畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于plc四路搶答器的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目:</b></p><p>　　基于PLC四路搶答器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求: </b></p><p>　　1. 搶答器可同時(shí)供四組選手參加比賽</p>&

2、lt;p>　　2. 主持人有三個(gè)控制按鈕，用來(lái)控制搶答開始、復(fù)位和答題計(jì)時(shí)的開始。</p><p>　　3．每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，那組選手最先按下?lián)尨鸢粹o，則數(shù)碼管1就顯示該組的編號(hào)，同時(shí)綠色指示燈亮，音響電路給出信箱提示信號(hào)（持續(xù)3S），以指示搶答成功，并對(duì)其后的搶答信號(hào)不再響應(yīng)。選手答題完畢后，由主持人按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)才能開始下一輪搶答。</p><p>　　4．違規(guī)搶

3、答：若選手在未開時(shí)搶答試題時(shí)搶答了，則視為違規(guī)，違規(guī)時(shí)數(shù)碼管1顯示其編號(hào)，同時(shí)紅燈亮，音響電路發(fā)出聲響。</p><p>　　5．搶答限時(shí)：當(dāng)主持人按下開始按鈕后，定時(shí)器T0開始計(jì)時(shí)（設(shè)定30S）。若30S時(shí)限到仍無(wú)人搶答，則黃燈亮、音響電路3發(fā)出聲響，以示選手放棄該題。</p><p>　　6．答題限時(shí)：在搶答成功后，主持人按下答題計(jì)時(shí)開始按鈕，同時(shí)數(shù)碼管2、3上顯示答題倒計(jì)時(shí)時(shí)間（該時(shí)

4、間設(shè)定為50S），選手必須在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)完成答題。否則，音響電路發(fā)出答題超時(shí)報(bào)警信號(hào)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)進(jìn)度要求:</b></p><p>　　第一、二周：確定題目,查閱資料，根據(jù)要求分析搶答器的設(shè)計(jì)、工作原理。</p><p>　　第三、四周：根據(jù)工作原理畫流程圖并編譯梯形圖，并進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。</p><p&

5、gt;　　第五、六周：對(duì)軟件設(shè)計(jì)，進(jìn)行上機(jī)調(diào)試,找出問題,進(jìn)行修改,并改進(jìn)設(shè)計(jì)。</p><p>　　第七、八周：撰寫論文,畢業(yè)答辯。</p><p>　　指導(dǎo)教師（簽名） </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展， PLC的應(yīng)用不斷地走向深入，同時(shí)帶

6、動(dòng)傳統(tǒng)的控制檢測(cè)技術(shù)的不斷更新，可編程控制器由于其優(yōu)良的控制性能，極高的可靠性，在各行各業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛普及。對(duì)于搶答器其廣泛用于電視臺(tái)、商業(yè)機(jī)構(gòu)、企事業(yè)工會(huì)組織、俱樂部及學(xué)校等單位組織舉辦各種知識(shí)、技術(shù)競(jìng)賽及文娛活動(dòng)時(shí)作搶答之用，為競(jìng)賽增添了刺激性、娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活，并且給人的視覺效果非常好，是各單位開展素質(zhì)教育、精神文明、娛樂活動(dòng)的必備產(chǎn)品。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)是利用PLC

7、（Programmable Logic Controller）對(duì)PLC控制的四路智力搶答器進(jìn)行控制。首先，選擇這個(gè)題目之后，我對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面的思考。使自己對(duì)本次設(shè)計(jì)有一個(gè)大致的總體思路，然后仔細(xì)分析PLC控制的四路智力搶答器的工作原理，以及它的一些工作過(guò)程，分析后得出它主要需要完成主持人的控制、選手的搶答、報(bào)警、計(jì)時(shí)及輸出顯示功能等。考慮到只是PLC控制的四路智力搶答器則輸出端口需要25個(gè)，輸入端口需要7個(gè)，由于PLC具有可靠性高

8、、體積小、通用性、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此，我決定選用SIMATIC S7-200 系列的CPU226和數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM223作為本次設(shè)計(jì)的PLC。具有方便靈活，維護(hù)使用方便等特點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：智力控制，四路搶答器， PLC</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要II<

9、;/b></p><p>　　1 PLC四路搶答器概述1</p><p>　　1.1 PLC四路搶答器概述1</p><p>　　1.2 PLC智能搶答器的工作原理3</p><p>　　2 PLC概述4</p><p>　　2.1 PLC的產(chǎn)生、定義、組成、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)4</p>

10、<p>　　2.2 PLC工作原理9</p><p>　　2.3 PLC的編程語(yǔ)言10</p><p>　　2.4 PLC的分類及性能指標(biāo)10</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.1控制系統(tǒng)選取12</p><p>　　3.2 控制系統(tǒng)的硬件組成12</p&g

11、t;<p>　　3.3 系統(tǒng)控制要求13</p><p>　　3.4 控制系統(tǒng)I/O分配表14</p><p>　　3.5 系統(tǒng)硬件連接圖15</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.1 整體設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.2 PLC控制程序18</p>

12、;<p>　　5 模擬運(yùn)行與調(diào)試過(guò)程36</p><p>　　5.1 程序的模擬運(yùn)行36</p><p>　　5.2 程序的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試37</p><p><b>　　致 謝43</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)44</b></p><p&g

13、t;　　1 PLC四路搶答器概述</p><p>　　1.1 PLC四路搶答器概述</p><p>　　搶答器廣泛用于電視臺(tái)、商業(yè)機(jī)構(gòu)及學(xué)校，為競(jìng)賽增添了刺激性、娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。本文介紹一種數(shù)字式搶答器，能使四個(gè)隊(duì)同時(shí)參加搶答,賽場(chǎng)中設(shè)有1個(gè)裁判臺(tái)，4個(gè)參賽臺(tái)，分別為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)參賽臺(tái).總體設(shè)計(jì)選用西門子PLC控制,搶答操作方便，在很多的場(chǎng)所都可以使用，

14、并且給人的視覺效果非常好。</p><p>　　搶答器，顧名思義就是用于比賽時(shí)，跟對(duì)手比反應(yīng)時(shí)間，思維運(yùn)轉(zhuǎn)快慢的新型電器。隨著社會(huì)科技技術(shù)的不斷發(fā)展，他的應(yīng)用場(chǎng)合也隨之增加；技術(shù)含量大大提升；更加方便可靠。目前, 形式多樣、功能完備的搶答器已廣泛應(yīng)用于電視臺(tái)、商業(yè)機(jī)構(gòu)、學(xué)校及企事業(yè)單位, 它為各種競(jìng)賽增添了刺激性、娛樂性, 在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。用PLC進(jìn)行知識(shí)競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)，其控制方便，靈活，只要改

15、變輸入PLC的控制程序，便可改變競(jìng)賽搶答器的搶答方案。</p><p>　　PLC智能搶答器與單片機(jī)搶答器相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性.首先說(shuō)一下單片機(jī)搶答器，所謂單片機(jī)系統(tǒng)就是采用目前市場(chǎng)上的單片機(jī)CPU及其它外圍芯片，根據(jù)不同系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路板，最終設(shè)計(jì)成一臺(tái)簡(jiǎn)易的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)程序以達(dá)到所要求的控制功能。這種形式在 80年代國(guó)內(nèi)很流行，但由于受到本身可靠性及其它方面的限制，目前除了儀表上仍然采用

16、外，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用已逐步被PLC所代替。</p><p>　　單片機(jī)的可靠性：由于目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的單片機(jī)芯片的品質(zhì)良莠不齊，很大一部分還是國(guó)外篩選出來(lái)的次等品，加上其它外圍元件（如電阻、電容等）的參數(shù)離散性也很大，批量小的產(chǎn)品不可能經(jīng)過(guò)篩選配對(duì)等技術(shù)處理，因此這樣的產(chǎn)品很難做到很好的一致性和高可靠性，因?yàn)槿我辉膮?shù)偏離設(shè)計(jì)要求都會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。另外，單片機(jī)的所有器件均不是工業(yè)級(jí)的，抗干擾性特別是抗電源干

17、擾能力很弱，而國(guó)內(nèi)的電源一般都很差，加上壓片機(jī)的變頻調(diào)速對(duì)電源的干擾很大，因此，更可能引起單片機(jī)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。</p><p>　　單片機(jī)的可擴(kuò)展性：由于單片機(jī)的線路是根據(jù)一定的功能要求特別設(shè)計(jì)的，所以要增加一個(gè)功能就要重新設(shè)計(jì)線路，而且對(duì)應(yīng)的程序都要重新設(shè)計(jì)。這樣對(duì)于增加功能的開發(fā)成本和周期都會(huì)增加。</p><p>　　單片機(jī)的可維護(hù)性：一旦單片機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，很難診斷出故障元件，最簡(jiǎn)

18、單的方法是更換整個(gè)系統(tǒng)，這樣維修成本增加了。</p><p>　　操作：現(xiàn)在國(guó)內(nèi)單片機(jī)系統(tǒng)的操作均采用自設(shè)計(jì)的鍵盤，設(shè)定數(shù)據(jù)用撥碼開關(guān)，顯示用LED，整個(gè)面板顯得繁鎖，而且為了減少操作鍵，設(shè)計(jì)時(shí)往往一鍵多用，操作人員很難脫開說(shuō)明書操作。特別是故障顯示只能顯示故障代碼，一旦發(fā)生故障，操作人員必須翻閱說(shuō)明書方能發(fā)現(xiàn)故障所在，最終按說(shuō)明書指示排除故障，這樣排除故障的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)?？傊?，這樣的人機(jī)對(duì)話不夠友善。</

19、p><p>　　特點(diǎn)：不可靠，價(jià)格便宜。</p><p>　　可編程控制器（PLC）： 所謂PLC系統(tǒng)就是采用目前市場(chǎng)上各大工業(yè)控制廠家生產(chǎn)的可編程控制器，根據(jù)要求選用不同的模塊，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)程序以達(dá)到所設(shè)計(jì)的功能。這種形式目前在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最為廣泛。</p><p>　　PLC的可靠性：進(jìn)口PLC采用的CPU都是生產(chǎn)廠家專門設(shè)計(jì)的工業(yè)級(jí)專用處理器，其余各元件也是直接

20、向生產(chǎn)廠家購(gòu)買的，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格挑選的工業(yè)級(jí)元件，另外它的電源模塊也是集各大公司工業(yè)控制的經(jīng)驗(yàn)而特別設(shè)計(jì)的，抗干擾性特別是抗電源干擾能力有很大提高，即使在電源很差和變頻調(diào)速的干擾下仍能正常工作。</p><p>　　PLC的可擴(kuò)展性：要增加一個(gè)功能只要增加相應(yīng)的模塊和修正對(duì)應(yīng)的程序，而PLC的編程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，這樣對(duì)于開發(fā)周期會(huì)縮短。</p><p>　　PLC的可維護(hù)性：PLC本身有很強(qiáng)的自診

21、斷功能，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，根據(jù)自診斷很容易診斷出故障元件，即使非專業(yè)人員也能維修，如果故障由于程序設(shè)計(jì)不合理引起，由于它提供完善的調(diào)試工具，要找出故障也較為簡(jiǎn)單。</p><p>　　操作：PLC的操作采用觸摸式操作終端，人機(jī)界面，全屏顯示，上面設(shè)計(jì)了很詳盡的操作指南，即使第一次使用，也能根據(jù)提示順利操作，這就降低了對(duì)操作人員的要求，一般工人也能很快掌握。另外，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，畫面自動(dòng)切換到故障提示畫面，提示故

22、障原因和排除方法。甚至可以顯示故障在機(jī)器上的位置，維修人員可以根據(jù)提示很快排除故障。</p><p>　　特點(diǎn)：價(jià)格與前二種控制器相比略貴，可靠性好，操作簡(jiǎn)單。</p><p>　　1.2 PLC智能搶答器的工作原理</p><p>　　我所設(shè)計(jì)的PLC智能搶答器是適合四個(gè)人搶答的四路搶答器，現(xiàn)在以四路搶答器為例。給競(jìng)賽主持人設(shè)置了3個(gè)控制按鈕，用來(lái)控制開始、復(fù)位、

23、答題計(jì)時(shí)，每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，那組選手最先按下?lián)尨鹌靼粹o，則數(shù)碼管就顯示該組的編號(hào)，同時(shí)綠色指示燈亮，音響電路發(fā)出聲響提示信號(hào)（持續(xù)三秒）以指示搶答成功，并對(duì)其后的搶答信號(hào)不在相應(yīng)，選手答題完畢后，由主持人按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)開始下一輪搶答。若選手在未開始搶答時(shí)提前搶答了，則視為違規(guī)，違規(guī)時(shí)數(shù)碼管顯示其編號(hào)同時(shí)紅燈亮音響電路發(fā)出聲響。當(dāng)主持人按下?lián)尨鹌靼粹o時(shí)定時(shí)器T0開始計(jì)時(shí)（設(shè)定30秒）若30秒限制到時(shí)仍無(wú)人搶答則黃燈亮音響電

24、路發(fā)出聲響，以示選手放棄該題。在搶答成功后，主持人按下答題計(jì)時(shí)按鈕，同時(shí)數(shù)碼管顯示答題倒計(jì)時(shí)時(shí)間改時(shí)間可根據(jù)需要調(diào)節(jié)，此設(shè)定為50秒，選手必須在設(shè)定時(shí)間內(nèi)完成答題，否則，音響電路發(fā)出超時(shí)報(bào)警信號(hào)。其中以上功能都通過(guò)編制的PLC程序來(lái)控3個(gè)制數(shù)碼管和3個(gè)指示燈以及一個(gè)喇叭來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖1.1所示:</p><p>　　圖1.1搶答器模型圖</p><p><b>　　2 PLC概述&

25、lt;/b></p><p>　　2.1 PLC的產(chǎn)生、定義、組成、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　2.1.1 PLC的產(chǎn)生</p><p>　　可編程序控制器(Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱PLC)，是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)力式的轉(zhuǎn)變，為適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)的需要而產(chǎn)牛、發(fā)展起來(lái)的一種新型的工業(yè)控制裝置。&l

26、t;/p><p>　　PLC從1969年問世以來(lái)，雖然至今還不到40年，但由于其具有道用靈活的控制性能、可以適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境的可靠性與簡(jiǎn)單方便的使用性能，在工業(yè)自動(dòng)化各領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。曾經(jīng)有人將PLC技術(shù)與數(shù)控技術(shù)(CNC)、CAD／CAM技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的四大支柱。</p><p>　　眾所周知，制造業(yè)中使用的生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)過(guò)程的控制，一般都需要通過(guò)工作機(jī)構(gòu)

27、、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、原動(dòng)機(jī)以及控制系統(tǒng)等部分實(shí)現(xiàn)。特別是當(dāng)原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)時(shí)，還需要對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟／制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速與定位等動(dòng)作進(jìn)行控制。生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)過(guò)程的電器操作與控制部分，稱為電氣自動(dòng)控制裝置或電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)。</p><p>　　最初的電氣自動(dòng)控制裝置(包括日前使用的一些簡(jiǎn)單機(jī)械)，只是一些簡(jiǎn)單的手動(dòng)電器(如刀開關(guān)、正反轉(zhuǎn)開關(guān)等)。這些電器只適合于電機(jī)容量小、控制要求簡(jiǎn)單、動(dòng)作單一的場(chǎng)合。</p>

28、<p>　　隨著技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電氣自動(dòng)控制提出了越來(lái)越高的要求，電氣自動(dòng)控制裝置逐步發(fā)展成了各種形式的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)。</p><p>　　作為常用電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的一種，人們習(xí)慣上把以繼電器、接觸器、按鈕、開關(guān)等為主要器件所組成的邏輯控制系統(tǒng)，稱為“繼電—接觸器控制系統(tǒng)”?！袄^電—接觸器控制系統(tǒng)”的基本特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、抗干擾能力強(qiáng)、故障檢修立觀方便、運(yùn)用范圍廣。它不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)

29、設(shè)備、生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制，而且還可以滿足大容量、遠(yuǎn)距離、集中控制的要求。因此，直到今天“繼電—接觸器控制系統(tǒng)”仍是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域最基本的控制系統(tǒng)之一。</p><p>　　但是，出于“繼電－接觸器控制系統(tǒng)”的控制元件(繼電器、接觸器)均為獨(dú)立元件，它決定了系統(tǒng)的“邏輯控制”與“順序控制”功能只能通過(guò)控制元件間的不同連接實(shí)現(xiàn)，因此，它不可避免地存在以下不足：</p><p><b&g

30、t;　　通用性、靈活性差。</b></p><p>　　體積大，材料消耗多。</p><p><b>　　功能局限性大。</b></p><p>　　可靠性較低，性用壽命較短。</p><p>　　不具備現(xiàn)代工業(yè)控制所需要的數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)控制等功能。</p><p>　　正因?yàn)槿绱?，?/p>

31、繼電一接觸器控制系統(tǒng)”難以適應(yīng)現(xiàn)代復(fù)雜多變的生產(chǎn)控制要求與生產(chǎn)過(guò)程摔制集成化、網(wǎng)絡(luò)化需要。</p><p>　　為了解決“繼電一接觸器控制系統(tǒng)”存在的通用性、靈活性關(guān)，功能局限性大與通信、網(wǎng)絡(luò)方面欠缺的問題，20世紀(jì)50年代末．人們?cè)O(shè)想利用計(jì)算機(jī)功能先備、通用性和靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)來(lái)解次以上問題。但由于當(dāng)時(shí)的汁算機(jī)原理復(fù)雜，生產(chǎn)成術(shù)高，程序編制難度大，加工業(yè)上控制需要大量的外圍接口設(shè)備，可靠性問題突出，使得它在面廣

32、量大的一般工業(yè)控制領(lǐng)域難以普及與應(yīng)用。</p><p>　　到了20世紀(jì)60年代木，有人這樣設(shè)想：能否把計(jì)算機(jī)通用、靈活、功能完善的特點(diǎn)與“繼電一接觸器控制系統(tǒng)”的簡(jiǎn)單易懂、使用方便、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，生產(chǎn)出一種而向生產(chǎn)過(guò)程順序控制，PLC利用簡(jiǎn)單語(yǔ)言編程，能讓完全不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便使用的控制器呢？</p><p>　　這一設(shè)想最早由美國(guó)最大的汽車制造商——通用汽車公司(GM

33、公司)于1968年提出。當(dāng)時(shí)，該公司為了適應(yīng)汽車市場(chǎng)多品種、小批量的生產(chǎn)要求，需要解決汽車生產(chǎn)線“繼電一接觸器控制系統(tǒng)”中普遍存在的通用性、靈活性問題，提到了對(duì)一種新穎控制器的十大技術(shù)要求，并面向社會(huì)進(jìn)行招標(biāo)。 </p><p>　　十大技術(shù)要求具體如下：</p><p>　　編樣方使，從可以在現(xiàn)場(chǎng)方便地編輯、修改控制程序；</p><p>　　價(jià)格便宜，性能價(jià)格比

34、要而于繼電器系統(tǒng)；</p><p>　　體積要明顯小于繼電器控制系統(tǒng)；</p><p>　　可靠性要明顯高于繼電器控制系統(tǒng)：</p><p><b>　　具有數(shù)據(jù)通信功能；</b></p><p>　　輸入可以是AC115V；</p><p>　　輸出驅(qū)動(dòng)能力在AC115V/2A以上；</p

35、><p>　　硬件維護(hù)方便，最好采即 “插接式”結(jié)構(gòu)；</p><p>　　擴(kuò)展時(shí)，只需要對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行很小的改動(dòng)；</p><p>　　用戶存儲(chǔ)器容量至少可以擴(kuò)展到4KB。</p><p>　　根據(jù)以上要求，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC公司)在1969年首先研制比了全世界第一臺(tái)可編程序控制器，并稱之為“可編程序邏輯制器”〔Programmable L

36、ogic Controller，簡(jiǎn)稱PLC)。試樣機(jī)在GM公司的應(yīng)用獲得了成功。此后，PLC得到了快速發(fā)展，并被廣泛用于各種開義量邏輯運(yùn)算與處理的場(chǎng)合。</p><p>　　早期PLC的硬件主要由分立元件與小規(guī)模集成電路構(gòu)成，它雖然采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，但指令系統(tǒng)、軟件與功能相對(duì)較簡(jiǎn)單，一般只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算的處理，同時(shí)通過(guò)簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與改進(jìn)可靠性等措施，使之能與工業(yè)環(huán)境相適應(yīng)。</p><

37、p>　　正因?yàn)槿绱耍?0世紀(jì)70年代初期曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)一些出二極管矩陣、集成電路等器件組成的所謂“順序控制器”；20世紀(jì)70年末期曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)以MCl4500工業(yè)控制單元(Industrial control unit，簡(jiǎn)稱ICU)為核心．出8通道數(shù)據(jù)選擇器〔MCl4512)、指令計(jì)數(shù)器(MCl4516)、8位可尋址雙向鎖存器(MCl4599)、存儲(chǔ)器(2732)等組成的“可編程序控制器”等產(chǎn)品。這些產(chǎn)品與PLC相比，雖然具有一定的價(jià)

38、格優(yōu)勢(shì)，但最終還是因可靠性、功能等多方面的原因，未能得到進(jìn)一步的推廣與發(fā)展；而PLC則隨著微處理器價(jià)格的全面下降，最終以其優(yōu)良的性能價(jià)格比，得到了迅速發(fā)展，并最終成為了當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)的重要支柱枝術(shù)之一。</p><p>　　2.1.2．PLC的定義</p><p>　　PLC技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)，立即引起了全世界的廣泛關(guān)注，1969年首先將其進(jìn)行商品化并推向市場(chǎng)的是美國(guó)GOULD公司；197

39、1年，在引進(jìn)美國(guó)技術(shù)后，日木研制出了自己的第一臺(tái)PLC；l973年，德國(guó)SIEMENS公司也研制出了歐洲第一臺(tái)PLC；1974年，法國(guó)隨之也研制出了PLC。</p><p>　　到了20世紀(jì)70年代中期，PLC開始采用微處理器。PLC的功能也從最初的邏輯運(yùn)算拓展到具有數(shù)據(jù)處理功能，并得到了更為廣泛的應(yīng)用。由于當(dāng)時(shí)的PLC功能已經(jīng)不再局限于邏輯處理的范疇，為此，PLC也隨之改稱為可編程序控制器(Programmab

40、le Controller，簡(jiǎn)稱PC)。</p><p>　　1980年，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)(National Electronic Manufacture Association，簡(jiǎn)稱NEMA)對(duì)可編程序控制器進(jìn)行了如下定義：</p><p>　　“可編程序控制器是一種帶有指令存儲(chǔ)器，數(shù)字或模擬輸入/輸出接口；以位運(yùn)算為主；能完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算功能；面向機(jī)器或生產(chǎn)過(guò)程的

41、自動(dòng)控制裝置”。并將其統(tǒng)一命名為Programmable Controller (PC)。</p><p>　　2.1.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 PLC硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　1、中央處理單元（CPU

42、）</p><p>　　中央處理單元（CPU）是PLC 的控制中樞。它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)：檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤，當(dāng)PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O

43、 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。</p><p>　　為了進(jìn)一步提高PLC 的可靠性，靈活性，近年來(lái)對(duì)大型PLC 還采用雙CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU 出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。</p><p>　　2、存儲(chǔ)器（Mem

44、ory）</p><p>　　可編程控制器的控制中樞，在系統(tǒng)監(jiān)控下工作，承擔(dān)著將外部輸入的信號(hào)的狀態(tài)寫入映像寄存器區(qū)域，然后將結(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域。CPU常用的微處理器有通用型微處理器，單片機(jī)和位片式計(jì)算機(jī)等。小型PLC的CPU多采用單片機(jī)或?qū)Ｓ玫腃PU。大型PLC的CPU多用位片式結(jié)構(gòu)，具有高速數(shù)據(jù)處理能力。</p><p>　　3、基本I/O接口電路</p><

45、;p>　　（1）輸入接口單元。PLC內(nèi)部輸入電路作用是將PLC外部電路（如行程開關(guān)、按鈕、傳感器等）提供的、符合PLC輸入電路要求的電壓信號(hào)，通過(guò)光耦電路送至PLC內(nèi)部電路。輸入電路通常以光電隔離和阻容濾波的方式提高抗干擾能力，輸入響應(yīng)時(shí)間一般在0.1~15ms之間。多數(shù)PLC的輸入接口單元都相同，通常有兩種類型。一種是直流輸入，一種是交流輸入。</p><p>　　（2）輸出接口單元。PLC輸出電路用來(lái)將

46、CPU運(yùn)算的結(jié)果變換成一定形式的功率輸出，驅(qū)動(dòng)被控負(fù)載（電磁鐵、繼電器、接觸器線圈等）。PLC輸出電路結(jié)構(gòu)形式分為繼電器式、晶閘管式和晶體管輸出型等三種。</p><p><b>　　4、接口電路</b></p><p>　　PLC接口電路分為I/O擴(kuò)展接口電路和外設(shè)通信接口電路兩類</p><p>　　（1）I/O擴(kuò)接口電路</p>

47、;<p>　　I/O擴(kuò)展接口電路用連接I/O擴(kuò)展單元，可以用來(lái)擴(kuò)充開關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)和增加模擬量的I/O端子。I/O擴(kuò)展接口電路采用并行接口和串行接口兩種電路形式。</p><p>　　根據(jù)被控制對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)和要求，確定用戶所需的輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。</p><p>　?。?）外設(shè)通信接口電路</p><p>　　通

48、信接口電路用于連接手持編程器或其他圖形編程器、文本顯示器，并能組成PLC的控制網(wǎng)絡(luò)。PLC通過(guò)PC/PPI電纜或使用MPI卡通過(guò)RS-485接口和電纜與計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)編程、監(jiān)控、聯(lián)網(wǎng)等功能。</p><p><b>　　5、電源</b></p><p>　　PLC內(nèi)部配有一個(gè)專用開關(guān)式穩(wěn)壓電源，將交流/直流供電電源轉(zhuǎn)化為PLC內(nèi)部電源需要的工作電源（5V直流）。

49、當(dāng)輸入端子為非干接點(diǎn)結(jié)構(gòu)時(shí)，為外部輸入元件提供24V直流電源（僅供輸入點(diǎn)使用）。</p><p>　　2.1.4 PLC的特點(diǎn)</p><p><b>　　1、軟硬件功能強(qiáng)</b></p><p><b>　　2、使用維護(hù)方便</b></p><p><b>　　3、運(yùn)行穩(wěn)定可靠</

50、b></p><p><b>　　4、組織靈活</b></p><p>　　2.1.5 PLC的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　從當(dāng)前產(chǎn)品來(lái)看，PLC的發(fā)展仍然主要體現(xiàn)在提及的縮小與性能的提高兩大方面。</p><p>　　1．向高速度、大容量方向發(fā)展 </p><p>　　2．向超大型、超小

51、型兩個(gè)方向發(fā)展 </p><p>　　3．PLC大力開發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力 </p><p>　　4．增強(qiáng)外部故障的檢測(cè)與處理能力 </p><p>　　5．編程語(yǔ)言多樣化 </p><p>　　2.2 PLC工作原理</p><p>　　2.2.1 循環(huán)掃描的特點(diǎn)</p><p>　　

52、1、輸入映像寄存器的內(nèi)容是由設(shè)備驅(qū)動(dòng)的，在程序執(zhí)行過(guò)程中的一個(gè)周期內(nèi)輸入映像寄存器的值保持不變，CPU采用集中輸入的控制思想，只能使用輸入映像寄存器的值來(lái)控制程序的執(zhí)行。</p><p>　　2、掃描周期周而復(fù)始地進(jìn)行，讀輸入、輸出和用戶程序是否執(zhí)行是可控的。</p><p>　　3、對(duì)同一個(gè)輸出單元的多次使用、修改次序會(huì)造成不同的執(zhí)行結(jié)果。</p><p>　　4

53、、各個(gè)電路和不同掃描階段會(huì)造成輸入和輸出延遲，這是PLC的主要缺點(diǎn)。</p><p>　　在讀輸入階段，CPU對(duì)各個(gè)輸入端子進(jìn)行掃描，通過(guò)輸入電路將各輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入映象寄存器中。緊接著轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行階段，CPU按照先左后右、先上后下的順序?qū)γ織l指令進(jìn)行掃描，根據(jù)輸入映象寄存器和輸出映象寄存器的狀態(tài)執(zhí)行用戶程序，同時(shí)將執(zhí)行結(jié)果寫入輸出映象寄存器。</p><p>　　2.2.2 PLC中

54、的存儲(chǔ)器</p><p>　　PLC中的存儲(chǔ)器按用途分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器以及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。</p><p>　　1、用戶程序存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)根據(jù)控制要求而編制的用戶應(yīng)用程序。</p><p>　　2、用來(lái)存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù)的區(qū)域稱為工作數(shù)據(jù)區(qū)。</p><p>　　3、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中存放的是廠家根據(jù)其選用的PLC的指令的系統(tǒng)編寫的系

55、統(tǒng)程序，它決定了PLC的功能，用戶不能更改其內(nèi)容。</p><p>　　2.3 PLC的編程語(yǔ)言</p><p>　　PLC是通過(guò)程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行控制的，作為一種專用計(jì)算機(jī)，為了適應(yīng)其應(yīng)用領(lǐng)域，一定有其專用的語(yǔ)言。PLC的編程語(yǔ)言有多種，如梯形圖、語(yǔ)句表、功能圖等。梯形圖編程語(yǔ)言是一種圖形語(yǔ)言，具有繼電器控制電路形象、直觀的優(yōu)點(diǎn)；語(yǔ)句表編程語(yǔ)言類似計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，用助記符來(lái)表示各種指令的功

56、能，是PLC用戶程序的基礎(chǔ)元素。</p><p>　　梯形圖程序讓PLC仿真來(lái)自電源的電流通過(guò)一系列的輸入邏輯條件，根據(jù)結(jié)果決定邏輯輸出的允許條件。梯形圖按邏輯關(guān)系分為“梯級(jí)”或網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　如圖2.2所示是用PLC控制的梯形圖程序，可完成與繼電器控制的電動(dòng)機(jī)直接起、停（起、保、停）繼電器控制電路圖相同的功能。</p><p>　　圖2.2PLC控制的

57、梯形圖程序</p><p>　　2.4 PLC的分類及性能指標(biāo)</p><p>　　2.4.1按I/O點(diǎn)數(shù)容量分類</p><p>　　1、小型機(jī)（I/O點(diǎn)數(shù)小于256點(diǎn)）</p><p>　　典型的小型機(jī)有SIEMENS公司的S7-200系列。</p><p>　　2、中型機(jī)（I/O點(diǎn)數(shù)在256—1024之間）<

58、;/p><p>　　典型的中型機(jī)有SIEMENS公司的S7-300系列、OMRON公司的C200H系列。</p><p>　　3、大型機(jī)（I/O點(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)以上）</p><p>　　典型的大型PLC有SIEMENS公司的S7-400、OMRON公司的CVM1和CS1系列。</p><p>　　2.4.2按結(jié)構(gòu)形式分</p>&

59、lt;p>　　根據(jù)PLC結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC主要可分為整體式和模塊式兩類。</p><p><b>　　1、整體式結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　微型和小型PLC一般為整體式結(jié)構(gòu)。如西門子的S7-200。</p><p><b>　　2、模塊式結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　目前大、中型

60、PLC都采用這種方式。如西門子的S7-300和S7-400系列。</p><p>　　2.4.3PLC的性能指標(biāo)</p><p><b>　　1、I/O點(diǎn)數(shù)</b></p><p>　　I/O點(diǎn)數(shù)，即PLC面板上的I/O端子的個(gè)數(shù)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，外部可以連接的I/O器件就越多，控制規(guī)模就越大。它是衡量PLC性能的重要指標(biāo)之一。</p&g

61、t;<p><b>　　2、存儲(chǔ)容量</b></p><p>　　這里專指用戶存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量，它決定了用戶所編程序的長(zhǎng)短。大、中、小型PLC的存儲(chǔ)容量變化范圍一般為2KB～2MB。</p><p><b>　　3、掃描速度</b></p><p>　　掃描速度是指PLC執(zhí)行程序的快慢，是一個(gè)重要的性能指標(biāo)，

62、體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制取代繼電器控制的穩(wěn)合程度?？删幊炭刂破鞑捎醚h(huán)掃描的工作方式。</p><p><b>　　4、指令系統(tǒng)</b></p><p>　　它是衡量PLC能力強(qiáng)弱的標(biāo)志，決定了PLC的處理能力、控制能力的強(qiáng)弱。限定了計(jì)算機(jī)發(fā)揮運(yùn)算功能、完成復(fù)雜控制的能力。</p><p><b>　　5、通信功能</b><

63、/p><p>　　通信有PLC之間的通信和PLC與計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備之間的通信。主要涉及通信模塊、通信接口、通信協(xié)議、通信指令等。</p><p><b>　　6、擴(kuò)展能力</b></p><p>　　擴(kuò)展能力包括I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展和PLC功能的擴(kuò)展兩方面的內(nèi)容。</p><p><b>　　7、特殊功能單元</

64、b></p><p>　　特殊功能單元種類多，也可以說(shuō)PLC的功能多。典型的特殊功能單元有模擬量、模糊控制連網(wǎng)等功能。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1控制系統(tǒng)選取</b></p><p>　　搶答器對(duì)時(shí)間間隔的要求很高，而且多在會(huì)議、答

65、辯賽等一些正規(guī)的需要進(jìn)行搶答的場(chǎng)合中使用，所以對(duì)設(shè)備的精準(zhǔn)性和可靠性要求很高。為此，我們對(duì)將采用的控制系統(tǒng)進(jìn)行了全面的分析對(duì)比。可編程控制器（PLC）是由工業(yè)微型計(jì)算機(jī)、輸入, 輸出設(shè)備、保護(hù)及抗干擾隔離電路等構(gòu)成的微機(jī)控制裝置，具有順序、周期性工作的特征，從應(yīng)用角度看可編程控制器具有如下特點(diǎn)：</p><p>　　1、可靠性高：由于可編程控制器的輸入, 輸出端口均采用繼電器或光電耦合器件，采取了隔離和抗干擾措施

66、，使其具有很高的抗干擾能力，因而能在惡劣環(huán)境下可靠工作。</p><p>　　2、體積?。河捎谠谥圃鞎r(shí)采用了大規(guī)模集成電路和微處理器，用軟件編程代替了硬連線，便于安裝，實(shí)現(xiàn)了小型化。</p><p>　　3、通用性好：由于可編程控制器采用模塊化結(jié)構(gòu)，一般有CPU 模塊、電源模塊、PID模塊、模擬輸入和輸出模塊等，可以用這些模塊靈活的組成各種不同的控制系統(tǒng)，對(duì)不同的控制系統(tǒng)，只需選取不同的模

67、塊即可，因而具有很好的適用性。</p><p>　　4、使用方便：對(duì)于不同的控制系統(tǒng)，當(dāng)硬件結(jié)構(gòu)選定后，如果輸入、輸出作很小的變動(dòng)時(shí)，只需修改相應(yīng)程序即可，無(wú)需對(duì)系統(tǒng)連線做較大的修改，減少了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量，使用起來(lái)靈活方便?；诳删幊炭刂破鞯纳鲜鰞?yōu)點(diǎn)能夠適應(yīng)和滿足立體車庫(kù)高性能的使用要求，所以我確定該車庫(kù)控制系統(tǒng)為PLC(西門子S7-200系列)。</p><p>　　S7-200系列的

68、PLC在各種行業(yè)的檢測(cè)及控制的自動(dòng)化都得到廣泛的應(yīng)用。由于其具有極高的性價(jià)比，在以下幾方面都有優(yōu)越的表現(xiàn)：極高的可靠性、程序易于掌握，實(shí)時(shí)特性功能、編程語(yǔ)言指令豐富，操作簡(jiǎn)便，有豐富的擴(kuò)展功能。搶答器所使用的各種判斷信號(hào)均為數(shù)字量，所以用西門子S7-200系列就完全可以滿足電氣控制系統(tǒng)方面的要求。</p><p>　　3.2控制系統(tǒng)的硬件組成</p><p>　　在搶答器的工作過(guò)程中，主控

69、單元的主要控制對(duì)象首先是輸入信號(hào)，控制系統(tǒng)就是判別這個(gè)事件有沒有發(fā)生，不同的情況給出不同的結(jié)果，讓大家都很快的明。其硬件組成結(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示:</p><p>　　圖3.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　3.3系統(tǒng)控制要求</b></p><p>　　1．搶答器可同時(shí)供四組選手參加比賽</p><p>　　

70、2．給主持人設(shè)置三個(gè)控制按鈕，用來(lái)控制搶答的開始、復(fù)位和答題計(jì)時(shí)的開始。</p><p>　　3．每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，那組選手最先按下?lián)尨鸢粹o，則數(shù)碼管1就顯示該組的編號(hào)，同時(shí)綠色指示燈亮，音響電路給出信箱提示信號(hào)（持續(xù)3S），以指示搶答成功，并對(duì)其后的搶答信號(hào)不再響應(yīng)。選手答題完畢后，由主持人按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)才能開始下一輪搶答。</p><p>　　4．違規(guī)搶答：若選手在未開

71、時(shí)搶答試題時(shí)搶答了，則視為違規(guī)，違規(guī)時(shí)數(shù)碼管1顯示其編號(hào)，同時(shí)紅燈亮，音響電路發(fā)出聲響。</p><p>　　5．搶答限時(shí)：當(dāng)主持人按下開始按鈕后，定時(shí)器T0開始計(jì)時(shí)（設(shè)定30S）。若30S時(shí)限到仍無(wú)人搶答，則黃燈亮、音響電路發(fā)出聲響，以示選手放棄該題。</p><p>　　6. 答題限時(shí)：在搶答成功后，主持人按下答題計(jì)時(shí)開始按鈕，同時(shí)數(shù)碼管2、3上顯示答題倒計(jì)時(shí)時(shí)間（該時(shí)間設(shè)定為50S）

72、，選手必須在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)完成答題。否則，音響電路發(fā)出答題超時(shí)報(bào)警信號(hào)</p><p>　　3.4控制系統(tǒng)I/O分配表</p><p>　　3.4.1 搶答器的PLC控制系統(tǒng)的輸出端口</p><p>　　搶答器的PLC控制系統(tǒng)的輸出端口如表3.1所示：</p><p>　　表3.1輸出信號(hào)對(duì)照表</p><p>　　

73、3.4.2搶答器的PLC控制系統(tǒng)的輸入端口</p><p>　　搶答器的PLC控制系統(tǒng)的輸入端口如表3.2所示：</p><p>　　表3.2輸入信號(hào)對(duì)照表</p><p>　　3.5系統(tǒng)硬件連接圖</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)要求和所需要的硬件，系統(tǒng)數(shù)字量輸入點(diǎn)總計(jì)7個(gè)點(diǎn)，輸出點(diǎn)總計(jì)25個(gè)點(diǎn)。綜合考慮到系統(tǒng)的性價(jià)比和系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，輸入、輸

74、出點(diǎn)留出一定的富裕量，因此PLC選擇SIEMENS的S7-200系列的CPU226繼電器輸出型和數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM223。輸入、輸出端子電氣接線圖如圖3.2所示。 （具體請(qǐng)參考表3.1和表3.2）</p><p>　　圖3.2控制系統(tǒng)外部I/O接線圖</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4

75、.1整體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)PLC智能搶答器的控制要求，應(yīng)用程序采用一體化結(jié)構(gòu)。通過(guò)PLC控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)整體的運(yùn)行，系統(tǒng)僅需要少量的按鈕和接口，一般的PLC配置都可運(yùn)行。該系統(tǒng)本著簡(jiǎn)單易懂、可靠性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。在搶答時(shí)只需按動(dòng)按鈕即可數(shù)碼管在系統(tǒng)程序的控制下自動(dòng)顯示組號(hào)以及倒計(jì)時(shí)時(shí)間。安全、可靠、省時(shí)、省力、價(jià)格便宜。</p><p>　　控制軟

76、件應(yīng)用SIEMENS編程軟件，采用梯形圖語(yǔ)言編寫,工作系統(tǒng)自動(dòng)控制流程框圖如圖4.1.所示。根據(jù)系統(tǒng)控制要求，進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，要充分保證系統(tǒng)的安全，保證整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行安全可靠。自動(dòng)條件下，必須復(fù)位后在滿足自動(dòng)條件下才能進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行程序，當(dāng)中充分應(yīng)用各個(gè)過(guò)程的互鎖來(lái)保證系統(tǒng)的安全。如下圖所示，有主程序和若干子程序組成，其整體設(shè)計(jì)工作系統(tǒng)自動(dòng)控制流程圖如圖4.1所</p><p>　　圖4.1PLC工作系統(tǒng)自動(dòng)控制流

77、程圖</p><p>　　4.2 PLC控制程序</p><p>　　為了編程結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單、明了在主程序中引用了中間繼電器，I1.0—I1.3分別為四組選手的搶答信號(hào)， 同時(shí)我們用中間繼電器M0.0、M0.1、M1.0—M1.3進(jìn)行自鎖和互鎖功能，以保證每個(gè)選手公平搶答。主持人控制臺(tái)有I0.0按鈕用以搶答開始，I0.2按鈕用以控制答題時(shí)間地開始，I0.1按鈕為復(fù)位按鈕。</p>

78、<p>　　4.2.1 主持人控制臺(tái)控制搶答器的開始、答題計(jì)時(shí)和復(fù)位</p><p>　　當(dāng)主持人按下I0.0按鈕后，選手才能正常搶答，否則視為違規(guī)搶答開始程序如下圖4.2所示：</p><p><b>　　圖4.2搶答開始</b></p><p>　　當(dāng)選手搶答成功后，主持人按下答題計(jì)時(shí)開始按鈕I0.2后，答題計(jì)時(shí)開始，程序如圖4

79、.3所示：</p><p>　　圖4.3答題計(jì)時(shí)開始</p><p>　　搶答完畢，當(dāng)主持人按下按鈕I0.1，系統(tǒng)才能進(jìn)行下一輪的搶答，如圖4.4所示：</p><p><b>　　圖4.4復(fù)位</b></p><p>　　4.2.2 組別顯示</p><p>　　每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，那

80、組選手最先按下?lián)尨鸢粹o，則數(shù)碼管1就顯示該組的組號(hào)，如圖4.5所示：</p><p><b>　　圖4.5組別顯示</b></p><p>　　4.2.3 選手的搶答</p><p>　　主持人發(fā)出搶答開始指令后，選手開始搶答，否則搶答無(wú)效視為違規(guī)搶答，四組選手的搶答程序如圖4.6所示：</p><p>　　圖4.6四組

81、選手的搶答</p><p>　　4.2.4 答題限時(shí)</p><p>　　在搶答成功后，主持人按下答題計(jì)時(shí)開始按鈕，同時(shí)數(shù)碼管2、3上顯示答題倒計(jì)時(shí)時(shí)間（該時(shí)間設(shè)定為50S）。如圖4.7所示：</p><p><b>　　圖4.7倒計(jì)時(shí)程序</b></p><p><b>　　4.2.5音響電路</b&g

82、t;</p><p>　　每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，那組選手最先按下?lián)尨鸢粹o音響電路給出音響提示信號(hào)（持續(xù)3S），以指示搶答成功，并對(duì)其后的搶答信號(hào)不再響應(yīng)；若選手在未開時(shí)搶答試題時(shí)搶答了，則視為違規(guī)，音響電路發(fā)出聲響警告；當(dāng)主持人按下開始按鈕后，若30S時(shí)限時(shí)到仍無(wú)人搶答，音響電路發(fā)出聲響，以示選手放棄該題；在搶答成功后，主持人按下答題計(jì)時(shí)開始按鈕，選手必須在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)完成答題，否則音響電路發(fā)出答題超時(shí)報(bào)

83、警信號(hào)。如圖4.8所示：</p><p><b>　　圖4.8音響電路</b></p><p>　　4.2.6指示燈電路</p><p>　　每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，若有選手最先按下?lián)尨鸢粹o，則綠色指示燈亮以指示其搶答成功；若選手在未開時(shí)搶答試題時(shí)搶答了，則視為違規(guī)，同時(shí)紅燈亮以示其違規(guī)搶答；當(dāng)主持人按下開始按鈕后，定時(shí)器T0開始計(jì)時(shí)（設(shè)

84、定30S），若30S時(shí)限時(shí)到仍無(wú)人搶答，則黃燈亮，以示選手放棄該題。</p><p>　　每當(dāng)主持人發(fā)出開始搶答指令后，若有選手最先按下?lián)尨鸢粹o，則綠色指示燈亮以指示其搶答成功；當(dāng)主持人按下開始按鈕后，定時(shí)器T0開始計(jì)時(shí)（設(shè)定30S），若30S時(shí)限時(shí)到仍無(wú)人搶答，則黃燈亮，以示選手放棄該題。如圖4.9所示：</p><p>　　圖4.9成功、無(wú)人搶答</p><p>

85、;　　若選手在未開時(shí)搶答試題時(shí)搶答了，則視為違規(guī)，同時(shí)紅燈亮以示其違規(guī)搶答。如圖4.10所示：</p><p><b>　　圖4.10違規(guī)搶答</b></p><p>　　4.2.7 搶答器控制程序</p><p>　　為了便于讀懂和了解搶答器的控制過(guò)程，其詳細(xì)控制程序如圖4.11所示：</p><p>　　圖4.11四

86、路搶答器的總程序</p><p>　　5模擬運(yùn)行與調(diào)試過(guò)程</p><p>　　5.1 程序的模擬運(yùn)行</p><p>　　將設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭隤LC后，首先要做的就是仔細(xì)檢查程序，并改正寫入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，一般不用接PLC實(shí)際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)。也可以根據(jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開關(guān)或按鈕來(lái)模擬實(shí)際的反饋信號(hào)。在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考

87、慮各種可能的情況，對(duì)系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時(shí)修改梯形圖和PLC中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求，下面圖5.1——5.3是程序運(yùn)行調(diào)試中的幾個(gè)過(guò)程圖。</p><p><b>　　圖5.1程序下載</b></p><p><b>

88、　　圖5.2程序運(yùn)行</b></p><p><b>　　圖5.3程序停止</b></p><p>　　如果程序中某些定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過(guò)大，為了縮短調(diào)試時(shí)間，可以在調(diào)試時(shí)將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實(shí)際設(shè)定值。在設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的同時(shí)，可以設(shè)計(jì)、制作控制臺(tái)或控制柜，PLC之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時(shí)進(jìn)行。</p>

89、<p>　　5.2 程序的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試</p><p>　　完成上述的工作后，就可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作立刻,首先將PLC安裝在控制現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試，在調(diào)試過(guò)程中有可能將會(huì)顯示出系統(tǒng)中原先可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計(jì)中的問題，應(yīng)對(duì)出現(xiàn)的問題及時(shí)加以解決。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則可以對(duì)相應(yīng)硬件和軟件部分設(shè)計(jì)作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要略微修改程序就可能出現(xiàn)

90、實(shí)際效果。全部調(diào)試通過(guò)后，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)才可以投入到實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中。</p><p>　　在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問題：</p><p>　　1、 在計(jì)算機(jī)上編程通過(guò)后，程序無(wú)法下載，經(jīng)過(guò)認(rèn)真檢查后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)存沒有初始化，對(duì)內(nèi)存進(jìn)行清理后，下載程序進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　2、 在剛開始調(diào)試檢驗(yàn)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)程序一直無(wú)法通過(guò)，最后發(fā)現(xiàn)我在編寫程序時(shí)誤把程序中的數(shù)

91、字0寫成了英文O。</p><p>　　3、 在載入程序后，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不亮，經(jīng)過(guò)認(rèn)真檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管和電源之間未連成回路，連接后數(shù)碼管正常顯示。</p><p>　　4、 編譯成功后，在模擬實(shí)驗(yàn)調(diào)試時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕I0.0運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)搶答超時(shí)時(shí)黃燈不亮，而違規(guī)搶答時(shí)黃燈和紅燈一起亮。經(jīng)過(guò)認(rèn)真檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)是程序中中間繼電器的動(dòng)斷和動(dòng)合觸點(diǎn)弄錯(cuò)，程序經(jīng)修改后回復(fù)正常。下面為未修改前程序如圖5.4

92、修改后程序如圖5.5。</p><p><b>　　圖5.4錯(cuò)誤程序</b></p><p><b>　　圖5.5正確程序</b></p><p>　　5、上面的錯(cuò)誤解決后運(yùn)行時(shí)又出現(xiàn)了錯(cuò)誤，下面這個(gè)錯(cuò)誤是這樣的，在運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)超過(guò)30秒時(shí)選手按下?lián)尨鸢粹o時(shí)后面程序仍執(zhí)行。經(jīng)過(guò)認(rèn)真檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)觸點(diǎn)使用錯(cuò)誤所致，程序修改后恢

93、復(fù)正常。下面為未修改前程序如圖5.6和修改后程序如圖5.7。</p><p><b>　　圖5.6錯(cuò)誤程序</b></p><p><b>　　5.7正確程序</b></p><p>　　由于受實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件的限制，本次設(shè)計(jì)只在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)調(diào)試，沒有把整個(gè)設(shè)計(jì)技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中。</p><p&g

94、t;<b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的時(shí)間，在各位老師、同學(xué)的幫助下，在我的不斷努力下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于要完成了。從設(shè)計(jì)中我學(xué)到許多知識(shí)，也理解了做任何事都要細(xì)心的道理。知識(shí)的積累是一點(diǎn)一滴的，在設(shè)計(jì)中我也感受頗深。在此我要真誠(chéng)的感謝郭繼紅老師給予我的指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中郭老師嚴(yán)格督促我的畢業(yè)設(shè)計(jì)速度，及時(shí)的幫我解決我在設(shè)計(jì)中遇到的各種問題和困難，在設(shè)計(jì)中一直對(duì)我

95、嚴(yán)格要求，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中都給我耐心的指導(dǎo)和講解，并主動(dòng)為我提供各種相關(guān)技術(shù)資料，在郭老師的幫助和指導(dǎo)下我順利完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，也讓我在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中受益匪淺，在此謹(jǐn)向郭老師致以深切的謝意！</p><p>　　在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我也遇到了許多困難得到了學(xué)校里其他老師的幫助和指導(dǎo)，我也要感謝我的母校濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，是她提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和生活環(huán)境，讓我的三年大學(xué)生活豐富多彩，為我的人生留下精彩的一筆。&l

96、t;/p><p>　　感謝評(píng)閱和閱讀本設(shè)計(jì)論文的老師為此付出的辛勤勞動(dòng)！</p><p>　　在此還要感謝濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院的全體老師，感謝他們對(duì)我的培養(yǎng)！</p><p>　　最后祝愿各位老師：合家歡樂！工作順利！身體健康</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 蔣圣

97、平、 顏景龍、 裴煥斗等。 PLC 在搶答器中的應(yīng)用[J ]。測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào)，2000</p><p>　　[2] 林明星。電氣控制及可編程序控制器[M ]。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 </p><p>　　[3] 周淑珍、高鴻斌。PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用。北京：電子工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[5] 王玉中。電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)。河南：河南科學(xué)技術(shù)

98、出版社，2006</p><p>　　[6] 孫平。可編程序控制器原理及應(yīng)用，北京：高等教育出版社，2003</p><p>　　[7] 張新軍。電氣控制與PLC技術(shù)及應(yīng)用。濟(jì)源：濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院出版社，2006</p><p>　　[8] 王芳。立體車庫(kù)及其控制[J]。電器傳動(dòng)，1998</p><p>　　[9] 鄒其洪、黃智偉、高嵩、等

99、編著。電工電子實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)仿真[M]。電子工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[10] 王成福主編?？删幊绦蚩刂破髟砑皯?yīng)用。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[11] 張進(jìn)秋主編。可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例[M]。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[12] 江秀漢、湯楠主編?？删幊绦蚩刂破髟砑皯?yīng)用。西安：西安電子科技大學(xué)