【正文】 備 注 ① 論文（設(shè)計(jì)、報(bào)告）成績(jī)按五級(jí)記分制（優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）； ② 未安排答辯的學(xué)生，答辯成績(jī)注明“未安排答辯”。 具有 方便靈活 ， 維護(hù)使 用方便 等特點(diǎn) 。這種形式在 80 年代國(guó)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，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用已逐步被 PLC 所代替。總之，這樣的人機(jī)對(duì)話不夠友善。另外，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，畫面自動(dòng)切換到故障提示畫面，提示故障原因和排除方法。其中以上功能都 通 過編制的 PLC程序來控 3個(gè)制數(shù)碼管和 3個(gè)指示燈以及一個(gè)喇叭來實(shí)現(xiàn) ，如圖 所示 : 圖 包頭鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐任務(wù)書 4 2 PLC 概述 PLC 的產(chǎn)生、定義、組成、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì) PLC的產(chǎn)生 可編程序控制器 (Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱 PLC)，是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)力式的轉(zhuǎn)變，為適應(yīng) 多品種、小批量生產(chǎn)的需要而產(chǎn)牛、發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置。 隨著技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電氣自動(dòng)控制提出了越來越高的要求，電氣 自 動(dòng)控制裝置逐步發(fā)展成了各種形式的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)。 ④ 可靠性較低，性用 壽 命較短。 包頭鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐任務(wù)書 6 根據(jù)以上要求，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司 (DEC 公司 )在 1969 年首先研制比了全世界第一臺(tái)可編程序控制器，并稱之為“可編程序邏輯制器”〔 Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱 PLC)。 PLC 的功能也 從 最初的邏輯運(yùn)算拓展到具 有數(shù)據(jù)處理功能，并得到了更為廣泛的應(yīng)用。這樣，即使某個(gè) CPU 出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。多數(shù) PLC 的輸入接口單元都相同，通常有兩種類型。 （ 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)。 各個(gè)電路和不同掃描階段會(huì)造成輸入和輸出延遲，這是 PLC 的主要缺點(diǎn)。 PLC 的編程語言有多種，如梯形圖、語句表、功能圖等。 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。 包頭鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐任務(wù)書 11 存儲(chǔ)容量 這里專指用戶存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量，它決定了用戶所編程序的長(zhǎng)短。 擴(kuò)展能力 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。 使用方便：對(duì)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(dòng)時(shí)，只需修改相應(yīng)程序即可，無需對(duì)系統(tǒng)連線做較大的修改，減少了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量，使用起來靈活方便。選手答題完畢后，由主持人按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)才能開始下一輪搶答。 （具體請(qǐng)參考表 和表 ） 包頭鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐任務(wù)書 16 圖 I/O接線圖 包頭鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐任務(wù)書 17 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 根據(jù) PLC 智能搶答器的控制要求，應(yīng)用程序采用一體化結(jié)構(gòu)。如下圖所示，有主程序和若干子程序組成，其整體設(shè)計(jì)工作系統(tǒng)自動(dòng)控制流程圖如圖 所 圖 PLC控制程序 為了編程結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單、明了在主程序中引用了中間繼電器， — 分別為 四 組包頭鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐任務(wù)書 18 選手的搶答信號(hào)， 同時(shí)我們用中間繼電器 、 、 — 進(jìn)行自鎖和互鎖功能，以保證每個(gè)選手公平搶答。從設(shè)計(jì)中我學(xué)到許多知識(shí)，也理解了做任何事都要細(xì)心的道理。 PLC 分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用 。電器傳動(dòng)， 1998 [9] 鄒其洪 、 黃智偉 、 高嵩 、 等編著 。西安： 西安電子科技大學(xué)出版社 ， 2021 [13] 陳新華主編 。 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2021 [11] 張進(jìn)秋主編 。 可編程序控制器原理及應(yīng)用 ， 北京 ： 高等教育出版社 ， 2021 [7] 張新軍。 PLC 在 搶答器 中的應(yīng)用 [J ]。如 圖 所示 ： 圖 指示燈電路 每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，若有選手最先按下?lián)尨鸢粹o，則綠色指示燈亮以指示其搶答成功；若選手在未開時(shí)搶答試題時(shí)搶答了，則視為違規(guī)，同時(shí)紅燈亮以示其違規(guī)搶答；當(dāng)主持人按下開始按鈕后，定時(shí)器 T0 開始計(jì)時(shí)（設(shè)定 30S），若 30S 時(shí)限時(shí)到仍無人搶答，則黃燈亮，以示選手放棄該題。安全、可靠、省時(shí)、省力、價(jià)格便宜。 6. 答題限時(shí)：在搶答成功后，主持人按下答題計(jì)時(shí)開始按鈕，同時(shí)數(shù)碼管 3上顯示答題倒計(jì)時(shí)時(shí)間（該時(shí)間設(shè)定為 50S），選手必須在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)完成答題。 搶答器所使用的 各種 判斷 信號(hào)均為數(shù)字量， 所以 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。為此，我們對(duì)將采用的控制系統(tǒng)進(jìn)行了全面的分析對(duì)比。 指令系統(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。如西門子的 S7300 和 S7400 系列 。 如圖 所示是用 PLC 控制的梯形圖程序，可完成與繼電器控制的電動(dòng)機(jī)直接起、停（起、保、停）繼電器控制電路圖相同的功能。 用戶程序存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)根據(jù)控制要求而編制的用戶應(yīng)用程序。 PLC的特點(diǎn) 軟硬件功能強(qiáng) 使用維護(hù)方便 運(yùn)行穩(wěn)定可靠 組織靈活 PLC的發(fā)展趨勢(shì) 從當(dāng)前產(chǎn)品來看， PLC 的發(fā)展仍然主要體現(xiàn)在提及的縮小與性能的提高兩大方面。 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。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的基本結(jié)構(gòu) 包頭鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐任務(wù)書 7 PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，如 圖 所示： 圖 PLC硬件結(jié)構(gòu) 中央處理單元（ CPU） 中央處理單元（ CPU）是 PLC 的控制中樞。 正因?yàn)槿绱耍?20 世紀(jì) 70 年代初期曾經(jīng)出現(xiàn)過一些出二極管矩陣、集成電路等器件組成的所謂“順序控制器”； 20 世紀(jì) 70 年末期曾經(jīng)出現(xiàn)過以 MCl4500 工業(yè)控制單元(Industrial control unit，簡(jiǎn)稱 ICU)為核心．出 8 通道數(shù)據(jù)選擇器〔 MCl4512)、指令計(jì)數(shù)器 (MCl4516)、 8 位可尋址雙 向鎖存器 (MCl4599)、存儲(chǔ)器 (2732)等組成的“可編程序控制器”等產(chǎn)品。但由于當(dāng)時(shí)的汁算機(jī)原理復(fù)雜，生產(chǎn)成 術(shù) 高，程序編制難度大，加工業(yè)上控制需要大量的外圍接口設(shè)備，可靠 性 問題突出，使得它在面廣量大的一般工業(yè)控制領(lǐng)域難以普及與應(yīng)用。因此，直到今天“繼電 — 接觸器控制系統(tǒng)”仍是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域最基本的控制系統(tǒng)之一。特別是當(dāng)原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)時(shí)，還需要 對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟／制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速與定位等動(dòng)作進(jìn)行控制。給競(jìng)賽主持人設(shè)置了 3 個(gè)控制按鈕，用來控制開始、復(fù)位、 答題計(jì)時(shí) ，每當(dāng)主持人發(fā)出開 始搶答指令后，那組選手最先按下?lián)尨鹌靼粹o，則數(shù)碼管就顯示該組的編號(hào)，同包頭鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐任務(wù)書 3 時(shí)綠色指示燈亮，音響電路發(fā)出聲響提示信號(hào)（持續(xù)三秒）以指示搶答成功，并對(duì)其后的搶答信號(hào)不在相應(yīng)，選手答題完畢后，由主持人按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)開始下一輪搶答。 PLC 的可靠性：進(jìn)口 PLC 采用的 CPU 都是生產(chǎn)廠家專門設(shè)計(jì)的工業(yè)級(jí)專用處理器，其余各元件也是直接向生產(chǎn)廠家購(gòu)買的，經(jīng)過嚴(yán)格挑選的工業(yè)級(jí)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(yàn)而特別設(shè)計(jì)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。這樣對(duì)于增加功能的開發(fā)成本和周期都會(huì)增加。隨著社會(huì)科技技術(shù)的不斷發(fā)展，他的應(yīng)用場(chǎng)合也隨之增加；技術(shù)含量大大提升；更加方便可靠。 本次設(shè)計(jì)是利用 PLC（ Programmable Logic Controller）對(duì) PLC控制的 四路 智力搶答器 進(jìn)行控制。首先，選