基于PLC的抢答器设计毕业论文(设计).docx
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毕业论文(设计)
论文(设计)题目:
基于PLC的抢答器设计
姓 名
学 号
院 系
专 业
年 级
指导教师
201年。
月08日
摘要 1
ABSTRACT 2
第1章绪论 3
1.1课题研究背景 3
1.2课题研究内容 4
1.3可编程控制器概论 4
1.3.1 PLC 的简介 5
1.3.2 PLC 的用途 5
1.3.3 PLC 的特点 6
1.3.4 PLC 的分类 7
第2章整体方案的选择 9
2.1整体功能介绍 9
2.2竞赛抢答器的控制要求 9
2.3用单片机和PLC分别做系统的比较 10
第3章硬件电路设计 12
3.1控制特点分析 12
3.2PLC机型的选择步骤与原则 12
3.3流程图 14
3.4PLC与七段LED显示器连接设计 14
3.4.1LED数码管的结构及主要特性 14
3.4.2PLC与七段数码管方案选择 15
3.4.3PLC与七段数码管直接连接阻值计算 16
3.4.4外部硬件接线图 16
第4章软件设计 19
4.1 I0分配 19
4.2根据控制要求进行梯形图设计 20
4.3源程序 24
4.4程序运行过程分析说明 27
参考文献 30
致谢 31
随着我国经济,文化实业计算机和数字通信技术的飞速发展,现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应,生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。
为了满足这一需求,生产设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性,可编程控制器就顺应而生
而实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备,学校、工厂、部队还益智性电视节目,都会举办各种各样的智力竞赛,都会用到抢答器。
目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的,只具有抢答锁定功能的一个电路,以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品,这部分抢答器已相当成熟。
现在的抢答器具有倒计时、定时、自动(或手动)复位、报警(即声响提示,有的以音乐的方式来体现)、屏幕显示、按键发光等多种功能。
但功能越多的电路相对来说就越复杂,且成本偏高,故障高,显示方式简单(有的甚至没有显示电路),无法判断提前抢按按钮的行为,不便于电路升级换代。
本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生,用PLC本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。
关键词:
PLC;知识竞赛抢答器;七段数码器;10分配
ABSTRACT
WiththedevelopmentofourcountryeconomyandcuIturaIindustry,pubIiccompetitionrequiresafairadjudgementinmanyoccasions,suchassecuritiesandrulingstocktradingandvariousinteIIigencecontestetc,resu11inginvariousresponder.Firstviestoanswerfirstiscomposedofpriorityencoderwhichisconstiutedbylogiccircuit,thespeedandreliabilityofitisnothighandthecircuitiscompIex,butthefunctionissimple,especiaIIywhentherearemanyresponders,itismoredifficulttoachieve.Therefore,arespondertorefIectakindofopenness,fairnessandimpartiaIityoftheknowledgecompetitionisakindofdemandoccupations.
ThecoreofthisdesignisbasedonPLC,itiscomposedofsystemstructurediagram,procedures,Iadder-diagramandtheaIIocationofinputandoutputterminaIs,thedesignnotonIyretainsthebasicfunctionofthetheoriginalresponderbutiincreasesaseriesofpracticaIfunctionandsimpIifiesthecircuitstructure,itwiIIbeeasyandfIexibIetoitscontroI,asIongaschangethePLCcontroIprocedures,youareabIetochangetheprogramofthecompetitionresponder,makingthecompetitionfairandjustice.
Keywords:
PLC;Theknowledgecompetitionresponder;7digitaldevice;10distribution
第1章绪论
1.1课题研究背景
目前国内外市场上已有很多类型的知识竞赛抢答器,其大致采用模拟电路、数字电路、单片机或者PLC芯片、计算机控制系统等四类产品。
对于采用模拟电路或者数字电路的产品,其技术相当成熟。
但是随着功能的增多,电路也越复杂,并且成本偏高,故障率高,显示方式简单或者没有,无法准确判断抢按按钮的行为,也不便于参数调节及其功能的升级换代。
对于计算机控制系统来说,其程序简单,反应灵敏,便于参数调节及其功能的升级换代,但鉴于其必须配合计算机实用,可操作性差,没有得到广泛的应用。
而对于科技飞速发展的今天,PLC、单片机应用的不断深入,带动了传统控制检测技术的不断更新,并鉴于其本身具有的优点,以PLC、单片机为核心的部件成为主流。
传统的普通抢答器主要存在一下缺点:
(1)在一次抢答过程中,当出现超前违规抢答时,只能处理违规抢答信号,而对没有违规的有效信号不能进行处理,因而使该次抢答过程变为无效。
⑵当有多个违规抢答时,优先编码电路只能选择其中一个,或利用抢答电路电子元件的“竞争”选择其中一个。
对于后者由于抢答电路制作完毕后电子元件被固定,各路抢答信号的“竞争”能力也被固定,因而本质上也有优先权。
普通抢答器存在不公平性。
⑶当有多个违规抢答时,普通抢答器只能“抓住”其中一个违规者。
因而出现了“漏洞”。
现在大多抢答器都是以PLC、单片机为控制核心的智能抢答器,它对采样获得的各种抢答信号进行分析。
但仅有抢答功能的抢答器已经不能满足当今社会的需要。
该设计不但有抢答功能,而且还有一个计分系统,能分别对四个选手进行计分,并能够对分数进行加、减。
带计分功能的智能抢答器将会取代一般的智能抢答器,更好的服务于社会。
1.2课题研究内容
系统设计主要包括硬件和软件两大部分,依据控制系统的工作原理和技术性能,将硬件和软件分开设计。
硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图,然后对硬件进行调试、测试,以达到设计要求。
软件设计部分,首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计,拟定详细的工作计划;然后进行具体设计,包括各模块的流程图,选择合适的编程语言和工具,进行代码设计等;最后是对软件进行调试、测试,达到所需功能要求。
在系统设计中设计方法的选用是系统设计能否成功的关键。
硬件电路是采用结构化系统设计方法,该方法保证设计电路的标准化、模块化⑵。
硬件电路的设计最重要的选择可编程的PLC,并确定与之配套的外围芯片,使所设计的系统既经济又高性能。
硬件电路设计还包括输入输出接口设计,画出详细电路图,标出芯片的型号、器件参数值,根据电路图在仿真机上进行调试,发现设计不当及时修改,最终达到设计目的。
软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系,本系统由于是采用三菱FX可控制编程。
此编程工具更有可靠、可拓展、可维护性。
并且PLC的操作采用触摸式操作终端,人机界面,全屏显示,上面设计了很详尽的操作指南,即使第一次使用,也能根据提示顺利操作,这就降低了对操作人员的要求,一般工人也能很快掌握⑶。
另外,一旦系统发生故障,画面自动切换到故障提示画面,提示故障原因和排除方法。
甚至可以显示故障在机器上的位置,维修人员可以根据提示很快排除故障。
1.3可编程控制器概论
可编程控制器(PLC)是一种新型的通用自动化控制装置,它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体,具有控制功能强,可靠性高,使用灵活方便,易于扩展等优点而应用越来越广泛。
可编程控制器(ProgrammableLogicController)即PLC。
现已广泛应用于工业控制的各个领域。
他以微处理为核心,用编写的程序不仅可以进行逻辑控制,还可以定时,计数和算术运算等,并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。
美国电气制造商协会经过4年调查,与1980年将其正式命名为可编程控制器(ProgrammableController),简写为PC。
后来由于PC这个名称常常被用来称呼个人电脑(PersonalComputer),为了区别,现在也把可编程控制器称为PLC⑷⑸。
1.3.1PLC的简介
国际电工委员会(IEC)于1987年对PLC定义如下⑷。
PLC是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置,是带有存储器,可以编制程序的控制器。
它能够存储和执行指令,进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术等操作,并通过数字式和模拟式的输入输出,控制各种类型的机械和生产过程。
PLC及其有关的外围设备,都应按易于与工业控制系统形式一体,易于拓展其功能的原则设计。
事实上,PLC就是以嵌入式CPU为核心,配以输入,输出等模块,可以方便的用于工业控制领域的装置。
PLC与机器人,计算机帮助设计与制造一起作为现代工业的三大支柱。
1.3.2PLC的用途
PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置,使其应用受到限制。
但近年来由于微处理器芯片及有关元件价格大大下降,使PLC的成本下降,同时又由于PLC的功能大大增强,使PLC的应用越来越广泛,广泛应用于钢铁、水泥、石油、化工、采矿、电力、机械制造、汽车、造纸、纺织、环保等行业。
PLC的应用通常可分为五种类型。
(1)顺序控制这是PLC应用最广泛的领域,用以取代传统的继电器顺序控制。
PLC可应用于单机控制、多机群控、生产自动线控制等。
如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制等。
⑵运动控制PLC制造商目前已提供了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模版。
在多数情况下,PLC把扫描目标位置的数据送给模版块,其输出移动一轴或数轴到目标位置。
⑶闭环过程控制PLC能控制大量的物理参数,如温度、压力、速度和流量等。
PID(ProportionaIIntergraIDerivativ
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