2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)</p><p>  設(shè)計(論文)題目: 智能搶答器控制系統(tǒng)的設(shè)計(PLC)</p><p>  專 業(yè):   電氣自動化    </p><p>  班 級:    電氣11-1        </p><p>  學(xué) 號:   

2、      </p><p>  姓 名:              </p><p>  指 導(dǎo) 教 師:             </p><p> ?。玻埃?年 11月 01日</p><p><b>  目 錄</b></p&

3、gt;<p><b>  第一章 緒論1</b></p><p>  1.1 選題背景和設(shè)計目的1</p><p>  1.2 PLC智能搶答器的工作原理3</p><p>  第二章 硬件設(shè)計及PLC控制組態(tài)4</p><p>  2.1控制系統(tǒng)選取4</p><p> 

4、 2.2控制系統(tǒng)的硬件組成5</p><p><b>  2.3硬件組態(tài)5</b></p><p>  第三章 控制程序設(shè)計6</p><p><b>  3.1控制要求6</b></p><p>  3.2 功能FC1和FC2的程序設(shè)計6</p><p>  3.

5、2.1 功能FC1的程序設(shè)計6</p><p>  3.2.2 功能FC2的程序設(shè)計8</p><p>  3.3 OB1的程序設(shè)計11</p><p>  3.4 利用仿真程序?qū)Τ绦蜻M行方案調(diào)試12</p><p>  3.4.1 打開仿真工具PLCSIM12</p><p>  3.4.2 下載PLC硬件

6、信息和PLC控制程序程序12</p><p>  3.4.3 調(diào)試智能搶答器PLC控制系統(tǒng)13</p><p><b>  結(jié)論15</b></p><p><b>  致 謝16</b></p><p><b>  參考文獻17</b></p>&l

7、t;p><b>  摘 要</b></p><p>  近年來隨著科技的飛速發(fā)展, PLC的應(yīng)用不斷地走向深入,同時帶動傳統(tǒng)的控制檢測技術(shù)的不斷更新,可編程控制器由于其優(yōu)良的控制性能,極高的可靠性,在各行各業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛普及。對于搶答器其廣泛用于電視臺、商業(yè)機構(gòu)、企事業(yè)工會組織、俱樂部及學(xué)校等單位組織舉辦各種知識、技術(shù)競賽及文娛活動時作搶答之用,為競賽增添了刺激性、娛樂性,在一定

8、程度上豐富了人們的業(yè)余生活,并且給人的視覺效果非常好,是各單位開展素質(zhì)教育、精神文明、娛樂活動的必備產(chǎn)品。</p><p>  本次設(shè)計是利用PLC(Programmable Logic Controller)對PLC控制的智能搶答器進行控制。首先,選擇這個題目之后,我對本次設(shè)計進行了全面的思考。使自己對本次設(shè)計有一個大致的總體思路,然后仔細分析PLC控制的智能搶答器的工作原理,以及它的一些工作過程,分析后得出它

9、主要需要完成主持人的控制、選手的搶答、違規(guī)、計時及輸出顯示功能等??紤]到只是PLC控制的智能搶答器則輸出端口需要5個,輸入端口需要5個,由于PLC具有可靠性高、體積小、通用性、使用方便等優(yōu)點,因此,我決定選用SIMATIC S7-200作為本次設(shè)計的PLC。具有方便靈活,維護使用方便等特點。</p><p>  關(guān)鍵詞: 智能控制;搶答器;PLC</p><p><b>  第一

10、章 緒論</b></p><p>  1.1 選題背景和設(shè)計目的</p><p>  搶答器廣泛用于電視臺、商業(yè)機構(gòu)及學(xué)校,為競賽增添了刺激性、娛樂性,在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。本文介紹一種數(shù)字式搶答器,能使四個隊同時參加搶答,賽場中設(shè)有1個主持人臺,4個參賽臺,分別為1號、2號、3號、4號參賽臺.總體設(shè)計選用西門子PLC控制,搶答操作方便,在很多的場所都可以使用,并且

11、給人的視覺效果非常好。</p><p>  搶答器,顧名思義就是用于比賽時,跟對手比反應(yīng)時間,思維運轉(zhuǎn)快慢的新型電器。隨著社會科技技術(shù)的不斷發(fā)展,他的應(yīng)用場合也隨之增加;技術(shù)含量大大提升;更加方便可靠。目前, 形式多樣、功能完備的搶答器已廣泛應(yīng)用于電視臺、商業(yè)機構(gòu)、學(xué)校及企事業(yè)單位, 它為各種競賽增添了刺激性、娛樂性, 在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。用PLC進行知識競賽搶答器設(shè)計,其控制方便,靈活,只要改變輸

12、入PLC的控制程序,便可改變競賽搶答器的搶答方案。</p><p>  PLC智能搶答器與單片機搶答器相比,在許多方面都顯示出優(yōu)越性.首先說一下單片機搶答器,所謂單片機系統(tǒng)就是采用目前市場上的單片機CPU及其它外圍芯片,根據(jù)不同系統(tǒng)設(shè)計電路板,最終設(shè)計成一臺簡易的計算機系統(tǒng),并在此基礎(chǔ)上設(shè)計程序以達到所要求的控制功能。這種形式在 80年代國內(nèi)很流行,但由于受到本身可靠性及其它方面的限制,目前除了儀表上仍然采用外,

13、在工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用已逐步被PLC所代替。</p><p>  單片機的可靠性:由于目前國內(nèi)市場上的單片機芯片的品質(zhì)良莠不齊,很大一部分還是國外篩選出來的次等品,加上其它外圍元件(如電阻、電容等)的參數(shù)離散性也很大,批量小的產(chǎn)品不可能經(jīng)過篩選配對等技術(shù)處理,因此這樣的產(chǎn)品很難做到很好的一致性和高可靠性,因為任一元件的參數(shù)偏離設(shè)計要求都會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。另外,單片機的所有器件均不是工業(yè)級的,抗干擾性特別是抗電源干擾能

14、力很弱,而國內(nèi)的電源一般都很差,加上壓片機的變頻調(diào)速對電源的干擾很大,因此,更可能引起單片機系統(tǒng)的不穩(wěn)定。</p><p>  單片機的可擴展性:由于單片機的線路是根據(jù)一定的功能要求特別設(shè)計的,所以要增加一個功能就要重新設(shè)計線路,而且對應(yīng)的程序都要重新設(shè)計。這樣對于增加功能的開發(fā)成本和周期都會增加。</p><p>  單片機的可維護性:一旦單片機系統(tǒng)出現(xiàn)故障,很難診斷出故障元件,最簡單的

15、方法是更換整個系統(tǒng),這樣維修成本增加了。</p><p>  操作:現(xiàn)在國內(nèi)單片機系統(tǒng)的操作均采用自設(shè)計的鍵盤,設(shè)定數(shù)據(jù)用撥碼開關(guān),顯示用LED,整個面板顯得繁鎖,而且為了減少操作鍵,設(shè)計時往往一鍵多用,操作人員很難脫開說明書操作。特別是故障顯示只能顯示故障代碼,一旦發(fā)生故障,操作人員必須翻閱說明書方能發(fā)現(xiàn)故障所在,最終按說明書指示排除故障,這樣排除故障的時間相對較長??傊?,這樣的人機對話不夠友善。</p&

16、gt;<p>  特點:不可靠,價格便宜。</p><p>  可編程控制器(PLC): 所謂PLC系統(tǒng)就是采用目前市場上各大工業(yè)控制廠家生產(chǎn)的可編程控制器,根據(jù)要求選用不同的模塊,在此基礎(chǔ)上設(shè)計程序以達到所設(shè)計的功能。這種形式目前在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用最為廣泛。</p><p>  PLC的可靠性:進口PLC采用的CPU都是生產(chǎn)廠家專門設(shè)計的工業(yè)級專用處理器,其余各元件也是直接向生

17、產(chǎn)廠家購買的,經(jīng)過嚴(yán)格挑選的工業(yè)級元件,另外它的電源模塊也是集各大公司工業(yè)控制的經(jīng)驗而特別設(shè)計的,抗干擾性特別是抗電源干擾能力有很大提高,即使在電源很差和變頻調(diào)速的干擾下仍能正常工作。</p><p>  PLC的可擴展性:要增加一個功能只要增加相應(yīng)的模塊和修正對應(yīng)的程序,而PLC的編程相對比較簡單,這樣對于開發(fā)周期會縮短。</p><p>  PLC的可維護性:PLC本身有很強的自診斷功

18、能,一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障,根據(jù)自診斷很容易診斷出故障元件,即使非專業(yè)人員也能維修,如果故障由于程序設(shè)計不合理引起,由于它提供完善的調(diào)試工具,要找出故障也較為簡單。</p><p>  操作:PLC的操作采用觸摸式操作終端,人機界面,全屏顯示,上面設(shè)計了很詳盡的操作指南,即使第一次使用,也能根據(jù)提示順利操作,這就降低了對操作人員的要求,一般工人也能很快掌握。另外,一旦系統(tǒng)發(fā)生故障,畫面自動切換到故障提示畫面,提示故障原

19、因和排除方法。甚至可以顯示故障在機器上的位置,維修人員可以根據(jù)提示很快排除故障。</p><p>  特點:價格與前二種控制器相比略貴,可靠性好,操作簡單。</p><p>  1.2 PLC智能搶答器的工作原理</p><p>  我所設(shè)計的PLC智能搶答器是適合四個人搶答的四路搶答器,現(xiàn)在以四路搶答器為例。4人搶答器有5個按鈕作為輸入信號,分別接I0.1、I0.

20、2、I0.3、I0.4,主持人的復(fù)位按鈕I0.5與啟動按鈕對應(yīng)I0.6,違規(guī)輸出燈為Q0.1。要求:1.當(dāng)主持人按下啟動按鈕后開始搶答,并限定時間,最先按下按鈕的由7段數(shù)碼顯示管顯示該臺臺號,其他搶答按鈕無效。2.如果在限定的時間內(nèi)各參賽選手在30秒內(nèi)沒有按下?lián)尨鸢粹o,此后再按下?lián)尨鸢粹o則無效。3.如果主持人未按下啟動按鈕之前,有人按下?lián)尨鸢粹o,則屬違規(guī),在顯示該臺臺號時,違規(guī)指示燈亮,其它搶答按鈕無效;4.各臺臺好數(shù)字顯示的消除,及違

21、規(guī)指示燈的關(guān)斷,都要通過主持人去按下復(fù)位按鈕。</p><p>  工作原理圖如圖1.1所示。</p><p>  圖1.1 智能搶答器工作原理圖</p><p>  第二章 硬件設(shè)計及PLC控制組態(tài)</p><p><b>  2.1控制系統(tǒng)選取</b></p><p>  搶答器對時間間隔的要

22、求很高,而且多在會議、答辯賽等一些正規(guī)的需要進行搶答的場合中使用,所以對設(shè)備的精準(zhǔn)性和可靠性要求很高。為此,我們對將采用的控制系統(tǒng)進行了全面的分析對比??删幊炭刂破鳎≒LC)是由工業(yè)微型計算機、輸入, 輸出設(shè)備、保護及抗干擾隔離電路等構(gòu)成的微機控制裝置,具有順序、周期性工作的特征,從應(yīng)用角度看可編程控制器具有如下特點:</p><p>  1、可靠性高:由于可編程控制器的輸入, 輸出端口均采用繼電器或光電耦合器件

23、,采取了隔離和抗干擾措施,使其具有很高的抗干擾能力,因而能在惡劣環(huán)境下可靠工作。</p><p>  2、體積?。河捎谠谥圃鞎r采用了大規(guī)模集成電路和微處理器,用軟件編程代替了硬連線,便于安裝,實現(xiàn)了小型化。</p><p>  3、通用性好:由于可編程控制器采用模塊化結(jié)構(gòu),一般有CPU 模塊、電源模塊、PID模塊、模擬輸入和輸出模塊等,可以用這些模塊靈活的組成各種不同的控制系統(tǒng),對不同的控

24、制系統(tǒng),只需選取不同的模塊即可,因而具有很好的適用性。</p><p>  4、使用方便:對于不同的控制系統(tǒng),當(dāng)硬件結(jié)構(gòu)選定后,如果輸入、輸出作很小的變動時,只需修改相應(yīng)程序即可,無需對系統(tǒng)連線做較大的修改,減少了現(xiàn)場調(diào)試的工作量,使用起來靈活方便?;诳删幊炭刂破鞯纳鲜鰞?yōu)點能夠適應(yīng)和滿足立體車庫高性能的使用要求,所以我確定該車庫控制系統(tǒng)為PLC(西門子S7-300系列)。</p><p>

25、;  S7-200系列的PLC在各種行業(yè)的檢測及控制的自動化都得到廣泛的應(yīng)用。由于其具有極高的性價比,在以下幾方面都有優(yōu)越的表現(xiàn):極高的可靠性、程序易于掌握,實時特性功能、編程語言指令豐富,操作簡便,有豐富的擴展功能。搶答器所使用的各種判斷信號均為數(shù)字量,所以用西門子S7-300系列就完全可以滿足電氣控制系統(tǒng)方面的要求。</p><p>  2.2控制系統(tǒng)的硬件組成</p><p>  搶

26、答器控制系統(tǒng)有4個答題人搶答按鈕,一個主持人復(fù)位與開始按鈕,5個搶答信號燈,5個輸入信號,5個輸出信號,PLC系統(tǒng)可選擇以下配置。</p><p>  1)PS 307(5A)電源模塊一只,訂貨號為6ES7 307-1EA00-0AA0。</p><p>  2)CPU 315T-2 DP(1)模塊一只,訂貨號為6ES7 315-1AF03-0AB0。</p><p&g

27、t;  3)DI8/DO8*24V/0.5A數(shù)字輸出模塊一只,訂貨號為6ES7 323-1BL00-0AA0。</p><p><b>  2.3硬件組態(tài)</b></p><p><b>  如圖2.1所示。</b></p><p>  圖2.1 PLC硬件組態(tài)</p><p>  搶答器控制系統(tǒng)的

28、I/O端子分配如表2.2所示:</p><p>  圖2.2 PLCI/O端子分配表</p><p>  第三章 控制程序設(shè)計</p><p><b>  3.1控制要求</b></p><p>  參與搶答的四人中只要一人按下?lián)尨鸢粹o,便會接通本組搶答信號燈,改組的搶答信號燈亮,告訴主持人和觀眾該組獲得搶答權(quán),同時切斷

29、其他各組信號燈電路;其他組的答題人不能繼續(xù)搶答,每題的答題時間為5秒,不論答題人是否回答完整,都將進入下一輪搶答,這時主持人第一次按下SB5按鈕,清除上一輪搶答信號,主持人的信號燈亮,當(dāng)主持人再次按下SB5按鈕,主持人信號燈滅,這時下一輪搶答開始,選手開始搶答。</p><p>  3.2 功能FC1和FC2的程序設(shè)計</p><p>  3.2.1 功能FC1的程序設(shè)計</p>

30、;<p>  SB1按鈕可以作為SR觸發(fā)器的置位信號,而且要串入其他3路的互鎖信號,否則就不止一盞燈亮,中間儲存位地址為M0.0.其他3路的工作原理相同,中間存儲地址分別為M0.1、M0.2、M0.3,F(xiàn)C1程序如圖3.1,圖3.2,圖3.3,圖3.4所示。如果置位和復(fù)位信號同時滿足,復(fù)位信號優(yōu)先,即主持人優(yōu)先。</p><p>  圖3.1 第一組搶答成功</p><p>

31、  圖3.2 第二組搶答成功</p><p>  圖3.3 第三組搶答成功</p><p>  圖3.4 第四組搶答成功</p><p>  3.2.2 功能FC2的程序設(shè)計</p><p>  在FC2中,設(shè)計SB5的下降沿觸發(fā)接通延時定時器T1,在FC1中每一路串入T1的常閉觸點。SB5的上升沿用于復(fù)位定時器T1,為下次延時做準(zhǔn)備,如圖3

32、.5,圖3.6,圖3.7,圖3.8,圖3.9,圖3.10所示。</p><p><b>  圖3.5</b></p><p><b>  圖3.6</b></p><p><b>  圖3.7</b></p><p><b>  圖3.8</b></

33、p><p><b>  圖3.9</b></p><p><b>  圖3.10</b></p><p>  3.3 OB1的程序設(shè)計 </p><p>  搶答器程序采用模塊式結(jié)構(gòu),在組織塊OB1中編寫主程序,F(xiàn)C1、FC2在其中是子程序,主程序如圖3.11所示。</p><p

34、>  圖3.11 OB1中的主程序</p><p>  3.4 利用仿真程序?qū)Τ绦蜻M行方案調(diào)試 </p><p>  完成了四路數(shù)字搶答器的控制系統(tǒng)的程序后,用仿真工具PLCSIM進行調(diào)試。</p><p>  3.4.1 打開仿真工具PLCSIM </p><p><b>  如圖3.12所示。</b>&

35、lt;/p><p>  圖3.12 打開仿真工具</p><p>  3.4.2 下載PLC硬件信息和PLC控制程序程序 </p><p><b>  如圖3.13所示。</b></p><p>  圖3.13 下載程序到仿真系統(tǒng)</p><p>  3.4.3 調(diào)試四路搶答器PLC控制系統(tǒng) &

36、lt;/p><p>  搶答開始,第一組選手搶答成功,如圖3.14所示。</p><p>  圖3.14 第一組選手搶答成功</p><p>  第一組選手搶答成功5秒時間到,第一組燈熄滅,進入下一題,如圖3.15所示。</p><p>  圖3.15 回答時間5秒到</p><p>  上一題回答后,進入下一題,主持人清

37、除上一輪搶答信號,HL5亮,如圖3.16所示。</p><p>  圖3.16 主持人清除上一輪信號</p><p>  主持人再次按下SB5,下一輪搶答開始,HL5熄滅,如圖3.17所示。</p><p>  圖3.17 主持人再次按下SB5,下一輪開始</p><p><b>  結(jié)論</b></p>

38、<p>  本次設(shè)計通過利用PLC(Programmable Logic Controller)對PLC控制的四路數(shù)字搶答器進行控制。我對本次設(shè)計經(jīng)過了全面的思考,整理總體思路,然后仔細分析PLC控制的四路數(shù)字搶答器的工作原理,以及它的一些工作過程,分析后得出它主要需要完成主持人的控制、選手的搶答、計時及輸出顯示功能等。我選用了SIMATIC S7-300作為本次設(shè)計的PLC。通過多次對程序的修改和仿真調(diào)試,最終實現(xiàn)了基于S7

39、-300的數(shù)字搶答器的設(shè)計。</p><p><b>  致 謝</b></p><p>  經(jīng)過幾個月的時間,在各位老師、同學(xué)的幫助下,在我的不斷努力下,我的畢業(yè)實踐任務(wù)書終于要完成了。從設(shè)計中我學(xué)到許多知識,也理解了做任何事都要細心的道理。知識的積累是一點一滴的,在設(shè)計中我也感受頗深。在此我要真誠的感謝XX老師給予我的指導(dǎo),在設(shè)計過程中XX老師嚴(yán)格督促我的畢業(yè)設(shè)

40、計速度,及時的幫我解決我在設(shè)計中遇到的各種問題和困難,在設(shè)計中一直對我嚴(yán)格要求,在整個畢業(yè)設(shè)計過程中都給我耐心的指導(dǎo)和講解,并主動為我提供各種相關(guān)技術(shù)資料,在XX老師的幫助和指導(dǎo)下我順利完成了本次畢業(yè)設(shè)計,也讓我在這次畢業(yè)設(shè)計中受益匪淺,在此謹(jǐn)向XX老師致以深切的謝意!</p><p>  在這次畢業(yè)設(shè)計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XXX,是她提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和生活

41、環(huán)境,讓我的三年大學(xué)生活豐富多彩,為我的人生留下精彩的一筆。</p><p>  感謝評閱和閱讀本設(shè)計論文的老師為此付出的辛勤勞動!</p><p>  在此還要感謝XXX的全體老師,感謝他們對我的培養(yǎng)!</p><p>  最后祝愿各位老師:合家歡樂!工作順利!身體健康</p><p><b>  參考文獻</b>&l

42、t;/p><p>  [1] 林明星.電氣控制及可編程序控制器[M ].機械工業(yè)出版社,2004 </p><p>  [2] 周淑珍、高鴻斌.PLC分析與設(shè)計應(yīng)用.電子工業(yè)出版社,2004</p><p>  [3] 王玉中.電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).河南科學(xué)技術(shù)出版社,2006</p><p>  [4] 張新軍.電氣控制與PLC技術(shù)及應(yīng)用.

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