基于欧姆龙PLC的抢答器控制系统课程设计

书目引言 1第一章课题要求 21.1设计目的 21.2限制要求 21.3设计任务 2其次章PLC概述 32.1PLC简介 32.2PLC的用途 32.3PLC的特点 42.4PLC的分类 4第三章限制系统总体方案设计 53.1PLC的体系结构 53.2限制程序流程图设计 63.2系统变量定义及安排表 73.3系统接线图设计 73.3限制系统程序设计思路图 8第五章系统调试及结果分析 125.1系统调试 125.2结果分析 13小结与心得体会 13附录 14摘要近年来随着科技的飞速发展以及我国经济和文化事业的发展，PLC的应用不断地走向深化，同时带动传统的限制检测技术的不断更新。可编程限制器由于其优良的限制性能，极高的牢靠性，在各行各业中的应用日益广泛普及。在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等，因此出现了抢答器。最初的抢答器是由优先权编码器构成的逻辑电路，其运算速度慢、线路困难、牢靠性不高，功能也比较简洁，特殊是当抢答路数很多时，实现起来就更加困难。因此，一种能够体现竞赛的公开，公允，公正性的竞赛抢答器成为一种需求。对于抢答器，其广泛用于电视台、商业机构、企事业工会组织、俱乐部及学校等单位组织举办各种学问、技术竞赛及文娱活动时作抢答之用，为竞赛增加了刺激性、消遣性，在肯定程度上丰富了人们的业余生活，并且给人的视觉效果特别好，是各单位开展素养教化、精神文明、消遣活动的必备产品。本设计将以PLC为核心设计了一个较为简洁的抢答器系统。其中包括系统结构图，程序指令，梯形图以及输入输出端子的安排方案，人机界面。本设计的抢答器系统限制便利，敏捷。关键词：PLC可编程限制器抢答器第一章课题要求1.1设计目的（1）本次课程设计主要是协作《PLC技术与应用》理论课程而设置的一门实践性课程，起到巩固所学学问，加强综合实力，培育电路设计实力，提高试验技术，启发创新思想的效果。（2）通过本次课程设计驾驭CJ、CP系列PLC的编程和运行方法，娴熟进行PLC编程设计以及调试。1.2限制要求（1）竞赛者若要回答主持人所提问题时，需抢先按下桌上的按钮。（2）指示灯亮后，需等到主持人按下复位键PW后才熄灭。为了给参赛儿童一些优待，PB11和PB12中任何一个按下时，灯L1都亮。而为了对教授组作肯定限制，而只有在PB31和PB32键都按下时才亮。（3）假如竞赛者在主持人打开SW开关的10s内按下按钮，电磁线圈将使彩球转动，以示竞赛者得到一次幸运的机会。1.3设计任务（1）作出PLC的I/O安排表、I/O接线图、流程图、设计梯形图和人机界面并调试运行。（2）课程设计报告要做到层次清晰，论述清晰，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。PLC概述2.1PLC简介可编程限制器（PLC）是一种新型的通用自动化限制装置，它将传统的继电器限制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有限制功能强，牢靠性高，运用敏捷便利，易于扩展等优点而应用越来越广泛。可编程限制器(ProgrammableLogicController)即PLC。现已广泛应用于工业限制的各个领域。他以微处理为核心，用编写的程序不仅可以进行逻辑限制，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/输出来限制机械设备或生产过程。美国电气制造商协会经过4年调查，与1980年将其正式命名为可编程限制器（ProgrammableController），简写为PC。后来由于PC这个名称经常被用来称呼个人电脑（PersonalComputer），为了区分，现在也把可编程限制器称为PLC。国际电工委员会（IEC）于1987年对PLC定义如下:PLC是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置,是带有存储器,可以编制程序的限制器。它能够存储和执行指令,进行逻辑运算,依次限制,定时,计数和算术等操作,并通过数字式和模拟式的输入输出,限制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关的外围设备,都应按易于与工业限制系统形式一体,易于拓展其功能的原则设计。事实上,PLC就是以嵌入式CPU为核心,配以输入,输出等模块,可以便利的用于工业限制领域的装置。PLC与机器人,计算机帮助设计与制造一起作为现代工业的三大支柱2.2PLC的用途PLC的初期由于其价格高于继电器限制装置,使其应用受到限制。但近年来由于微处理器芯片及有关元件价格大大下降,使PLC的成本下降,同时又由于PLC的功能大大增加,使PLC的应用越来越广泛,广泛应用于钢铁、水泥、石油、化工、采矿、电力、机械制造、汽车、造纸、纺织、环保等行业。PLC的应用通常可分为五种类型：（1）依次限制这是PLC应用最广泛的领域，用以取代传统的继电器依次限制。PLC可应用于单机限制、多机群控、生产自动线限制等。如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯限制等。（2）运动限制PLC制造商目前已供应了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置限制模版。在多数状况下，PLC把扫描目标位置的数据送给模版块，其输出移动一轴或数轴到目标位置。每个轴移动时，位置限制模块保持适当的速度和加速度，确保运动平滑。相对来说，位置限制模块比计算机数值限制（CNC）装置体积更小，价格更低，速度更快，操作便利。（3）闭环过程限制PLC能限制大量的物理参数，如温度、压力、速度和流量等。PID（ProportionalIntergralDerivative）模块的供应使PLC具有闭环限制功能,即一个具有PID限制实力的PLC可用于过程限制。当过程限制中某一个变量出现偏差时,PID限制算法会计算出正确的输出,把变量保持在设定值上。（4）数据处理在机械加工中，出现了把支持依次限制的PLC和计算机数值限制（CNC）设备紧密结合的趋向。闻名的日本FANUC公司推出的Systen10、11、12系列，已将CNC限制功能作为PLC的一部分。为了实现PLC和CNC设备之间内部数据自由传递，该公司采纳了窗口软件。通过窗口软件，用户可以独自编程，由PLC送至CNC设备运用。美国GE公司的CNC设备新机种也同样运用了具有数据处理的PLC。预料今后几年CNC系统将变成以PLC为主体的限制和管理系统。（5）通信和联网为了适应国外近几年来兴起的工厂自动化（FA）系统、柔性制造系统（FMS）及集散限制系统（DCS）等发展的须要，必需发展PLC之间，PLC和上级计算机之间的通信功能。作为实时限制系统，不仅PLC数据通信速率要求高，而且要考虑出现停电故障时的对策。2.3PLC的特点（1）系统构成敏捷，扩展简洁，以开关量限制为其特长；也能进行连续过程的PID回路限制；并能与上位机构成困难的限制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。

（2）运用便利，编程简洁，采纳简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机学问，因此系统开发周期短，现场调试简洁。另外，可在线修改程序，变更限制方案而不拆动硬件。

（3）能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰实力强，牢靠性强，远高于其他各种机型。2.4PLC的分类1.按I/O点数容量分类一般来说，PLC处理的I/O点数比较多，反映限制关系比较困难，用户要求的程序存储器容量比较大，要求PLC的指令及其他功能比较多，指令执行的过程比较快等。按PLC的输入输出点数可将PLC分为三类:（1）小型机小型PLC的功能一般以开关量限制为主，其输入、输出总数在256点一下，用户程序存储器容量在4K字一下。现在的高性能小型机还具有肯定的通信实力和少量的模拟量处理实力。这类PLC价格低廉，体积小，适合于限制单台设备，开发机电一体化产品。典型的小型机有OMRON公司的CPM2A系列、SIEMEN公司的S7-200系列，MITSUBISH公司的FX系列和AB公司的SLC500系列等整式PLC等产品。（2）中型机中型机PLC的输入、输出总点数在256-2048点之间，用户程序存储器容量达到2-8K字。中型机PLC不仅具有开关量和模拟量的限制功能，还具有更强的数字计算实力，他的通信功能和模拟量处理实力更强大。中型机的指令比小型机更丰富，适用于更困难的逻辑限制系统以及连续生产过程限制场合。典型的中型机有SIEMENS公司的S-300系列、OMRON公司的C200H系列、AB公司的SLC500系列模块式PLC等产品。（3）大型机大型机PLC的输入、输出总点数在2048点以上，用户程序存储器容量达到8-6K字。大型PLC的性能已经与工业限制计算机相当，他具有计算、限制和调整的功能，还具有很强的网络结构和通信联网实力。他的监视采纳CRT显示，能够表示过程动态流程，纪录各种曲线，PID调整参数选择图；他配备多种智能板，构成一个多功能系统。这种系统还可以和其他型号的PLC互联，和上位机相连，组成一个集中分散的生产过程和产品质量限制系统。大型机适用于设备自动化限制、过程自动化限制和过程监控系统。典型的大型PLC有SIEMENS公司的S7-400系列、OMRON公司的CVM1和CS1系列、SB公司的SLC5/05系列等产品。上述划分没有严格的界限，随着PLC技术的飞速发展，某些小型PLC也具备中型机和大型机的功能，这也是PLC的发展趋势。2.按PLC物理结构分类按PLC物理结构形式的不同，可分为整体式（也称单元式）和组合式（也称模块式）两类。（1）整体式结构整体式结构的PLC是将中心处理单元（CPU）、存储器、输入单元、电源、通信端口、I/O扩展端口等组装在一个箱体内构成主机。内外还有独立的I/O扩展单元等通过扩展电缆与主机上的扩展端口相连，以构成PLC不同配置与主机协作运用。整体式结构的PLC结构紧凑、体积小、成本低、安装便利。小型机常用这种结构。（2）组合式结构这种结构的PLC是将CPU、输入单元、输出单元、电源单元、智能I/O单元，通信单元等分别做成相应的电路板和扩展模块。组合式的特点是配置敏捷，输入接点、输出接点的数量可以自由选择，各种功能模块可以依须要敏捷配置。大、中型PLC常用组合式结构。限制系统总体方案设计3.1PLC的体系结构可编程序限制器是从继电器限制系统发展而来的，它的梯形图程序与继电器系统电路图相像，梯形图中的某些编程元件也沿用了继电器这一名称，如输入、输出继电器等。这种计算机程序实现的“软继电器”，与继电器系统中的物理结构在功能上某些相像之处。PLC实质上是一种被专用于工业限制的计算机，其硬件结构和微机是基本一样的。PLC硬件结构图可编程序限制器简称为PLC（ProgrammableLogicController）主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成。（如下图所示）3.2限制程序流程图设计起先起先分析限制要求确定用户I/O设备PLC硬件系统配置安排I/O点编程梯形图绘制流程图安排I/O点编程梯形图交付运用制作人机界面软件测试满意要求？修改程序YESNO3.2系统变量定义及安排表下表所示为本次课程设计的I/O表:3.3系统接线图设计本课程设计包括有7个按钮作为输入，4个指示灯作为输出显示。CJ1M0.010.050.010.050.060.000.020.030.04PWPB31PB32SWPB11PWPB31PB32SWPB11PB12PB2L11.001.00L21.01L21.01L31.02L31.021.03CB1.03CB1.031.0324VCOM220V24VCOM220V3.3限制系统程序设计思路图起先起先主持人按下SW按钮三组选手抢答彩球转启动复位按钮PW抢到组指示灯亮是否在10s内抢答？结束NOYES第五章系统调试及结果分析5.1系统调试1.按下SW按钮，启动抢答器系统2.当儿童组有一人抢到时儿童组灯亮3.当学生组有抢到时学生组灯亮4.当教授组两人都抢到时教授组灯亮5.10s内抢到彩球转5.2结果分析按下启动按钮SW，抢答器起先工作。儿童组两位选手中任何一位在10s时间内先于其他两组按下抢答按钮，抢答器指示灯L1亮，同时彩球CB旋转；学生组的选手在10s时间内先于其他两组按下抢答按钮，抢答器指示灯L2亮，同时彩球CB旋转；教授组两位选手都在10s时间内先于其他两组按下抢答按钮，抢答器指示灯L3亮，同时彩球CB旋转。按下复位按钮PW，抢答器停止工作。本设计可以很好地完成三组选手抢答器设计的要求，并且可以将组态王界面联机实现人机界面限制。小结与心得体会

选择PLC时首先要对生产工艺和被控对象进行分析，进行I/O点数和I/O点的类型(数字量、模拟量等)统计，适当进行内存容量的估计，确定适当的留有余量而不奢侈资源的机型。在进行设计前应首先进行I/O安排，以确定这个程序该如何编写，梯形图如何绘制，各个按钮和指示灯所对应的指令等。在设计完成后，还要将之与上位机连接，进行监控与调试，这让我学会了如何在调试过程中检验系统的缺陷与故障，并能对其进行刚好的修改，对整个限制系统的的各个器件的作用和程序的运用了解的更多，并且得到了大量的练习，大大增加了娴熟度，已经能够较为娴熟地进行操作。经过此次课程设计，我才知道，我对plc的了