智能搶答器plc課程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 概述1</b></p><p>　　1.1 智能搶答器的簡要介紹1</p><p>　　1.2 搶答器的控制要求1</p><p>　　1.3 搶答器的控制特點分析2</p><p>　

2、　第二章 硬件電路設計2</p><p>　　2.1 PLC機型的選擇步驟與原則2</p><p>　　2.2 LED顯示器的設計4</p><p>　　2.3 PLC與七段數碼管直接連接阻值計算4</p><p>　　2.4 IO分配表5</p><p>　　第三章 程序設計5</p>

3、<p>　　3.1 梯形圖設計5</p><p>　　3.2 程序運行過程分析說明8</p><p>　　第四章 組態(tài)簡介9</p><p>　　4.1組態(tài)王的簡單介紹9</p><p>　　4.2關于組態(tài)的設計10</p><p>　　4.3組態(tài)王的運行結果...................

4、.........................................................................................................12</p><p>　　總結........................................................................................

5、......................................................................13</p><p>　　文獻參考.........................................................................................................................

6、.........14</p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　1.1 智能搶答器的簡要介紹</p><p>　　搶答器是為智力競賽參賽者答題時進行搶答而設計的一種優(yōu)先判決器電路，廣泛應用于各種知識競賽、文娛活動等場合。在各類競賽中，特別是做搶答題時，在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一名選手先答題，必須要有一個系

7、統(tǒng)來完成這個任務。如果在搶答過程中，只靠人的視覺是很難判斷出哪組先答題。利用PLC來設計搶答器，使以上問題得以解決，即使有兩組的搶答時間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題；而且其控制方便、靈活，只要改變輸入PLC的控制程序，便可以改變競賽搶答器的搶答的方案。</p><p>　　1.2 搶答器的控制要求</p><p>　?。?）競賽搶答器能使4個隊同時參加競賽搶答。</p>

8、<p>　?。?）設裁判隊為裁判臺，參賽隊為參賽臺。裁判臺設有音響和裁判燈，并設有開始按鈕SB0和復位按鈕SB5；參賽臺設有按鈕。1-4號參賽臺分別對應按鈕SB1-SB4。</p><p>　?。?）智能搶答器能適合以下比賽規(guī)則：出題后，各隊搶答必須在裁判說出“開始”并按下開始按鈕SB0后30s內搶答，并由數碼管顯示時間。如提前搶答，搶答器將發(fā)出“違規(guī)”信號。30s時間到，如無隊搶答，則搶答器給出時間

9、已到信號，該題作廢。在有隊搶答的情況下，搶答器發(fā)出“搶答”信號，數碼管開始計時顯示，并由數碼管顯示出搶到題的參賽隊號。搶到題的隊必須在30s內答完題，如30s內還沒答完，則作超時處理。賽場還設有時間數碼顯示器和顯示搶到答題隊號的數碼顯示器。</p><p>　?。?）在某個題目結束后，裁判員按下裁判臺上的復位按鈕SB5，搶答器恢復原來的狀態(tài)，為下一輪搶答做好準備。</p><p>　　表1

10、-1各硬件與座位的對應關系</p><p>　　1.3 搶答器的控制特點分析</p><p>　　智能搶答器通過PLC進行控制，按要求進行編程；其主要輸入就是通過裁判員和參賽選手的按鈕，然后將信號傳遞給信息分析中心PLC，PLC將根據信號做出相應的回應。</p><p>　　第二章 硬件電路設計</p><p>　　2.1 PLC機型的選擇

11、步驟與原則</p><p>　　隨著PLC技術的發(fā)展，PLC產品的種類也越來越多。不同型號的PLC，其結構形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側重。因此，</p><p>　　合理選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術經濟指標有著重要意義。</p><p>　　PLC的選擇主要應從PLC的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功

12、能模塊、通信聯網能力等方面加以綜合考慮。</p><p>　　PLC機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下，力爭最佳的性能價格比。選擇時主要考慮以下幾點：</p><p><b>　?、?合理的結構型式</b></p><p>　　PLC主要有整體式和模塊式兩種結構型式。整體式PLC的每一個I/O點的平均價格比模塊式的便

13、宜，且體積相對較小，一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴展靈活方便，在I/O點數、輸入點數與輸出點數的比例、I/O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復雜的控制系統(tǒng)。</p><p>　?、?安裝方式的選擇 </p><p>　　PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠程I/O式以及多臺PLC聯網的分布式。</p><p>　　

14、集中式不需要設置驅動遠程I/O硬件，系統(tǒng)反應快、成本低；遠程I/O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠程I/O可以分散安裝在現場裝置附近，連線短，但需要增設驅動器和遠程I/O電源；多臺PLC聯網的分布式適用于多臺設備分別獨立控制，又要相互聯系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。</p><p><b>　　⑶ 相應的功能要求</b></p><p&g

15、t;　　一般小型(低檔)PLC具有邏輯運算、定時、計數等功能，對于只需要開關量控制的設備都可滿足。</p><p>　　對于以開關量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶A/D和D/A轉換單元，具有加減算術運算、數據傳送功能的增強型低檔PLC。</p><p>　　對于控制較復雜，要求實現PID運算、閉環(huán)控制、通信聯網等功能，可視控制規(guī)模大小及復雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、

16、高檔PLC價格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。</p><p><b>　?、?響應速度要求</b></p><p>　　PLC是為工業(yè)自動化設計的通用控制器，不同檔次PLC的響應速度一般都能滿足其應用范圍內的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號有特殊的速度要求時，則應該慎重考慮PLC的響應速度，可選用具有高速I/O處理功能的PLC，或選

17、用具有快速響應模塊和中斷輸入模塊的PLC等。</p><p>　　⑸ 系統(tǒng)可靠性的要求</p><p>　　對于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。</p><p><b>　?、?機型盡量統(tǒng)一</b></p><p>　　一個企業(yè)，應盡量做到PLC的機型統(tǒng)一。主要

18、考慮到以下三方面問題：</p><p>　?、贆C型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。</p><p>　　②機型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術力量的培訓和技術水平的提高。</p><p>　?、蹤C型統(tǒng)一，其外部設備通用，資源可共享，易于聯網通信，配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。</p><p>　　綜上所

19、述，基于以上思想，選用三菱FX2的PLC作為控制主機。</p><p>　　2.2 LED顯示器的設計</p><p>　　由控制要求可知，七段數碼管是由七段發(fā)光二極管（LED）組合起來顯示數字0—9的，如圖2-1所示，要顯示數字0—9中的不同數字，就必須根據需要點亮七段數碼管中不同段的LED發(fā)光。</p><p>　　圖2-1 常見LED數碼管的外形及內部結構&l

20、t;/p><p>　　2.3 PLC與七段數碼管直接連接阻值計算</p><p>　　根據LED數碼管每筆畫工作電流I在5～10 mA 之間，若電流過大會損壞數碼管，因此必須加限流電阻，其電阻可按下式計算</p><p>　　R=（V0-V1）/I</p><p>　　其中V0為加在LED兩端上的電壓，V1為LED數碼管每筆劃壓降（約為2V）。&

21、lt;/p><p>　　本次設計PLC電源采用的是直流24V，PLC的輸出電壓為5V，通過數碼管的電流I=3mA計算可得R=1KΩ。本次設計共用到了三個數碼管，所以須要21個1KΩ的R，以及5個EL燈和一個音響。</p><p><b>　　2.4 IO分配表</b></p><p>　　表2-1 智能搶答器輸入輸出口分配表</p>

22、<p>　　為了硬件電路接線方便和程序清晰易讀，用SB0作為開始按鈕，四個參賽隊分別用與之對應號SB1、SB2、SB3、SB4、設置按鈕。SB5為比賽復位按鈕，使下輪比賽開始。輸出與輸入對應，用YO輸出信號驅動比賽開始信號燈EL0，同理用Y1、Y2、Y3、Y4、輸出信號驅動對應的信號燈EL1、EL2、EL3、EL4。Y5輸出信號驅動音響。Y0-Y6輸出信號驅動數碼管1顯示各個參賽隊的隊號。</p><p&g

23、t;<b>　　第三章 程序設計</b></p><p><b>　　3.1 梯形圖設計</b></p><p>　　圖3-1 智能搶答器梯形圖程序（1）</p><p>　　圖3-1 智能搶答器梯形圖程序（2）</p><p>　　3.2 程序運行過程分析說明</p><p&

24、gt;　　⑴ 當裁判臺按下開始按鈕時，就將信號傳入PLC中，同時四個參賽隊處于搶答狀態(tài)。然后根據哪個隊最先搶到題目，然后在規(guī)定的答題時間內作答，或者答題超時。（由規(guī)定顯示電路作出反應。）例如，1號參賽隊搶到題目，同時搶答繼電器M1 通電并自鎖，搶答繼電器M1與其它參賽臺按鈕輸入觸點相串聯的常閉觸點斷開，使得在有搶答按鈕按下的情況下，其它按鈕均無效。搶答繼電器M1閉合，答題限時繼電器M2 閉合并自鎖，使得答題限時計時器T 1開始計時。&l

25、t;/p><p>　?、偃?號參賽臺答題超時，搶答繼電器M1通電閉合，答題限時計時器T1計時到，其常開觸點閉合。在答題超時的情況下，M1的常開觸點與T1的常開觸點串聯驅動裁判臺的燈和音響。</p><p>　　②若1號參賽臺違規(guī)搶答，搶答允許繼電器M0未閉合，裁判員未按下開始按鈕SB0(X0 未閉合)，而搶答繼電器M1閉合。在違規(guī)搶答的情況下，M0和M1是“與”的關系，即M0的常閉觸點與M1的

26、常開觸點串聯驅動裁判臺燈和音響。</p><p>　?、蹮o參賽隊搶答，搶答繼電器M1未通電閉合(無人搶答)，搶答限時計時器T0計時到，常開觸點閉合。當無人搶答時，M1的常閉觸點與T0的常開觸點串聯驅動裁判臺燈。</p><p>　　綜上所述，當1號參賽隊違規(guī)搶答、無人搶答、答題超時驅動裁判臺燈及正常搶答時答題驅動音響的梯形圖。</p><p>　?、?搶答參賽隊號顯

27、示，選用輸出繼電器Y0～Y6驅動數碼管1的七段發(fā)光管，即當有人搶答時即可顯示搶到題的隊號。</p><p>　　① 當1 號參賽臺搶到題，則1號參賽臺燈驅動輸出繼電器Y1閉合，Y1 的常開觸點閉合，驅動Y001 和Y002，數碼管1 即顯示“1”的字符。</p><p>　　② 當2號參賽臺搶到題，則2號參賽臺燈驅動輸出繼電器Y2閉合，驅動Y000、Y001、Y003、Y004和Y006，

28、數碼管1 即顯示“2”的字符。</p><p>　?、?當3號參賽臺搶到題，則3號參賽臺燈驅動輸出繼電器Y3閉合，驅動Y000、Y001、Y002、Y003、和Y006，數碼管1 即顯示“3”的字符。</p><p>　?、?當4號參賽臺搶到題，則4號參賽臺燈驅動輸出繼電器Y4閉合，驅動Y001 、Y002、Y005和Y006，數碼管1 即顯示“4”的字符。</p><

29、p>　　(3) 計時顯示程序。觀察梯形圖上的T0時間繼電器時間變化即可。</p><p>　　在搶答允許繼電器M0閉合后，若在30S內有人搶答，由M0常開觸點和M1常開觸點組成的搶答計時顯示觸點閉合，使得M5閉合一個掃描周期。同理，若有人搶答但答題超時，則由M0常開觸點和T0的常開觸點組成的答題超時觸點組閉合，按下復位按鈕SB5，X5閉合，各輸出繼電器輔助繼電器全部釋放，為下一次搶答作準備。</p&g

30、t;<p><b>　　第四章 組態(tài)簡介</b></p><p>　　4.1 組態(tài)王的簡單介紹</p><p>　　“組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)（DCS）出現才開始被廣大的生產過程自動化技術人員所熟知的。在工業(yè)控制技術的不斷發(fā)展和應用過程中，PC（包括工控機）相比以前的專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢日趨明顯。在PC技術向工業(yè)控制領域的滲透中，組態(tài)

31、軟件占據著非常特殊且重要的地位。</p><p>　　組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。譯自英文SCADA,即Supervisory Control and Data Acquisition(數據采集與監(jiān)視控制)。它是指一些數據采集與過程控制的專用軟件。它們處在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通

32、用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應用領域很廣，可以應用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領域的數據采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng)(RTU System,Remote Terminal Unit)。</p><p>　　本作品選用的組態(tài)軟件為組態(tài)王軟件，組態(tài)王軟件經過七年開發(fā)，五年的各種突發(fā)環(huán)境的真實考驗，九千例工程（鋼鐵，化工，電力，國屬糧庫

33、，郵電通訊，環(huán)保，水處理，冶金等各行業(yè)）的現場運行（包括"中華世紀壇"國家標志性工程），現已成為國內組態(tài)軟件的客戶首選，并且作為首家國內組態(tài)軟件應用于國防，航空航天等重大領。</p><p><b>　　組態(tài)王的特點：</b></p><p><b>　?。?）工程管理</b></p><p><

34、b>　?。?）畫面制作系統(tǒng)</b></p><p>　　（3）報警和事件系統(tǒng)</p><p><b>　?。?）報表系統(tǒng)</b></p><p><b>　　（5）控件</b></p><p>　?。?）OPCopc </p><p><b&

35、gt;　?。?）通訊系統(tǒng)</b></p><p><b>　?。?）安全系統(tǒng)</b></p><p><b>　?。?）網絡功能</b></p><p><b>　?。?0）冗余系統(tǒng)</b></p><p>　　4.2 關于組態(tài)的設計 </

36、p><p><b>　　1.設備的選擇</b></p><p>　　本設計所使用的組態(tài)軟件為組態(tài)王</p><p>　　首先先新建一個設備，需要設置的參數有：</p><p>　　廠家設備名稱通訊方式分別為PLC,三菱FX2，編程口。</p><p>　?。?）邏輯名稱選用默認的“新IO設備”。<

37、;/p><p><b>　　選擇串口COM1。</b></p><p>　　（4）設備地址設置指南“0”。</p><p><b>　　圖a.設備配置</b></p><p><b>　　圖b. 數據詞典</b></p><p>　　圖c.搶答器組態(tài)畫面&l

38、t;/p><p><b>　　圖d.指示燈向導</b></p><p>　　4.3組態(tài)王的運行結果 </p><p><b>　　實驗步驟一： </b></p><p>　　點擊主持人按鈕，相應的指示燈變?yōu)榧t色，選手可以開始搶答。若1組選手最先點擊按鈕，相應的指示燈變紅色。若其他組的

39、選手點擊對應的按鈕，其相應的指示燈不變色，表示沒有搶到。主持人再次按下其相應按鈕所有狀態(tài)撤銷。 </p><p><b>　　實驗步驟二： </b></p><p>　　點擊主持人按鈕，相應的指示燈變?yōu)榧t色，選手可以開始搶答。若第2組選手最先點擊按鈕，相應的指示燈變紅色。若其他組的選手點擊對應的按鈕，其相應的指示燈不變色，表示沒有搶到。主持人再次按

40、下其相應按鈕所有狀態(tài)撤銷。 </p><p><b>　　實驗步驟三： </b></p><p>　　點擊主持人按鈕，相應的指示燈變?yōu)榧t色，選手可以開始搶答。若4組選手最先點擊按鈕，相應的指示燈變紅色。若其他組的選手點擊對應的按鈕，其相應的指示燈不變色，表示沒有搶到。主持人再次按下其相應按鈕所有狀態(tài)撤銷。 </p><

41、p><b>　　實驗步驟四： </b></p><p>　　主持人按鈕，相應的指示燈變?yōu)榧t色，選手可以開始搶答。過30秒無選手按下搶答器按鈕，4盞選手指示燈均未變色，主持人指示燈不再顯示為紅色，表示無人搶答。主持人再次點擊其按鈕，所有狀態(tài)撤銷。 </p><p><b>　　總 結</b></p><

42、p>　　本次的搶答器的設計將我們學到的知識應用到了實踐，深化了對可編程控制梯形圖設計的認識，組態(tài)王的認識以及上器位機和下位機連接技巧，使我們在設計的實踐中獲得新知。該項目主要以三菱FX2 PLC為核心器件，通過計算機按項目要求，用梯形圖編程并輸入PLC，按預定的輸入輸出接點接入了所需的按鈕及指示燈，由于后期需要用組態(tài)王模擬，PLC中加入了通信格式及移位指令，組態(tài)王通過設備的選擇、數據詞典、組態(tài)畫面及其連接設置，經過幾次對

43、照實驗所設計的搶答器能可靠實現項目要求。</p><p>　　我們這次的畢業(yè)設計，基本上完成了搶答器的設計要求，原本想拓展其功能，通過程序的設定顯示選手的組號，但由于時間太匆忙，沒來得及做，只是將設計要求完成。此外我還遇到了許多知識上的不理解，有的是自己看書，有的是問周圍的老師和同學，最后還是把不懂的地方學會學懂了，知識結構框架更加立體了，感覺非常充實。</p><p><b>

44、　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 常斗南.可編程控制器原理[M].機械工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[2] 陸運華，胡翠華.圖解PLC控制系統(tǒng)梯形圖及指令表[M].中國電力出版社，2007.</p><p>　　[3] 劉玉娟.PLC編程技能訓練[M].高等教育出版社，2005.</p><p>　　

45、[4] 李國厚.PLC原理與應用[M].清華大學出版社，2005.</p><p>　　[5] 王兆義.小型可編程控制器實用技術[M].機械工業(yè)出版社，2001.</p><p>　　[6] 孫政順，曹京生.PLC技術[M].高等教育出版社，2005.</p><p>　　[7] 鄭鳳翼，鄭丹丹，趙春江.圖解PLC控制系統(tǒng)梯形圖和語句表[M].人民郵政出版社，200