【文章內(nèi)容簡介】 不穩(wěn)定。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。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)計的，所以要增加一個功能就要重新設(shè)計線路，而且對應(yīng)的程序都要重新設(shè)計。這樣對于增加功能的開發(fā)成本和周期都會增加。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。操作：現(xiàn)在國內(nèi)單片機(jī)系統(tǒng)的操作均采用自設(shè)計的鍵盤，設(shè)定數(shù)據(jù)用撥碼開關(guān)，顯示用LED，整個面板顯得繁鎖，而且為了減少操作鍵，設(shè)計時往往一鍵多用，操作人員很難脫開說明書操作。特別是故障顯示只能顯示故障代碼，一旦發(fā)生故障，操作人員必須翻閱說明書方能發(fā)現(xiàn)故障所在，最終按說明書指示排除故障，這樣排除故障的時間相對較長。總之，這樣的人機(jī)對話不夠友善。特點(diǎn)：可靠，價格便宜，適合微電子?？删幊炭刂破鳎≒LC）： 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)計程序以達(dá)到所設(shè)計的功能。這種形式目前在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用最為廣泛。圖22 基于PLC的設(shè)計方案圖PLC的可靠性：進(jìn)口PLC采用的CPU都是生產(chǎn)廠家專門設(shè)計的工業(yè)級專用處理器，其余各元件也是直接向生產(chǎn)廠家購買的，經(jīng)過嚴(yán)格挑選的工業(yè)級元件，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。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。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。操作：PLC的操作采用觸摸式操作終端，人機(jī)界面，全屏顯示，上面設(shè)計了很詳盡的操作指南，即使第一次使用，也能根據(jù)提示順利操作，這就降低了對操作人員的要求，一般工人也能很快掌握。另外，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，畫面自動切換到故障提示畫面，提示故障原因和排除方法。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。特點(diǎn)：價格與前二種控制器相比略貴，可靠性好，操作簡單。，單片機(jī)特點(diǎn)：可靠，價格便宜，但適合微電子。PLC特點(diǎn)：價格略高，可靠性好，操作簡單。所以我選擇了使用PLC來做本次的設(shè)計。本章我列出了系統(tǒng)的任務(wù)需求并比較了單片機(jī)與PLC的優(yōu)缺點(diǎn)，最終確定了使用PLC來做本次設(shè)計。 第三章 搶答器硬件系統(tǒng)的設(shè)計這里我選擇FX2N24MR型PLC。FX2n系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列。由于FX2n系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為你的工廠自動化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。為大量實(shí)際應(yīng)用而開發(fā)的特殊功能開發(fā)了各個范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要模擬I/O，高速計數(shù)器。定位控制達(dá)到16軸，脈沖串輸出或?yàn)镴和K型熱電偶或Pt傳感器開發(fā)了溫度模塊。對每一個FX2n主單元可配置總計達(dá)8個特殊功能模塊。基于上述PLC的設(shè)計如框圖31所示。圖31 基于PLC的設(shè)計框圖由PLC85001實(shí)驗(yàn)箱做主體，對電路板進(jìn)行連接與顯示。 器件的選擇 主器件的選擇加分PLC85001型實(shí)驗(yàn)臺的面板布置如下圖所示，它由①輸入模擬開關(guān)部分，②PLC輸入/輸出端口部分，③輸出負(fù)載指示部分，④交流電源輸入部分，⑤PLC主機(jī)，⑥24V直流穩(wěn)壓電源，⑦編程器，⑧編程器電纜等八大部分組成。圖31 PLC實(shí)驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)圖在上圖中，①為模擬開關(guān)16個，分二組，每組8個。②有PLC主機(jī)，輸入輸出端口，共30點(diǎn)，其中輸入為16點(diǎn)，從X0~XX10~X17；輸出14點(diǎn)，從Y0~Y7，Y10~Y15，輸出方式為繼電器觸點(diǎn)輸出。③輸出負(fù)載指示部分，含有指示燈2個、發(fā)光二極管指示燈14個、繼電器4個。④電源部分，有交流220V輸入插座、開關(guān)及保險絲座。⑤為PLC主機(jī)三菱FX0S—30MR、FX2N—48MR。⑥直流穩(wěn)壓電源部分，輸出為24V，最大負(fù)載電流為3A，另外此部分還包含PLC輸出指示（LED數(shù)碼管顯示、蜂鳴器）等。 ⑦、⑧為手持式編程器和電纜，它和PLC主機(jī)相連，進(jìn)行PLC程序輸入、插入、刪除、測試、監(jiān)控等。圖32 實(shí)驗(yàn)臺實(shí)物圖首先是七段LED顯示器三個，這其中主要是二極管，二極管的概述。二極管又稱晶體二極管，簡稱二極管(diode)，它只往一個方向傳送電流的電子零件。它是一種具有1個零件號接合的2個端子的器件，具有按照外加電壓的方向，使電流流動或不流動的性質(zhì)。晶體二極管為一個由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的pn結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時，由于pn 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。由于24V的電源關(guān)系所以LED顯示器需要電阻，然后是對電阻的選擇，在老師的幫助下經(jīng)過對各種電阻的測試得出來3K歐的電阻值。另外各色燈泡根據(jù)他們的額定電壓由此推出他們的電阻需要150歐的電阻。最后根據(jù)選手的數(shù)量與主持人的按鈕，得出需要6個按鈕與若干的接線端子。 I/O分配與電氣接口圖 30輸入信號選手1 X1