【正文】 盡管不舍，卻更珍惜，因?yàn)槲业纳杏心敲炊嗫蓯?ài)的人值得感激。 程序的下載、安裝和調(diào)試 將各個(gè)輸入輸出端子和實(shí)際控制系統(tǒng)中的按鈕、所需控制設(shè)備正確連接，完成硬件的安裝。當(dāng)搶答允許繼電器 M0閉合時(shí)，計(jì)時(shí)器 T3開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò) ， T3的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接通計(jì)時(shí)器T4的電源；在經(jīng)過(guò) ， T4動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使 T3復(fù)位，常開(kāi)觸點(diǎn)閉 合，接通秒個(gè)位移位繼電器 M4。搶答繼電器 M1閉合，答題限時(shí)繼電器 M2 閉合并自鎖，使得答題限時(shí)計(jì)時(shí)器 T 1開(kāi)始計(jì)時(shí) 。音響輸出點(diǎn)為 Y5。 PLC通過(guò)輸出模塊外接顯示電路，一般要求少占用輸出點(diǎn)數(shù)、外接電路簡(jiǎn)單、輸出顯示速度盡可能快?，F(xiàn)已廣泛用作數(shù)字化儀表、數(shù)控裝置、家用電器中的數(shù)顯器件。 對(duì)于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn) PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔 PLC。 特點(diǎn)：價(jià)格與前二種控制器相比略貴，可靠性好，操作簡(jiǎn)單。另外，單片機(jī)的所有器件均不是工業(yè)級(jí)的，抗干擾性特別是抗電源干擾能力很弱，而國(guó)內(nèi)的電源一般都很差，加上壓片機(jī)的變頻調(diào)速對(duì)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 [11][12]。 14號(hào)參賽臺(tái)分別對(duì)應(yīng)按鈕 SB1SB4及參賽臺(tái)燈 EL1EL4。 上述劃分沒(méi)有嚴(yán)格的界限，隨著 PLC技術(shù)的飛速發(fā)展，某些小型 PLC也具備中型機(jī)和大型機(jī)的功能，這也是 PLC的發(fā)展趨勢(shì)。 由于以上特點(diǎn)，使得 PLC獲得極為廣泛的應(yīng)用。 ⑵ 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)、應(yīng)用靈活 PLC產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，外圍模塊品種也多，可有 各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。PID（ Proportional Intergral Derivative）模塊的提供使 PLC具有閉環(huán)控制功能，即一個(gè)具有 PID控制能力的 PLC可用于過(guò)程控制。后來(lái)由于 PC這個(gè)名稱常常被用來(lái)稱呼個(gè)人電腦（ Personal Computer），為了區(qū)別，現(xiàn)在也把可編程控制器稱為 PLC[4][5]。硬件設(shè)計(jì)部分包括電路原理圖、合理選擇元器件、繪制線路圖，然后對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。IO distribution 目 錄 1 緒論 ....................................................................4 PLC 的簡(jiǎn)介 ...........................................................................................................6 PLC 的用途 ...........................................................................................................6 PLC 的特點(diǎn) ...........................................................................................................7 PLC 的分類 ...........................................................................................................9 2 整體方案的選擇 .........................................................11 3 硬件電路設(shè)計(jì) ...........................................................14 LED 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及主要特 性 .........................................................................17 PLC 與七段數(shù)碼管方案選擇 .............................................................................18 PLC 與七段數(shù)碼管直接連接阻值計(jì)算 .............................................................19 外部硬件接線圖 ....................................................................................................20 4 軟件設(shè)計(jì) ...............................................................22 5 總 結(jié) ..................................................................34 致 謝 ...................................................................34 參考文獻(xiàn) .................................................................35 1 緒論 課題研究背景 目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上已有很多類型的知識(shí)競(jìng)賽搶答器，其大致采用模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)或者 PLC芯片、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等四類產(chǎn)品。對(duì)于采用模擬電路或者數(shù)字電路的產(chǎn)品，其技術(shù)相當(dāng)成熟。軟件設(shè)計(jì)部分，首先在總體設(shè)計(jì)中完成系統(tǒng)總框圖和各模塊的功能設(shè)計(jì)，擬定詳細(xì)的工作計(jì)劃；然后進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，包括各模塊的流程圖，選擇合適的編程語(yǔ)言和工具，進(jìn)行代碼設(shè)計(jì)等；最后是對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試，達(dá)到所需功能要求。 PLC的簡(jiǎn)介 國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）于 1987年對(duì) PLC定義如下 [4]。當(dāng)過(guò)程控制中某一個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí)，PID控制算法會(huì)計(jì)算出正確的輸出，把變量保持在設(shè)定值上。在 PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，只需在 PLC的端子上接入相應(yīng)的輸入、輸出信號(hào)線即可，不需要諸如繼電器之類的物理電子器件和大量而有繁雜的硬件接線線路。 PLC的分類 按 I/O點(diǎn)數(shù)容量分類 一般來(lái)說(shuō)， PLC處理的 I/O點(diǎn)數(shù)比較多，反映控制關(guān)系比較復(fù)雜，用戶要求的程序存儲(chǔ)器容量比較大，要求 PLC的指令及其他功能比較多，指令 執(zhí)行的過(guò)程比較快等。 按結(jié)構(gòu)形式分類 按 PLC物理結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為整體式（也稱單元式）和組合式（也稱模塊式）兩類。 ⑶ 知識(shí)競(jìng)賽搶答器能適合以下比賽規(guī)則：出題后，各隊(duì)搶答必須在裁判說(shuō)出 “開(kāi)始 ”并按下裁判臺(tái)的開(kāi)始按鈕 SB0后 15S內(nèi)搶答，并由數(shù)碼管顯示時(shí)間。 單片機(jī)的可擴(kuò)展性：由于單片機(jī)的線 路是根據(jù)一定的功能要求特別設(shè)計(jì)的，所以要增加一個(gè)功能就要重新設(shè)計(jì)線路，而且對(duì)應(yīng)的程序都要重新設(shè)計(jì)。 綜合以上的分析和比較，最終決定采用 PLC。但是中、高檔 PLC價(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過(guò)程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。 常見(jiàn) LED 數(shù)碼管的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 314所示。 OMRON公司推出的 CQM1型 PLC指令中設(shè)置了 7段輸出顯示指令 7SEG(2)，該指令有 4位和 8位兩種方式，輸出 8位數(shù)時(shí)要占用13 個(gè)輸出點(diǎn)，若要求輸出顯示 5 位數(shù)時(shí)，需選用 8位方式，占用 13個(gè)輸出點(diǎn)。數(shù)碼管 1顯示輸出點(diǎn)為 Y10Y16。 ①若 1號(hào)參賽臺(tái)答題超時(shí)，搶答繼電器 M1通電閉合 (有人搶答 )，答題限時(shí)計(jì)時(shí)器 T1計(jì)時(shí)到，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。經(jīng)過(guò)一個(gè)掃描周期后 T4的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)， M4復(fù)位。知識(shí)競(jìng)賽搶答器的程序是由三菱 PLC編程軟件 GXDEVELOPER7編制完成，正常工作時(shí)程序存放在存儲(chǔ)卡中，若要修改程序，先將 PLC設(shè)定在 STOP狀態(tài)下，運(yùn)行三菱 PLC編程軟件 GXDEVELOPER7編程軟件，打開(kāi)知識(shí)競(jìng)賽搶答器的程序，即可在線調(diào)試，也可用編程器進(jìn)行調(diào)試 [9]。他們使我的大學(xué)生活充滿了色彩，無(wú)論收獲、遺憾，對(duì)我來(lái)說(shuō)都是一筆寶貴的財(cái)富。此刻，突然有種置身于徐志摩詩(shī)中《再別康橋》的情景。 按下復(fù)位按鈕 SB5， X5閉合，各輸出繼電器輔助繼電器全部釋放，為下一次搶答作準(zhǔn)備。計(jì)時(shí)脈沖產(chǎn)生程序由計(jì)時(shí)器 T T4組成。）例如， 1號(hào)參賽隊(duì)搶到題目，同時(shí)搶答繼電器 M1 通電并自鎖，搶答繼電器 M1與其它參賽臺(tái)按鈕輸入觸點(diǎn)相串聯(lián)的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使得在有搶答按鈕按下的情況下，其它按鈕均無(wú)效。 SB5作為搶答的復(fù)位按鈕，對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn)為 X5。 在應(yīng)用可編程序 控制器 (PLC)構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，除要求 PLC完成指定的控制功 能外，往往還要求附帶有輸出顯示，對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示，以利于操作者監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程。同熒光數(shù)碼管（ VFD）、輝光數(shù)碼管（ NRT）相比，它具有：體積小、功耗低、耐震動(dòng)、壽命長(zhǎng)、亮度高、單色性好、發(fā)光響應(yīng)的時(shí)間短，能與 TTL、 CMOS 電路兼容等優(yōu)點(diǎn)。 對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶 A/D和 D/A轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔 PLC。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。 單片機(jī)的可靠性：由于目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的單片機(jī)芯片的品質(zhì)良莠不齊，很大一部分還是國(guó)外篩選出來(lái)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(guò)篩選配對(duì)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?yàn)槿我辉膮?shù)偏離設(shè)計(jì)要求都會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。裁判臺(tái)設(shè)有音響和裁判燈，并且設(shè)有裁判臺(tái)開(kāi)始按鈕 SB0和裁判臺(tái)復(fù)位按鈕 SB5；參賽臺(tái)設(shè)有參賽臺(tái)搶答按鈕以及參賽臺(tái)燈。 典型的大型 PLC有 SIEMENS公司的 S7400系列、 OMRON公司的 CVM1和 CS1系列、 SB公司的 SLC5/05系列等產(chǎn)品。 ⑹ 結(jié)構(gòu)緊湊 體積小、重量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。而 PLC在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸收了生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)，主要模塊均采用了大規(guī)模集成電路， I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、抗震等都有精確的考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾能力，目前個(gè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的 PLC，平均無(wú)故障時(shí)間都大大超過(guò)了 IEC規(guī)定的 10萬(wàn)小時(shí)，有的甚至達(dá)到了幾十萬(wàn)小時(shí)。 ⑶ 閉環(huán)過(guò)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。美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)經(jīng)過(guò) 4年調(diào)查，與 1980年將其正式命名為可編程控制器（ Programmable Controller），簡(jiǎn)寫(xiě)為 PC。 課題研究?jī)?nèi)容 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括硬件和軟件兩大部分，依據(jù)控制系統(tǒng)的工作原理和技術(shù)性能， 將硬件和軟件分開(kāi)設(shè)計(jì)。7 digital device。但是隨著功能的增多，電路也越復(fù)雜，并且成本偏高，故障率高，顯示方式簡(jiǎn)單或者沒(méi)有，無(wú)法準(zhǔn)確判斷搶按按鈕的行為，也不便于參數(shù)調(diào)節(jié)及其功能的升級(jí)換代。 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)方法的選用是系統(tǒng)設(shè)計(jì)能否成功的關(guān)鍵。 PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，是帶有存 儲(chǔ)器，可以編制程序的控制器。 ⑷ 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(jì)算機(jī)數(shù)值控制（ CNC）設(shè)備緊密結(jié)合的趨向。當(dāng)控制要求改變，需要變更控制系統(tǒng)功能時(shí)，可以用編程器在線或離線修改程序，修改接線量很小。按 PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)可將 PLC分為三類。 ⑴ 整體式結(jié)構(gòu) 整體式結(jié)構(gòu)的 PLC是將中央處理單元（ CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、電源、通信