抢答器PLC控制系统doc

原创 2020-02-01 06:20  阅读

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  ~学年第一学期《抢答器PLC控制系统》课程设计报告题目:抢答器PLC控制系统专业:自动化班级:自动化班姓名:汪洋吴金朝陈弘刘梓楠指导教师:电气工程学院年月日一、任务书课题名称抢答器PLC控制系统指导教师(职称)执行时间~学年第一学期第周设计目的培养学生团队合作精神。。。。。。设计要求()抢答器同时供名选手或个代表队比赛分别用个按钮S~S表示。()设置一个系统清除和抢答控制开关S该开关由主持人控制。()抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮锁存相应的编号并在LED数码管上显示同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。()抢答器具有定时抢答功能且一次抢答的时间由主持人设定(如秒)。当主持人启动开始键后定时器进行减计时同时扬声器发出短暂的声响声响持续的时间秒左右。()参赛选手在设定的时间内进行抢答抢答有效定时器停止工作显示器上显示选手的编号和抢答的时间并保持到主持人将系统清除为止。()如果定时时间已到无人抢答本次抢答无效系统报警并禁止抢答定时显示器上显示。抢答器PLC控制系统设计摘要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(Programmable Logical Controller)简称PC或PLC是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。 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:.早期的PLC(年代末年代中期) 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IO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。 .中期的PLC(年代中期年代中后期) 在 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的功能大大增强。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IO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的应用范围得以扩大。.近期的PLC(年代中后期至今)进入年代中、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。关键字:PLC控制系统智力竞赛抢答器目录绪论课题研究背景课题研究内容可编程控制器概念抢答器PLC电气控制系统总体设计过程设计要求系统结构主控制器输入输出端子分配方案软件设计程序指令工作过程分析总结一绪论 课题研究背景 目前国内外市场上已有很多类型的知识竞赛抢答器其大致采用模拟电路、数字电路、单片机或者PLC芯片、计算机控制系统等四类产品。对于采用模拟电路或者数字电路的产品其技术相当成熟。但是随着功能的增多电路也越复杂并且成本偏高故障率高显示方式简单或者没有无法准确判断抢按按钮的行为也不便于参数调节及其功能的升级换代。对于计算机控制系统来说其程序简单反应灵敏便于参数调节及其功能的升级换代但鉴于其必须配合计算机实用可操作性差没有得到广泛的应用。而对于科技飞速发展的今天PLC、单片机应用的不断深入带动了传统控制检测技术的不断更新并鉴于其本身具有的优点以PLC、单片机为核心的部件成为主流。传统的普通抢答器主要存在一下缺点: ⑴在一次抢答过程中当出现超前违规抢答时只能处理违规抢答信号而对没有违规的有效信号不能进行处理因而使该次抢答过程变为无效。 ⑵当有多个违规抢答时优先编码电路只能选择其中一个或利用抢答电路电子元件的“竞争”选择其中一个。对于后者由于抢答电路制作完毕后电子元件被固定各路抢答信号的“竞争”能力也被固定因而本质上也有优先权。普通抢答器存在不公平性。 ⑶当有多个违规抢答时普通抢答器只能“抓住”其中一个违规者。因而出现了“漏洞”。 现在大多抢答器都是以PLC、单片机为控制核心的智能抢答器它对采样获得的各种抢答信号进行分析。但仅有抢答功能的抢答器已经不能满足当今社会的需要。该设计不但有抢答功能而且还有一个计分系统能分别对四个选手进行计分并能够对分数进行加、减。带计分功能的智能抢答器将会取代一般的智能抢答器更好的服务于社会。 课题研究内容 系统设计主要包括硬件和软件两大部分依据控制系统的工作原理和技术性能将硬件和软件分开设计。硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图然后对硬件进行调试、测试以达到设计要求。软件设计部分首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计拟定详细的工作计划然后进行具体设计包括各模块的流程图选择合适的编程语言和工具进行代码设计等最后是对软件进行调试、测试达到所需功能要求。 在系统设计中设计方法的选用是系统设计能否成功的关键。硬件电路是采用结构化系统设计方法该方法保证设计电路的标准化、模块化。硬件电路的设计最重要的选择可编程的PLC并确定与之配套的外围芯片使所设计的系统既经济又高性能。硬件电路设计还包括输入输出接口设计画出详细电路图标出芯片的型号、器件参数值根据电路图在仿真机上进行调试发现设计不当及时修改最终达到设计目的。软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系本系统由于是采用三菱FX可控制编程。此编程工具更有可靠、可拓展、可维护性。并且PLC的操作采用触摸式操作终端人机界面全屏显示上面设计了很详尽的操作指南即使第一次使用也能根据提示顺利操作这就降低了对操作人员的要求一般工人也能很快掌握。另外一旦系统发生故障画面自动切换到故障提示画面提示故障原因和排除方法。甚至可以显示故障在机器上的位置维修人员可以根据提示很快排除故障。 可编程控制器概论 可编程控制器(PLC)是一种新型的通用自动化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具有控制功能强可靠性高使用灵活方便易于扩展等优点而应用越来越广泛。可编程控制器(Programmable Logic Controller)即PLC。现已广泛应用于工业控制的各个领域。他以微处理为核心用编写的程序不仅可以进行逻辑控制还可以定时计数和算术运算等并通过数字量和模拟量的输入输出来控制机械设备或生产过程。美国电气制造商协会经过年调查与年将其正式命名为可编程控制器(Programmable Controller)简写为PC。后来由于PC这个名称常常被用来称呼个人电脑(Personal Computer)为了区别现在也把可编程控制器称为PLC。二抢答器PLC电气控制系统总体设计过程设计要求()抢答器同时为组选手分别提供按钮按钮分别为PB、PB、PB、PB、PB、PB、PB、PB()设置一个复位按钮PB实现系统电路的复位由主持人控制()当主持人打开启动开关SW后在设定时间T内如果某组抢先按下抢答按钮则驱动音效电路①发出声响指示灯L亮并且在段数码管HYPERLINKhttp:wenwensosocomzSearchesp=SEBEEABAEAch=wsearchyjjlinkcid=wsearchyjjlinktblank显示器(如图所示)上显示出抢答成功的组号此时电路实现互锁其它组再按下抢答按钮为无效()如果在时间T内无人应答则驱动音效电路②发出声响指示灯L亮表示抢答者均放弃该题()在抢答成功后主持人打开限时开关SW启动定时器在设定的时间T内回答有效当到达设定时间T时驱动音效电路③指示灯L亮表示答题时间到。图八段数码管显示器系统结构系统结构框图如图所示图系统结构框图主控制器本系统的主控制器采用日本三菱公司生产的FXNMR型PLC。该型PLC功能较强大提供个输入点和个输出点继电器输出方式均采用进制编号。PLC编程可采用手持式编程器或编程软件GXDeveloper中文版。三菱PLC的编程指令简单易懂且程序设计灵活可采用梯形图或者指令语言进行软件设计。输入输出端子分配方案三菱FXNMR型PLC采用整体式结构其控制单元提供个输入点个输出点本系统需要个输入点、个输出点具体分配如表所示。表输入输出端子分配表三软件设计程序指令程序指令如表二所示。表指令表工作过程分析()开始抢答前主持人首先通过复位按钮PB(X)实现电路复位在提问之后打开选择开关SW(X)启动定时器T(本程序预设为s)通过修改下图所示的K值可以预设不同时间。图()抢答限时内当某一小组抢先按下抢答按钮时对应的辅助继电器接通同时切断其他抢答回路实现互锁。如PBO抢先按下则X导通辅助继电器MO接通如图图辅助继电器MO接通则其常闭锄头MO断开同时切断M~M抢答回路PB~PB再按下将不会在起作用如图图图()抢答成功后辅助继电器M接通常开触头闭合启动音效电路①(Y)和指示灯L(Y)同时利用内部编码程序段控制输出点YY输出驱动信号驱动外部数码显示器显示抢答成功的组号。图数码管编码表如下图:表数码管编码表图()如果在限定时间内无人抢答则启动音效电路(Y)和指示灯L(Y)外部数码管显示器无显示。图()抢答成功后主持人打开限时开关SW(X)启动定时器T(本程序设为s)修改K值可以设定不同时间当T计时结束将启动音效电路(Y)和指示灯(Y)提示回答时间到。图四总结经过这一个多星期的努力在老师和同学的帮助下做完了课程设计的工作由于自己知识的缺乏及能力的有限仍没有能够实现像开题报告中那样带有语音识别等功能的补充与完善。但是通过这次的课程设计我能运用已学的知识解决我在设计中遇到的问题使自己的动手能力和思考问题的能力得到了很大的提高。在做设计的过程中我查阅了很多的资料并认真的阅读这些与我的设计相关的资料从而我的专业涵养得到了提高知识的储备量也有所增加。在做设计时我复习了很多专业课的知识这使得我的专业知识在离校之前得到了巩固。整个设计通过了软件和硬件上的调试、仿真。我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助的。在这次设计中遇到了很多实际性的问题在实际设计中才发现书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的所以有些问题不但要深入地理解而且要不断地更正以前的错误思维。 但是通过这次设计我也发现自己的很多不足之处。在设计过程中我发现自己考虑问题很不全面自己的专业知识掌握的很不牢固所掌握的计算机应用软件还不够多我希望自己的这些不足之处能在今后的工作和学习中得到改善。而且通过这次设计我懂得了学习的重要性学会了坚持和努力这将为以后的学习做出了最好的榜样!同时该设计也有不足之处缺少了答题计分等功能。我将会在以后的学习中继续学习。参考文献 工业可编程控制器的现状与发展趋势J航天技术与民品 廖常初PLC的编程方法与工程应用M重庆:重庆大学出版社 陈远龄机床电气自动控制M重庆:重庆大学出版社 钟肇新等可编程控制器原理及应用M广州:华南理工大学出版社 高  勤可编程控制器原理及应用(三菱机型)M 北京:电子工业出版社 三菱FX PLC使用手册三菱公司 贺哲荣、流行PLC实用程序及设计M西安:西安电子科技大学出版社 王 红可编程控制器使用教程M北京:电子工业出版社 王永华现代电气控制及PLC应用技术M北京:航空航天大学出版社 谢克明夏路易可编程控制器原理与程序设计M 北京:电子工业出版社 张毅刚单片机原理及应用M北京:高等教育出版社 李广弟单片机基础M北京:北京航天航空大学出版社三、指导记录(包括合作讨论情况)四、答辩记录及评分表课题名称抢答器PLC控制系统答辩教师(职称)答辩时间~学年第一学期第周答辩记录简述PLC的扫描过程。 答:PLC的工作方式是循环扫描一个循环扫描过程周期可分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。在输入采样阶段PLC依次地读入所有输入状态和数据并将它们存入简述什么是扫描周期?它主要受什么影响?   答:扫描周期是PLC每执行一遍从输入到输出所需的时间。主要是由程序的长短、有没有中断指令和CPU的处理能力影响。简述可编程控制器的工作方式它的工作过程有什么显著特点  答:PLC采用循环扫描方式这种工作方式是在系统程序的控制下顺序扫描每个输入点的状态按用户程序处理输出处理三个阶段(输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段)。(集中输入、集中输出、周期性循环扫描)小型PLC有哪几种编程语言?答:梯形图语言、助记符语言、顺序功能图语言、结构文本语言等。成绩评定:一、课程设计撰写的内容与要求设计内容必须正确概念清楚思路清晰符合逻辑论文所有文字、图、表、公式、符号等都必须符合国家、题目:题目要求用最恰当、简明的词语逼真的反映论文的特定内容以及所研究的范围和深度做到一目了然。中文题目字数要适当不宜超过个字可设副标题。、目录:目录应包括论文中全部的二级以上标题及页码。目录要求层次清晰目录中的序号、标题应与正文中的序号标题一致。、摘要:要求作者同时用中、外文不加注释和评论地简要陈述研究的内容独到见解和主要论点摘要应用三段式分别说明:()本课题的意义和完成的主要工作()获得了什么重要结论和有何独到见解()有价值的理论观点、方法及其前景。、插图清单和表格清单:插图清单和表格清单应列出论文中使用的插图和表格每一幅插图和表格后应标明起始页码。、正文(包括绪论或概述):正文应主要是对研究问题的论述及系统分析、比较研究、模型或方案设计、案例论证或实证分析、模型运行的结果分析或建议、改进措施等。要求结构合理层次清楚突出重点文字简练、通顺、图表清晰。、结论:结论部分要简明扼要内容一般包括:本课题所做的工作本课题的创新之处本课题存在的不足及其完善的可能方向本课题继续开展工作的价值。结论应单独作为一章或一个独立部分编写但不加章号或编号。、参考文献:参考文献是毕业论文不可缺少的组成部分要求作者将课题中参考过的主要文献列出以示对文献作者的尊重使读者明晰论文中的观点或成果与前人工作的界限。但所引用的文献必须是本人真正阅读过的近期发表的与设计或论文工作直接有关的文献。列入主要的文献应不少于篇。二、课程设计的格式规定及打印要求、书写格式设计文本用A纸单面打印正文中的任何部分不得写到纸的边框以外亦不得随意接长或截短。汉字必须使用国家公布的规范字。页面设置:上下左右页眉页脚。行距采用固定值:磅标准字符间距。西文、数字等符号均采用TimesNewRoman字体。目录:“目录”用小号宋体字加粗、居中目录内容最少列出第一级标题和第二级标题前者用小号宋体字加粗后者用小号宋体居左顶格、单独占行每一级标题后应标明起始页码。“目录”与目录内容之间空一行。摘要:独占一页论文题目用小号宋体字加粗、居中“摘要”另起一行用小号宋体字加粗、居中“摘要”两字之间空个字符摘要正文用小号宋体字。“摘要”与摘要正文之间空一行。关键词用小号宋体字、居左顶格、单独占行关键词之间用分号间隔其中“关键词”三个字加粗。插图清单和表格清单内容全部用小号宋体字居左顶格、单独占行其中“插图清单”和“表格清单”加粗。标题与内容之间空一行。、标题层次设计论文的全部标题层次应有条不紊整齐清晰。相同的层次应采用统一的表示体例。标题书写:各层标题均单独占行书写。一般按四级标题进行标注一级标题为:第一章、第二章、第三章……小号宋体字加粗、居中二级标题为:、、……小号黑体字、居左顶格书写三级标题为:、……用小号宋体字、居左顶格书写下同四级标题为:、、……、引用文献方式引用文献方式应全文统一并采用所在学科领域内通用的方式置于所引内容最末句的右上角用小号字体。所引文献编号用阿拉伯数字置于方括号中如“…成果”。、名词、名称采用英语缩写词时除本行业广泛应用的通用缩写词外文中第一次出现的缩写词应该用括号注明英文全文。外国人名一般采用英文原名按名前姓后的原则书写。一般很熟知的外国人名(如牛顿、达尔文、马克思等)可按通常标准译法写译名。、量和单位量和单位必须采用中华人民共和国的国家标准GB~GB。非物理量的单位如件、台、人、元等可用汉字与符号构成组合形式的单位例如:件台、万元km、万km等。、外文字母的正、斜体用法按照GB~GB及GB的规定即物理量符号、物理常量、变量符号用斜体。计量单位等符号均用正体。、数字设计中的测量统计数据一律用阿拉伯数字但在叙述不很大的数目时一般不用阿拉伯数字如“八颗小行星”、“三力作用于一点”不宜写成“颗小行星”、“力作用于点”。大约的数字可以用中文数字也可以用阿拉伯数字如“约一百二十人”也可写成“约人”。、注解设计中有个别名词或情况需要解释时可加注说明注解可用页末注(将注文放在加注页的下端)或篇末注(将全部注文集中在文章末尾)而不可行中注(夹在正文中的注)。、公式公式应居中书写公式的编号用圆括号括起放在公式右边行末公式和编号之间不加虚线。、插表插表的表序一般按章编排如第一章第一个插表的序号为“表”等。表序与表名之间空一格表名中不允许使用标点符号表名后不加标点。表序与表名置于表上表序、表名、表格内容均用号宋体字居中书写。表头设计应简单明了尽量不用斜线。全表如用同一单位将单位符号移至表头右上角加圆括号。表中数据应正确无误书写清楚。数字空缺的格内加“-”字线(占个数字)不允许用“””、“同上”之类的写法。表内文字说明起行空一格、转行顶格、句末不加标点。表格位于正文中引用该表格字段的后面。、插图插图应与文字紧密配合文图相符内容正确。选图要力求精练。凯发游戏娱乐官网,每个图均应有图题(由图号和图名组成)。图号按章编排如第一章第一图的图号为“图”等。图号和图题应放在图位下方居中处。图题和图内均用号宋体字书写。图名在图号之后空一格排写。引用图应说明出处在图题右上角加引用文献号。图中若有分图时分图号用a)、b)等置于分图之下。插图与其图题为-个整体不得拆开排写于两页。插图处的该页空白不够排写该图整体时可将其后文字部分提前排写将图移至次页最前面。有数字标注的坐标图必须注明坐标单位。照片图均应是原版照片粘贴不得采用复印方式。照片可为黑白或彩色应主题突出、层次分明。清晰整洁。反差适中。照片采用光面相纸不宜用布纹相纸。插图不得采用复印件不得徒手画。对于复杂的引用图可采用数字化仪输入计算机打印出来的图稿。、参考文献参考文献书写格式应符合GB-《文后参考文献著录规则》。常用参考文献编写项目和顺序规定如下:先安排中文(按姓氏笔划排序)后安排英语(或其他语种)(按字母先后排列)注释置于页脚参考文献置于文末。参考文献只列出最主要的、且是公开发表的文献非正式公开发表的资料不列。参考文献作者(主要责任者)不多于人时要全部列出并用“”号相隔三人以上只列出前人后加“等”。文献主要类型格式如下:期刊:序号作者.篇名J.刊名出版年份卷(期)号.如:李心合知识经济对传统会计的挑战J财经研究,刘朝英,宋哲英,宋雪玲MATLAB在模糊控制系统中的应用J计算机仿真,著作:序号作者.书名类型标识.出版地:出版社出版年份.如:辛希孟信息技术与信息服务国际研讨会论文集:A集[C]北京:中国社会科学出版社冯西桥核反应堆压力管道与压力容器的LBB分析[R]北京:清华大学核能技术设计研究院报纸:序号作者.篇名N.报纸名出版日期(版次).电子文献:序号作者.著作名.出处.发表或更新的日期.例如:郭路XML数据传输的安全加密[EBOL]http:

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