【正文】 后，由主持人按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)開始下一輪搶答。 設(shè)計進(jìn)度要求： 第一周 ：確定題目 ，查閱相關(guān)資料。 第五 、 六 周：進(jìn)行上機(jī)調(diào)試程序，找出問題，進(jìn)行修改，并改進(jìn)設(shè)計。 搶答器在競賽中能準(zhǔn)確 、 公正 、 直觀地判斷出第 1 搶答者。 考慮到只是對 四 組 智能搶答器進(jìn)行控制 ，則 輸入 端口需要 7 個，輸出 端口需要 23 個， 所以 需要 有 一個 CPU226 的模塊和兩個 EM222 數(shù)字量擴(kuò)展模塊，考慮到要實現(xiàn)聲光功能需要 兩個喇叭和四 個指示燈。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(jī)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。 單片機(jī)的可靠性：由于目前國內(nèi)市場上的單片機(jī)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。 單片機(jī)的可維護(hù)性：一旦單片機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，很難診斷出故障元件，最簡單的方法是更換整個系統(tǒng)，這樣維修成本增加了。 特點：不 可靠，價格便宜。 PLC 的可擴(kuò)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。甚至可以顯示故障在機(jī)器上的位置，維修人員可以根據(jù)提示很快排除故障。若選手在未開始搶答時提前搶答了，則視為違規(guī)，違規(guī)時數(shù)碼管顯示其編號同時紅燈亮音響電路發(fā)出聲響。 模型圖如圖 圖 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 2 PLC 概述 PLC 的定義 、 組成及特點 一 ． 概述 可編程控制器（ PLC）是一種新型的通用自動化控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù) 、 計算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制 功能強(qiáng)，可靠性高，使用靈活方便，易于擴(kuò)展等優(yōu)點而應(yīng)用越來越廣泛， 可編程控制器 (Programmable Logic Controller)即 PLC。后來由于 PC 這個名稱常常被用來稱呼個人電腦（ Personal Computer），為了區(qū)別，現(xiàn)在也把可編程控制器稱為 PLC， 如圖 、 圖 是幾種 PLC 外形結(jié)構(gòu)圖 圖 PLC 圖 S7200型 PLC 二 ． PLC 的定義 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 PLC 一直在快速發(fā)展中，因此到現(xiàn)在為止，還未 能對其下一個十分確切的定義。 三 .PLC 的基本結(jié)構(gòu) PLC 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī) 相同，如 圖 所示 ： 圖 PLC 硬件結(jié)構(gòu) （ CPU） 中央處理單元（ CPU）是 PLC 的控制中樞。這樣，即使某個 CPU 出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。大型 PLC 的 CPU 多用位片式結(jié)構(gòu)，具有高速數(shù)據(jù)處理能力。 PLC 輸出電路用來將 CPU 運(yùn)算的結(jié)果變換成一定形式的功率輸出，驅(qū)動被控 負(fù)載（電磁鐵 .繼電器 .接觸器線圈等）。但存在動作速度較慢，且為有觸點系統(tǒng)，使用壽命有限等問題。以上列舉了六類輸入和輸出 電路形式，各類 PLC 產(chǎn)品的輸入 .輸出電路結(jié)構(gòu)形式均有所不同，但光耦隔離及阻容濾波等抗干擾措施是相似的。 （ 2） 外設(shè)通信接口電路 通信接口電路用于連接手持編程器或 其他圖形編程器 .文本顯示器，并能組成PLC 的控制網(wǎng)絡(luò)。 四 .PLC 的特點 PLC 的功能非常強(qiáng)大，其內(nèi)部具備很多功能，如時序 .計數(shù)器 .主控繼電器 .移位寄存器及中間寄存器等，能夠方便地實現(xiàn) 延時 、 鎖存 、 比較 、 跳轉(zhuǎn)和強(qiáng)制 I/O 等功能。特別是梯形圖語言，它直觀 .方便，我們只要有了通常的繼電接 觸器電路圖 .邏輯圖或邏輯方程，就等于它有了 PLC 系統(tǒng)的用戶程序，很適合電器工程技術(shù)人員操作和使用。不論是輸入接口或輸出接口，使用都很簡單。 PLC 還采用屏蔽，輸入延時濾波等軟 、 硬件措施，有效的防止空間電磁干擾，特別多高頻傳導(dǎo)干擾信號具有良好的抑制作用。外部控制電路雖然仍為硬接線系統(tǒng)，但當(dāng)受控對象的控制要求改變時，可以在線使用編程器 進(jìn)行 修改用戶 程序來滿足新的控制要求，最大限度地縮短工藝更新所需要的時間 。 ，這是 PLC 的主要缺點。 。 PLC 的編程語言有多種，如梯形圖 、 語句表 、 功能圖等。 （ I/O 點數(shù)在 1024 點以上） 典型的大型 PLC 有 SIEMENS 公司的 S7400、 OMRON 公司的 CVM1 和 CS1系列。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 10 目前大 .中型 PLC 都采用這種方式。它是衡量 PLC 性能的重要指標(biāo)之一。 可編程控制器采用循環(huán)掃描的工作方式。主要涉及通信模塊 、 通信接口 、 通信協(xié)議 、 通信指令等。 PLC 的用途 PLC 的初期由于其價格高于繼電器控制裝置 ,使其應(yīng)用受到限制。如注塑機(jī) 、 印刷機(jī)械 、 訂書機(jī)械 、 切紙機(jī)械 、 組合機(jī)床 、 磨床 、 裝配生產(chǎn)線 、 電鍍流水線及電梯控制等。 相對來說，位置控制模塊比計算機(jī)數(shù)值控制 （ CNC）裝置體積更小，價格更低，速度更快，操作方便。 四 .數(shù)據(jù)處理 在機(jī)械加工中，出現(xiàn)了把支持順序控制的 PLC 和計算機(jī)數(shù)值控制（ CNC）設(shè)備緊密結(jié)合的趨向。美國 GE 公司的 CNC 設(shè)備新機(jī)種也同樣使用了具有數(shù)據(jù)處理的 PLC。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 控制系統(tǒng)選取 PLC 智能搶答器使用時涉及到搶答人員的公平 、 公正以及操作是否方便等問題，而且使用的環(huán)境可能是室內(nèi)，所以對設(shè)備的安全性和可靠性要求很高。 ：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。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(kuò)展功能。 CPU226 的 24個輸入點可以滿足本設(shè)計中 7 個輸入點的需求，但是 16 個輸出點不能滿足本設(shè)計 26 個輸出點的需求。在搶答過程中 主控單元的主要控制對象首先是顯示組號和倒計時的數(shù)碼管， 控制系統(tǒng)就是使它們在不同的時間內(nèi)顯示不同的組號和時間；其次 是 PLC 聲光智能搶答器 內(nèi)的各種輔助裝置，如：指示燈及其各種安全設(shè)施等。 ： 若選手在未開始搶答時提前搶答了，則視為違規(guī)，違規(guī)時數(shù)碼管顯示其編號同時紅燈亮音響電路發(fā)出聲響。 表 信號名稱 外部元件 內(nèi)部地址 信號名稱 外部元件 內(nèi)部地址 搶答 開始按鈕 SB0 4 組按鈕 SB4 1 組按鈕 SB1 復(fù)位 按鈕 SB5 2 組按鈕 SB2 計時 按鈕 SB6 3 組按鈕 SB3 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 16 二 .PLC 聲光智能搶答器 PLC 控制系統(tǒng)的輸出端口如表 所示 表 輸出信號對照表 信號名稱 代號 內(nèi)部地址 信號名稱 代號 內(nèi)部地址 數(shù)碼管 1 LED1 綠燈 L1 數(shù)碼管 2 LED2 紅燈 L2 數(shù)碼管 3 LED3 黃燈 L3 蜂鳴器 搶答信號燈 L4 系統(tǒng) 硬件 連接 圖 根據(jù)系統(tǒng)要求和所需要的硬件，系統(tǒng)數(shù)字量輸入點總計 10 個點，輸出 點總計30 個點。 通過 PLC控制程序來實現(xiàn)整體的運(yùn)行，系統(tǒng)僅需要少量的按鈕和接口，一般的 PLC 配置都可運(yùn)行。 PLC 聲光智能搶答器 控制程序 梯形圖 PLC 聲光智能搶答器的 控制的程序 梯形 圖 如圖 所示。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時修改梯形圖和 PLC 中的程序 ，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求 ， 下面— 是程序運(yùn)行調(diào)試中的幾個過程圖 。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則 可以 對相應(yīng)硬件和軟件部分 設(shè)計 作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要 略微 修改程序就可能 出現(xiàn)實際效果 。 ， 發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不亮，經(jīng)過認(rèn)真檢測后，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管和電源之間未連成回路 ，連接后數(shù)碼管正常顯示。 ，第一輪搶答時倒計時運(yùn)行良好，復(fù)位后 再度搶答時倒計時出現(xiàn)混亂，經(jīng)過認(rèn)真檢測后，發(fā)現(xiàn)是倒計時程序缺少復(fù)位按鈕所致，添加后程序運(yùn)行正常。從設(shè)計中我學(xué)到許多知識，也理解了做任何事都要細(xì)心的道理。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計