抢答器程序控制设计.doc

1、课程题目：抢答器设计摘要 随着经济水平的不断提高，人们在物质文明得到满足的同时更注重精神文明的追求，各种娱乐节目不断涌现，提高节目的质量尤为重要。本次设计是针对娱乐活动中用到的抢答器而设计的。抢答器是为智力竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，广泛应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。参加竞赛者对主持人提出的问题要在最短的时间内作出判断，并按下抢答按键回答问题。当第一个人按下按键后，则在显示器上显示此竞赛者的号码，同时电路将其他抢答按键封锁，使其不起作用。回答完或超时后，由主持人将所有按键恢复，重新开始下一轮。关键字：四人抢答器、数码显示目录1 引言 (主要写课题设计的目的,设计内

2、容及要实现的目标)2 系统总体方案设计页码2.1 系统硬件配置及组成原理 (要有系统组成图)2.2 系统变量定义及分配表（PLC的选型、电源选择）2.3 系统接线图设计2.4 系统可靠性设计3 控制系统设计3.1 控制程序流程图设计 （选用设计方法）3.2 控制程序重要指令介绍3.3 控制程序设计思路3.4 创新设计内容4 系统调试及结果分析4.1 连接线路4.2 系统调试及解决的问题引言一、课程设计目的项目设计是项目教学中的一项重要内容，是完成项目教学计划达到教学目标的重要环节，是教学计划中综合性较强的实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学

3、生全面素质具有重要的意义。电气控制与PLC是机电一体化专业的的一门专业课程，学好电气控制与PLC对掌握实际电工操作能力很有帮助，为以后的工作学习打下良好的基础。 本项目设计应达到以下教学目的：使学生对于电气控制与PLC基本理论有更加深入的理解； 提高学生在实际设计操作中分析问题、解决问题的能力；提高学生对编程软件FPWIN的熟练程度；培养学生编写程序的能力，调试程序的能力。5进一步巩固电气与PLC控制的基本知识；6掌握设备电气控制系统的原理设计、施工设计的方法；7掌握PLC程序的设计及调试方法；8掌握电气线路安装与调试方法；9学会查阅有关专业资料及设计手册二、项目设计内容本项目设计要求学生完成

4、设计题目的具体内容。根据项目设计安排，在基本题部分按照学号分配项目设计题目，合作完成项目设计；根据分配的题目进行分析，查找资料，确定采用实际方法，并复习掌握相关知识，确定设计方案；设计整体逻辑结构，画出流程图，实现算法程序；完成测试程序，对于出现的错误，要进行错误分析，并进行改正；、写出项目设计报告（有封面、封底、按照毕业设计的格式）；、按要求完成项目设计答辩；、答辩前将电子内容（程序代码、报告文档）以自己名字和学号命名后交到指导老师。二、设计要求：根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行控制系统的原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识

5、工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令设计出PLC控制程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 进行系统调试，实现控制功能PLC简介1、PLC的基本概念可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的

6、范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC 2、PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图所示： a. 中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条

7、读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 b、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 C、电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的

8、制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去 3、PLC的工作原理一. 扫描技术 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 (一) 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的

9、相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (二) 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的

10、状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 (三) 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O

11、映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。 4、plc目前的主要品牌松下，西门子，三菱，欧姆龙，台达，富士，施耐德，ABB 等抢答器设计内容抢答器设计控制要求：用PLC设计抢答器控制程序，有四路输入开关X1,X2，X3，X4,实现优先抢答，任一组抢答器先按下按键后显示器能及时显示改组的编号，同时锁住该抢答器使其他组按键无效，抢答器有复位开关，复位后可重新抢答。用数码管显示抢中的组号。 设计设备：PLC实验装置，计算机，连接导线，LED数码显示管：LED发光二极管在PLC控制系统中用得较多，主要用来显示相应的数据。LED由发光二极管构成，具有结构简单，价格便宜等特点。通常使用的LED显示器是7段LED，它由7个发光二极管组成。这7个发光二极管a至g呈“日”字形排列，当某一发光二极管导通时，相应点亮某一点或某一段笔画，通过二极管不同的亮暗组合形成不同的数字，字母及其他符号。设计步骤1， I/O接口分配第 页共 页