搶答器的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程設(shè)計(jì)名稱： 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) 設(shè)計(jì)題目： 搶答器的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)依據(jù)、要求及主要內(nèi)容：一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握PLC電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。2、 掌握PLC電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、PLC型可編程控制臺(tái)。2、編程器。3、實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。4、控制要求的其他外圍設(shè)備。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容（一）控制要求設(shè)計(jì)供4組參賽隊(duì)伍進(jìn)行搶答的控制系統(tǒng)，有數(shù)字顯示和聲音提示，并設(shè)有答題時(shí)間控制。1、參賽者只有在主持人按下開(kāi)始搶答按鈕后再開(kāi)始搶答才有效，否則按搶答器按鈕或一直按著搶答器按鈕不放，均不起作用。2、在搶答時(shí)顯示最先搶到的一組的組號(hào)，揚(yáng)聲器響一聲，其他組均被封鎖。3、

2、每道答題在規(guī)定的時(shí)間10S內(nèi)完成，超時(shí)則自動(dòng)取消答題資格，顯示器數(shù)字顯示0并報(bào)警一聲。4、 答題完成后由主持人結(jié)束答題，即復(fù)位，顯示器數(shù)字回到0。（二）I/O分配1輸入： X0主持人開(kāi)始搶答按鈕SB0 X11主持人結(jié)束搶答按鈕SB11 X1第一組搶答按鈕SB1 X2第二組搶答按鈕SB2 X3第三組搶答按鈕SB3 X4第四組搶答按鈕SB4 輸出： Y0揚(yáng)聲器控制信號(hào) Y1個(gè)位數(shù)字a段控制信號(hào) Y2個(gè)位數(shù)字b段控制信號(hào) Y3個(gè)位數(shù)字c段控制信號(hào) Y4個(gè)位數(shù)字d段控制信號(hào) Y5個(gè)位數(shù)字e段控制信號(hào) Y6個(gè)位數(shù)字f段控制信號(hào) Y7個(gè)位數(shù)字g段控制信號(hào)（三）設(shè)計(jì)要求1、 畫(huà)出PLC的輸入輸出設(shè)備的接線圖

3、；2、 使用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法完成梯形圖、指令表的程序設(shè)定；3、 完成程序的仿真調(diào)試和模擬試驗(yàn)；4、 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。目 錄1概述32方案確定43硬件參數(shù)設(shè)計(jì)43.1 PLC的選型63.2 I/O端口分配63.3主要參數(shù)分析及器件選型73.4確定外部接線方案84軟件設(shè)計(jì)84.1設(shè)計(jì)流程圖84.2設(shè)計(jì)梯形圖95軟件仿真116實(shí)物接線117現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試118心得體會(huì)11一、主要功能的概述設(shè)計(jì)供4組參賽隊(duì)伍進(jìn)行搶答的控制系統(tǒng)，有數(shù)字顯示和聲音提示，并設(shè)有答題時(shí)間控制。參賽者只有在主持人按下開(kāi)始搶答按鈕后再開(kāi)始搶答才有效，否則按搶答器按鈕或一直按著搶答器按鈕不放，均不起作用。在搶答時(shí)顯示最先搶到的一組的組號(hào)，揚(yáng)聲

4、器響一聲，其他組均被封鎖。每道答題在規(guī)定的時(shí)間10S內(nèi)完成，超時(shí)則自動(dòng)取消答題資格，顯示器數(shù)字顯示0并報(bào)警一聲。答題完成后由主持人結(jié)束答題，即復(fù)位，顯示器數(shù)字回到0。二、 方案確定經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法:（1）分析工藝流程與控制要求，確定輸入與輸出信號(hào)；（2）確定輸入輸出接線方案；（3）根據(jù)工藝流程與控制時(shí)序，按階段設(shè)計(jì)梯形圖；（4）調(diào)整優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行邏輯檢查。三、硬件設(shè)計(jì)3.1.PLC的選型1）可編程序控制器的結(jié)構(gòu) PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和編程設(shè)備組成CPU相當(dāng)于人的大腦，存儲(chǔ)器是存儲(chǔ)文件的。把文件掃描，在把文件打印出來(lái)，這是I/O的功能，相當(dāng)與人的五官?？删幊绦蚩刂?/p>

5、器其實(shí)和微機(jī)差不多。由微處理器（CPU），存儲(chǔ)器（ROM，RAM），輸入/輸出單元（I/O），編程器用于用戶程序的編制，調(diào)試檢查和監(jiān)視，還可通過(guò)鍵盤(pán)調(diào)用和顯示PLC的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。電源是提供PLC的能源。2）可編程序控制器的特點(diǎn)（1）、可靠性高，抗抗干擾能力強(qiáng)?。ㄆ骄鶡o(wú)故障時(shí)間一般可達(dá)35萬(wàn)小時(shí)。（2）、維修方便（3）、靈活：通用（4）、功能完善（5）、接線簡(jiǎn)單（6）、編程簡(jiǎn)單，使用方便。3)可編程序控制器的工作原理 PLC的工作原理就是無(wú)限循環(huán)掃描，掃描過(guò)程是，初始化處理；處理輸入信號(hào)階段；程序處理階段；處理輸出信號(hào)階段。掃描周期過(guò)程是T=（讀入一點(diǎn)時(shí)間*點(diǎn)數(shù)）+（運(yùn)算速度*程序步

6、數(shù)）+故障診斷時(shí)間。4)可編程序控制器應(yīng)用場(chǎng)合（1 開(kāi)關(guān)量邏輯控制（2 模擬量閉環(huán)控制（3 數(shù)字量智能控制（4 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（5 通訊，聯(lián)網(wǎng)及采集控制5)可編程序控制器的分類(lèi)整體式：CPU單元，存儲(chǔ)器，I/O單元，安裝在同一機(jī)體內(nèi)，構(gòu)成主機(jī)。組合式：所有單元都分散在模塊上，不同的模塊可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。小型機(jī)：控制點(diǎn)數(shù)100500點(diǎn)左右。（整體試）中形機(jī)：控制點(diǎn)數(shù)5001000點(diǎn)左右。（整體試）大型機(jī)：控制點(diǎn)數(shù)1000以上（組合試）這次四路搶答器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用的是三菱系列FX1N-60MR， FX1N系列擁有無(wú)以匹及的速度、高級(jí)的功能、邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)，F(xiàn)X1N是從16到256路輸

7、入/輸出的多種應(yīng)用的選擇方案。價(jià)格便宜，功能齊全，比起其他PLC有著速度、邏輯、定位等優(yōu)越之處。安裝簡(jiǎn)單，維修方便。FX1N-60的I/O總數(shù)30，輸入/輸出各30個(gè)，輸入類(lèi)型為漏型，輸出類(lèi)型為繼電器或晶體管，F(xiàn)X1N通過(guò)儲(chǔ)存的程序周期運(yùn)轉(zhuǎn)。這是PLC的機(jī)型以及相關(guān)硬件的型號(hào)選擇。3.2.I/O端口分配輸入編號(hào)輸入設(shè)備輸出編號(hào)輸出設(shè)備X000（開(kāi)始）SB0Y000 揚(yáng)聲器X011（結(jié)束） SB11Y001數(shù)字a段X001（第一組）SB1Y002數(shù)字b段 X002（第二組） SB2Y003數(shù)字c段X003（第三組） SB3Y004數(shù)字d段 X004（第四組） SB4Y005數(shù)字e段 Y006數(shù)字

8、f段Y007數(shù)字g段3.3.主要參數(shù)分析及器件選型各搶答按鈕以及開(kāi)始結(jié)束按鈕根據(jù)設(shè)計(jì)要求均選用常開(kāi)的按鈕開(kāi)關(guān)。由于在搶答現(xiàn)場(chǎng)，揚(yáng)聲器的音量要足夠大，同時(shí)要滿足頻繁使用要求，揚(yáng)聲器要經(jīng)久耐用。由于三菱FX1N-60輸出的是直流24V的電壓，而一般的1.8英寸的八段數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電壓僅需+12V,過(guò)高電壓可能燒毀八段數(shù)碼管。因此，我們選用了特定的由+24V驅(qū)動(dòng)的八段數(shù)碼管。3.4.外部接線圖根據(jù)I/O分配點(diǎn)可以設(shè)計(jì)出外部接線圖，其中輸入端口共用一個(gè)COM口，COM0對(duì)應(yīng)Y0、COM1對(duì)應(yīng)Y1、COM2對(duì)應(yīng)Y2、Y3，而Y4、Y5、Y6、Y7共用COM3口。電源接入220V的交流電源。外部接線圖如下：

9、四、軟件設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)流程圖4.2梯形圖程序五、軟件仿真將用戶程序輸入計(jì)算機(jī)的GXDeveloper編程軟件，經(jīng)過(guò)反復(fù)編輯、編譯、上載、監(jiān)視、運(yùn)行，直至運(yùn)行正確。使用GXDeveloper編程軟件還可以在PLC運(yùn)行監(jiān)視程序執(zhí)行的過(guò)程和各元件的狀態(tài)及數(shù)據(jù)，打開(kāi)菜單選中監(jiān)控模式。這時(shí)閉合觸點(diǎn)和通電線圈內(nèi)部顏色變藍(lán)。在PLC的運(yùn)行工作狀態(tài)隨輸入條件的改變定時(shí)及計(jì)數(shù)過(guò)程的運(yùn)行，每個(gè)掃描周期的輸入階段將各個(gè)期間的狀態(tài)刷新，同時(shí)還可以動(dòng)態(tài)顯示各個(gè)定時(shí)與計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值，以便在線動(dòng)態(tài)觀察程序的運(yùn)行，出現(xiàn)錯(cuò)誤易于發(fā)現(xiàn)更改。在編輯狀態(tài)下對(duì)程序進(jìn)行修改編輯，重新變換、寫(xiě)入、監(jiān)視運(yùn)行，如此反復(fù)修改調(diào)試，直到得到正確運(yùn)

10、行結(jié)果。六、實(shí)物連線在PLC實(shí)驗(yàn)室用若干導(dǎo)線將三菱FX1N-60型PLC與八段數(shù)碼管以及揚(yáng)聲器按照外部接線圖所示線路連接。七、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試通過(guò)輸出模塊上各輸出繼電器對(duì)應(yīng)的八段數(shù)碼管的的對(duì)應(yīng)字段，觀察各輸出信號(hào)的變化是否滿足設(shè)計(jì)的要求。在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對(duì)系統(tǒng)各種不同的工作方式、順序功能圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)修改程序。直到在各種可能的情況下輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的關(guān)系完全符合要求。如果程序中某些定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過(guò)大，為了縮短調(diào)試時(shí)間，可以在調(diào)試時(shí)將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫(xiě)入它們的實(shí)際設(shè)定值。7.1運(yùn)行情況及問(wèn)題 在整個(gè)調(diào)

11、試過(guò)程中，遇到了不少的問(wèn)題，在最開(kāi)始的調(diào)試中，正常時(shí)序下的變化都有些混亂，有時(shí)候亮字段與設(shè)計(jì)不相同，有時(shí)候會(huì)有幾個(gè)字段同時(shí)亮，總之，因?yàn)槌绦蛏系母鞣N小問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致很多顯示上的問(wèn)題，通過(guò)監(jiān)控，我們一次次進(jìn)行修改，有時(shí)候程序上有矛盾，有時(shí)候少添加了一些中間繼電器，最后正常搶答條件下的運(yùn)行狀況終于與預(yù)期的一致。參賽者只有在主持人按下開(kāi)始搶答按鈕后再開(kāi)始搶答才有效，否則按搶答器按鈕或一直按著搶答器按鈕不放，均不起作用。在搶答時(shí)顯示最先搶到的一組的組號(hào)，揚(yáng)聲器響一聲，其他組均被封鎖。每道答題在規(guī)定的時(shí)間10S內(nèi)完成，超時(shí)則自動(dòng)取消答題資格，顯示器數(shù)字顯示0并報(bào)警一聲。答題完成后由主持人結(jié)束答題，即復(fù)位，顯

12、示器數(shù)字回到0。在最后，我們的運(yùn)行情況完全達(dá)到了題目的控制要求，符合預(yù)期。八、心得體會(huì)三菱系列FX1N PLC具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。PLC還具有功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣的特點(diǎn)。本次的搶答器的設(shè)計(jì)將我們學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到了實(shí)踐，深化了對(duì)可編程控制器梯形圖設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，在設(shè)計(jì)的實(shí)踐中獲得新知。該項(xiàng)目主要以三菱FX1N-60MR為核心器件，通過(guò)計(jì)算機(jī)按項(xiàng)目要求，用梯形圖編程并輸入PLC，按預(yù)定的輸入輸出接點(diǎn)接入了所需的按鈕及指示燈，經(jīng)過(guò)幾次對(duì)照實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的搶答器能可靠實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目要求。 在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的完成中遇到了很多的困難，剛開(kāi)始從網(wǎng)上搜索了很多相關(guān)的內(nèi)容，又根據(jù)自己的想法進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)果肖老師給我說(shuō)了很多很多不合理的地方，主要還是結(jié)構(gòu)不清晰、不調(diào)理。后來(lái)我又經(jīng)過(guò)思考后得到了滿足設(shè)計(jì)要求的方案。后來(lái)經(jīng)過(guò)自己一步步的歸納總結(jié)以及肖老師的耐心輔導(dǎo)，才完成了現(xiàn)在的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。此外我還遇到了許多知識(shí)上的不理解，有的是自己看書(shū)，有的是問(wèn)周?chē)睦蠋熀屯瑢W(xué)，最后還是把不懂的地方學(xué)會(huì)學(xué)懂了，知識(shí)結(jié)構(gòu)框架更加立體了，感覺(jué)非常充實(shí)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)使學(xué)生認(rèn)識(shí)理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性