【正文】 。 ：當(dāng)主持人按下?lián)尨鹌靼粹o時(shí)定時(shí)器 T0 開始計(jì)時(shí)（設(shè)定 15 秒）若15 秒限制到時(shí)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。 ，選手按下?lián)尨鹌靼粹o，則數(shù)碼管就顯示編號(hào)，同時(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），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。 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(dòng)化 班級(jí) 電氣 0801 姓名 周建忠 學(xué)號(hào) 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 。 3 個(gè)控制按鈕，用來控制開 始 .復(fù)位 .停止 。 ：若選手在未開始搶答時(shí)提前搶答了，則視為違規(guī)，違規(guī)時(shí)數(shù)碼管顯示其編號(hào)同時(shí)紅燈亮音響電路發(fā)出聲響。 ：在搶答成功后，主持人按下答題計(jì)時(shí)按鈕， 同時(shí)數(shù)碼管顯示答題倒計(jì)時(shí)時(shí)間，此設(shè)定為 30 秒，選手必須在設(shè)定時(shí)間內(nèi)完成答題，否則，音響電路發(fā)出超時(shí)報(bào)警信號(hào)。 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。 第四周 ：從整體出發(fā)對(duì) PLC 聲光 智能搶答器軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 第七 、 八周 ：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì) 論問，進(jìn)行畢業(yè)答辯。搶答器廣泛用于電視臺(tái) 娛樂性質(zhì)的競(jìng)賽搶答活動(dòng) ，為競(jìng)賽 增添了刺激性 ，在精神 上豐富了人們的業(yè)余生活。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 。 本次設(shè)計(jì)是利用 PLC（ Programmable Logic Controller） 對(duì) 四 路 智能搶答器 進(jìn)行控制。 由于 搶答時(shí)要顯示組號(hào)和倒計(jì)時(shí)故還需要三個(gè)數(shù)碼管，以上的器件價(jià)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 。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。用 PLC 進(jìn)行知識(shí)競(jìng)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(jìng)賽搶答器的搶答方案。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。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。這樣對(duì)于增加功能的開發(fā)成本和周期都會(huì)增加。 操作：現(xiàn)在國(guó)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(gè)面板顯得繁鎖，而且為了減少操作鍵，設(shè)計(jì)時(shí)往往一鍵多用，操作人員很難脫開說明書操作。總之，這樣的人機(jī)對(duì)話不夠友善。 可編程控制器（ PLC）： 所謂 PLC 系統(tǒng)就是采用目前市場(chǎng)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。 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(jiǎn)單。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。 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。 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 、 停止，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，并濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 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。當(dāng)主持人 按下?lián)尨鹌靼粹o時(shí)定時(shí)器 T0 開始計(jì)時(shí)（設(shè)定 15 秒）若 15 秒限制到時(shí)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。其中以上功能都通 過編制的 PLC 程序來控3 個(gè) 數(shù)碼管和 4 個(gè)指示燈以及 1 個(gè)喇叭來實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)經(jīng)過 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)寫為 PC。1987 年 2 月，國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）對(duì)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)。 PLC 及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體 .易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)：檢查電源 .存儲(chǔ)器 .I/O 以 及警戒定時(shí) 器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤，當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)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(chǔ)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)。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 為了進(jìn)一步提高 PLC 的可靠性， 靈活性， 近年來對(duì)大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。 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(hào)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。小型 PLC 的 CPU 多采用單片機(jī)或?qū)Ｓ玫?CPU。 I/O 接口電路 （ 1）輸入接口單元。 （ 2）輸出接口單元。 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。優(yōu)點(diǎn)是過載能力強(qiáng)，交 .直流負(fù)載皆宜。 雙向晶閘管和晶體管輸出型輸出分別具有驅(qū)動(dòng)交 .直流負(fù)載的能力。優(yōu)點(diǎn)是兩者均為無觸點(diǎn)開關(guān)系統(tǒng)，不存在電弧現(xiàn)象，而且開關(guān)速度快，缺點(diǎn)是半導(dǎo)體器件的過載能力差。 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。 根據(jù)被控制對(duì)象對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)和要求，確定用戶所需的輸入 .輸出設(shè)備，據(jù)此確定 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)。 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。當(dāng)輸入端子為非干接點(diǎn)結(jié)構(gòu)時(shí)，為外部輸入元件提供 24V 直流電源（僅供輸入點(diǎn)使用）。 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 的編程語言豐富，它可以分為梯形圖語言 .邏輯功能語言 .指令表 .和順序功能四種。 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。如輸入借口可以與各種開關(guān) .傳感器連接；輸出接口具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，可以直接與繼電器 .接觸器 .電磁閥等連接。 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(duì) 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。特別是在制造工藝上加強(qiáng)了抗干擾措施，例如輸入輸出都采用光電隔離，能有效的隔離 PLC 內(nèi)部電路與輸入輸出電路之間的聯(lián)系，從而避免了有輸入輸出通道串入的干擾信號(hào)引起的誤動(dòng)作。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。中大型 PLC 采用分體模塊式結(jié)