八路搶答器的設計_課程設計報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 編程、監控和運行工作狀態。編程狀態時， CPU 只為編程器服務，而不對現場進行控制。在線編程是指主機和編程器各有一個 CPU ，主機的 CPU 完成對現場的控制，在每一個掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發給主機，在下一個掃描周期主機將按新的程序對現場進行控制。計算機輔助編程既能實現離線編程，也能實現在線編程。在線 編程需購置計算機，并配置編程軟件。采用哪種編程方法應根據需要決定。 據是否聯網通信選型 若 PLC 控制的系統需要聯入工廠自動化網絡，則 PLC 需要有通信聯網功能，即要求 PLC 應具有連接其他 PLC 、上位計算機及 CRT 等的接口。大、中型機都有通信功能，目前大部分小型機也具有通信功能。 5） 對 PLC 結構形式的選擇 。 在相同功能和相同 I/O 點數據的情況下，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優點，要按實際需要選擇 PLC 的結構形式。 FX2N作為主要控制元件： 20世紀 90年代，三菱公司在 FX系列 PLC的基礎上推出了 FX2N系列產品，該機型在運算速度，指令數量及通訊能力方面有了較大的進步，是一種小型化、高速度、高性能、各方面都相當于 FX系列中最高檔次的超小型的 PLC；平均無故障時間可高達 30萬小時，具有硬件故障的自我檢測功能，出現故障時可及時發出報警信息。 PLC發展到今天，已經具有配套齊全，功能完善，適用性強的優點，可以用于各種規模的工業控制場合。本系統的主控制器采用 日本三菱公司生產的 FX2N一 32MR型 PLC，該型 PLC功能較強大， 提供 16個輸人點和 l6個輸出點，繼電器輸出方式，均采用 8進制編號。 PLC編程可采用手持式編程器或編程軟件 FXGP— WIN— C， PLC可編程程序控制器及軟件提供了完整的編程環境，可進行離線編程、在線連接和調試。三菱 PLC的編程指令簡單易懂且程序設計靈活，可采用梯形圖或者指令語言進行軟件設計。 仿真軟件 GX GX FX系統 PLC專用的編程軟件，其編程界面和幫助文檔均已漢化，占用空間小，安裝好后僅占用約 90MB的空間，功能 較強，在 Windows98/2020/XP系統下均可運行。 GX Developer主要是指能執行以下功能的軟件包： 1. 程序的創建 6 2. 對可編程控制器 CPU進行寫入、讀出 3. 監視 (例如：軟元件批量監視 ) 監視有梯形圖監視、軟元件批量監視、軟元件登錄監視功能。 4. 調試 將所創建的順控程序寫入到可編程控制器 CPU中，對順控程序能否正常動作進行測試。此外，通過使用新開發的 GX Simulator,可以在單臺個人計算機中進行調試。 5. PLC診斷 由于顯示了當前的 出錯狀態以及故障記錄等，因此可以在短時間內完成除錯。此外，通過系統監視 (僅為 QCPU(Q模式 ))可以獲取關于特殊功能的詳細信息，因此在出錯時可以在更短的時間內完成除錯。 GX Developer具有以下特點 : 1. 軟件的通用性 。 GX Developer可以創建 Q系列、 QnA系列、 A系列 (包括運動控制器 (SCPU))、FX系列的數據，實現了設置操作共用化 (簡稱為 GPPA)。但是， A6GPP/A6PHP對應軟件包除外。在轉換為 SW GPPQ型 GPP功能軟件包 (以下簡稱為 GPPQ)格式文件 之后，可以在 GPPA或GPPQ中進行編輯。此外，在選擇了 FX系列的情況下，在轉換為 DOS版編程軟件 (以下簡稱為FXGP(DOS))、 SW0PCFXGP/WIN編程軟件 (以下簡稱為 FXGP(WIN))格式文件之后，可以在FXGP(DOS)或者 FXGP(WIN)中進行編輯。 2. 充分利用 Windows 的優勢使操作性能大幅度地提高 。 通過對 Excel、 Word等所創建的注釋數據等進行復制、粘貼，可以對現有的資源加以利用。 3. 程序的標準化 。 4. 豐富的編程語言 。 可以通過繼電器符號語言、邏輯符號 語言、 MELSAP3(SFC)、 MELSAPL創建功能塊，此外，還新增了結構化文本 (簡稱為 ST語言 )。 5. 訪問其它站時的設置簡單 。 通過將鏈接對象的指定圖形化，即使是在配置復雜系統的情況下，也可以簡單地進行設置以訪問其它站。 6. 可以與可編程控制器 CPU以各種方式進行連接 。 7. 豐富的調試功能 。 (1) 可以通過使用 GX Simulator簡單地進行模擬調試。 (a) 不需要與可編程控制器 CPU進行連接。 (b) 不需要創建用于模擬調試的順控程序。 (2) 在 幫助 中的 CPU出錯、特殊繼電器 /特殊寄存器的說明有助于在運行過 程中發生出錯的情況下，以及在編程過程中希望了解特殊繼電器 /特殊寄存器內容進行參考。 (3) 創建數據過程中只要發生錯誤，將會彈出導致出錯原因的信息，參考這些信息可以減 7 少大量創建數據的時間。 軟件部分調試的操作如下所述： 1. 新建項目文件 雙擊打開編程軟件，在編程界面，點擊 工程 → 創建新工程 ，然后在出現的對話框中選擇與機型相對應的 PLC系列和型號，在此選擇 FXCPU(FX2N)，然后按 確認 。 2. 輸入程序 把所設計的 程序輸入到計算機中，熟練使用快捷鍵進行程序的編寫。在這個過程中可以在 編輯 的下拉菜單中選擇 文檔生成 中的 注釋編輯 進行相關觸點的注釋說明， 這樣可以加強程序的可讀性。 3. 程序的轉換 在編寫程序的過程中，點擊 變換 → 變換 ，可對所編寫的程序進行表面檢查。 4. 程序的下載 當程序的轉換沒有錯誤時，單擊工具欄中的 梯形圖邏輯測試啟動 /停止按鈕，等待把已轉換的程序寫入 PLC中。 5. PLC的監控和測試 程序寫入 PLC后就可以進行監控和調試，單擊工具欄上的軟元件測試，出現一個對話框 ，在 軟元件 一欄中寫入你想要監視的軟元件，強制 ON和 OFF，對這個調試過程進行監視。由于在程序寫入完后，將出現一個名稱為 LADDER LOGIC TEST TOOL的對話框，單擊 菜單啟動 中的 繼電器內存監視 ，在里面可以通過時序圖對整個程序進行監視。 五、系統 設計方案論證 基本要求 1) 主持人按下開始搶答按鈕后 ,搶答開始并限定時間 。 2) 最先按下按鈕的由七段顯示器顯示該臺臺號 ,同時蜂鳴器發出音響 ,其它 搶答按鈕無效 。 3) 10S之內無人回答 , 蜂鳴器發出音響視搶答無效 。 4) 在主持人按下開始搶答按鈕之前有人按下搶答器 ,則屬違規 ,在顯示臺號 同時違規指示燈亮 ,其它按鈕不起作用 。 5) 各臺數字顯示的消除 ,蜂鳴器音響及違規指示燈的關斷 ,都要通過主持人 去按下復位按鈕 。 8 設計任務及工作原理 1)搶答器同時為 8組選手分別提供按鈕進行搶 答， 按鈕分別為 PB0、 PB PB PBPB PB PB PB7。 2)設置一個復位按鈕 PB10，實現系統電路的復位，由主持人控制。 3)當主持 人打開啟動開關后，在設定時間 T1內，如果某組搶先按下搶答按鈕，則驅動音效電路發出聲響，某分臺指示燈亮，并且在 8段數碼管顯示器上顯示出搶答成功的組號 ，此時電路實現互鎖，其他組再按下搶答按鈕為無效。 4)如果在時間 T1內，無人應答， 則驅動音效電路②發出聲響，總臺燈指示燈亮，表示搶答者均放棄該題。 5)在搶答成功后，啟動計時器 ，在設定的時間 T2內回答有效，當到達設定時間 T2時，驅動音效電路，總臺燈指示燈亮，表示答題時間到。 方案論證 無論是在學校、工廠、軍隊還是電視節目中， 都可能會舉辦各種各樣的智力競賽，都會用到搶答器。目前市場上已有很多類型的競賽搶答器，但其中絕大多數是早期設計的，采用模擬電路、數字電路或者模數混合電路的產品。這搶答器已相當成熟，但是隨著功能增多，電路也越復雜，并且成本偏高，故障率高，顯示方式簡單或者沒有，無法準確判斷搶按按鈕的行為，也不便于參數調節及功能的升級換代。數字及模擬電路組成的搶答器由主體電路與擴展電路組成。優先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊的輸入信號在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關啟動報警電路，以上兩部分組成主體電路。通過定時電路和譯碼 電路將秒脈沖產生的信號在顯示器上輸出實現計時功能，構成擴展電路。單片機、 CPLD組成的搶答器也有一定的缺陷，不夠精確。近年來隨著科技的飛速發展，單片機、 CPLD、 PLC的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統的控制檢測技術的不斷更新。本設計就是利用 PLC作為核心部件進行邏輯控制及信號的產生， PLC的性能優勢必定會使得競賽真正達到公正、公平、公開。 系統結構框圖 本次設計采用的方法是用 PLC做主體控制系統來控制。由音效電路、指示燈電路、 數碼管顯示電路組成。系統結構框圖如圖 9 六、系統硬件設計 PLC工作原理 PLC 采用循環掃描的工作方式，在 PLC 中用戶程序按先后順序存放， CPU 從第一條指令開始執行程序，直到遇到結束符后又返回第一條，如此周而復始不斷循環。 PLC 的掃描過程分為內部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執行、程序輸出幾個階段。全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。當 PLC 處于停狀態時，只進行內部處理和通信操作服務等內容。在 PLC 處于運行狀態時，從內部處理、通信操作、程序輸入、程序執行、程序輸出，一直循環掃描工作。 循環 掃描過程如圖 所