【正文】 PLC 聲光 智能搶答器的資料 ,對硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 ：當(dāng)主持人按下?lián)尨鹌靼粹o時定時器 T0 開始計(jì)時（設(shè)定 15 秒）若15 秒限制到時仍無人搶答則黃燈亮音響電路發(fā)出聲響，以示選手放棄該題。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題目 基于 PLC 控制的四路智能搶答器 系別 電氣工程系 系 專業(yè) 電氣自動化 班級 電氣 0801 姓名 周建忠 學(xué)號 08040139 指導(dǎo)教師 郭繼紅 日期 2021 年 12 月 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) I 設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目 ： 基于 PLC 控制的 四路 智能搶答器 設(shè)計(jì)要求 ： 4 組以下選手參加比賽 。 ：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。 第二周：根據(jù)設(shè)計(jì)要求分析 PLC 聲光 智能搶答器的 工作原理。 第七 、 八周 ：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì) 論問，進(jìn)行畢業(yè)答辯。通過搶答器的指示燈顯示 、 數(shù)碼顯示和警示蜂鳴等手段指示出第 1 搶答者 。 由于 搶答時要顯示組號和倒計(jì)時故還需要三個數(shù)碼管，以上的器件價格不貴并且容易買到，另外 PLC 具有可靠性高 、 體積小 、 通用性 、 使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此，我決定選用 S7200 系列 系列的 CPU226和數(shù)字量擴(kuò)展模塊 EM222作為本次設(shè)計(jì)的 PLC控制的四路智能搶答器的主要模塊 。用 PLC 進(jìn)行知識競賽搶答器設(shè)計(jì)，其控制方便，靈活，只要改變輸入 PLC 的控制程序，便可改變競賽搶答器的搶答方案。另外，單片機(jī)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力很弱，而國內(nèi)的電源一般都很差，加上壓片機(jī)的變頻調(diào)速對電源的干擾很大，因此，更可能引起單片機(jī)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 操作：現(xiàn)在國內(nèi)單片機(jī)系統(tǒng)的操作均采用自設(shè)計(jì)的鍵盤，設(shè)定數(shù)據(jù)用撥碼開關(guān)，濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 顯示用 LED，整個面板顯得繁鎖，而且為了減少操作鍵，設(shè)計(jì)時往往一鍵多用，操作人員很難脫開說明書操作。 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(jì)程序以達(dá)到所設(shè)計(jì)的功能。 PLC 的可維護(hù)性： PLC 本身有很強(qiáng)的自診斷功能，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(jì)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。 特點(diǎn)：價格與前二種控制器相比略貴，可靠性好，操作簡單。當(dāng)主持人 按下?lián)尨鹌靼粹o時定時器 T0 開始計(jì)時（設(shè)定 15 秒）若 15 秒限制到時仍無人搶答則黃燈亮音響電路發(fā)出聲響，以示選手放棄該題?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。1987 年 2 月，國際電工委員會（ IEC）對可編程控制器 （ PLC） 的定義是：可編程控制器是一種數(shù)學(xué)運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)：檢查電源 .存儲器 .I/O 以 及警戒定時 器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤，當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。 可編程控制器的控制中樞，在系統(tǒng)監(jiān)控下工作，承擔(dān)著將外部輸入的信號的狀態(tài)寫入映像寄存器區(qū)域，然后將結(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域。 I/O 接口電路 （ 1）輸入接口單元。 PLC 輸出電路結(jié)構(gòu)形式分為繼電器式 、 晶閘管式和晶體管輸出型等三種。 雙向晶閘管和晶體管輸出型輸出分別具有驅(qū)動交 .直流負(fù)載的能力。 PLC 接口電路分為 I/O 擴(kuò)展接口電路和外設(shè)通信接口電路兩類 （ 1） I/O 擴(kuò)接口電路 I/O 擴(kuò)展接口電路用連接 I/O 擴(kuò)展單元，可以用來擴(kuò)充開關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)和增加模濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 擬量的 I/O 端子。 PLC 通過 PC/PPI 電纜或使用 MPI 卡通過 RS485 接口和電纜與計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)編程 .監(jiān)控 .聯(lián)網(wǎng)等功能。 PLC 不僅可進(jìn)行邏輯運(yùn)算，算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及順序控制，還可實(shí)現(xiàn)模擬運(yùn)算 、 顯示 、 監(jiān)控 、 打印及報(bào)表生成等功能，并具有完善的輸入輸出系統(tǒng)。 PLC 不需要像用計(jì)算機(jī)控制那樣在輸入輸出接口上做大量的工作。 PLC具有很強(qiáng)的監(jiān)控功能，利用編程器 .監(jiān)視器或觸摸屏等人機(jī)界面可對 PLC 的遠(yuǎn)行狀濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。所以這一切措施，都有效的保證了 PLC 在惡劣的工作環(huán)境下能正常地遠(yuǎn)行。 PLC 工作原理 一 ． 循環(huán)掃描的特點(diǎn) 寄存器的內(nèi)容是由設(shè)備驅(qū)動的，在程序執(zhí) 行過程中的一個周期內(nèi)輸入映像寄存器的值保持不變， CPU 采用集中輸入的控制思想，只能使用輸入映像寄存器的值來控制程序的執(zhí)行。 在讀輸入階段， CPU 對各個輸入端子進(jìn)行掃描，通過輸入電路將各輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入映象寄存器中。 。梯形圖編程語言是一種圖形語言，具有繼電器控制電路形象 .直觀的優(yōu)點(diǎn)；語句表編程語言類似計(jì)算機(jī)的匯編語言，用助記符來表示各種指令的功能，是 PLC 用戶程序的基礎(chǔ)元素。 二 .按結(jié)構(gòu)形式分 根據(jù) PLC 結(jié)構(gòu)形式的不同， PLC 主要可分為整體式和模塊式兩類。如西門子的 S7300 和 S7400 系列。 這里專指用戶存儲器的存儲容量，它決定了用戶所編程序的長短。 系統(tǒng) 它是衡量 PLC 能力強(qiáng)弱的標(biāo)志，決定了 PLC 的處理能力 .控制能力的強(qiáng)弱。 擴(kuò)展能力包括 I/O 點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展和 PLC 功能的擴(kuò)展兩方面的內(nèi)容。但近年來由于微處理器芯片及有關(guān)元件價格大大下降 ,使 PLC 的成本下降 ,同時又由于 PLC 的功能大大增強(qiáng) ,使 PLC 的應(yīng)用越來越廣泛 。 二 .運(yùn)動控制 PLC 制造商目前已提供了拖動步進(jìn)電動機(jī)或伺服電動機(jī)的單軸或多軸位置控制模版。 三 .閉環(huán)過程控制 PLC 能控制大量的物理參數(shù)，如溫度 .壓力 .速度和流量等。著名的日本 FANUC 公司 推出的 系列，已將 CNC 控制功能作為 PLC 的一部分。預(yù)計(jì)今后幾年 CNC 系統(tǒng)將變成以 PLC 為主體的控制和管理系統(tǒng)。為此，我們對將采用的控制系統(tǒng)進(jìn)行了全面的分析對比。 ：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。 PLC 聲光智能搶答器的 各種檢測信號均為數(shù)字量，中小 型搶答器 系統(tǒng) 用西門子 S7200 系列就完全可以滿足電氣控制系統(tǒng)方面的要求。 經(jīng)綜合價格 .性能考慮，參照擴(kuò)展模塊表 選用 2 個 EM223 擴(kuò)展模塊， ，共 16 個輸出端口。 一般 PLC 聲光智能搶答器 選用按鈕操作，界面清楚，易于操作。 ： 當(dāng)主持人按下?lián)尨鹌靼粹o時定時器 T0 開始計(jì)時（設(shè)定 30 秒）若30 秒限制到時仍無人搶答則黃燈亮音響電路發(fā)出聲響，以示選手放棄該題。綜合考慮到系統(tǒng)的性價比和系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，輸入 、 輸出點(diǎn)留出一定的富裕量，因此 PLC 選擇 SIEMENS 的 S7200 系列的 CPU222 繼電器輸出型 和數(shù)字量擴(kuò)展模塊 EM222。該系統(tǒng)本著簡單易懂 、 可靠性強(qiáng) 、 適應(yīng)性強(qiáng)等方面 進(jìn)行 設(shè)計(jì)。本程序簡潔易懂 、 便于修改 、 使用性強(qiáng) 、 條理性強(qiáng)，具體如下。 圖 圖 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 圖 如果程序中某些定時器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時間，可以在調(diào)試時將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實(shí)際設(shè)定值。全部調(diào)試通過后， 再 經(jīng)過一段時間的 實(shí)驗(yàn) ，系統(tǒng) 才 可以投入 到實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中 。 ，在模擬實(shí)驗(yàn)調(diào)試時，按下啟動按鈕 運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)搶答器顯示燈不能正常發(fā)光，有時會出現(xiàn)同時亮的現(xiàn)象，經(jīng)過認(rèn)真檢測后發(fā)現(xiàn)是程序中沒有添加中間繼電器自鎖功能所致，程序經(jīng)修改后 回復(fù)正常。 下面為未修改前程序如圖 修改后程序如圖 。知識的積累是一點(diǎn)一滴的，在設(shè)計(jì)中我也感受頗