1、 （二 一五 年 六 月本科毕业设计说明书学校代码： 10128学 号： 201131204081题 目 ： 基于 PLC 的 4 路抢答器设计学 生 姓 名 ： 任富强学 院 ： 电 力 学 院系 别 ： 自 动 化 系专 业 ： 自 动 化班 级 ： 自 动 化 11-3指 导 教 师 ： 刘磊 讲 师内蒙古工业大学本科毕业设计说明书摘要随着社会的不断进步与发展，PLC 已经运用到了各个领域。在我们实际生活当中，智能抢答器已经应用到不同的比赛场合。PLC 同其他的控制器相比有它自己的优点。与现在比较多的单片机相比较.单片机需要的编程时间长，芯片集成线路多，运行条件苛刻。而 PLC 可以在恶
2、劣环境下稳定运行、线路少、程序的编写时间短易于广泛应用。本设计从硬件和软件两部分进行了设计。硬件主要设计了硬件接线图，I/O 分配表和确定了器件型号；软件主要设计了软件流程图和编写了梯形图程序。最后将器件连接，进行了实物调试和运行，达到了预期的控制目标，取得了比较好的控制效果。关键词：抢答器；可编程控制；自动化；内蒙古工业大学本科毕业设计说明书AbstractWith the continuous progress and development of society, PLC has been applied to various fields. In which we actually l
3、ive, Smart Responder has been applied to different game situations. Compared with other controllers PLC has its own advantages.Compared with now more microcontroller. Microcontroller requires long programming time, multi-chip integrated circuits, harsh operating conditions. The PLC stable operation
4、in harsh environments, the line less time to write a short program easy to widely used.The design of hardware and software has been designed in two parts. The main hardware design hardware wiring diagram, I / O allocation table and determine the part number; software is mainly designed software flow
5、 chart and write the ladder program. Finally, the device is connected, it carried out physical commissioning and operation, to achieve the desired control objectives and achieved good control effect.Keywords: Responder; programmable control; Automation;内蒙古工业大学本科毕业设计说明书目录第一章 绪论 .11.1 研究的目的及意义 .11.2 本
6、设计研究内容 .1第二章 PLC 介绍 .32.1 PLC 的定义 .32.2 PLC 的工作原理和应用 .4第三章 硬件电路设计 .63.1 控制思想 .63.2 控制系统的 I/O 分配表 .63.3 硬件系统连接图 .73.4 器件选型 .7第四章：系统软件的设计 .94.1 流程图 .94.2 整体设计 .104.3 PLC 四路抢答器控制梯形图 .104.4 梯形图语言介绍 .10第五章：调试与分析 .145.1 调试过程 .145.2 调试过程的分析 .17结论 .18参考文献 .19致谢 .20内蒙古工业大学本科毕业设计说明书内蒙古工业大学本科毕业设计说明书0第一章 绪论1.1
7、研究的目的及意义随着社会的进步和数字通信的不断发展为实现公平公正的抢答，抢答器这一产品成了各类比赛活动中不可缺少的器件。无论是商业的竞赛类游戏还是学校各类活动以及各类不同的竞赛活动为达到公平抢答，抢答器就成了不可缺少的东西，抢答器的到来除了达到公平竞争还给竞赛者带来了不一样的刺激性与挑战性。现在的抢答器有各式各样的有倒计时的、定时的、有数字显示的、屏幕显示的以及指示灯显示和各种声响配置的，现在的很多抢答器都是无线的就是为了方便美观并且提高了它的可靠性。但是五花八门的抢答器目的只有一个就是在能够达到公平的基础上可以更直观的显示抢答的各种信息。功能越多的抢答器随之它的原理也有所不同电路原理和复杂程
8、度也就不同，我所用的是欧姆龙的但现在市场上单片机的比较多一些。我们的实际生活当中有会遇到很多需要抢答的例子。像我们在学校简单举手这样的抢答必然会有很多的因素会导致抢答的不准确不公平，达不到抢答器那样的精准性快速性。所以就会出现现在高精度高准确率的现代化由 PLC 控制的电子产品抢答器。PLC 这个装置是由主体电路和扩展电路以及核心的模块等等共同构成的。四路抢答器可供四个人或四个队伍使用，只要有人抢答就会有指示灯亮或有屏幕显示和各种声响等等，但前提是在主持人开始按钮按下之后或在规定时间内第一个选手或第一个队抢答才算抢答成功，凡是在主持人没按下开始按钮之前抢答者算提前抢答犯规同时也会有选手的指示灯
9、亮以及主持人的抢答违规指示灯红灯亮等。1.2 本设计研究内容本次设计主要是利用自己学习过的 PLC 知识以及自己在后期学习的，做抢答器，做抢答器可以说是与时俱进。在现在这个现代化的时代 PLC 的出现以及应用必然会成为主流，现在也确实成为了主流。PLC 相比其他的新型控制器相比有他的独特优点如:使用稳定可以再恶劣环境下使用、线路简单、价格低、易于广泛使用等等，我所设计的 PLC 中也体现出来了一些优点就是布线少又方便。下面是我本次设计的工作安排：第一章：主要介绍本次设计的主要内容以及工作的安排，PLC。第二章：主要通过查找资料介绍 PLC，介绍 PLC 的定义用途以及 PLC 的各个模块，各个
10、模块的具体介绍。PLC 与现在市场上的一些主流可编程控制器的对比，他有哪些突出的优点，为什么选 PLC 而不是选其他的可编程控制器等等。内蒙古工业大学本科毕业设计说明书1第三章：第一步写我整个设计的控制思想，在控制思想中可以知道我自己的设计方案，I/O 分配表以及 I/O 分配表的介绍。硬件系统连接图以及器件的选型。第四章：这章节主要进行梯形图程序的编写，流程图以及在编写程序时对模块的设置输入和输出。PLC 梯形图语言的简单介绍等等。第五章：进行本次设计的硬件和软件调试，以及介绍我所用的编程程序 CX-Programme。最后总结我这次设计的情况。内蒙古工业大学本科毕业设计说明书2第二章 PL
11、C 介绍2.1 PLC的定义很多人会认为PLC就是微型计算机，实际上它们是有区别的PLC是一个用微处理系统和数字操作系统来控制的电子系统的装置。PLC是一种由“事先存贮的程序”来确定控制功能的可编程控制计算机，由于在PLC之前我们所用的继电器他的技术是成熟的，所以PLC是根据我们以前用的继电器作为他的开始设计的思想，利用不断出现的新技术新器件新思想很快就有步各种各样的现代化的产品的产生，PLC是一种数字操作运行的计算机经过逻辑的运算就形成了由顺序控制，时序和计数以及其他不同的算术运算等控制程序。然耨用指令的形式放到存储器中，随后根据存储的控制内容，经过模拟调试，数字等输入输出的硬件，对生产机器
12、及设备和生产过程进行的控制装置，这就是软件和硬件的连接过程 。现在的PLC有以下特点：编写程序简单可随时修改；2、维护修理简单方便；3、体积小质量轻功率低耗能少；4、可靠性较高可以在恶劣环境下工作；5、开发所需的时间比较短，功能多效率高；6、传输的速度快质量高带宽稳定。PLC硬件模块有CPU模块、输入模块、输出模块和编程器。PLC还有扫描的这个过程，这个过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理等其他的几个阶段。全部过程扫描一次所用的时间叫做扫描周期。当PLC停止工作时，只进行内部处理和通信操作等内容。在PLC处在运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描运行工
13、作。工作过程：主要分为内部处理、通信操作、输入输出处理、程序执行几个阶段。1.内部处理时段在这个时段，PLC 会自动的检查内部的 CPU 模块是否完好，复位的作用是监测定时器的工作监测它的工作的好坏，换可以完成其他的一些工作。2.通信服务时段这个阶段，PLC会与智能模块相连、通过相连来识别编程器输入的命令，这样可以随时显示编程器的内容等，当PLC处在停止不工作时，只会进行内容处理和其他通信的操作等一些内容。3输入处理 输入处理别名输入采样。在设个时段，会井然有序的读入所有输入端子是否接通，随后它会把上一步读进来的放到相应的映象寄存器中去在这个时候输入的映象内蒙古工业大学本科毕业设计说明书3寄存
14、器就会被更新。接下来将进入程序执行阶段。在程序执行时，输入映象寄存器与与外接设备是不相连的，就是不管输入信号怎样的变化，存放在映像寄存器的内容是不会发生变化，只有在进行到下一个扫描周期的输入阶段才有可能被再一次的读写入信息。 4程序执行 依据PLC梯形图程序扫描的原理，按照找先左后又右，先上后下的先后步骤，一个字一个句的扫描，扫描完之后在进行程序的执行。如果有程序跳转指令的出现，依据指令跳转条件是否可以满足之后从而确定程序的跳转地址。从我们所用的程序开始到输入和输出这个过程，PLC会在输入映象寄存器中调出在上一环节中采取相对应的输入端子工作情况，在从输出映象寄存器读出上一个工作中的映象寄存器，
15、依据用户程序然后进行逻辑运算，然后存入各个相对应的器件寄存器中去。在PLC所有的器件中只要他们有一点变化那么在器件映象寄存器中存放的东西也会随之有一定的变化，变化的大小根据器件的不同有关。5输出处理 在整个程序执行完之后，映象寄存器中的所有东西都要被输出，在这个过程之后就是所有器件在映象寄存器中呈现出Y寄存器的状态，然后从输出过程转存到输出锁存器中，通过电路的隔离，放大电路驱动所用的功率，这样输出端子向外部设备所输出的信号就是输出控制信号，用来驱动外部负载的运行。 其实 PLC 和我们平时用的计算机没什么太大区别，只是增强的 PLC 的 I/O 功能是为了方便和你自己所控制的对象计算机相连。其
16、实 PLC 就是通过一些算法进行I/O 的变换，且可以和物理设备相连接。这样就实现了通过计算机控制了硬件设备也就是我们所说的计算机控制。PLC 的设计就是通过他的模块和我们平时可以看得到摸得着的电器元件或电子元件组成一个回路。PLC 通俗的讲就相当于一个人，他的大脑就是 PLC 模块，他的四肢以及其他的就是我们所连接的电器或电子元件，通过 PLC 模块中的 CPU 来控制整个电路的运行。2.2 PLC 的工作原理和应用PLC的应用就它取代了以前传统的继电器实现了逻辑控制和顺序控制，它既可以实现单台设备的控制运行还可以实现多台设备的流水线。与传统的继电器相比，PLC的出现之所以能在大部分领域取代
17、是因为PLC简化了继电器的接线，PLC的几段程序也许就可以代替以前继电器上百了接触点。正因为接线少它的那么可靠性就会很高。内蒙古工业大学本科毕业设计说明书4随着电子产品的不断发展现在的PLC向微型化、多功能、高精准度的方向不断发展，他的用途越来越广不断地进入我们生活的各个方面。在如今的工业界只要用到控制的地方都有PLC的参与简单的说可以分为两个方面：第一个是一个机器控制设备的自动化。比如：印刷机纺织、自动化的焊接、冶金等等这些设备的所有动作都需要内设的PLC程序控制所需要的硬件来完成。第二个是以流水线为主的工业生产，现在的企业大多数都是流水线生产像我们以前去的伊利集团、宝钢集团、电子产品等等。工厂里面员工寥寥无几除了一些原料的供应，其他工序都由PLC控制的机械设备以及机械手驱动共同来完成整个流水线的生产。之所以PLC可以得到广泛应用主要它可以再一些复杂恶劣的环境下稳定运行这样就可以运用到一些大型户外的设备上，加上他的线路比较少这样就会给维修人员减少了不少的工作量，线路少那么它出现问题的几率也随之降低。
