基于plc控制的搶答器畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　基于PLC控制的搶答器畢業(yè)設(shè)計(jì) 李曉 寧 焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院基于PLC控制的搶答器畢業(yè)設(shè)計(jì)2012年 12 月</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　PLC的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)拓寬到了各個(gè)領(lǐng)域

2、，在日常生活中，智能搶答器廣泛的應(yīng)用于各種競(jìng)賽和搶答場(chǎng)合。由于PLC系統(tǒng)的搶答器相對(duì)穩(wěn)定，所以設(shè)想可以利用PLC進(jìn)行搶答器的設(shè)計(jì)。</p><p>　　開(kāi)始搶答前，主持人首先通過(guò)復(fù)位按鈕實(shí)現(xiàn)電路復(fù)位，在提問(wèn)之后，打開(kāi)選擇開(kāi)關(guān)啟動(dòng)定時(shí)器。在搶答限時(shí)內(nèi)，當(dāng)某一組搶先按下?lián)尨鸢粹o后，對(duì)應(yīng)的輔助繼電器接通，同時(shí)切斷其它搶答回路，實(shí)現(xiàn)互鎖。搶答成功后，輔助繼電器接通，啟動(dòng)音效電路和某分臺(tái)指示燈，驅(qū)動(dòng)外部數(shù)碼顯示器顯示搶答成

3、功組號(hào)。搶答成功后，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束，啟動(dòng)音效電路和指示燈提示回答時(shí)間到。如果在限時(shí)內(nèi)無(wú)人搶答，則啟動(dòng)音效電路和總臺(tái)指示燈。</p><p>　　關(guān)鍵詞 搶答器；可編程控制器；</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　PLC application field has been broaden

4、 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 P

5、LC for the design of the responder.</p><p>　　Before start vies to answer first, the first through the reset button realize circuit reset, the questions later, open the selector switch start timer. In vies to

6、 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 answer first circuit, realize interlock. Vies to answer first

7、 after the success of the auxiliary relay on, start sound circuit and some points table lamp, drive external digital d</p><p>　　Key word: responder； PLC (programmable logic controller);</p><p>

8、<b>　　目    錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 PLC的認(rèn)識(shí)1</p><p>　　1.2 PLC的應(yīng)用和特點(diǎn)1</p><p>　　2 設(shè)計(jì)目的及要求3</p>&l

9、t;p>　　2.1 設(shè)計(jì)目的3</p><p>　　2.2 基本要求3</p><p>　　3 硬件電路設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1 PLC工作原理4</p><p>　　3.2 PLC機(jī)型選擇步驟與原則6</p><p>　　3.3 PLC的容量包括I／O點(diǎn)數(shù)和用戶存儲(chǔ)容量?jī)蓚€(gè)方面7

10、</p><p>　　3.4 控制要求分析8</p><p>　　3.5 搶答電路分析8</p><p>　　3.6 程序流程圖10</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)11</b></p><p>　　4.1 I/O分配表11</p><p>　　4.2根據(jù)

11、控制要求進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì)12</p><p>　　5 仿真與調(diào)試22</p><p>　　5.1 仿真軟件GX Developer8.0概要及特點(diǎn)22</p><p>　　5.2 系統(tǒng)的仿真22</p><p>　　5.3 工作過(guò)程分析23</p><p><b>　　致謝24</b>

12、</p><p><b>　　附錄25</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 PLC的認(rèn)識(shí)</p><p>　　PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種

13、數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置,是帶有存儲(chǔ)器,可以編制程序的控制器。PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。它能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行指令,進(jìn)行邏輯運(yùn)算,順序控制,定時(shí),計(jì)數(shù)和算術(shù)等操作,并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入輸出,控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程。</p><p>　　在電視上我們會(huì)經(jīng)?？吹揭恍┲橇尨鸬墓?jié)目，如果要是讓搶答者用舉手等方法，主持人

14、很容易誤判，會(huì)造成搶答的不公平，比賽中為了準(zhǔn)確、公正、直觀的判力競(jìng)賽的電路裝置,該裝置由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽組的輸入信號(hào)在顯示器上輸出;用控制電路和主斷出第一個(gè)搶答者，所設(shè)計(jì)的搶答器通常由數(shù)碼顯示、燈光、音響等多種手段指示第一搶答者。為了使這種不公平不發(fā)生，只能靠電子產(chǎn)品的高準(zhǔn)確性來(lái)保障搶答的公平性。八路數(shù)字搶答器是一個(gè)可供八個(gè)參賽組進(jìn)行智持人開(kāi)關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路,以上兩部分組成主體電路。通過(guò)定時(shí)電路

15、和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能,構(gòu)成擴(kuò)展電路。</p><p>　　通過(guò)這次設(shè)計(jì)，掌握PIC單片機(jī)的原理，了解簡(jiǎn)單多功能搶答器組成原理，初步掌握多功能搶答器的調(diào)整及測(cè)試方法，提高動(dòng)手能力和排除故障的能力。同時(shí)通過(guò)本課題設(shè)計(jì)與裝配、調(diào)試，提高自己的動(dòng)手能力，鞏固已學(xué)的理論知識(shí)，建立單片機(jī)理論和實(shí)踐的結(jié)合，了解多功能搶答器各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計(jì)、計(jì)算定時(shí)計(jì)數(shù)的各個(gè)單元電

16、路。初步掌握多功能搶答器的調(diào)整及測(cè)試方法。提高動(dòng)手能力和排除故障的能力。</p><p>　　PLC本身的模塊化結(jié)構(gòu)以及遠(yuǎn)程I/O模塊功能的不斷完善，使得PLC易于實(shí)現(xiàn)多級(jí)控制（分布控制、分散控制），通過(guò)不同級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)將PLC與PLC、PLC與遠(yuǎn)程I/O模塊、PLC與人機(jī)界面以及PLC與PC機(jī)連接起來(lái)，形成管控一體化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　1.2 PLC的應(yīng)用和特點(diǎn)</p

17、><p>　　PLC出現(xiàn)后就受到普遍的重視,其應(yīng)用發(fā)展也十分的迅速,原因在于現(xiàn)有的各種控制方式相比,它有一系列受用戶歡迎的特點(diǎn),主要是:</p><p>　　1.可靠性高,抗干擾能力強(qiáng) 在惡劣的 工業(yè)環(huán)境下工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備的可靠性提出很高的要求。PC是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì),由于采取了一系列措施,使PC控制系統(tǒng)的平均無(wú)故障間隔時(shí)間一般能達(dá)到4～5萬(wàn)h,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。可

18、以說(shuō),到目前為止尚無(wú)任何一種工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性能達(dá)到和超過(guò)PC。保證PC工作的可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)的主要措施是:</p><p>　　(1) 采用循環(huán)掃描、集中采樣,集中輸出的工作方式。</p><p>　　(2) 硬件設(shè)計(jì)采用模塊式結(jié)構(gòu)并采取屏蔽、濾波、隔離、聯(lián)鎖等一系列抗干擾技術(shù),同時(shí)增加輸出聯(lián)鎖、環(huán)境檢測(cè)與故障診斷等提高可靠性電路。</p><p>　　(

19、3) 軟件設(shè)計(jì)中設(shè)置實(shí)時(shí)監(jiān)控、自診斷、信息保護(hù)與恢復(fù)等程序與硬件電路配合實(shí)現(xiàn)各種故障的診斷、處理、報(bào)警顯示及保護(hù)功能.因此PC優(yōu)于微機(jī)控制的首要特點(diǎn)是它能適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境。</p><p>　　2.編程簡(jiǎn)單、易于掌握這是PC優(yōu)于微機(jī)的另一個(gè)特點(diǎn)。梯形圖編程方式是PC最常用的編程語(yǔ)言。它與繼電器控制原理圖類似，具有直觀、清晰、修改方便、易掌握等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　3．組合靈活使用方

20、便 由于它采用標(biāo)準(zhǔn)化得到通用模塊結(jié)構(gòu)，能靈活方便地組合成各種不同規(guī)模、不同功能的控制系統(tǒng)。</p><p>　　4．功能強(qiáng)，通用性好現(xiàn)代PC具備很強(qiáng)的信息處理功能和輸出控制能力，它既可以對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制又可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。</p><p>　　5．開(kāi)發(fā)周期短，功率高，維護(hù)方便PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大地減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期大大縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起

21、來(lái)。</p><p>　　6．體積小，重量輕，工耗低</p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，PC技術(shù)及其產(chǎn)品仍在繼續(xù)發(fā)展，其結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，功能日益增強(qiáng)，性價(jià)比越來(lái)越高。</p><p>　　2 設(shè)計(jì)目的及要求</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)目的</b></p><p&

22、gt;　　搶答器是一種應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，在各種競(jìng)賽、搶答場(chǎng)合中，它能迅速、客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手。早期的搶答器只由幾個(gè)三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過(guò)發(fā)光管的指示辯認(rèn)出選手號(hào)碼。現(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機(jī)和數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號(hào)碼顯示、搶按前或搶按后的計(jì)時(shí)、選手得分顯示等功能。從而使競(jìng)賽真正達(dá)到公正、公平、公開(kāi)。</p><p><b>　　2.2 基本要求<

23、;/b></p><p>　　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SB0 ~ SB7表示。</p><p>　　2）設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)REST/START，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。</p><p>　　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)，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

24、直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p><p>　　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)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間0.5秒左右。</p><p>　　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，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p><p&g

25、t;　　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</p><p><b>　　3 硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 PLC工作原理</p><p>　　PLC的掃描過(guò)程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個(gè)階段。全過(guò)程掃描一次所需的時(shí)間稱為掃描周期。當(dāng)PLC處于停狀態(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)部

26、處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。在PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。 循環(huán)掃描過(guò)程如圖3.1所示：</p><p>　　圖3.1 循環(huán)掃描流程圖</p><p>　　Figure 3.1 Circulation scanning flow chart</p><p>　　工作過(guò)程：主要分為內(nèi)部處理、通信操作、輸

27、入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個(gè)階段。</p><p>　?。?）內(nèi)部處理階段：</p><p>　　在此階段，PLC檢查CPU模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器，以及完成一些其它內(nèi)部工作。</p><p><b>　?。?）通信服務(wù)階段</b></p><p>　　在此階段，PLC與一些智能模塊通信、響應(yīng)編程器鍵入的命令

28、，更新編程器的顯示內(nèi)容等，當(dāng)PLC處于停狀態(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)容處理和通信操作等內(nèi)容</p><p><b>　　1．輸入處理 </b></p><p>　　輸入處理也叫輸入采樣。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通端狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對(duì)應(yīng)的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行時(shí)，輸入映象寄存器與外界隔離，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，

29、其映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)發(fā)生變化，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。 </p><p><b>　　2．程序執(zhí)行 </b></p><p>　　根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來(lái)決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。從用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí)，PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的

30、對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映象寄存器讀出對(duì)應(yīng)映象寄存器，根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，存入有關(guān)器件寄存器中。對(duì)每個(gè)器件來(lái)說(shuō)，器件映象寄存器中所寄存的內(nèi)容，會(huì)隨著程序執(zhí)行過(guò)程而變化。 </p><p><b>　　3．輸出處理 </b></p><p>　　程序執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器，即器件映象寄存器中的Y寄存器的狀態(tài)，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過(guò)隔離電路，驅(qū)動(dòng)

31、功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 </p><p>　　4.PLC的工作狀態(tài)</p><p>　　PLC 有兩種工作狀態(tài)，即運(yùn)行(RUN)狀態(tài)與停止(STOP)狀態(tài)。運(yùn)行狀態(tài)是執(zhí)行應(yīng)用程序的狀態(tài)。停止?fàn)顟B(tài)一般用于程序的編制與修改。圖2.7給出了運(yùn)行和停止兩種狀態(tài)下PLC 不同的掃描過(guò)程。由圖可知，在這兩個(gè)不同的工作狀態(tài)中，掃描過(guò)程所要完成的任務(wù)是不盡相同的。<

32、;/p><p>　　在運(yùn)行狀態(tài)，PLC 通過(guò)反復(fù)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使PLC 的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào)，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至PLC 停機(jī)或切換到停止(STOP)工作模式。</p><p>　　在內(nèi)部處理階段，PLC 檢查CPU 模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些其他內(nèi)部工作。</p><

33、p>　　在通信服務(wù)階段，PLC 與其他帶微處理器的智能裝置通信以更新編程器的顯示內(nèi)容。當(dāng)PLC 處于停止模式時(shí)，只執(zhí)行以上兩種的操作。PLC 處于運(yùn)行(RUN)模式時(shí)，還要完成另外三個(gè)階段的操作。</p><p>　　5.掃描周期和響應(yīng)時(shí)間</p><p>　　PLC 在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行一次掃描操作所需的時(shí)間稱為掃描周期，其典型值為0.5ms～100ms。掃描周期的長(zhǎng)短主要取決于以下

34、幾個(gè)因素：CPU 執(zhí)行指令的速度，執(zhí)行每條指令占用的時(shí)間；程序中指令條數(shù)的多少。指令執(zhí)行所需的時(shí)間與用戶程序的長(zhǎng)短、指令的種類和CPU 執(zhí)行速度有很大關(guān)系，一般說(shuō)來(lái)，一個(gè)掃描過(guò)程中，輸入采樣和輸出刷新所占時(shí)間較少，執(zhí)行指令的時(shí)間占了絕大部分。</p><p>　　PLC的響應(yīng)時(shí)間是指從PLC外部輸入信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻起至由它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻之間的間隔，也叫做滯后時(shí)間(通常滯后時(shí)間為幾十毫秒)。

35、它由輸入電路的時(shí)間常數(shù)、輸出電路的時(shí)間常數(shù)、用戶語(yǔ)句的安排和指令的使用、PLC 的循環(huán)掃描方式以及PLC 對(duì)I/O 的刷新方式等部分組成。這種現(xiàn)象稱為I/O 延遲響應(yīng)或滯后現(xiàn)象。由于PLC 的這種周期循環(huán)掃描工作方式，決定了響應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短與收到輸入信號(hào)的時(shí)刻有關(guān)。響應(yīng)時(shí)間可以分為最短響應(yīng)時(shí)間和最長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間。</p><p><b>　?。?）最短響應(yīng)時(shí)間</b></p><

36、;p>　　如果在一個(gè)掃描周期剛結(jié)束之前收到一個(gè)輸入信號(hào)，在下一個(gè)掃描周期之前進(jìn)入輸入采樣階段，這個(gè)輸入信號(hào)就被采樣，使輸入更新，這時(shí)響應(yīng)時(shí)間最短。</p><p><b>　?。?）最長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間</b></p><p>　　如果收到一個(gè)輸入信號(hào)經(jīng)輸入延遲后，剛好錯(cuò)過(guò)I/O 刷新的時(shí)間，在該掃描周期內(nèi)這個(gè)輸入信號(hào)無(wú)效，要到下一個(gè)掃描周期輸入采樣階段才被讀入，使輸入

37、更新，這時(shí)響應(yīng)時(shí)間最長(zhǎng)。由于PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式，即對(duì)信息串行處理方式，必定導(dǎo)致輸入、輸出延遲響應(yīng)，產(chǎn)生滯后現(xiàn)象。對(duì)于一般工業(yè)控制要求，這種滯后現(xiàn)象是允許的。但是對(duì)那些要求響應(yīng)時(shí)間小于掃描周期的控制系統(tǒng)則不能滿足，這時(shí)可以使用智能輸I/O單元(如快速響應(yīng)I/O模塊)或?qū)ｉT的指令(如立即I/O指令)，通過(guò)與掃描周期脫離的方式來(lái)解決。</p><p>　　3.2 PLC機(jī)型選擇步驟與原則</p>

38、;<p>　　PLC機(jī)型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比的最優(yōu)化機(jī)型。在工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較小）的場(chǎng)合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC。對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制以及以開(kāi)關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目中，一般其控制速度無(wú)須考慮，因此，選用帶A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿足要求。</p&g

39、t;<p>　　而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項(xiàng)目中（如要實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來(lái)選用中檔或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過(guò)程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動(dòng)化等。</p><p>　　(一) 合理的結(jié)構(gòu)型式</p><p>　　PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。</p><p&g

40、t;　　整體式PLC的每一個(gè)I／O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小,一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便,在I／O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)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(fù)雜的控制系統(tǒng)。</p><p>　　(二) 安裝方式的選擇</p><p>　　PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程I／O式以及多臺(tái)PLC

41、聯(lián)網(wǎng)的分布式。</p><p>　　集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I／O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)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(yuǎn)程I／O可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程I／O電源；多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。</p><p>　　(三)相應(yīng)的功能要求</p&

42、gt;<p>　　一般小型(低檔)PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開(kāi)關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。</p><p>　　對(duì)于以開(kāi)關(guān)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(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。</p><p>　　對(duì)于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中

43、檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過(guò)程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。</p><p><b>　　(四)響應(yīng)速度要求</b></p><p>　　PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度，可選用具有高速I

44、／O處理功能的PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。</p><p>　　(五)系統(tǒng)可靠性的要求</p><p>　　對(duì)于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。</p><p>　　3.3 PLC的容量包括I／O點(diǎn)數(shù)和用戶存儲(chǔ)容量?jī)蓚€(gè)方面</p><p>　　(一)I／

45、O點(diǎn)數(shù)的選擇</p><p>　　PLC平均的I／O點(diǎn)的價(jià)格還比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的I／O點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭(zhēng)使用的I／O點(diǎn)最少，但必須留有一定的裕量。</p><p>　　通常I／O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際需要，再加上10％~15％的裕量來(lái)確定。</p><p>　　(二) 存儲(chǔ)容量的選擇</p><p

46、>　　用戶程序所需的存儲(chǔ)容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān)，而且還與功能實(shí)現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個(gè)初學(xué)者，在完成同一復(fù)雜功能時(shí)，其程序量可能相差25％之多，所以對(duì)于初學(xué)者應(yīng)該在存儲(chǔ)容量估算時(shí)多留裕量。</p><p>　　PLC的I／O點(diǎn)數(shù)的多少，在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可在I／O點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下式估算存儲(chǔ)容量后，再加20％~30％的裕量。</p&

47、gt;<p>　　存儲(chǔ)容量（字節(jié)）＝開(kāi)關(guān)量I／O點(diǎn)數(shù)×10 ＋ 模擬量I／O通道數(shù)×100</p><p>　　另外，在存儲(chǔ)容量選擇的同時(shí)，注意對(duì)存儲(chǔ)器的類型的選擇。</p><p>　　3.4 控制要求分析</p><p>　　當(dāng)主持人打開(kāi)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)后，在設(shè)定時(shí)間T1 內(nèi)，如果某組搶先按下?lián)尨鸢粹o，則驅(qū)動(dòng)音效電路發(fā)出聲響，并且在8段

48、數(shù)碼管顯示器上顯示出搶答成功的組號(hào)，此時(shí)電路實(shí)現(xiàn)互鎖，其他組再按下?lián)尨鸢粹o為無(wú)效;</p><p>　　在搶答成功后，定時(shí)器停止工作。顯示器顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間。主持人打開(kāi)開(kāi)關(guān)S，系統(tǒng)清零。</p><p>　　3.5 搶答電路分析</p><p>　　圖3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　Figure 3.2 system s

49、tructure diagram</p><p>　　圖3.3 系統(tǒng)外部接線圖</p><p>　　Figure 3.3 system outside wiring diagram</p><p><b>　　3.6 程序流程圖</b></p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)</b></p

50、><p>　　4.1 I/O分配表</p><p>　　4.2根據(jù)控制要求進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì)</p><p>　　(一號(hào)選手搶答按鈕)</p><p>　　(二號(hào)選手搶答按鈕)</p><p>　　(三號(hào)選手搶答按鈕)</p><p>　　(四號(hào)選手搶答按鈕)</p><p>　

51、　(五號(hào)選手搶答按鈕)</p><p>　　(六號(hào)選手搶答按鈕)</p><p>　　(七號(hào)選手搶答按鈕)</p><p>　　(八號(hào)選手搶答按鈕)</p><p>　　（主持人閉合搶答開(kāi)關(guān)Ｓ，即I1.0閉合，搶答開(kāi)始。8組選手任一選手按其搶答按鈕，將其輸出自鎖。當(dāng)搶答結(jié)束或無(wú)人搶答時(shí)，主持人打開(kāi)開(kāi)關(guān)S,即I1.0打開(kāi)，系統(tǒng)清零）</p

52、><p><b>　　（1號(hào)選手指示燈）</b></p><p><b>　?。?號(hào)選手指示燈）</b></p><p><b>　　（3號(hào)選手指示燈）</b></p><p><b>　?。?號(hào)選手指示燈）</b></p><p>&

53、lt;b>　?。?號(hào)選手指示燈）</b></p><p><b>　?。?號(hào)選手指示燈）</b></p><p><b>　　（7號(hào)選手指示燈）</b></p><p><b>　?。?號(hào)選手指示燈）</b></p><p>　?。▋?yōu)先搶答的選手對(duì)應(yīng)的指示燈亮

54、。該段梯形圖使用互鎖。一旦有選手選中，其他選手搶答無(wú)效）.</p><p>　　（T1為特殊的定時(shí)器，其定時(shí)為30秒，輸出16進(jìn)制。8位選手一旦其中一位搶答成功，M1.0常閉觸電斷開(kāi)，T1以BCD輸出）</p><p>　　數(shù)碼管1——選手編號(hào)</p><p>　　數(shù)碼管2——計(jì)時(shí)器十位</p><p>　　數(shù)碼管3——計(jì)時(shí)器個(gè)位</p

55、><p><b>　　5 仿真與調(diào)試</b></p><p>　　5.1 仿真軟件GX Developer8.0概要 </p><p>　　GX Developer8.0編程軟件是FX系統(tǒng)PLC專用的編程軟件，其編程界面和幫助文檔均已漢化，占用空間小，安裝好后僅占用約90MB的空間，功能較強(qiáng)，在Windows98/2000/XP系統(tǒng)下均可運(yùn)行。&

56、lt;/p><p>　　GX Developer主要是指能執(zhí)行以下功能的軟件包： </p><p><b>　　1. 程序的創(chuàng)建 </b></p><p>　　2. 對(duì)可編程控制器CPU進(jìn)行寫入、讀出 </p><p>　　3. 監(jiān)視(例如：軟元件批量監(jiān)視) </p><p>　　監(jiān)視有梯形圖監(jiān)視、軟

57、元件批量監(jiān)視、軟元件登錄監(jiān)視功能。 </p><p><b>　　4. 調(diào)試 </b></p><p>　　將所創(chuàng)建的順控程序?qū)懭氲娇删幊炭刂破鰿PU中，對(duì)順控程序能否正常動(dòng)作進(jìn)行測(cè)試。此外，通過(guò)使用新開(kāi)發(fā)的GX Simulator,可以在單臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)中進(jìn)行調(diào)試。</p><p><b>　　5. PLC診斷 </b>&

58、lt;/p><p>　　由于顯示了當(dāng)前的出錯(cuò)狀態(tài)以及故障記錄等，因此可以在短時(shí)間內(nèi)完成除錯(cuò)。此外，通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)視(僅為QCPU(Q模式))可以獲取關(guān)于特殊功能的詳細(xì)信息，因此在出錯(cuò)時(shí)可以在更短的時(shí)間內(nèi)完成除錯(cuò)。 </p><p>　　5.2 系統(tǒng)的仿真 </p><p>　　1）搶答情況（假如是第1組）仿真圖如圖5.1所示</p><p>　　X0

59、11 主持人開(kāi)始 TS1 定時(shí)器T1</p><p>　　指示燈（Y000）、蜂鳴器（Y010）、數(shù)碼管顯示（Y021、Y022）為組號(hào)1</p><p>　　圖5.1 正常搶答仿真圖</p><p>　　Figure 5.1 normal vies to answer first the simulation diagram</p><

60、;p>　　2）無(wú)人應(yīng)答及答題超時(shí)的情況</p><p>　　X011 主持人開(kāi)始、蜂鳴器（Y10）仿真圖如圖5.2所示</p><p>　　規(guī)定時(shí)間內(nèi)無(wú)人搶答，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，顯示00</p><p>　　圖5.2 無(wú)人應(yīng)答及答題超時(shí)仿真圖</p><p>　　Figure 5.2 nobody reply and answer ti

61、meout simulation diagram</p><p>　　5.3 工作過(guò)程分析 </p><p>　　1)開(kāi)始搶答前，主持人在提問(wèn)之后，接通開(kāi)關(guān)（S）X0111啟動(dòng)定時(shí)器 T1,本程序預(yù)設(shè)為 30s)。 </p><p>　　2)在搶答限時(shí)內(nèi)，當(dāng)某一組搶先按下?lián)尨鸢粹o后，對(duì)應(yīng)的輔助繼電器接通，同時(shí)切斷其它搶答回路，實(shí)現(xiàn)互鎖。如 一組接通后，其他組再按下將

62、不會(huì)起作用。</p><p>　　3)搶答成功后，輔助繼電器 M2接通，啟動(dòng)音效電路和指示燈，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)。 </p><p>　　4)如果在限時(shí)內(nèi)無(wú)人搶答，則啟動(dòng)音效電路和指示燈顯示“00”。 </p><p>　　5)搶答成功后，主持人斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S ，系統(tǒng)則清零本次搶答結(jié)束。</p><p><b

63、>　　致謝</b></p><p>　　通過(guò)本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我懂得了在實(shí)踐中遇到的問(wèn)題怎樣用理論去解決。</p><p>　　在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我也遇到了許多困難得到了學(xué)校里其他老師的幫助和指導(dǎo)，我也要感謝我的母校焦作大學(xué)，是她提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和生活環(huán)境，讓我的三

64、年大學(xué)生活豐富多彩，為我的人生留下精彩的一筆。</p><p>　　經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的時(shí)間，在老師、同學(xué)的幫助下，在我的不斷努力下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于要完成了。從設(shè)計(jì)中我學(xué)到許多知識(shí)，也理解了做任何事都要細(xì)心的道理。知識(shí)的積累是一點(diǎn)一滴的，在設(shè)計(jì)中我也感受頗深。在此我要真誠(chéng)的感謝我的導(dǎo)師老師，趙老師及時(shí)的幫我解決我在設(shè)計(jì)中遇到的各種問(wèn)題和困難，并主動(dòng)為我提供各種相關(guān)技術(shù)資料，在趙老師的幫助和指導(dǎo)下我順利完成了本次畢業(yè)設(shè)

65、計(jì)，也讓我在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中受益匪淺，在此向趙老師致以深切的謝意！祝愿老師：工作順利！身體健康！</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　I/O接線原理圖</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 廖常初.PL

66、C編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008。</p><p>　　[2]林明星.電氣控制及可編程序控制器[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004。</p><p>　　[3]周淑珍、高鴻斌.PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2004。</p><p>　　[4]王玉中.電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).河南：河南科學(xué)技術(shù)出版社，2006。 <

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