1、 完整版基于完整版基于 PLC 控制的抢答器完整版毕业设计控制的抢答器完整版毕业设计 以下文档格式全部为 word格式，下载后您可以任意修改编辑。基于 PLC 控制的抢答器毕业设计 李晓 宁 焦作大学机电工程学院 基于 PLC 控制的抢答器毕业设计 专业名称：应用电子技术 学生姓名：导师姓名：职 称：讲 师 焦作大学机电工程学院 2012年 12 月 中图分类号：密级：UDC：单位代码：基于 PLC 控制的抢答器设计 Based on PLC control responder design 姓 名 学 制 三年 专 业 应用电子技术 研究方向 电子技术 导 师 职 称 讲 师 论文提交日期
2、2012.12.20 论文答辩日期 2012.12.26 焦作大学机电工程学院 摘 要 PLC 的应用领域已经拓宽到了各个领域，在日常生活中，智能抢答器广泛的应用于各种竞赛和抢答场合。由于 PLC 系统的抢答器相对稳定，所以设想可以利用 PLC 进行抢答器的设计。开始抢答前，主持人首先通过复位按钮实现电路复位，在提问之后，打开选择开关启动定时器。在抢答限时内，当某一组抢先按下抢答按钮后，对应的辅助继电器接通，同时切断其它抢答回路，实现互锁。抢答成功后，辅助继电器接通，启动音效电路和某分台指示灯，驱动外部数码显示器显示抢答成功组号。抢答成功后，同时启动定时器，当定时器计时结束，启动音效电路和指示
3、灯提示回答时间到。如果在限时内无人抢答，则启动音效电路和总台指示灯。关键词 抢答器；可编程控制器；ABSTRACT PLC application field broaden from various fields,in daily life,intelligent vies to answer first device widely used in various competitions and vies to answer first occasion.Due to the PLC system responder relative stability,so imagine can us
4、e PLC for the design of the responder.Before start vies to answer first,the first through the reset button realize circuit reset,the questions later,open the selector switch start timer.In vies to answer first time,when a group of preemptive press vies to answer first button,the corresponding auxili
5、ary relay on,at the same time cut off other vies to answer first circuit,realize interlock.Vies to answer first after the success of the auxiliary relay on,start sound circuit and some points table lamp,drive external digital display shows vies to answer first successful group number.After the succe
6、ss of the vies to answer first,and the launch of the timer,when the timer timing over,start sound circuit and light scanning flow chart 工作过程：主要分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。（1）内部处理阶段：在此阶段，PLC 检查 CPU 模块的硬件是否正常，复位监视定时器，以及完成一些其它内部工作。（2）通信服务阶段 在此阶段，PLC 与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等，当 PLC 处于停状态时，只进行内
7、容处理和通信操作等内容 1输入处理 输入处理也叫输入采样。在此阶段，顺序读入所有输入端子的通端状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段。在程序执行时，输入映象寄存器与外界隔离，即使输入信号发生变化，其映象寄存器的内容也不会发生变化，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。2程序执行 根据 PLC 梯形图程序扫描原则，按先左后右先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。遇到程序跳转指令，根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。从用户程序涉及到输入输出状态时，PLC 从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象寄存器
8、读出对应映象寄存器，根据用户程序进行逻辑运算，存入有关器件寄存器中。对每个器件来说，器件映象寄存器中所寄存的内容，会随着程序执行过程而变化。3输出处理 程序执行完毕后，将输出映象寄存器，即器件映象寄存器中的 Y寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。4.PLC 的工作状态 PLC 有两种工作状态，即运行(RUN)状态与停止(STOP)状态。运行状态是执行应用程序的状态。停止状态一般用于程序的编制与修改。图 2.7 给出了运行和停止两种状态下 PLC 不同的扫描过程。由图可知，在这两个不同的工作状态中，扫描过程所要
9、完成的任务是不尽相同的。在运行状态，PLC 通过反复执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使 PLC 的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是不断地重复执行，直至 PLC 停机或切换到停止(STOP)工作模式。在内部处理阶段，PLC 检查 CPU 模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些其他内部工作。在通信服务阶段，PLC 与其他带微处理器的智能装置通信以更新编程器的显示内容。当 PLC 处于停止模式时，只执行以上两种的操作。PLC 处于运行(RUN)模式时，还要完成另外三个阶段的操作。5.扫描周期和响应时间 PLC 在运行状态时，执行一次扫描
10、操作所需的时间称为扫描周期，其典型值为0.5ms100ms。扫描周期的长短主要取决于以下几个因素：CPU 执行指令的速度，执行每条指令占用的时间；程序中指令条数的多少。指令执行所需的时间与用户程序的长短、指令的种类和 CPU 执行速度有很大关系，一般说来，一个扫描过程中，输入采样和输出刷新所占时间较少，执行指令的时间占了绝大部分。PLC 的响应时间是指从 PLC 外部输入信号发生变化的时刻起至由它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的间隔，也叫做滞后时间(通常滞后时间为几十毫秒)。它由输入电路的时间常数、输出电路的时间常数、用户语句的安排和指令的使用、PLC 的循环扫描方式以及 PLC 对
11、 IO 的刷新方式等部分组成。这种现象称为 IO 延迟响应或滞后现象。由于 PLC 的这种周期循环扫描工作方式，决定了响应时间的长短与收到输入信号的时刻有关。响应时间可以分为最短响应时间和最长响应时间。（1）最短响应时间 如果在一个扫描周期刚结束之前收到一个输入信号，在下一个扫描周期之前进入输入采样阶段，这个输入信号就被采样，使输入更新，这时响应时间最短。（2）最长响应时间 如果收到一个输入信号经输入延迟后，刚好错过 IO 刷新的时间，在该扫描周期内这个输入信号无效，要到下一个扫描周期输入采样阶段才被读入，使输入更新，这时响应时间最长。由于 PLC 采用循环扫描的工作方式，即对信息串行处理方式
12、，必定导致输入、输出延迟响应，产生滞后现象。对于一般工业控制要求，这种滞后现象是允许的。但是对那些要求响应时间小于扫描周期的控制系统则不能满足，这时可以使用智能输 IO单元(如快速响应 IO模块)或专门的指令(如立即 IO指令)，通过与扫描周期脱离的方式来解决。3.2 PLC 机型选择步骤与原则 PLC 机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的 PLC；其它情况则最好选用模块式结构的PLC。对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其
13、控制速度无须考虑，因此，选用带 AD转换、DA转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现 PID运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全 PLC 的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。(一)合理的结构型式 PLC 主要有整体式和模块式两种结构型式。整体式 PLC 的每一个 IO点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式 PLC 的功能扩展灵活方便,在IO 点数、输入点数与输出点数的比例、IO 模块的种类等
14、方面选择余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。(二)安装方式的选择 PLC 系统的安装方式分为集中式、远程 IO式以及多台 PLC 联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程 IO硬件，系统反应快、成本低；远程 IO 式适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程 IO 可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增设驱动器和远程 IO电源；多台 PLC 联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型 PLC，但必须要附加通讯模块。(三)相应的功能要求 一般小型(低档)PLC 具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。对于以开关量控制为主，带
15、少量模拟量控制的系统，可选用能带 AD 和 DA转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档 PLC。对于控制较复杂，要求实现 PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档 PLC。但是中、高档 PLC 价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。(四)响应速度要求 PLC 是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次 PLC 的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用 PLC，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑 PLC 的响应速度，可选用具有高速 IO处理功能的 PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的
16、 PLC 等。(五)系统可靠性的要求 对于一般系统 PLC 的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。3.3 PLC 的容量包括 IO 点数和用户存储容量两个方面(一)IO点数的选择 PLC 平均的 IO点的价格还比较高，因此应该合理选用 PLC 的 IO点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的 IO点最少，但必须留有一定的裕量。通常 IO点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上 1015的裕量来确定。(二)存储容量的选择 用户程序所需的存储容量大小不仅与 PLC 系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差 25之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。PLC 的 IO点数的多少，在很大程序上反映了 PLC 系统的功能要求，因此可在 IO点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加 2030的裕量。存储容量（字节）开关量 IO点数 10 模拟量 IO通道数 100 另外，在存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择。3.4 控制要求分析 当主
