八路抢答器的设计课程设计报告.doc

湖南文理学院课程设计报告课程名称： 专业综合课程设计 专业班级： 自动化10102班 学号15号 学生姓名： 单正涛 指引教师： 王丽娟 完毕时间： 6 月 15 日 报告成绩： 评阅意见： 评阅教师 日期 .6.20 湖南文理学院制 摘 要本文简介了运用三菱FX2N系列PLC对知识竞赛抢答器的控制,论述了控制方案实现抢答器功能的方式有多种，可以采用初期的模拟电路、数字电路或模数混合电路近年来随着科技的飞速发展，单片机、PLC的应用不断地走向进一步，同步带动老式的控制检测技术的不断更新本文采用日本三菱公司生产的FX2N-32MR型PLC 作为核心控制器进行四路抢答器系统的设计，并且设计出了系统构造图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分派方案同步根据知识竞赛抢答器的控制规定和特点,拟定PLC 的输入输出分派,并进行现场调试。

核心词: PLC 知识竞赛抢答器 PLC程序设计 目 录绪 论 11.1 PLC的结识 11.2 PLC的应用和特点 1一、设计题目 3二、设计目的与规定 32.1 设计目的 32.2 设计规定 3三、设计作用 3四、所用仪器设备及仿真软件 44.1 PLC仪器的选型 44.2 仿真软件GX Developer8.0概要及特点 5五、系统设计方案论证 75.1 基本规定 75.2 设计任务及工作原理 85.3 方案论证 8六、系统硬件设计 96.1 PLC工作原理 96.2 外部接线图 12七、系统软件设计 137.1 I/O口的分派 137.2 系统支路的设计 157.2.1 应答开始控制 157.2.2抢答控制 157.2.3 答题时限控制： 167.2.4 违例： 17八、系统仿真与调试 188.1 系统的仿真 188.2 工作过程分析 19九、心得体会 20十、参照文献 20附 录 21绪 论1.1 PLC的结识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。

PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基本的新型工业控制装置它可以存储和执行指令,进行逻辑运算,顺序控制,定期,计数和算术等操作,并通过数字式和模拟式的输入输出,控制多种类型的机械和生产过程在电视上我们会常常看到某些智力抢答的节目，如果要是让抢答者用举手等措施，主持人很容易误判，会导致抢答的不公平，比赛中为了精确、公正、直观的判力竞赛的电路装置,该装置由主体电路与扩展电路构成优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛组的输入信号在显示屏上输出;用控制电路和主断出第一种抢答者，所设计的抢答器一般由数码显示、灯光、音响等多种手段批示第一抢答者为了使这种不公平不发生，只能靠电子产品的高精确性来保障抢答的公平性八路数字抢答器是一种可供八个参赛组进行智持人开关启动报警电路,以上两部分构成主体电路通过定期电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示屏上输出实现计时功能,构成扩展电路通过这次设计，掌握PIC单片机的原理，理解简朴多功能抢答器构成原理，初步掌握多功能抢答器的调节及测试措施，提高动手能力和排除故障的能力同步通过本课题设计与装配、调试，提高自己的动手能力，巩固已学的理论知识，建立单片机理论和实践的结合，理解多功能抢答器各单元电路之间的关系及互相影响，从而能对的设计、计算定期计数的各个单元电路。

初步掌握多功能抢答器的调节及测试措施提高动手能力和排除故障的能力 PLC自身的模块化构造以及远程I/O模块功能的不断完善，使得PLC易于实现多级控制（分布控制、分散控制），通过不同级别的网络将PLC与PLC、PLC与远程I/O模块、PLC与人机界面以及PLC与PC机连接起来，形成管控一体化的网络构造1.2 PLC的应用和特点PLC浮现后就受到普遍的注重,其应用发展也十分的迅速,因素在于既有的多种控制方式相比,它有一系列受顾客欢迎的特点,重要是: 1.可靠性高,抗干扰能力强 在恶劣的工业环境下工业生产对控制设备的可靠性提出很到目前为止尚无任何一种工业控制系统的可靠性能达到和超过PLC保证PC工作的可靠性高、抗干扰能力强的重要措施是:(1) 采用循环扫描、集中采样,集中输出的工作方式高的规定PLC是专为工业控制而设计,由于采用了一系列措施,使PLC控制系统的平均无端障间隔时间一般能达到4～5万h,远远超过老式继电器控制和计算机控制系统可以说,(2) 硬件设计采用模块式构造并采用屏蔽、滤波、隔离、联锁等一系列抗干扰技术,同步增长输出联锁、环境检测与故障诊断等提高可靠性电路3) 软件设计中设立实时监控、自诊断、信息保护与恢复等程序与硬件电路配合实现多种故障的诊断、解决、报警显示及保护功能。

因此PLC优于微机控制的首要特点是它能适应恶劣的工业环境2.编程简朴、易于掌握这是PC优于微机的另一种特点梯形图编程方式是PC最常用的编程语言它与继电器控制原理图类似，具有直观、清晰、修改以便、易掌握等长处3．组合灵活使用以便 由于它采用原则化得到通用模块构造，能灵活以便地组合成多种不同规模、不同功能的控制系统4．功能强，通用性好现代PLC具有很强的信息解决功能和输出控制能力，它既可以对开关量进行控制又可以对模拟量进行控制5．开发周期短，功率高，维护以便PLC用存储逻辑替代接线逻辑，大大地减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计周期大大缩短，同步维护也变得容易起来6．体积小，重量轻，工耗低随着电子技术的发展和应用领域日益扩大，PLC技术及其产品仍在继续发展，其构造不断改善，功能日益增强，性价比越来越高一、设计题目 基于PLC的八路抢答器的设计二、设计目的与规定2.1 设计目的抢答器是一种应用非常广泛的设备，在多种竞赛、抢答场合中，它能迅速、客观地辨别出最先获得发言权的选手初期的抢答器只由几种三极管、可控硅、发光管等构成，能通过发光管的批示辩认出选手号码目前大多数抢答器均使用单片机和数字集成电路，并增长了许多新功能，如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示等功能。

从而使竞赛真正达到公正、公平、公开2.2 设计规定1）抢答器可同步供8名选手或者8个代表对比赛，每组使用一种按钮，8个按钮分别用1-8号表达2）设立系统复位和抢答开始开关，该开关由主持人控制3）抢答器具有定期抢答功能4）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，显示屏显示选手的编号和限答的时间倒计时，并保持到主持人将系统复位5）可以通过按键操作修改答题限制时间和抢答限制时间6）如果抢答时间以到，无人抢答，本次抢答无效，系统复位三、设计作用知识竞赛抢答器，顾名思义就是用于比赛时，跟对手比反映时间，思维运转快慢的新型电器随着社会科技技术的不断发展，她的应用场合也随之增长；技术含量大大提高；更加以便可靠目前, 形式多样、功能完备的抢答器已广泛应用于电视台、商业机构、学校及企事业单位, 它为多种竞赛增添了刺激性、娱乐性, 在一定限度上丰富了人们的业余生活用PLC进行知识竞赛抢答器设计，其控制以便，灵活，只要变化输入PLC的控制程序，便可变化竞赛抢答器的抢答方案四、所用仪器设备及仿真软件4.1 PLC仪器的选型随着PLC控制的普及与应用，PLC产品的种类和数量越来越多，并且功能也日趋完善近年来，从美国、日本、德国引进的PLC产品及国内厂家组装或自行开发的产品已有几十个系列，上百种型号。

目前在国内应用较多地PLC产品重要涉及：美国AB、GE、MODICON公司，德国西门子公司，日本OMRON、三菱公司等的PLC产品因此PLC的品种繁多，其构造形式、性能、容量、指令系统、编程措施、价格等各有自己的特点，合用场合也各有侧重因此，合理选择PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要的作用一般选择机型要以满足系统功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免导致投资和设备资源的挥霍机型的选择可从如下几种方面来考虑1）对输入 / 输出点的选择要先弄清晰控制系统的 I/O 总点数，再按实际所需总点数的 15 ～ 20 ％留出备用量（为系统的改造等留有余地）后拟定所需 PLC 的点数 PLC 的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压级别，但这种 PLC 平均每点的价格较高如果输出信号之间不需要隔离，则应选择前两种输出方式的 PLC 对存储容量的选择对顾客存储容量只能作粗略的估算在仅对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘 10 字 / 点＋输出总点数乘 5 字 / 点来估算；计数器 / 定期器按（ 3 ～ 5 ）字 / 个估算；有运算解决时按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模拟量输入 / 输出的系统中，可以按每输入 / （或输出）一路模拟量约需（ 80 ～ 100 ）字左右的存储容量来估算；有通信解决时按每个接口 200 字以上的数量粗略估算。

最后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量对缺少经验的设计者，选择容量时留有裕量要大些2)对 I/O 响应时间的选择PLC 的 I/O 响应时间涉及输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在 2 ～ 3 个扫描周期）等对开关量控制的系统,PLC 和 I/O 响应时间一般都能满足实际工程的规定，可不必考虑 I/O 响应问题但对模拟量控制的系统、特别是闭环系统就要考虑这个问题3)根据输出负载的特点选型不同的负载对PLC的输出方式有相应的规定例如，频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的但继电器输出型的 PLC 有许多长处，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压级别范畴大等因此动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的 PLC 4）对和离线编程的选择 离线编程是指主机和编程器共用一种 CPU ，通过编程器的方式选择开关来选择 PLC 的编程、监控和运营工作状态编程状态时， CPU 只为编程器服务，而不对现场进行控制编程是指主机和编程器各有一种 CPU ，主机的 CPU 完毕对现场的控制，在每一种扫描周期末尾与编程器通信，编程器把修改的程序发给主机，在下一种扫描周期主机将按新的程序对现场进行控制。

计算机辅助编程既能实现离线编程，也能实目前线编程编程需购买计算机，并配备编程软件采用哪种编程措施应根据需要决定 据与否联网通信选型 若 PLC 控制的系统需要联入工厂自动化网络，则 PLC 需要有通信联网功能，即规定 PLC 应具有连接其她 PLC 、上位计算机及 CRT 等的接口大、中型机均有通信功能，目前大部分小型机也具。