PLC控制八路抢答器

1、中 州 大 学 工 程 技 术 学 院可编程控制器课程设计设计题目： 抢答器PLC控制系统专 业： 应用电子 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 摘要可编程控制器（简称PLC或PC）是以微处理器为核心，将微型计算机技术、自动化技术及通信技术融为一体的高可靠性的工业自动化控制装置。它具有控制能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单、使用方便、易于扩展等优点，已经广泛地应用在各行各业的生产过程的自动控制中。随着微电子技术的发展，20世纪70年代中期以来，由于大规模集成电路和微处理器在PLC中的应用，使PLC的功能不断增强，它不仅能执行逻辑控制、顺序控制、计时及计数控制，还增加了算术运算、数据处理

2、、通信等功能，具有处理分支、中断、自诊断的能力，使PLC更多地具有了计算机的功能。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。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数都是早期设计的，只具有抢答锁定功能的一个电路，以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品，这部分抢答器已相当成熟。现在的抢答器具有计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提示）、屏幕显示等多种功能。但功能越多的电路相对来说就越复杂，且成本偏高，故障多，显示方式简单（有的甚至没有显示电路），无法判断提前抢答按钮的行为

3、，不便于电路升级换代。本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC本身的优势使竞赛真正公平、公正、公开。本课程设计是基于欧姆龙公司SYSMAC-C系列，以CPM1A为样机制作的。关键字：可编程控制器 欧姆龙 抢答器SummaryProgrammable controller (PLC or PC) is a microprocessor core, the micro-computer technology, automation technology and communication technology integration in high-reliabili

4、ty industrial automation control devices. It has control, high reliability, flexible configuration, programming is simple, easy to use, easy to extend the advantages of all walks of life have been widely used in automatic control of the production process. With the development of microelectronics te

5、chnology, since the mid-70s of the 20th century, due to large scale integrated circuits and microprocessors in the PLC application, to continuously strengthen the functions of PLC, which not only can perform logic control, sequence control, timing and counting control, also increased the arithmetic

6、operations, data processing, communications and other functions, has the processing branch, interrupt, self-diagnosis ability, so that PLC more with the computers functionality.Practical Responder This product is indispensable for a variety of competitions in the equipment, whether it is schools, fa

7、ctories, military or puzzle of television programs, will host a variety of intellectual competition, will be used in answering device. The market has a variety of intellectual competition Responder overwhelming majority of early design, the only lock function has the answer in a circuit to analog ci

8、rcuits, digital circuits or analog circuits and digital integrated circuit products, This part of the Responder is quite mature. Responder now has time, time, automatic (or manual) reset the alarm (that is audible alert), the screen display and other functions. However, the more circuit functions ar

9、e relatively more complex and high cost, failure and more, display simple (and some did not even show circuit), can not determine in advance answer in the behavior of the button, the circuit is not easy to upgrade. This design is the use of PLC logic control as the core components and signal generat

10、ion, with the advantages of PLC itself to contest truly fair, just and open. The course design is based on Omron SYSMAC-C Series, to CPM1A for the prototype production.Keyword：Programmable Controller Omron Responder目录一 PLC 概述11.1 PLC的命名与定义11.2 PLC的主要特点、主要功能及应用范围11.2.1 PLC的主要特点：11.2.2 PLC的主要功能21.2.3

11、PLC的应用范围31.3发展趋势3二 控制要求4三 I/O通道分配及I/O接线图5四 设计梯形图程序6致谢14参考文献15抢答器PLC控制系统设计一 PLC 概述随着微处理器、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。 1969年美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司的这种要求，研制成功了世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用，取得很好的效果。从此这项技术迅速发

12、展起来。1.1 PLC的命名与定义PLC可编程序控制器：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器。国际电工委员会（ IEC）于 1982年11月1985年1月对可编程序控制器作了如下的定义:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计。1.2 PLC的主要特点、主要功能

13、及应用范围 1.2.1 PLC的主要特点：1高可靠性 所有的I/O 接口电路均采用光电隔离使工业现场的外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离。 各模块均采用屏蔽措施以防止辐射干扰。良好的自诊断功能一旦电源或其他软硬件发生异常情况CPU立即采用有效措施以防止故障扩大。2丰富的I/O 接口模块PLC针对不同的工业现场信号如交流或直流、开关量或模拟量等有相应的I/O 模块与工业现场的器件或设备如按钮、行程开关等。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络它还有多种通讯联网的接口模块等等。3采用模块化结构为了适应各种工业控制需要除了单元式的小型PLC 以外，绝大多数P

14、LC 均采用模块化结构，PLC 的各个部件包括CPU 电源I/O 等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。4 编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。5 安装简单维修方便PLC不需要专门的机房可以在各种工业环境下直接运行，使用时只需将现场的各种设备与PLC 相应的I/O 端相连接即可投入运行，各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障，由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障用户可以通过更换模块的方法使系统迅速恢

15、复运行。1.2.2 PLC的主要功能1. 顺序逻辑控制这是PLC最基本最广泛的应用领域，用来取代继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。它既可以用于单机控制或多机控制，又可用于自动化生产线的控制。2. 运动控制在机械加工行业，可编程控制器与计算机数控（CNC）集成在一起，用以完成机床的运动控制。很多PLC机制造厂家已提供了拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模板。3. 定时控制PLC为用户提供了一定数量的定时器，并设置了定时器指令，一般每个定时器可实现0.1-999.9S或0.01-99.99S的定时控制，也可按一定方式进行定时时间的扩展。定时精度高，定时设定方便，灵活。同时PLC还提供

16、了高精度的时钟脉冲，用于准确的实时控制。4. 计数控制PLC为用户提供的计数器分为普通计数器、可逆计数器、高数计数器等，用来完成不同用途的计数控制。当计数器的当前计数值等于计数器的设定值，或在某一数值范围时，发出控制命令。计数器的计数值可以在运行中被读出，也可在运行中进行修改。5. 步进控制PLC为用户提供了一定数量的移位寄存器，用移位寄存器可方便地完成步进控制功能。在一道工序完成之后，自动进行下一道工序。一个工作周期结束后，自动进行下一个工作周期。有些PLC还专门设有步进控制指令，使得步进控制更为方便。6. 数据处理大部分PLC都具有不同程度的数据处理功能，可以完成数据运算如：加、减、乘、除

17、、乘方、开方等，逻辑运算如：字与、字或、字异或、求反等，移位、数据比较和传送及数值的转换等操作。7. 模/数和数/模转换在过程控制或闭环控制系统中，存在温度、压力、流量速度、位移、电流、电压等连续变化的物理量。过去，由于PLC机主要用于逻辑运算控制，对于这些模拟量的控制主要靠仪表控制或分布控制系统DCS。目前，不但大、中型机PLC都具有模拟量处理功能，甚至很多小型PLC也具有模拟量处理功能，而且编程和使用都很方便。8. 通信及连网怒前绝大多数PLC都具有通信功能，能够在PLC机与计算机之间进行同位链接及上位链接。通过这些通信技术，使PLC更容易构成工厂自动化系统。也可以与打印机、监视器等外部设

18、备相连，记录和监视有关数据。1.2.3 PLC的应用范围开关量逻辑控制是PLC应用最广泛的也是最基本的领域是开关量逻辑控制方面，利用PLC最基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制，可以取代传统的继电器控制，用于单机控制、多机群控制、生产自动线控制等，例如：机床、注塑机、印刷机械、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。在其他方面例如：运动控制、过程控制、数据处理、通信联网等方面也有很重要的应用。1.3发展趋势随着PLC技术的推广、应用，PLC将进一步向以下几个方向发展。1. 系列化、模板化每个生产PLC的厂家几乎都有自己的系列化产品，同一系列的产品指令向上兼容，扩展设备容量，以满足新机型的

19、推广和使用。要形成自己的系列化产品，以便与其他PLC生产厂家竞争，就必须要开发各种模板，使系统的构成更加灵活、方便。一般的PLC可分为主模板、扩展模板、I/O模板以及各种智能模板等，每种模板的体积都较小，相互连接方便，使用更简单，通用性更强。2. 小型机功能强化从可编程控制器出现以来，小型机的发展速度颠三倒四高于中、大型PLC。随着微电子技术的进一步发展，PLC的结构必将更为紧凑，体积更小，安装和使用更为方便。3. 中、大型机高速度、高功能、大容量随着自动化水平的不断提高，对中、大型机处理数据的速度要求也越来越高。OMRON公司的CV系列，每条基本指令的扫描时间为0.125us。在存储器容量上

20、，OMRON公司的CV系列PLC的用户存储器容量为64K字，数据存储器容量为24K字，文件存储区容量为1M字。所谓高功能是指具有函数运算和浮点运算，数据处理和文字处理，队列、矩阵运算，PID运算及超前、滞后补偿，多段斜坡曲线生成，处方、配方、批处理，菜单组合的报警模板，故障搜索、自诊断等功能。4. 低成本随着新型器件的不断涌现，主要部件成本的不断下降，在大幅度提高PLC功能的同时，也大幅度降低了PLC的成本。同时，价格的不断降低，也使PLC真正成为继电器的替代物。5. 多功能PLC的功能进一步加强，以适应各种控制需要。同时，计算、处理功能的进一步完善，使PLC可以代替计算机进行管理、监视。智能

21、I/O组件也将进一步发展，用来完成各种专门的任务如：位置检测、温度控制、中断控制、PID调节、远程通信、音响输出等。二 控制要求1 抢答器同时共8名选手或8个代表团比赛，分别用8个按钮SB1-SB8表示。2 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。3 抢答器具有锁存于显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，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。4 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（30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，声响持续的时间为0.5秒。5 参赛选手

22、在设定时间内进行抢答，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时间，并保持到主持人将系统清除为止。6 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。三 I/O通道分配及I/O接线图1. I/O通道分配I/O通道分配表如下表所示：类别元件端子号作用输入S0.00系统清除和抢答控制开关SB10.011号选手台按钮SB20.022选手台按钮SB30.033选手台按钮SB40.044选手台按钮SB50.055选手台按钮SB60.066选手台按钮SB70.077号选手台按钮SB80.088选手台按钮输出KM 010.001号选手台扬声器KM 110.012号选手台扬声器KM

23、 210.023号选手台扬声器KM 310.034号选手台扬声器KM 410.045号选手台扬声器KM 510.056号选手台扬声器KM 610.067号选手台扬声器KM 710.078号选手台扬声器KM 814.00系统报警扬声器KM 911选手编号显示KM 1012抢答时间显示2. I/O接线图根据I/O通道分配表可画出I/O接线图，接线图如下所示：四 设计梯形图程序根据系统控制要求及I/O通道分配，设计梯形图如下：工作过程如下：在初始状态下，各继电器均为OFF，主持人控制开关关断。主持人控制开关0.00闭合，闭合瞬间无选手抢答，且253.15闭合一个扫描周期后断开，使200.00闭合，通

24、过200.00使14.00闭合并自保持，同时定时器00开始定时，14.00系统报警器响0.5S后，在TIN00作用下闭合，提示抢答开始。10.00-10.07线圈无输出信号，编码器开始带电工作，此时显示选手编号为0，表示无人抢答。可逆计数器加计数端为常OFF触点253.14，所以可逆计数器只进行减计数。设在规定时间内1号选手按下抢答按钮，则线圈10.00有信号输出，通过互锁功能使其他选手抢答无效，编码器将送来的信号处理后得到选手编号，并将结果送至11通道，在显示器上显示选手编号，同时逆计数器停止计数并将当前数值通过MOV指令送到12通道，显示选手抢答时间。选手抢答完后，主持人将控制开关断开，使

25、系统复位，即可进行下次抢答。其他选手抢答时，同1号选手抢答过程一样。当抢答开始30S后，仍如选手抢答，则逆计数器触点动作，使内部辅助继电器200.01闭合，继电器14.00有信号输出，警报声响，响0.5S后闭合。同时逆计数器的常闭触点断开，将禁止选手抢答。此时主持人将控制开关断开，使系统复位，即可进行下次抢答。指令如下所示：LD 0.01OR 10.00AND 0.00AND NOT CNTR00AND NOT 10.01AND NOT 10.02AND NOT 10.03AND NOT 10.04AND NOT 10.05AND NOT 10.06AND NOT 10.07OUT 10.00

26、LD 0.02OR 10.01AND 0.00AND NOT CNTR00AND NOT 10.00AND NOT 10.02AND NOT 10.03AND NOT 10.04AND NOT 10.05AND NOT 10.06AND NOT 10.07OUT 10.01LD 0.03OR 10.02AND 0.00AND NOT CNTR00AND NOT 10.00AND NOT 10.01AND NOT 10.03AND NOT 10.04AND NOT 10.05AND NOT 10.06AND NOT 10.07OUT 10.02LD 0.04OR 10.03AND 0.00AND

27、 NOT CNTR00AND NOT 10.00AND NOT 10.01AND NOT 10.02AND NOT 10.04AND NOT 10.05AND NOT 10.06AND NOT 10.07OUT 10.03LD 0.05OR 10.04AND 0.00AND NOT CNTR00AND NOT 10.00AND NOT 10.01AND NOT 10.02AND NOT 10.03AND NOT 10.05AND NOT 10.06AND NOT 10.07OUT 10.04LD 0.06OR 10.05AND 0.00AND NOT CNTR00AND NOT 10.00AND NOT 10.01AND NOT 10.02AND NOT 10.03AND NOT 10.04AND NOT 10.06AND NOT 10.07OUT 10.05LD 0.07OR 10.06AND 0.00AND NOT CNTR00AND NOT 10.00AND NOT 10.01AND NOT 10.02AND NOT 10.03AND NOT 10.04AND NOT 10.05AND NOT 10.07OUT 10.06LD 0.08OR 10.07AND 0.00AND NOT CNTR00A