PLC控制的抢答器设计要点.docx

PLC控制的抢答器设计要点.docx

《PLC控制的抢答器设计要点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC控制的抢答器设计要点.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

PLC控制的抢答器设计要点

PLC控制主要是通过程序语言来实现，用程序语言主要是为了替代硬接线控制电路过于频繁的改变接线方式带来的不便，从而只需改变程序语言的某个程序片断或几个指令便可实现控制要求。

PLC也是由软件和硬件两大部分组成的。

在软件的控制下，PLC才能正常工作。

在PLC控制的系统中，当控制功能改变时只需修改程序既可，PLC外部接线改动极少，甚至可不必改动。

由于PLC内部电路主要采用半导体集成电路;更由于它具有很强的抗干扰能力,能适应各种恶劣的环境,因而它已成为实现机电一体化十分理想的控制装置。

通过这次对PLC控制抢答器的设计，我学到了很多专业的知识，也明白了设计需要团队的帮助支持才能更好的展现出设计后的成果。

多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题。

关键词：

硬接线控制电路；程序语言；半导体集成电路；

Abstract

ThePLCcontrolisrealizedthroughprogramminglanguage,languageismainlyinordertochangethemodeofconnectioninsteadofhardwiredcontrolcircuittoomuchinconvenience,andonlyneedtochangethelanguageofaprogramfragmentorafewinstructionscanrealizecontrolrequirements.

PLCiscomposedofhardwareandsoftwareoftwoparts.Underthecontrolofsoftware,PLCtoworkproperly.InthePLCcontrolsystem,whenthecontrolfunctionchangeonlyneedtomodifytheprogramcan,PLCexternalwiringchangesverylittle,evendoesnotneedtobechanged.BecausePLCinternalcircuitmainlyadoptsthesemiconductorintegratedcircuit;morebecauseithasastronganti-interferenceability,canadapttoallkindsofbadenvironment,soithasbecometheidealcontroldeviceofelectromechanicalintegration.

ThroughthedesignofPLCcontrolresponder,Ilearnedalotofprofessionalknowledge,butalsounderstandthedesignteamtohelpsupportcanbettershowthedesignresults.Changemethodsoftheirowndesign,inthedesignprocessshouldkeepimprovingthemselvestosolvetheproblem,soyoucaneasilysolvetheirownproblems.

Keywords:

hardwiredcontrolcircuitofsemiconductorintegratedcircuits;programminglanguages;

第一章绪论

第一节PLC的由来及发展史

PLC早期主要应用于工业控制，但随着技术的发展，其应用领域正在不断扩大。

可编程控制器（ProgrammableLogicalController）简称PC或PLC，是60年代末发明的工业控制器件，是美国数字公司（DEC）为美国通用公司（GM）研制开发并成功应用于汽车生产线上，可编程控制器自此诞生。

随着计算机技术的飞速发展，PLC软硬件水平与规模也发生了质与量的变化，其控制技术也朝着智能化方向不断发展，同时推动了先进制造技术的相应发展。

现代PLC已经成为真正的工业控制设备。

虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模、超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段：

1．早期的PLC（60年代末—70年代中期）

早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。

这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。

它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。

装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。

另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。

在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。

因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。

其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。

2．中期的PLC（70年代中期—80年代中后期）

在70年代微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。

美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元（CPU）。

这样，使PLC得功能大大增强。

在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。

在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。

并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。

3．近期的PLC（80年代中后期至今）

进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。

而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。

这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。

第二节PLC的基本结构

PLC与通用计算机没有什么区别，只是一台增强了I/O功能的可与控制对象方便连接的计算机。

其完成控制的实质是按一定算法进行I／O变换，并将这个变换物理实现，应用于工业现场。

1.输入寄存器

输入寄存器可按位进行寻址，每一位对应一个开关量，其值反映了开关量的状态，其值的改变由输入开关量驱动，并保持一个扫描周期。

CPU可以读其值，但不可以写或进行修改。

2.输出寄存器

输出寄存器的每一位都表明了PLC在下一个时间段的输出值,而程序循环执行开始时的输出寄存器的值,表明的是上一时间段的真实输出值。

在程序执行过程中,CPU可以读其值,并作为条件参加控制,还可以修改其值,而中间的变换仅仅影响寄存器的值。

只有程序执行到一个循环的尾部时的值才影响下一时间段的输出，即只有最后的修改才对输出接点的真实值产生影响。

3.存储器

存储器分为系统存储器和用户存储器。

系统存储器存储的是系统程序，它是由厂家开发固化好了的，用户不能更改，PLC要在系统程序的管理下运行。

用户存储器中存放的是用户程序和运行所需要的资源，I/O寄存器的值作为条件决定着存储器中的程序如何被执行，从而完成复杂的控制功能。

4.CPU单元

CPU单元控制着I／O寄存器的读、写时序，以及对存储器单元中程序的解释执行工作，是PLC的大脑。

5.其它接口单元

其它接口单元用于提供PLC与其它设备和模块进行连接通信的物理条件

第二章PLC控制的抢答器

第一节PLC抢答器的控制要求

设计一个三参赛组的抢答器装置，主持人通过控制台的按钮控制比赛的进行。

为了使比赛的评判工作更透明，也为了方便观众了解各组的战绩，抢答器装置应设置必要的显示，对抢答器的功能要求如下：

1．比赛开始或宣布下一个题目之前，主持人要按一次复位按钮，使所有显示灯均灭；

2．为了控制比赛时间，回答问题必须在14秒内完成，超时按错误论处。

当主持人公布题目并按下强大按钮后，参赛者有两秒抢答时间，超过两秒没人抢答，则题目作废，再抢答无效。

两秒之内按下抢答按钮，这时控制台上的答题记时指示灯亮，自此抢答有效。

当14秒到时，答题记时灯灭；

3．先按下按钮的参赛组，其桌面上的指示灯亮，后按下按钮的参赛组指示灯不亮；

4．若回答正确，主持人按控制台的正确按钮时，其一，播放一小段音乐；其二，由改组的奖品箱中弹出一个小奖品；

5．没有得到抢答权的参赛组不可能得到加分。

比赛结束时，按获奖品数的多少论胜负。

第二节PLC抢答器的控制原理

与机电控制原理区别不大，PLC控制主要是通过程序语言来实现，用程序语言主要是为了替代硬接线控制电路过于频繁的改变接线方式带来的不便，从而只需改变程序语言的某个程序片断或几个指令便可实现控制要求。

与基本微机类似，PLC也是由软件和硬件两大部分组成的。

在软件的控制下，PLC才能正常工作。

软件分为系统软件和应用软件两部分。

PLC的基本工作过程如下：

（1）输入现场信息：

在系统软件的控制下，顺次扫描各输入点，读入各输入点的状态；

（2）执行程序：

顺次扫描用户程序中的各条指令，根据输入状态和指令内容进行逻辑运算；

（3）输出控制信号：

根据逻辑运算的结果，输出状态寄从器（锁从器）向各输出点并行发出相应的控制信号，实现所要求的逻辑功能。

上述过程执行完后，又重新开始，反复地执行。

每执行一遍所需的时间称为扫描周期。

PLC的扫描周期通常为几十ms。

在实际应用中，大多数机械设备的工作过程可以分为一系列不断重复的顺序操作，PLC的工作方式与此相似。

因此，PLC的程序可与机器的动作一一对应，程序编制简单、直观，不容易出错，而且容易修改，从而大大减少了软件的开发费用，缩短了软件的开发周期。

为了提高工作的可靠性，即使接收外来的控制命令，PLC在每次扫描期间，除了完成上述操作外，通常还要进行故障自诊断，完成与编程器等的通信。

因此，整个扫描过程如图2-1

图2-1扫描过程图

每次扫描开始，先执行一次自诊断程序，对各输入输出点、存储器和CPU等进行诊断，诊断的方法通常是测试出各部分的当前状态，并与正常的标准状态进行比较，若两者一致，说明各部分工作正常，若不一致则认为有故障。

此时，PLC立即启动关机程序，保留现行工作状态，并关断所有输出点，然后停机。

诊断结束后，如没有发现故障，PLC将继续往下扫描，检查是否有编程器等的通信请求。

如果有则进行相应的处理，比如，接受编程器发来的命令，把要显示的状态数据、出错信息送给编程器显示等。

处理完通信后，PLC继续往下扫描，输入现场信息，顺序执行拥护程序，输出控制信号，完成一个扫描周期。

然后从自诊断开始，进行第二轮扫描。

PLC就这样不断反复循环，实现对机器的连续控制，直到接收到停机命令，后因停电、出现故障等才停止工作。

第三章PLC抢答器的设计内容

第一节设计所需

1．课程设计工具：

PLC手持编程器、PLC编程软件、实验用控制面板、拔线钳、连接线等。

2．课程设计仪表：

PLC课程设计用面板

3．课程设计电器元件：

软连接线、控制电机、继电器、接触器等。

第二节硬件系统设计

KA4------答题14秒计时指示灯FU------熔断器

L------火线N------零线

如图3-1所示

图3-1硬件设计图

第三节系统软件设计

（1）抢答器PLC梯形程序如图3-2所示

图3-2PLC抢答器梯形程序图

（2）抢答器PLC外部接线如图3-3所示

图3-3PLC抢答器外部接线图

第四节设计说明

I/O口分配I口：

00000----SB主持人控制抢答按钮（启动）按钮

00001----SB1第一参赛组抢答按钮

00002----SB2第二参赛组抢答按钮

00003----SB3第三参赛组抢答按钮

00004----SB4主持人控制复位按钮（停止）按钮

00005----SB5主持人控制奖励按钮（回答正确）按钮

O口：

01000输出第一参赛组抢答信号

01001输出第二参赛组抢答信号

01002输出第三参赛组抢答信号

01003输出超时报警信号

01004输出答题正确信号

01005输出奖励信号

外部接线用电器任务分配：

KA1控制抢答组一，同时锁住抢答组二、三

KA2控制抢答组二，同时锁住抢答组一、三

KA3控制抢答组三，同时锁住抢答组一、二

KA4控制报警灯KA5控制答题正确信号灯A

KA6控制礼物盒B

PLC控制抢答器手持编程器输入程序如图3-4所示

图3-4手持编程器输入程序图

第四章PLC抢答器设计总结

1、灵活性和通用性强继电器控制系统的控制电路要使用大量的控制电器，需要通过人工布线、焊接、组装来完成电路的连接。

其致命的缺点是，如果工艺要求稍有改变，控制电路必须随之做相应的变动，耗时且费力。

PLC是利用存储在机内的程序实现各种控制功能的。

因此，在PLC控制的系统中，当控制功能改变时只需修改程序既可，PLC外部接线改动极少，甚至可不必改动。

一台PLC可以用于不同的控制系统中，只不过改变了其中的程序罢了。

2、抗干扰能力强、可靠性高,大量开关动作是有无触点的半导体电路来完成的，避免了继电器控制中的电器老化、脱焊、触点的抖动以及触点电弧等现象的发生，大大提高了系统的可靠性，被誉为“专为适应恶劣的工业环境而设计的计算机”。

3、变成语言简单易学大多数为梯形图语言,了解继电器控制线路的电气技术人员很容易接受。

4、PLC与外部设备的连接简单、使用方便其输入/输出接口已经镶嵌与机体内，只需接很少的线路而已。

5、PLC的功能强、功能的扩展能力强

6、PLC控制系统的设计、调试周期短

7、PLC体积小、重量轻、易于实现机电一体化,由于PLC内部电路主要采用半导体集成电路;更由于它具有很强的抗干扰能力,能适应各种恶劣的环境,因而它已成为实现机电一体化十分理想的控制装置。

结束语

通过这次PLC控制抢答器设计，让我对plc梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。

有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。

虽然本次课程设计是自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。

多和同学讨论。

我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。

讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。

多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法,这样可以方便自己解决问题。

谢辞

经过几个月的查资料、整理材料、写作论文，今天终于可以顺利的完成论文的最后的谢辞了，想了很久，要写下这一段谢词，表示可以进行毕业答辩了，自己想想求学期间的点点滴历历涌上心头，时光匆匆飞逝，四年多的努力与付出，随着论文的完成，终于让学生在大学的生活，得以划下了完美的句点。

论文得以完成，要感谢的人实在太多了，首先要感谢我的指导老师,老师指引我的论文的写作的方向和架构，并对本论文初稿进行逐字批阅，指正出其中误谬之处，使我有了思考的方向，他的循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，他的严谨细致、一丝不苟的作风，将一直是我工作、学习中的榜样。

樊老师要指导很多同学的论文，加上本来就有的教学任务，工作量之大可想而知，但在一次次的回稿中，精确到每一个字的的批改给了我深刻的印象，使我在论文之外明白了做学问所应有的态度,在此，谨向樊老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！

谢谢樊教授在我撰写论文的过程中给与我的极大地帮助。

同时，论文的顺利完成，离不开其它各位老师、同学和朋友的关心和帮助。

在整个的论文写作中，各位老师、同学和朋友积极的帮助我查资料和提供有利于论文写作的建议和意见，在他们的帮助下，论文得以不断的完善，最终帮助我完整的写完了整个论文。

另外，要感谢在大学期间所有传授我知识的老师，是你们的悉心教导使我有了良好的专业课知识，这也是论文得以完成的基础。

通过此次的论文，我学到了很多知识，跨越了传统方式下的教与学的体制束缚，在论文的写作过程中，通过查资料和搜集有关的文献，培养了自学能力和动手能力。

并且由原先的被动的接受知识转换为主动的寻求知识，这可以说是学习方法上的一个很大的突破。

在以往的传统的学习模式下，我们可能会记住很多的书本知识，但是通过毕业论文，我们学会了如何将学到的知识转化为自己的东西，学会了怎么更好的处理知识和实践相结合的问题。

在论文的写作过程中也学到了做任何事情所要有的态度和心态，首先做学问要一丝不苟，对于发展过程中出现的任何问题和偏差都不要轻视，要通过正确的途径去解决，在做事情的过程中要有耐心和毅力，不要一遇到困难就达退堂鼓，只要坚持下去就可以找到思路去解决问题的。

而且要学会与人合作，这样做起事情来就可以事倍功半。

总之，此次论文的写作过程，我收获了很多，即为大学三年划上了一个完美的句号，也为将来的人生之路做好了一个很好的铺垫。

参考文献

1．宫淑贞王冬青徐世许编著，可编程控制器原理及应用,人民邮电出版社2002,7:

13-18

2．邓星钟主编，机电传动控制，华中科技大学出版社2001,3:

3-10

3．秦曾煌主编，电工学（下册），高等教育出版社1999,6:

5-128

4．刘笃仁杨万海编著，在系统可编程技术及其器件原理与应用，西安电子科技大学出版社1999,5:

1-225

5．江秀汉.李萍.溥保中编,可编程序控制器原理及应用，西安电子科技大学出版社1994,11:

1-110