8路抢答器控制系统Word文件下载.docx
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2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。
四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）
实验室有EL型PLC实验系统4套，
FX2N系列实验装置8台，以及相关的软件。
FX2N系列、S7系列产品说明书；
FX2N系列实验装置实验指导书；
五、进度安排
2013年11月27日-30日：
收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务何要求
2013年12月1日-2日：
总体方案设计
2013年12月3日-4日：
外部接线图
2013年12月5日-6日：
T形图设计
2013年12月7日-9日：
系统调试改进
2013年12月10日：
整理书写设计说明书
2013年12月11日：
答辩
六、教研室审批意见
设计目的明确，要求合理，难度适中，符合课程设计教学要求。
教研室主任（签字）：
2013年12月11日
七|、主管教学主任意见
符合课程设计要求
主管主任（签字）：
八、备注
指导教师（签字）：
学生（签字）：
邵阳学院课程设计（论文）评阅表
学生姓名学号
系专业班级
题目名称8路抢答器控制系统课程名称PLC原理及应用
一、学生自我总结
课程设计是培养学生综合应用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
随着科学技术的日新月异，PLC已经成为当今工业体系中的新贵，在日常生活中也常常看到。
因此熟练的掌握和应用PLC成为了每个工科学生必不可缺的知识。
这次课程设计使我进一步熟悉和掌握了所有类型PLC的共同结构及工作原理，掌握了以PLC为核心的电路设计的基本方法和技术以及梯形图的设计和编程。
学生签名：
2013年12月11日
二、指导教师评定
评分项目
平时成绩
论文
综合成绩
权重
30
40
单项成绩
指导教师评语：
指导教师（签名）：
年月日
1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；
2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。
摘要
随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到所有的控制领域。
现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。
为了满足这一需求，生产设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器就顺应而生。
可编程序控制器（PLC）是一种新型的通用的自动控制装置,它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体,是功能加强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。
PLC的应用领域已经拓宽到了各个领域，而其中的实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。
。
PLC型抢答器是将PLC用于对抢答器的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前使用的抢答器进行精确控制，特别是对多人抢答的控制可方便的实现。
关键字：
FX2N系列PLC；
抢答器；
目录
1绪论·
·
1
1.1课题设计要求·
1.2课程设计的主要工作·
2硬件设计·
2
2.1PLC的简介·
2.2PLC的基本结构·
3
2.3PLC的工作原理·
6
3软件设计·
8
3.1设计方案和思路·
3.2根据设计要求编写的源程序·
11
3.3根据设计要求设计的梯形图·
16
4总结·
20
参考文献·
21
致谢·
22
1绪论
1.1课题设计目标
本设计基于FX2N系列PLC为主控结合LED及LCD通过软件编程实现8路抢答器控制系统。
设计的目的是：
（1）竞赛者在主持人按下开始按钮2s内抢先按下按钮，抢答者得到机会，闪烁显示其编号4S；
如果抢答开始2s后无人抢答，则红色指示灯亮警示，以示竞赛者放弃该题；
（2）抢答成功后，应限定在１min时间内回答完问题，如果超出设定时限，则黄色指示灯亮，竞赛者停止回答问题。
（3）主持人按下复位按钮后，所有指示灯熄灭；
1.2课程设计的主要工作
（1）对课题的各个环节进行分析和讨论，熟悉所选PLC的各个模块及其功能，最后对课题所采用方案的可行性进行详细的研究后设计程序及电路。
（2）对系统的最终指标进行测试，正对系统的不足进行分析并提出一些改正方法。
2硬件设计
2.1PLC的简介
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。
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。
（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。
2.2PLC的基本结构
可编程控制器（PLC）主要由中央处理（CPU）模块、输入输出（I/O）模块、编程器和电源组成。
如图2.1PLC硬件结构图
图2.1PLC硬件结构图
（1）CPU模块
可编程控制器中常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。
通用微处理器有8080、8086、80286、80386等；
单片机有8031、8096等；
位片式微处理器的AM2900、AM2903等。
FX2N系列可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。
（2）I/O模块
PLC通过输入单元可实现将不同输入电路的电平进行转换，转换成PLC所需的准电平供PLC进行处理。
接到PLC输入接口的输入器件是：
各种开关、按钮、传感器等。
各种PLC的输入电路大都相同，PLC输入电路中有光耦合器隔离，并设有RC滤波器，用以消除输入触点的抖动和外部噪声干扰。
PLC输入电路通常有三种类型：
直流（12∽24）V输入、交流（100∽120）V输入与交流（200∽240）V输入和交直流（12∽24）V输入。
如图2.2、图2.3、图2.4所示：
图2.2直流输入模块
图2.3交、直流输入模块
图2.4交流输入模块
PLC的输出有三种形式，即继电器输出、晶体管输出、双向可控硅输出。
如图2.5图2.6图2.7所示：
图2.5晶体管输出
图2.6继电器输出
图2.7双向可控硅输出
（3）编程器
利用编程器可将用户程序输入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序、修改程序；
利用编程器还可以监视PLC的工作状态。
编程器一般分简易型和智能型。
（4）电源
PLC一般用220V交流电源。
PLC内部的直流稳压电源为各模块内的元件提供直流电压。
2.3PLC的工作原理
（1）PLC的工作方式：
采用循环扫描方式。
在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。
注意：
由于PLC是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映象寄存器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。
循环扫描过程如下：
停止
图2.8PLC工作流程图
（2）工作过程：
主要分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。
①内部处理阶段：
在此阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器，以及完成一些其它内部工作。
②通信服务阶段
在此阶段，PLC与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等，当PLC处于停状态时，只进行内容处理和通信操作等内容。
③输入处理
输入处理也叫输入采样。
在此阶段顺序读入所有输入端子的通断状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。
在此输入映象寄存器被刷新，接着进入程序的执行阶段。
④程序执行：
根据PLC梯形图程序扫描原则，按先左后右，先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。
但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。
若用户程序涉及到输入输出状态时，PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器的当前状态。
根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关器件寄存器中。
⑤输出处理：
程序执行完毕后，将输出映象寄存器，即元件映象寄存器中的Y寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。
（3）PLC的运行方式：
运行工作模式：
当处于运行工作模式时，PLC要进行从内部处理、通信服务、输入处理、程序处理、输出处理，然后按上述过程循环扫描工作。
在运行模式下，PLC通过反复执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能，为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是不断地重复执行，直至PLC停机或切换到STOP工作模式。
PLC的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。
停止模式：
当处于停止工作模式时，PLC只进行内部处理和通信服务等内容。
3软件设计
3.1设计方案和思路
根据PLC智能抢答器的控制要求，应用程序采用一体化结构。
通过PLC控制程序来实现整体的运行，系统仅需要少量的按钮和接口，一般的PLC配置都可运行。
该系统本着简单易懂、可靠性强、适应性强等方面进行设计。
在抢答时只需按动按钮即可数码管在系统程序的控制下自动显示组号以及倒计时时间。
安全、可靠、省力、价格便宜。
安全、可靠、省时、省力、价格便宜。
图3.1外围电路示意图
图3.2抢答器电路分析图
图3.3抢答器按钮示意图
表3.4I/O口分配图
3.2根据设计要求编写的源程序
0LDX000
1ORY011
2ANIYO11
3OUTY011
4LDY011
5ANIY013
6ANIY014
7ANIY015
8ANIY016
9ANIY017
10ANIY020
11ANIY021
12ANIX010
13ANIY022
14ANIX011
15OUTT10K20
18LDT10
19OUTY012
20LDX001
21ORY013
22ANIY011
23ANIY014
24ANIY015
25ANIY016
26ANIY017
27ANIY020
28ANIY021
29ANIY022
30ANIX011
31OUTY013
32LDX002
33ORY014
34ANDY011
35ANIY013
36ANIYO15
37ANIY016
38ANIY017
39ANIY020
40ANIY021
41ANIY022
42ANIX011
43OUTY014
44LDX003
45ORY015
46ANDY011
47ANIY014
48ANIY013
49ANIY016
50ANIY017
51ANIY020
52ANIY021
53ANIY022
54ANIX011
55OUTX015
56LDX004
57ORY016
58ANDY011
59ANIT014
60ANIT015
61ANIY013
62ANIY017
63ANIY020
64ANIY021
65ANIY022
66ANIX011
67OUTY016
68LDX00569
69ORIY017
70ANDY011
71ANIY014
72ANIY015
73ANIY016
74ANIY013
75ANIT020
76ANIY021
77ANIY022
78ANIX011
79OUTY017
80LDX006
81ORY020
82ANDY011
83ANIY014
84ANIY015
85ANIY016
86ANIY017
87ANIY013
88ANIT021
89ANIY022
90ANIX011
91OUTY020
92LDX007
93ORY021
94ANDY011
95ANIY014
96ANIY015
97ANIY016
98ANIY017
99ANIY020
100ANIY013
101ANIY022
102ANIX011
103OUTY021
104LDX010
105ORY022
106ANDY011
107ANIY014
108ANIY015
109ANIY016
110ANIY017
111ANIY020
112ANIY021
113ANIY013
114ANIX011
115OUTY022
116LDY014
117ORY015
118ORY017
119ORY020
120ORY021
121ORY022
122OUTT1k40
125ANIT1
126ANDM8013
127OUTY000
128LDY013
129ORY014
130ORY015
131ORY016
132ORY017
133ORY020
134ORY021
135ORY022
136OUTT2k40
139ANIT2
140ANDM8013
141OUTY001
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143ORY015
144ORY017
145ORY020
146ORY022
147OUTT4k40
150ANIT4
151ANDM8013
152OUTY003
153LDY014
154ORY020
155ORY022
156OUTT5k40
159ANIT5
160ANDM8013
161OUTY004
162LDY016
163ORY017
164ORY020
165ORY022
166OUTT6k40
169ANIT6
170ANDM8013
171OUTY005
172LDY014
173ORY015
174ORY016
175ORY017
176ORY020
177ORY022
178OUTT7k40
181ANIT7
182ANDM8013
183OUTY006
184LDY013
185ORY014
186ORY015
187ORY016
188ORY017
189ORY020
190ORY021
191ORY022
192ANIX011
193OUTT0k600
196ANDT0
197OUTY010
END
3.3根据设计要求设计的梯形图
4总结
在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。
有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。
自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。
为以后的工作积累了经验，增强了信心。
同时通过这次毕业设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。
使我在PLC的基本原理、PLC应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。
对于普通的抢答器，其准确性总是无法满足现实生活的需求，总是会出现抢答失误的现象，出现抢拍的现象，针对这种现状，我们小组讨论设计了一个8路智能抢答器控制系统，它的设计可以应用在比较正式的场合，对于设计的准确性进行了调试运行，我们采用了三菱公司的FX系列PLC进行控制，编程简单，控制灵活成了本次设计的亮点，可以不断地改进设计的性能。
在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和电脑成了我们很好的助手。
在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。
我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。
通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。
既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。
参考文献
[1]廖常初.《可编程控制器应用技术》[M].重庆：
重庆大学出版社,2007.
[2]张万忠.《电器与PLC控制技术》[M].北京：
化学工业出版社,2002.
[3]路林吉.《PLC应用开发技术与工程实践》[M].北京：
人民邮电出版社,1999.
[4]路林吉.王坚.江龙康.《可编程控制器原理及应用》[M].北京：
清华大学出版社，2002.
[5]陈宇.《可编程控制器基础及编程技巧》[M].广州：
华南理工大学出版社，2000.
[6]魏志精.《可编程控制器应用技术》[M].北京：
电子工业出版社，1995.
致谢
本次设计给我的帮助很大，在设计过程中我们得到了杨波老师的悉心指导以及实验室老师们的大力支持。
在设计过程中我们遇到了很多问题，但在同学的共同努力和老师的帮助下，我们最终完成了这次设计并获得了通过，谨此向老师们表示由衷的敬意，向同学表示感谢。
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