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基于PLC的四路抢答器设计,基于,plc,四路,抢答,设计
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by As so a as to of a to be or as to a of to be to to be to to in be a to of A to 960s 970s a in a in on if to be LC an to LC to to do LC at in a of at of s as as a of to be to is As LC LC is is to of to of to to LCs in be is to as LC in to is a on a is to to or of It be in a is to as a “ is it is is in to a As we in a is by no a in be by of of to is As it to be to in a a LC 1. a as in is to In be a as of AN in to (I/O) to of to to do a in is by to be to to a or be in a 9 so be to a to a (I/O) to or , in 2, or as or be in be C DC C/DC it is to or As or in by to LC be a be of of an a or if at if in 6 of to or or to be to by of be of LC its to of to is ,000 4. s in As in a of is as of If is a it be of a of by PU be in of or be of a is if or DC in of be 5. or to to be In its it be a a a or as a to to is LC or to LC as it is as be to be if to be is a to a on to be a or a in A is a it is a it a is of It on In LCs is a PU is in of in is of OM PU to on in AM is an so is is be a or LC a is in in be of on as or of of C TL 50 50 10 5 to PU as a to to PU as to of or of a of a to PU as it is as is a or a or or as by of be TL C C a is to -3 to or LC it to is , it is to , of an , N at a 1 to at If is a 0 be in s s is 6 of 6 be a of of as , of is to of of is to of s , it is to a of of in a a to of on of of of a of in a a we to a LC it is to a in is of is at a to is no LC to a be of to be to to 可编程序控制器 早期的机器用机械的方法采用 凸轮控制、齿轮、杠杆和其他基本机械设备。增长的复杂性 ,因此需要一种更了复杂的控制系统。该系统包含有线继电器和开关控制元素。这些元素 ,要求提供有线控制逻辑的必要特定类型的机器上运行。这是一台机器 ,不接受需要变更或修改 ,但作为制造技术改进和植物转换为新产品变得更加理想的和必要的 ,一个更加多才多艺该设备具有控制手段 ,发展。继电器和开关特性的逻辑是笨重 ,费时要修改。线路必须拆卸和更换提供新的控制方案的要求。这个修改是针对设计、安装、消费的设需要正确接线系统。一个新的方式修改控制电路是需要的。开发和测试基地为这个新的 方法美国的汽车工业。晚的时间是 1960 年代至 1970 年代初 ,结果是采用可编程序控制器 对汽车需要改变生产工艺改变每一次模型 ,在某些情况下 ,改善同一模型是在做了模型的一年。 供一个简单的方法来重组接线 ,而不是实际电路重组的控制系统。 开发了 这段时间里是不太容易计划的。这 言是难于书写和需要受过高度训练的程序员。这些早期的仅仅是传递装置 ,可以随心所欲的做很少就可以完成预先的任务。 近年来迅速发展成为一种具有非常高的通用性控制系统的组成部分。今天已经能够执行复杂的运算功能包括 数值积分的分化与已开放操作快速处理器的速度。曾经的 只处理离散输入输出 (即开关式信号 ),而今天的系统能够接受并产生模拟的电压和电流以及广泛的电压水平和脉冲信号。 计的目的也是非常明确的。不像个人电脑 ,它们可以典型地操作振动、冲击、高温、电子噪声、生产设备暴露等。 随着越来越多的厂商卷入了可编程序控制器 (生产和开发 ,以及可编程序控制器 (力的拓展 ,编程语言也就随之增强了。需要这些先进的编程能力是有必要的。同时 ,制造商往往发展自己版本的使用于语言程序 (梯形逻辑语言。这个 复杂可编程逻辑控制器 (学习编程的时候 ,既然一个可适用于所有的类型语言不能完全做到了解。然而 ,就像其他的计算机语言一样 ,可编程序控制器 (基本操作和编程逻辑是有学习阶段，去适应不同厂家的设备，这不是一个复杂的过程。大多数的系统设计师最终在一个特定的制造厂商自己产生一个可编程序控制器 (程序并具备适合它的地区性的应用能力。 应该指出的是 ,使用一个可编程逻辑控制器 ,普遍被称为“ “可编程控制器”。虽然术语“可编程控制器”已被普遍接受 ,但它并不是缩写“ 因为简称的“ 常用于个人电脑。正如我们所看到的 , 制绝不是一台个人电脑。 可编程控制器 (缩短名字用于可编程逻辑控制器 )像个人电脑用户可以做出了巨量的选择和配置。来到使用者面前 ,就像个人电脑，是最好老师的一个很好的选择。考虑到不同的收益和配置的选择 ,它就可以选择单位，使其变得能够将最好地履行在一个特定的应用。 典型的系统部件模块化可编程序控制器 ( : 1、处理器 处理器 (有时叫一个 就像在独立控制单元 ,通常是根据指定的内存需求为程序是什么实施。在模块化的版本 ,能力也可以是一个重要的因素。这包括高等数学功能等特点 ,采用 制回路可编程的命令。处理器构成的微处理器、系统内存 ,串行通讯港口打印机 ,可编程序控制器 (域网连接装置和外部编程 ,在某些情况下 ,该系统供电电源处理器和 I / O 模块。 2、安装架 这通常是金属框架 ,印刷电路板提供用于安装底板意味着 入 /输出(I / O)模块和处理器。指定安装架是根据模块的数量必须执行系统。安装架提供数据和电力连接处理器与模块通过底板。对于 不包含一个电源、架子上也成立这种模块化的电力供应。有系统处理器安装连接电缆单独架子上。安装架能 可直接向山面板或者可以安装在标准 19“宽设备内阁。 装架是这么多允许一个系统互连来容纳大量 I / O 模块。 3。输入和输出模块 输入和输出 (I / O)模块根据输入指定输出信号与之关联的特定应用程序。这些模块秋天分成离散、模拟、高速计数器或注册类型。 离散 I / O 模块一般都是有能力处理 8 和 16,在某些情况下 ,开关类型的输入和输出一个模块。模块指定为输入或输出 ,但一般虽然一些制造商们提供了模块可配置和输入输出点在同一单元内。 模拟输入和输出模块都是可行的 ,适用于在合同中规定的预期 的分辨率和电压或电流范围。随着这些都是一般离散输入或输出模块 ,一些制造商就在相同的模块提供模拟的输入和输出。 拟模块也可以输入可直接接受热电偶的温度测量和监测。 脉冲输入与可编程序控制器 (以接受使用高速计数器模块。这一个模块能够从一个转速或其他频率产生装置测量频率的一个输入信号。这些模块也可以计算想要的脉冲计数。一般来说 , 如果双方都需要应用程序，在同一时间内，两个频率和计数可从相同的模块执行。 输入和输出模块寄存器从 和 16位字信息。这些就是一般编号 (, 由 生复开关或编码器系统的数据输入或输出显示于设备。提供的其他类型的模块也可以根据可编程序控制器 (制造商的能力而定。这些包括专业通信模块 ,以允许转让信息从一个控制器到另一个地方。一个新的发展是一个 I/,可以到 12000英尺远的地方。 4、电力供应 电源指定取决于厂商的可编程序控制器 (所使用的应用程序。如前所述 ,在某些情况下一分力量供应能力提供所需的电力系统布置处理模块的一部分。如果电源是一个独立的模块 ,它提供的电流必须能大于所需的其它模块的总和电流。系统是在 块供电 , 因为电压或电流的要求有一些模块的实现不可以从处理器获得过多的能量 ,只能通过增加第二电源，一般来说这是事实。如果模拟外部通信模块 ,目前由于这些要求在直流供应的情况下 ,在模拟模块必须进行调整。 5、编程单元 编程单位允许工程师或技术员编辑要执行的程序。编程的最简单的形式可以是一种手握设备键盘程序输入和显示设备 ( 观看程序步骤或功能。更多的先进的系统是使用一个单独的个人电脑 , 可编程序控制器 (许程序员写、查看、 编辑和下载程序，这是制造商提供了从可编程序控制器 (的专有软件。该软件还可以让程序或工程师监控 运行这个程序。这个监测系统 ,诸如可以被监控的内部线圈、寄存器、定时器和其看不见的外部来确定适当的操作。同时如果需要微调的程序操作 , 可以改变内部注册数据，有利的程序可以调试。该系统可编程控制器的沟通是通过电缆连接到一个专门的编程接口控制器。这台计算机可以通过串行口或安装在一个专门的卡片连接到个人计算机。 一个可编程控制器是一个专门的计算机。因为它是一台电脑所有的基本组成部分 ,任何其他计算机都具有中 央处理器、存储器和输入和输出接口。 中央处理器 (可编程序控制器 (制的重要部分。它可以直接从记忆和行为对那些命令解释相同的程序的命令。在当前的可编程序控制器 (这个单位是一个以微处理器为基础的系统。中央处理器 (系统模块的处理器模块。 记忆系统通常是两种类型的 ,只读存储器和随机存储器。 记忆包含程序信息，允许中央处理器解释和行为的梯形逻辑程序存储在 忆。 忆通常为了不失去梯形编程系统功率的移除。这种电池可以是一个标准的干电池充电 类型。现在可更新的可编程序控制器 (位与电可擦可编程只读存储器 (需要电池。记忆也在模块化系统的处理器模块。 任何不同的类型的输入单位可以取决于预期的输入信号。输入一段可以接受离散的模拟信号。今天的控制器提供两种离散信号的输入交流和直流电压50 5 到 250 拟输入单位可以接受输入水平线 ,比如 10伏直流电、 5 伏直流电和 4 电流环值。每 为一个单一的 1 或 0 在模拟输入单元的内容模拟 /数字转换电路和现在的输入电压到中央处理器，离散输入单元输入到现在 以二进制规格化以最大字数数目进行传输。位的数字取决于该决议的单位，代表输入电压或电流。通常有一个定义数量的大小和数量位符号位。现在登记这个词输入单元输入到中央处理器 ,因为它是得到了二进制或 )。 操作相同的输出单元和输入单元的除外，要么单位提供一个地或采购 (提供一个电压 )离散电压或采购模拟电压或电流。在输出信号的引导下 ,提出了中央处理器。不连续的输出电流可以为 较高的直流电压或 C 电压输出。为更大的电流的应用在关闭时使中间继电器接点可用。这些更大的电流一般限于2 到 3 安培。电路输出 的数字模拟的模拟模块转换生成可变电压或电流输出。 第一次使用可编程序控制器 ( ,它就开始了更新 I/O 的功能。这意味着所有离散输入状态记录从输入单元把所有离散的状态输出转移到输出单元。注册数据一般都基于 专 业 ：自动化 答辩人：张洁 导 师 ：冯超 论文框架 研究背景 课题方向 论文要点 结论 研究背景 抢答器的应用 抢答器是在竞赛、文体娱乐活动（抢答活动）中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的机器。通过抢答者的指示灯显示、数码显示等手段指示出第一抢答者。 目前知识竞赛之类的活动愈加频繁，凡是有知识竞赛类的活动那么也就必然离不开抢答器。针对主持人提出的问题，各组一般要进行必答和抢答，对于抢答，要判定哪组先按键，为了公正，这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。这种数字抢答器杜绝了人为因素的影响，实现了抢答公平公正的原则。所以操作简单、经济实用的小型数字抢答器将流行于各类竞赛中，成为小规模知识竞赛的首选。 课题方向 可编程逻辑控制器，英文称 称 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，基本构成为： 1电源 2中央处理单元 ( 3. 存储器 4. 输入输出接口电路 5. 功能模块 6. 通信模块。 用途 1) 逻辑控制 2) 运动控制 3) 闭环过程控制 4) 数据处理 5) 通信网络 特点 1) 可靠性高，抗干扰能力强 2）编程简单，使用方便 3）控制程序可变，具有很好的柔性 4）功能完善 5）扩充方便，组合灵活 6）减少了控制系统设计及施工的工作量 7）丰富的 I/论文要点 软件编程和组态监控 抢答器的控制要求 1) 抢答器同时供 4名选手进行比赛 ，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用，每组有两个灯，一个抢答灯，一个犯规灯。 2 )主持台设置两个按钮，一个开始抢答按钮，一个复位按钮，一个开始抢答的提示灯，这些都由主持人控制。 3) 具有定时抢答功能，且抢答时间设定为 10秒。当主持人启动开始抢答按钮后，定时器开始计时。 4) 选手在设定时间内进行抢答，抢答成功，该组的抢答成功灯亮，同时其他组灯不会亮。 5) 主持人按下开始抢答按钮前，各组若按下抢答按钮则是违规，此时该组违规灯亮。 6) 主持人可通过复位按钮将违规灯复位。 系统模拟图 设计流程图 根据系统程序的设计流程图，逐步完成设计的过程，有了流程图可以让整个设计更加简单，清晰，从流程图中可以清楚的看出我的设计思路。 输入 /输出分配表 梯形图 抢答开始 抢答成功 抢答违规 组态王 组态王开发的监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。 组态王 向低端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。 通常情况下，建立一个应用工程大致可分为以下几个步骤： 1 创建新工程 2 设置配置向导 3 串口参数设置 4 编辑数据词典 5 画静态图 6 设置动画连接 7 编辑命令语言 总结及致谢 在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题时，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。 感谢所有评阅老师付出的辛勤劳动！ 感谢所有评阅老师付出的辛勤劳动！ 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 I 本科毕业设计论文 题 目 基于 四路抢答器 设计 专业名称 自 动 化 学生姓名 张 洁 指导教师 毕业时间 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 业 任务书 一、 题目 基于 四路抢答器 二、 指导思想和目的要求 本次设计主要采用欧姆龙 完成一个抢答器。 抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛 等场合，但目前所使用的抢答器有的电路比较复杂不便于制作，可靠性低，实现起来很困难。随着电子技术的发展，应用系统向小型化、快速化、大容量，重量轻的方向发展。而 有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点，且以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和网络通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，是将计算机技术应用于工业控制领域的新产品。 通过这次毕业设计，使学生对所学传感器技术，转换技术、机械基础、控制电机、自动控制原理、电子技术、 理与应用、组 态软件控制等的基本理论和基本知识加深理解和应用，掌握抢答器的控制原理和控制方法，明确抢答器控制系统的设计步骤和方法。认真复习有关基础理论和技术知识，认真对待每一个设计环节，全身心投入，积极配合老师分配的任务，认真查阅资料，仔细分析被控对象的工作原理、特 性和控制要求，按计划完成毕业设计各阶段的任务，重视理论联系实际。 三、主要技术指标 理 ,以及如何实现，保证抢答器稳定运行。 行深入的学习，学会外部接线，保证接线无误。 成编程。 法，最终利用组态完成实时监控， 设计 论文 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 、进度和要求 3 周：布置毕业设计及英译汉任务，学习组态软件组态王 查 阅 资料，完成总体设计方案论证，确定控制系统框图。 周：研究普通计算器的控制系统的组成和控制方法。 周：确定控制系统具体详细的方案。 7 周： 对 行点的分配，用梯形图编程，组态王 上位监控画面。 9 周：实际调试，并按要求编写论文初稿，交 予 指导老师审 阅修改。 0 11 周：修改论文第二稿。 2 13 周：定 终稿打印，复印，交评阅。 4 15 周：准备答辩，评阅，答辩。 五、主要参考书及参考资料 1 孙平 可编程序控制器原理及应用 北京：高等教育出版社 2003 2 王成福主编 可编程序控制器原理及应用 北京：机械工业出版社 2006 3 王冬青 ,丁峰 .欧姆龙 列 理与应用 4 王玉中 用技术 河南：河南科学技术出版社 2006 5 工业可编程控制器的现状与发展趋势 J 1999 6廖常初 编程方法与工程应用 M 重庆 :重庆大学出版 社 2001 7赵燕 ,周新建 . 可编程控制器原理与应用 . 北京大学出版社 2010 5 8方承远工厂电气控制设计 (第二版 )机械工业出版社 2005 9王晋生新标准电气知识图中国水利水电出版社 2003 10杨振兴可编程序控制器原理和应用中南工业大学出版社 1993 11吕景泉可编程控制器技术教程高等教育出版社 2001 12郑宝林图解欧姆龙 门机械工业出版社 2008 13刘永华电气控制与 京航空航天大学出版社 2007 学生 _张洁 _指导教师 _ 系主任 _ 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 要 抢答器是在竞赛、文体娱乐活动（抢答活动）中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的机器。通过抢答者的指示灯显示、数码显示等手段指示出第一抢答者。 目前知识竞赛之类的活动愈加频繁，凡是有知识竞赛类的活动那么也就必然离不开抢答器。针对主持人提出的问题，各组一般要进行必答和抢答，对于抢答，要判定哪组先按键，为了公正，这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。这种数字抢答器杜绝了人为因素的影响，实现了抢答公平公正的原 则。所以操作简单、经济实用的小型数字抢答器将流行于各类竞赛中，成为小规模知识竞赛的首选。 本次设计利用欧姆龙 列 为核心部件，完成一个四路抢答器控制系统的制作，并给出了结构系统图，梯形图以及输入输出端子分配图等。该系统可供四个或四组分台选手同时抢答，主持人掌握着启动 /复位开关按钮，分台则具有一个抢答按钮。抢答器工作原理：当主持人按下开始按钮，开始计时，若有人抢答，其他人抢答无效，在规定时间内完成抢答，抢答结束后，主持人按复位按钮，所有指示灯恢复，开始下一次抢答。基于 各种优点，该抢答电路电路 工作稳定可靠，响应速度快，实时性强等特点，能够用在生活竞赛场合等。 关键词 ：欧姆龙 形图，抢答器。 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 V is in s of it be by to to of of a as a to of to a So be in to LC as a to a is or an it if of to on be in 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 录 第一章 引 言 . 1 题的研究目的及意义 . 1 组成及结构 . 3 用途和特点 . 5 计任务 . 7 第二章 硬件 系统选型 . 9 分类 . 9 选型 . 11 制要求 . 12 第三章 软件编程 . 14 制程序流程图设计 . 14 答器的工作原理和设计方案 . 14 统变量定义及分配表 . 15 制系统程序设计思路图 . 16 程软件的介绍 . 16 件连接和梯形图 . 17 第四章 控制系统人机界面设计 . 23 机界面软件介绍 . 23 机界面制作过程 . 24 建新工程 . 24 置配置向导 . 25 口 参数设置 . 26 辑数据词典 . 26 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 画静态图 . 27 置动画连接 . 27 辑命令语言 . 29 序调试 . 30 致 谢 . 32 参考文献 . 33 毕业设计小结 . 34 附 录 . 35 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 1 第一章 引 言 题的研究目的及意义 随着电子技术的发 展 ,现在的抢答器功能越来越强 ,可靠 性和准确性也越来越高。 以前的抢答器大部分都是基于数字电路组成的。制作过程复杂 ,而且准确性与可靠性不高 ,成品和占地面积较大 ,安装、维护困难。由于单片机发展迅速 , 逐渐出现用单片机制作抢答器 ,制作过程简单 近年来 快速发展又给抢答器的发展带来了巨大的进步。在这样一种迅速发展的势头下，作为一名普通高等学院的学生就一定要掌握如何实现抢答器的功能，熟悉 运行过程和工抢答器广泛用于电视台、商业机构及学校，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。本文介绍一种数字式抢答器，能使四个队同时参加抢答 ,赛场中设有 1 个裁判台， 4 个参赛台，分别为 1 号 、 2 号、 3 号、 4 号参赛台 制 ,抢答操作方便，在很多的场所都可以使用，并且给人的视觉效果非常好。 用 行知识竞赛抢答器设计，其控制方便，灵活，只要改变输入 可改变竞赛抢答器的抢答方案。 能抢答器与单片机抢答器相比，在许多方面都显示出优越性。 首先说一下单片机抢答器，所谓单片机系统就是采用目前市场上的单片机其它外围芯片，根据不同系统设计电路板，最终设计成一台 简易的计算机系统，并在此基础上设计程序以达到所要求的控制功能。这种形式在 80 年代国内很流行，但由于受到本身可靠性及其它方面的限制，目前除了仪表上仍然采用外，在工业现场的应用已逐步 被 代替。 单片机的可靠性：由于目前国内市场上的单片机芯片的品质良莠不齐，很大一部分还是国外筛选出来的次等品，加上其它外围元件（如电阻、电容等）的参数离散性也很大，批量小的产品不可能经过筛选配对等技术处理，因此这样的产品很难做到很好的一致性和高可靠性，因为任一元件的参数偏离设计要求都会引起系统的不稳定。另外，单片机西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 2 的所有器 件均不是工业级的，抗干扰性特别是抗电源干扰能力很弱，而国内的电源一般都很差，加上压片机的变频调速对电源的干扰很大，因此，更可能引起单片机系统的不稳定。 单片机的可维护性：一旦单片机系统出现故障，很难诊断出故障元件，最简单的方法是更换整个系统，这样维修成本增加了。现在国内单片机系统的操作均采用自设计的键盘，设定数据用拨码开关，显示用 个面板显得繁锁，而且为了减少操作键，设计时往往一键多用，操作人员很难脱开说明书操作。特别是故障显示只能显示故障代码，一旦发生故障，操作人员必须翻阅说明书方能发现故障所 在，最终按说明书指示排除故障，这样排除故障的时间相对较长。总之，这样的人机对话不够友善。 特点：不可靠，价格便宜。 可编程控制器（ 所谓 统就是采用目前市场上各大工业控制厂家生产的可编程控制器，根据要求选用不同的模块，在此基础上设计程序以达到所设计的功能。这种形式目前在工业现场应用最为广泛。 可靠性 :进口 用的 是生产厂家专门设计的工业级专用处理器，其余各元件也是直接向生产厂家购买的，经过严格挑选的工业级元件，另外它的电源模块也是集各大公司工业控制的经验而特别设计的 ，抗干扰性特别是抗电源干扰能力有很大提高，即使在电源很差和变频调速的干扰下仍能正常工作。 可扩展性：要增加一个功能只要增加相应的模块和修正对应的程序，而 编程相对比较简单，这样对于开发周期会缩短。 可维护性：身有很强的自诊断功能，一旦系统出现故障，根据自诊断很容易诊断出故障元件，即使非专业人员也能维修，如果故障由于程序设计不合理引起，由于它提供完善的调试工具，要找出故障也较为简单。 操作： 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。 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 3 特点：价格与前二种控制器相比略贵，可靠性好，操作简单 组成及结构 可编程序控制器，英文称 称 由于 易和个人计算机（ 淆，故 人们仍习惯地用 是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时 /计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程 。 微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是 需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的 ，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将 用于生产实践。 可编程逻辑控制器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，基本构成为： 1 电 源 可编程逻辑控制器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，可编程逻辑控制器的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 接连接到交流电网上去 2 中央处理单元 (中央处理单元 (可编 程逻辑 控制器 的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器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。当可编程 逻辑 控制器投入运行时，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 映像 区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，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/科毕业设计论文 4 寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将 I/O 映像 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。 为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，对大型可编程逻辑控制器还采用双 成冗余系统，或采用三 表决式系统。这样，即使某个 个系统仍能正常运行。 3. 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。 4. 输入输出 接口 电路 1)现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。 2)现场输出接口电路由输出数据 寄存器 、选通电路和中断请求电路集成，作用 可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 5. 功能模块 如计数、定位等功能模块。 6. 通信模块 。 主要由 块、输入模块、输出模块和编程器组成 ， 如 图 1示 。 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 5 图 1系结构 用途和特点 由于 括机械，冶金，化工，电力，建筑等，应用范围也在不断扩大。 1) 逻辑控制 逻辑控制是 可以取代传统的继电器控制装置，可实现组合逻辑控制，定时控制和顺序逻辑控制等功能。 用于单机控制，也可用于多机群控制及自动生产线 控制，其应用领域已普及各行各业。 2) 运动控制 对直线运动或圆周运动的位置，速度和加速度进行控制，实现单轴，双轴和多轴位置控制，并使顺序控制和运动控制有机结合在一起。 3) 闭环过程控制 过程控制是指对温度，压力，流量等连续变化的模拟量的闭环控制 。 ，及数据处理运算功能，实现对模拟量的闭环控制。现代的大中型 一功能可以用 科毕业设计论文 6 模块进行控制。 4) 数据处理 现代 据传送转 换排序和查表功能，可以完成数据的采集分析处理等操作。这些数据可以与存储在存储器中的参考值进行比较，也可以用通信功能传送到其他智能装置，或将他们打印制表。 5) 通信网络 ，多台 中管理，分散控制”式的分布式控制系统。 1) 可靠性高，抗干扰能力强 工业生产一般对控制设备要求很高，应具有很强的抗干扰能力和高的可靠性，能在恶劣的环境中可靠地工作，平均故障间隔时间长，故障修复时 间短。这是 制优于微机控制的一大特点 2）编程简单，使用方便 这是 于微机的另一个特点。目前大多数 用继电控制形式的“梯形图编程方式”，即有传统控制线路的清晰直观，又适合电气技术人员的读图习惯和微机应用水平，易于接受，与常用的汇编语言相比，更受欢迎。 这了进一步简化编程，当今的 针对具体问题设计了诸如步进梯形指令、功能指令等。 为车间操作人员而设计的，一般只要很短时间的训练即能学会使用。而微电脑控制系统则要求具有一定知识的人员操作。当然， 要有软件专家的帮助。 3）控制程序可变，具有很好的柔性 在生产工艺流程改变或生产线设备更新的情况下，不必改变 硬设备，只要改变程序就可以满足要求。所以 代继电器控制，而且具有继电器所不具备的无可比 。 4）功能完善 现代 有数字和模拟量输入输出、逻辑和算术运算、定时、计数、顺序控制、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录和显示功能，使用设备水平大提高。拟的优点。 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 7 5）扩充方便，组合灵活 品具有各种扩充单元，可以方便地适应不同工业控制需要的不同输入输出点及不同输入输出方式的系统。为了适应各种工业控制需要，除 了一些小型外，绝大多数 采用模块化结构。 各个部件，包括 源， I/O 等均采用模块化设计，由机架及电缆将各个模块连接起来，系统的模块和功能可根据用户的需要自行组合。 6） 减少了控制系统设计及施工的工作量 由于 用软件编程来达到控制功能，而不同于继电器控制采用接线来达到控制功能，同时 能率先进行模拟调试，并且操作化功能和监视化功能很强，这些都减少了许多的工作量。 7）丰富的 I/O 接口模块 为了实现与工业生产过程控制中的各种工业现场设备的相互连接， 具有普通计算机的基 本部分（如 存储器等）外，还有丰富的 I/O 接口模块。对不同的工业现场信号（交流或直流，开关量或模拟量，电压或电流，脉冲或电位，强电或弱电），设计有相应的 I/O 模块与工业现场的器件或设备直接连接。 由于 工业控制的专用计算机，其结构紧密、坚固、体积小巧，并由于具备很强的抗干扰能力，使之易于装入机械设备内部，因而成为实现“机电一体化”较理想的控制设备。 由于 备了以上特点，它把微计算机技术与继电器控制技术很好地融合在一起，最新发展的 品，还把直接数字控制（ 术加进去，并具有监控计 算机联网的功能。因而它的应用几乎覆盖了所有的工业企业，既能改造传统机械产品成为机电一体化的新一代产品，又适用于生产过程控制，实现工业生产的优质、高产、节能与降低成本。 计任务 1） 根据要求完成四路抢答器的程序设计，要求抢答考虑违规、抢答限时等因素。 2） 根据程序设计利用组态软件模拟完成抢答器的实时监控。 3）根据设计完成毕业论文，论文中包含对抢答器的介绍，硬件的简介和用途，软件的编程，梯形图的分析以及设计的总结。 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 8 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 9 第二章 硬件系统选型 根据 将 1）整体式 整体式 I/ 具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型 体式 （又称主机）和扩展单元组成。基本单元内有 I/ I/及与编程器或展单元内只有 I/有 本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆 连接。整体式 模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。 2） 模块式 模块式 别做成 若干个单独的模块，如 I/源模块（有的含在 及各种功能模块。模块式 块装在框架或基板的插座上。这种模块式 根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型 有一些 成所谓的叠装式 装式 源、 I/是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一 层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。 根据 将 档、高档三类 。 1） 低档 辑 运算、定 时 、 计 数、移位以及自 诊 断、 监 控等基本功能， 还 可有少量模 拟 量 输 入 /输 出、算 术 运算、数据 传 送和比 较 、通信等功能。主要用于 逻辑 控制、 顺 序控制或少量模 拟 量控制的 单 机控制系 统 。 2） 中档 具有低档 还 具有 较强 的模 拟 量 输 入 /输 出、算术 运 算、数据 传 送和比 较 、数制 转换 、 远 程 I/O、子程序、通信 联 网等功能。有些 还 可增 设 中断控制 、 用于 复杂 控制系 统 。 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 10 3）高档 还 增加了 带 符号算 术 运算、矩 阵 运算、位 逻辑 运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格 传 送功能等。高档 的通信 联 网功能，可用于大 规 模 过 程控制或构成分布式网 络控制系 统 ， 实现 工厂自 动 化。 ，可将 为 小型、中型和大型三类 。 1) 小型 I/O 点数 2048 点；多 16 位 、 32 位处理器，用户存储器容量 8 16K 如： 德国西门子公司 司 立石公司 三菱公司等 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 11 选型 品的种类繁多。 型号不同 ,对应着其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等均各不相同 ,适用的场合也各有侧重。因此 ,合理选用 于提高 制系统的技术经济指标有着重要意义。 选择主要应从 机型、容量 、 I/O 模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。 型选择的基本原则是在 满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下 ,力争最佳的性能价格比。选择时应主要考虑到合理的结构型式 ,安装方式的选择 ,相应的功能要求 ,响应速度要求 ,系统可靠性的要求 ,机型尽量统一等因素。 要有整体式和模块式两种结构型式。 整体式 每一个 I/O 点的平均价格比模块式的便宜 ,且体积相对较小 ,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式 功能扩展灵活方便 ,在 I/O 点数、输入点数与输出点数的比例 、 I/O 模块的种类等方面选择余地大 ,且维修方便 ,一般于较复杂的控制系统。 统的安装方式分为集中式、远程 I/O 式以及多台 网的分布式。 集中式不需要设置驱动远程 I/O 硬件 ,系统反应快、成本低；远程 I/O 式适用于大型系统 ,系统的装置分布范围很广 ,远程 I/连线短 ,但需要增设驱动器和远程 I/O 电源；多台 网的分布式适用于多台设备分别独立控制 ,又要相互联系的场合 ,可以选用小型 必须要附加通讯模块。 一般小型 (低档 )有逻辑运算、定时、计数等功能 ,对于只需要开关量控制的设备都可满足。 对于以开 关量控制为主 ,带少量模拟量控制的系统 ,可选用能带 A/D 和 D/具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档 于控制较复杂 ,要求实现 算 、闭环控制、通信联网等功能 ,可视控制规模大小及复杂西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 12 程度 ,选用中档或高档 是中、高档 格较贵 ,一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。 不同档次 对于一般系统 可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统 ,应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。 一个企业 ,应尽量做 到 机型统一。主要考虑到以下三方面问题： 1) 机型统一 ,其模块可互为备用 ,便于备品备件的采购和管理。 2) 机型统一 ,其功能和使用方法类似 ,有利于技术力量的培训和技术水平的提高。 3) 机型统一 ,其外部设备通用 ,资源可共享 ,易于联网通信 ,配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。 制要求 1) 抢 答器同时供 4 名选手进行比赛 ，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用，每组有两个灯，一个抢答灯，一个犯规灯。 2 )主持台设置两 个按钮，一个开始抢答按钮，一个复位按钮，一个开始抢答的提示灯，这些都由主持人控制。 3) 具有定时抢答功能，且抢答时间设定为 10 秒。当主持人启动开始抢答按钮后，定时器开始计时。 4) 选手在设定时间内进行抢答，抢答成功，该组的抢答成功灯亮，同时其他组灯不会亮。 5) 主持人按下开始抢答按钮前，各组若按下抢答按钮则是违规，此时该组违规灯亮。 6) 主持人可通过复位按钮将违规灯复位。 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 13 图 2中包括了三个抢答台和一个主持台。每个抢答台都包含一个抢答按钮和两个指示灯（一个是抢答成功灯，一个 抢答违规灯）。支持台包含一个抢答信号开 始灯和两个 按钮（一个抢答开始按钮，一个复位按钮）。 图 2统模拟图 图 2件图 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 14 第三章 软件编程 制程序流程图设计 根据设计题目分析整个设计流程，按照设计流程逐步完成设计中的每一项，使整个设计清晰明确，从分析 软件 步进行。 如图 3示。 图 3制流程图 答器的工作原理和设计方案 抢答器是为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，竞 赛 者可以分为四组，抢答时各组对主持人提出的问题要在 10 秒的时间内做出判断，并按下抢答按键回答问题。当第一个人按下按键后，则该抢答台上的抢答信号灯亮起，同时其他选手的抢答按钮此时按下均封锁，使其不起作用。回答完问题后，西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 15 由主持人按复位键将所有的灯恢复，重新开始下一轮抢答。抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如 ,10 秒）。当主持人启动 开始 键后，定时器进行减计时。 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，如果没有在抢答时间内按下按钮，此时被定义为违规操作，违规操作的选手此时操作台上的违 规灯亮起，支持人可通过复位键进行复位。如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效。 抢答器供 4 名选手进行使用，分别 4 个按钮 示，连接到 001道口。给支持台设置一个抢答控制开关 一个系统复位 关，由主持人控制，连接到 0 00 和 05 通道，同时 关联系一个定时器，开关开始时，同时启动定时功能 。 统变量定义及分配表 本次课程设计的 I/O 表， 根据系统需要和 所 用到的硬件，本次设计有输入点6 个，输出点总共 8 个。因为系统选择的是欧姆龙 列将输入的 6 个按钮分配给 0 通道的 00 至 05 口，将输出指示灯前五个分配给 100 通道的 00 至 04输出口，后五个分配给 101 通道的 00 至 03 输出口。具体输入，输出分配如表3示 。 表 3入 /输出分配表 类型 地址 符号 说明 输入 持人开始按钮 号抢答按钮 号抢答按钮 号抢答按钮 号抢答按钮 持人复位按钮 输出 0 主持人抢答信号灯 1 1 号抢答灯 2 2 号抢答灯 3 3 号抢答灯 4 4 号抢答灯 5 1 号违规灯 6 2 号违规灯 7 3 号违规灯 8 4 号违规灯 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 16 制系统程序设计思路图 根据抢答器的设计要求在抢答开始的时间内，首先按下抢答按钮的抢答成功，在非抢答时间按下，抢答违规，支持人可通过复位键复位。设计流程图 如 图3 图 3程软件的介绍 本次设计采用的编程软件是欧姆龙的 用于 C、 可完成用户程序的建立、编辑、检查、调试以及监控，同时还具有完善的维护等功能，使 得程序的开发及系统的维护更为简单、快捷。 译检查程序、程序和数据的上载及下载、设置 印程序清单、文档管理等功能。 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 17 打开软件并建立新程序：双击桌面上的软件图标，进入软件，在菜单栏中文件下单击新建出现 话框，设置设备类型为 ,网络类 为 ,确定完成设置，就可以输入 抢答器 梯形图了。 图 3立梯形图文件 件连接和梯形图 入目的梯形图，程序输入完成后就可以进行调试了。 将梯形图输入软件后连接电脑和 单击菜单栏的在线工作，梯形图连接 图 3 图 3线工作 端口连接后，将编好 的梯形图下载传送至 ，程序被写入至 单击菜单栏的传送至 会将梯形图下载到 ，下载选项默认即可。 如图 3 3示。 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 18 图 3载选项设置 图 3载窗口 件即可 切换到运行 模式，可通过外部 输入按钮控制梯形图 完成模拟抢答的过程，此时软件界面接通的线路都用绿色的表示。 如图 3 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 19 图 3统连接成功 通 ，抢 答 信号灯 起， 同时定时 0 秒，抢答信号灯保持亮起，在 10 秒 时间内，无人抢答， 则抢答作废 ， 出灯灭，即 抢答信号灯熄灭。 如图 3示。 图 3答开始 ， 通 ， 主持人复位 按钮 断开，一号选手首先按下抢答按钮 通 ，抢答成功，此时选手所在的抢答信号灯 起，其他选手 的信号灯均断开， 此时再抢答无任何响应。 如图 3示。 西北工业大学明德学院 本科毕业设计论文 20 图 3号抢答 ， 通 ， 主持人复位 按钮 断开， 二 号选手首先
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