调试32致 谢32参考文献29摘要本次设计是利用PLCProgrammable Logic Controller对六路声光智能抢答器进行控制。考虑到只是对六组智能抢答器进行控制，那么输入端口需要10个，输出端口需要30个，所以需要有一个CPU226的模块和两个EM222数字量扩展模块，考虑到要实现声光功能需要两个喇叭和三个指示灯。由于抢答时要显示组号和倒计时故还需要三个数码管，以上的器件价格不贵并且容易买到，另外PLC具有可靠性高、体积小、通用性、使用方便等优点，因此，我决定选用SIMAT

3、IC S7-200 系列的CPU226和数字量扩展模块EM222作为本次设计的PLC。另外，系统设计可分，方便灵活维护使用方便。抢答器在竞赛中能准确、公正、直观地判断出第1抢答者。通过抢答器的指示灯显示、数码显示和警示蜂鸣等手段指示出第1抢答者Abstract This design is the use of PLC Programmable Logic Controller on the six-way Responder Smart sound and light control. Taking into account only six groups of control smart

4、Responder, enter the port need 10 output ports need to be 30, so the need for a CPU226 module and two EM222 digital expansion module, taking into account the need to achieve the sound and light features two A speaker and three indicators. When the answer in the countdown to display group number, and

5、 it also requires three digital control, these inexpensive and readily available device, another PLC with high reliability, small size, versatility, ease of use, so I decided to SIMATIC S7-200 series use the CPU226 and digital extension module EM222 designed for this PLC. In addition, the system can

6、 be divided into hardware and software design, and a way of using manual control, with convenience, flexibility and easy maintenance features. PLC intelligent Responder its simple structure, easy operation, safe, reliable, low cost and broad development prospects, powerful, etc., has an absolute adv

7、antage in the domestic market share and the market tended to increase year by year. Responder is widely used in television, commercial organizations and schools for the competition has added exciting, entertaining, to a certain extent, enrich peoples leisure life. Responder in the contest accurate,

8、fair and visually determine the answer in person 1. The indicator shows through the Responder, digital display and warning beeps and other means to indicate the answer in person 1. If slightly modified the external circuit, or by adding a branch in the system program, you can change the six-way Resp

9、onder Responder more roads. If you remove the systems interlock and limit functions can be changed Responder pager, can be used in hospitals, hotel rooms, office office, factory, workshop and other places. Key words: intelligent answer in, sound and light show, PLC, automatic control 1 PLC声光智能抢答器的介绍

10、1.1 PLC声光智能抢答器概述知识竞赛抢答器，顾名思义就是用于比赛时，跟对手比反响时间，思维运转快慢的新型电器。随着社会科技技术的不断开展，他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。PLC智能抢答器与相比，在许多方面都显示出优越性图1.1抢答器模型图2 PLC概述2.1 PLC的定义、组成及特点一、概述可编程控制器PL

11、C是一种新型的通用自动化控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于扩展等优点而应用越来越广泛。可编程控制器 Programmable Logic Controller 即PLC。现已广泛应用于工业控制的各个领域。他以微处理为核心，用编写的程序不仅可以进行逻辑控制，还可以定时，计数和算术运算等，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。美国电气制造商协会经过4年调查，与1980年将其正式命名为可编程控制器Programmable Controller，简写为PC。后来由于PC这个名称常常被用来称呼个人电脑Pers

12、onal Computer，为了区别，现在也把可编程控制器称为PLC，以下如图2.1、图2.2、图2.3是几种PLC外形结构图图2.1SANLINGFX-2N型PLC图2.2西门子S7-200型PLC图2.3system_200v型PLC二、PLC的定义PLC一直在快速开展中，因此到现在为止，还未能对其下一个十分确切的定义。1987年2月，国际电工委员会IEC对可编程控制器PLCPLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构根本上与微型计算机相同，如中央处理单元CPU中央处理单元CPU是PLC 的控制中枢。它按照PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据：检查电源、存

13、储器、I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误，当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O 映象区或数据存放器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出存放器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行为了进一步提高PLC 的可靠性，近年来对大型PLC 还采用双CPU 构成冗余系统，或采用三CPU 的表决式系统。这样，即使某个CPU 出现故障，整个系统仍能正常运行。存储器电源PLC

14、内部配有一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电源需要的电源3 系统硬件设计3.1 控制系统选取PLC智能抢答器使用时涉及到抢答人员的公平、公正以及操作是否方便等问题，而且使用的环境可能是室内，所以对设备的平安性和可靠性要求很高。为此，我们对将采用的控制系统进行了全面的分析比照。可编程控制器PLC是由工业微型计算机、输入, 输出设备、保护及抗干扰隔离电路等构成的微机控制装置，具有顺序、周期性工作的特征，从应用角度看可编程控制器具有如下特点：1、可靠性高：由于可编程控制器的输入, 输出端口均采用继电器或光电耦合器件，采取了隔离和抗干扰措施，使其具有很高的抗干扰能力，因而能在

15、恶劣环境下可靠工作。2、体积小：由于在制造时采用了大规模集成电路和微处理器，用软件编程代替了硬连线，便于安装，实现了小型化。3、通用性好：由于可编程控制器采用模块化结构，一般有CPU 模块、电源模块、PID模块、模拟输入和输出模块等，可以用这些模块灵活的组成各种不同的控制系统，对不同的控制系统，只需选取不同的模块即可，因而具有很好的适用性。4、使用方便：对于不同的控制系统，当硬件结构选定后，如果输入、输出作很小的变动时，只需修改相应程序即可，无需对系统连线做较大的修改，减少了现场调试的工作量，使用起来灵活方便。基于可编程控制器的上述优点能够适应和满足抢答器高性能的使用要求，所以我确定该抢答器系

16、统为PLC 西门子S7-200系列 。S7-200系列的PLC在各种行业的检测及控制的自动化都得到广泛的应用。由于其具有极高的性价比，在以下几方面都有优越的表现：极高的可靠性、程序易于掌握，实时特性功能、编程语言指令丰富，操作简便，有丰富的扩展功能。各种检测信号均为数字量，中小系统用西门子S7-200系列就完全可以满足电气控制系统方面的要求。图3.1 硬件组成结构图3.3 系统控制要求系统分配表Q3.31号数码管FQ0.53号数码管EQ3.41号数码管GQ0.63号数码管FQ3.51号数码管HQ0.73号数码管GQ3.62号数码管AQ2.03号数码管HQ3.72号数码管BQ2.1报警器Q1.1

17、2号数码管CQ2.2喇叭1Q1.22号数码管DQ2.3黄灯Q1.32号数码管EQ2.4红灯Q1.42号数码管FQ2.5喇叭2Q1.52号数码管GQ2.6绿灯Q1.63.5 系统硬件图点总计个点。综合考虑到系统的性价比和系统的可扩展性，输入、输出点留出一定的富裕量，因此PLC选择SIEMENS的S7-200系列的CPU22继电器输出型。4 系统软件设计4.1 整体设计根据PLC声光智能抢答器的控制要求，应用程序采用一体化结构。通过PLC控制程序来实现整体的运行，系统仅需要少量的按钮和接口，一般的PLC配置都可运行。该系统本着简单易懂、可靠性强、适应性强等方面进行设计。在抢答时只需按动按钮即可数码

18、管在系统程序的控制下自动显示组号以及倒计时时间。平安、可靠、省时、省力、价格廉价。4.2 PLC声光智能抢答器控制程序梯形图PLC声光智能抢答器的控制的程序梯形图如图4.1所示。本程序简洁易懂、便于修改、使用性强、条理性强，具体如下。图4.1 PLC声光智能抢答器的控制的程序梯形图5 模拟运行与调试过程5.1 程序的模拟将设计好的程序写入PLC后，首先仔细检查，并改正写入时出现的错误。用户程序一般先在实验室模拟调试，在调试时应充分考虑各种可能的情况，对系统各种不同的工作方式、有选择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线，都应逐一检查，不能遗漏。发现问题后应及时修改梯形图和PLC中的程

19、序，直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求图5.2程序运行5.3程序监控图5.4程序停止如果程序中某些定时器或计数器的设定值过大，为了缩短调试时间，可以在调试时将它们减小，模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。在设计和模拟调试程序的同时，可以设计、制作控制台或控制柜，PLC之外的其他硬件的安装、接线工作也可以同时进行。2 程序的现场调试完成上述的工作后，将PLC安装在控制现场进行联机总调试，在调试过程中将系统中可能存在的传感器、执行器和硬接线等方面的问题，以及PLC的外部接线图和梯形图程序设计中的问题，应对出现的问题及时加以解决。如果调试达不到指标要求，那么对相应硬件和软件

20、局部作适当调整，通常只需要修改程序就可能。全部调试通过后，经过一段时间的，系统可以投入。图5.4错误程序图5.5正确程序5、下面这个错误是这样的，在运行时发现倒计时程序运行时，做倒计时显示的数码管在倒计时结后总停在49而不是00，经过认真检测后，发现是将计算器放在倒计时程序之后而PLC微机是从上到下扫描所造成的，将两程序位置调换后恢复正常。6、另外一个错误是在运行时，第一轮抢答时倒计时运行良好，复位后再度抢答时倒计时出现混乱，经过认真检测后，发现是倒计时程序缺少复位按钮所致，添加后程序运行正常。下面为未修改前程序如图5.6修改后程序如图5.7。图5.6错误程序图5.7正确程序由于受实验设备条件

21、的限制，本次设计只在实验室进行了模拟实验调试，没有把整个设计技术运用到实际当中。参考文献1 廖常初主编. PLC 编程及应用.北京：机械工业出版社，20022 林明星主编.电气控制及可编程序控制器M .北京：机械工业出版社，2004 3 周淑珍、高鸿斌主编.PLC分析与设计应用.北京：电子工业出版社，20045 王玉中主编.电气控制及PLC应用技术.河南：河南科学技术出版社，20066 孙平主编.可编程序控制器原理及应用，北京：高等教育出版社，20037 张新军主编.电气控制与PLC技术及应用.济源：济源职业技术学院出版社，20068 刘敏主编.可编程序控制器技术.北京：机械工业出版社，20019 邹其洪、黄智伟、高嵩、等编著.电工电子实验与计算机仿真M.电子工业出版社，200510 王成福主编.可编程序控制器原理及应用.北京：机械工业出版社，200611 张进秋主编.可编程控制器原理及应用实例M.北京：机械工业出版社，200412 江秀汉、汤楠主编.可编程序控制器原理及应用.西安：西安电子科技大学出版社，200313 陈新华主编.电工技术与可编程序控制器实践.北京：机械工业出版社，200214 王兆义主编.可编程序控制器原理及应用.北京：机械工业出版社，200015 余雷声主编.电气控制与PLC技术及应用北京：机械工业出版社，19983- -