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知识竞赛抢答器PLC设计(全套图纸+论文)

时间:2009-4-30来源:http://myeducs.cn 作者: 网学

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  目录

  第一章 概述 …………………………………………………………………………1

  1.1 PLC的简介………………………………………………………………………1

  1.2 PLC的用途与特点………………………………………………………………1

  1.2.1 PLC的用途………………………………………………………………1

  1.2.2  PLC的特点 ……………………………………………………………2

  1.3 PLC的分类………………………………………………………………………4

  1.3.1按I/O点数容量分类……………………………………………………4

  1.3.2按结构形式分类…………………………………………………………4

  第二章 整体方案的选择……………………………………………………………6

  2.1整体功能介绍  …………………………………………………………………6

  2.2控制要求  ………………………………………………………………………6

  2.3用单片机和PLC分别做系统的比较  …………………………………………7

  第三章 硬件电路设计  ……………………………………………………………9

  3.1控制特点分析  …………………………………………………………………9

  3.2 PLC机型的选择步骤与原则 …………………………………………………10

  3.3抢答器流程图 …………………………………………………………………11

  3.4程序中所使用的FX系列PLC的编程元件介绍………………………………11

  3.4.1三菱FX系列PLC取指令与输出指令(LD/LDI/LDP/LDF/OUT)……11

  3.4.2三菱FX系列PLC触点串联指令(AND/ANI/ANDP/ANDF) …………12

  3.4.3三菱FX系列PLC触点并联指令(OR/ORI/ORP/ORF)………………13

  3.4.4三菱FX系列PLC块操作指令(ORB / ANB) ………………………14

  3.4.5三菱FX系列PLC置位与复位指令(SET/RST) ……………………15

  3.4.6传送类指令MOV SMOV CMOV BMOV FMOV………………………………15

  3.4.7三菱FX系列PLC常数(K、H)………………………………………18

  3.4.8三菱FX系列PLC输入继电器(X) …………………………………18

  3.4.9三菱FX系列PLC输入继电器(Y) …………………………………19

  3.4.10辅助继电器  …………………………………………………………19

  3.4.11三菱FX系列PLC定时器(T)………………………………………20

  3.4.12微分指令(PLS/PLF) ………………………………………………22

  3.4.13位右移和位左移指令  ………………………………………………23

  3.5 PLC与七段LED显示器连接设计 ……………………………………………24

  3.5.1 LED数码管的结构及主要特性 ………………………………………24

  3.5.2 PLC与七段数码管方案选择 …………………………………………25

  3.5.3 PLC与七段数码管直接连接阻值计算 ………………………………26

  3.5.4 外部硬件接线图  ……………………………………………………26

  第四章  软件设计…………………………………………………………………27

  4.1I/O分配  ………………………………………………………………………27

  4.2根据控制要求进行梯形图设计 ………………………………………………28

  4.3程序运行过程分析 ……………………………………………………………33

  4.4 源程序…………………………………………………………………………34

  4.5程序的下载、安装和调试 ……………………………………………………41

  第五章 总结与展望 ………………………………………………………………42

  致谢…………………………………………………………………………………43

  参考文献……………………………………………………………………………45

  知识竞赛抢答器PLC设计

  摘 要:本文介绍了利用三菱FX2N系列PLC对知识竞赛抢答器的控制,阐述了控制方案。实现抢答器功能的方式有多种,可以采用早期的模拟电路、数字电路或模数混合电路。近年来随着科技的飞速发展,单片机、PLC的应用不断地走向深入,同时带动传统的控制检测技术的不断更新。本文采用日本三菱公司生产的FX2N-48MR型PLC 作为核心控制器进行四路抢答器系统的设计,并且设计出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。同时根据知识竞赛抢答器的控制要求和特点,确定PLC 的输入输出分配,并进行现场调试。

  关键词:PLC    知识竞赛抢答器    PLC程序设计

  Knowledge contests Responder PLC design

  Abstract: This paper describes the use of the Mitsubishi FX2N Series PLC knowledge contest Responder control on the control programme. Responder achieve in the way the various functions can be used early analog circuits, digital circuits or a few mixed mode circuit. In recent years, with the rapid development of science and technology, the single-chip microcomputer, the PLC application continuously deepening, and lead the traditional control detection technology constantly updated. In this paper, produced by Japans Mitsubishi FX2N-48MR of the PLC as the core controller Quad Responder system design, and design structure of the system, the programming instructions, ladder diagram, as well as input and output terminal of distribution programme. At the same time according to the knowledge contest Responder control requirements and characteristics of the input and output PLC determine distribution, and on-site commissioning.

  Key words: PLC    knowledge contest Responder    PLC Program Design

  第二章  整体方案的选择

  2.1整体功能介绍

  知识竞赛抢答器,顾名思义就是用于比赛时,跟对手比反应时间,思维运转快慢的新型电器。随着社会科技技术的不断发展,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。抢答器应用场合效果如下图2-1所示:

  2.2 竞赛抢答器的控制要求

  (1)知识竞赛抢答器能使4个队同时参加抢答。

  (2)设裁判队为裁判台,参赛对为参赛台。裁判台设有音响和裁判灯,并且设有裁判台开始按钮SB0和裁判台复位按钮SB5;参赛台设有参赛台抢答按钮以及参赛台灯。1-4号参赛台分别对应按钮SB1-SB4及参赛台灯EL1-EL4。

  (3)知识竞赛抢答器能适合以下比赛规则:出题后,各队抢答必须在裁判说出“开始”并按下裁判台的开始按钮SB0后15S内抢答,并由数码管显示时间。如提前抢答,抢答器发出“违规”信号。15S时间到,如无队抢答,则抢答器给出时间已到信号,该题作废。在有队抢答的情况下,则抢答器发出“抢答”信号,数码管开始计时,并由数码管显示出抢到题的参考队号,抢到题的队必须在30S内答完题,如30S内未答完,则作超时处理。

  (4)灯光与音响信号的意义如下:

  [1] 音响叫(响1S)+某台灯亮,由某参赛队正常抢答。

  [2] 音响叫(响1S)+某台灯亮+总台灯亮,某参赛队违规。

  [3] 音响叫(响1S)+裁判台灯亮,无人抢答或答题超时。

  (5)在某个题结束后,裁判员按下台上的复位按钮SB5,抢答器恢复原来的状态,为下一轮抢答作好准备。

  (6)各输出端口统一采用直流24V电源。

  2.3用单片机和PLC分别做系统的比较

  所谓单片机系统就是采用目前市场上的单片机CPU及其它外围芯片,根据不同系统设计电路板,最终设计成一台简易的计算机系统,并在此基础上设计程序以达到所要求的控制功能。这种形式在 80年代国内很流行,但由于受到本身可靠性及其它方面 的限制,目前除了仪表上仍然采用外,在工业现场的应用已逐步被PLC所代替。

  单片机的可靠性:由于目前国内市场上的单片机芯片的品质良莠不齐,很大一部分还是国外筛选出来的次等品,加上其它外围元件(如电阻、电容等)的参数离散性也很大,批量小的产品不可能经过筛选配对等技术处理,因此这样的产品很难做到很好的一致性和高可靠性,因为任一元件的参数偏离设计要求都会引起系统的不稳定。另外,单片机的所有器件均不是工业级的,抗干扰性特别是抗电源干扰能力很弱,而国内的电源一般都很差,加上压片机的变频调速对电源的干扰很大,因此,更可能引起单片机系统的不稳定。

  单片机的可扩展性:由于单片机的线路是根据一定的功能要求特别设计的,所以要增加一个功能就要重新设计线路,而且对应的程序都要重新设计。这样对于增加功能的开发成本和周期都会增加。

  单片机的可维护性:一旦单片机系统出现故障,很难诊断出故障元件,最简单的方法是更换整个系统,这样维修成本增加了。

  操作:现在国内单片机系统的操作均采用自设计的键盘,设定数据用拨码开关,显示用LED,整个面板显得繁锁,而且为了减少操作键,设计时往往一键多用,操作人员很难脱开说明书操作。特别是故障显示只能显示故障代码,一旦发生故障,操作人员必须翻阅说明书方能发现故障所在,最终按说明书指示排除故障,这样排除故障的时间相对较长。总之,这样的人机对话不够友善。

  特点:不可靠,价格便宜。

  可编程控制器(PLC): 所谓PLC系统就是采用目前市场上各大工业控制厂家生产的可编程控制器,根据要求选用不同的模块,在此基础上设计程序以达到所设计的功能。这种形式目前在工业现场应用最为广泛。

  PLC的可靠性:进口PLC采用的CPU都是生产厂家专门设计的工业级专用处理器,其余各元件也是直接向生产厂家购买的,经过严格挑选的工业级元件,另外它的电源模块也是集各大公司工业控制的经验而特别设计的,抗干扰性特别是抗电源干扰能力有很大提高,即使在电源很差和变频调速的干扰下仍能正常工作。

  PLC的可扩展性:要增加一个功能只要增加相应的模块和修正对应的程序,而PLC的编程相对比较简单,这样对于开发周期会缩短。

  PLC的可维护性:PLC本身有很强的自诊断功能,一旦系统出现故障,根据自诊断很容易诊断出故障元件,即使非专业人员也能维修,如果故障由于程序设计不合理引起,由于它提供完善的调试工具,要找出故障也较为简单。

  操作:PLC的操作采用触摸式操作终端,人机界面,全屏显示,上面设计了很详尽的操作指南,即使第一次使用,也能根据提示顺利操作,这就降低了对操作人员的要求,一般工人也能很快掌握。另外,一旦系统发生故障,画面自动切换到故障提示画面,提示故障原因和排除方法。甚至可以显示故障在机器上的位置,维修人员可以根据提示很快排除故障。

  特点:价格与前二种控制器相比略贵,可靠性好,操作简单。

  综合以上的分析和比较,最终决定采用PLC


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