基于欧姆龙PLC的抢答器控制系统课程设计

目录

引言 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。第一章课题要求. (2)

1.1 设计目的 (2)

1.2 控制要求 (2)

1.3 设计任务 (2)

第二章 PLC概述 (2)

2.1 PLC简介 (2)

2.2 PLC的用途 (3)

2.3 PLC的特点 (3)

2.4 PLC的分类 (4)

第三章控制系统总体方案设计 (5)

3.1 PLC的体系结构 (5)

3.2控制程序流程图设计 (6)

3.2系统变量定义及分配表 (7)

3.3系统接线图设计 (7)

3.3控制系统程序设计思路图 (8)

第五章系统调试及结果分析 (8)

5.1 系统调试 (8)

5.2 结果分析 (9)

小结与心得体会 (10)

附录 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。

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入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。可编程控制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，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、线路复杂、可靠性不高，功能也比较简单，特别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，公平，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知识、技术竞赛及文娱活动时作抢答之用，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，并且给人的视觉效果非常好，是各单位开展素质教育、精神文明、娱乐活动的必备产品。

本设计将以PLC为核心设计了一个较为简单的抢答器系统。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分配方案，人机界面。本设计的抢答器系统控制方便，灵活。

关键词：PLC 可编程控制器抢答器

第一章课题要求

1.1 设计目的

（1）本次课程设计主要是配合《PLC技术与应用》理论课程而设置的一门实践性课程，起到巩固所学知识，加强综合能力，培养电路设计能力，提高实验技术，启发创新思想的效果。（2）通过本次课程设计掌握CJ、CP系列PLC的编程和运行方法，熟练进行PLC编程设计以及调试。

1.2 控制要求

（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。而为了对教授组作一定限制，而只有在PB31和PB32键都按下时才亮。

（3）如果竞赛者在主持人打开SW开关的10 s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分配表、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，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。

第二章 PLC概述

2.1 PLC简介

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4年调查，与1980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。

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,可以编制程序的控制器。它能够存储和执行指令,进行逻辑运算,顺序控制,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,控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关的外围设备,都应按易于与工业控制系统形式一体,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,可以方便的用于工业控制领域的装置。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

2.2 PLC的用途

PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置,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的功能大大增强,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）顺序控制这是PLC应用最广泛的领域，用以取代传统的继电器顺序控制。PLC可应用于单机控制、多机群控、生产自动线控制等。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、电镀流水线及电梯控制等。

（2）运动控制 PLC制造商目前已提供了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模版。在多数情况下，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，位置控制模块保持适当的速度和加速度，确保运动平滑。相对来说，位置控制模块比计算机数值控制（CNC）装置体积更小，价格更低，速度更快，操作方便。

（3）闭环过程控制 PLC能控制大量的物理参数，如温度、压力、速度和流量等。PID （Proportional Intergral Derivative）模块的提供使PLC具有闭环控制功能,即一个具有PID控制能力的PLC可用于过程控制。当过程控制中某一个变量出现偏差时,PID控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，出现了把支持顺序控制的PLC和计算机数值控制（CNC）设备紧密结合的趋向。著名的日本FANUC公司推出的Systen10、11、12系列，已将CNC控制功能作为PLC的一部分。为了实现PLC和CNC设备之间内部数据自由传递，该公司采用了窗口软件。通过窗口软件，用户可以独自编程，由PLC送至CNC设备使用。美国GE公司的CNC 设备新机种也同样使用了具有数据处理的PLC。预计今后几年CNC系统将变成以PLC为主体的控制和管理系统。

（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）及集散控制系统（DCS）等发展的需要，必须发展PLC之间，PLC和上级计算机之间的通信功能。作为实时控制系统，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。

2.3 PLC的特点

（1）系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。（2）使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。