[工学]知识竞赛抢答器PLC设计

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1、目 录一、摘要(含关键词) .二、前言.三、主要内容三、主要内容第一章第一章 概述概述 1.1 PLC 的简介1.2 PLC 的用途与特点1.2.1 PLC 的用途1.2.2 PLC 的特点 1.3 PLC 的分类1.3.1 按 I/O 点数容量分类1.3.2 按结构形式分类第二章第二章 整体方案的选择整体方案的选择2.1 整体功能介绍 2.2 控制要求 2.3 用单片机和 PLC 分别做系统的比较 第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计 3.1 控制特点分析 3.2 PLC 机型的选择步骤与原则 3.3 抢答器流程图 3.4 程序中所使用的 FX 系列 PLC 的编程元件介绍3.4.1 三菱

2、 FX 系列 PLC 取指令与输出指令（LD/LDI/LDP/LDF/OUT）3.4.2 三菱 FX 系列 PLC 触点串联指令（AND/ANI/ANDP/ANDF） 3.4.3 三菱 FX 系列 PLC 触点并联指令（OR/ORI/ORP/ORF）3.4.4 三菱 FX 系列 PLC 块操作指令（ORB / ANB） 3.4.5 三菱 FX 系列 PLC 置位与复位指令（SET/RST） 3.4.6 传送类指令 MOV SMOV CMOV BMOV FMOV3.4.7 三菱 FX 系列 PLC 常数（K、H）3.4.8 三菱 FX 系列 PLC 输入继电器（X） 3.4.9 三菱 FX 系列

3、 PLC 输入继电器（Y） 3.4.10 辅助继电器 3.4.11 三菱 FX 系列 PLC 定时器（T）3.4.12 微分指令（PLS/PLF） 3.4.13 位右移和位左移指令 3.5 PLC 与七段 LED 显示器连接设计 3.5.1 LED 数码管的结构及主要特性 3.5.2 PLC 与七段数码管方案选择 3.5.3 PLC 与七段数码管直接连接阻值计算 3.5.4 外部硬件接线图 第四章第四章 软件设计软件设计4.1I/O 分配 4.2 根据控制要求进行梯形图设计 4.3 程序运行过程分析 4.4 源程序第五章第五章 总结与展望总结与展望 四、结论.五、附录（附表、附图）.六、致谢.

4、七、参考文献知识竞赛抢答器知识竞赛抢答器 PLCPLC 设计设计摘摘 要要:本文介绍了利用三菱FX2N系列PLC对知识竞赛抢答器的控制,阐述了控制方案。实现抢答器功能的方式有多种，可以采用早期的模拟电路、数字电路或模数混合电路。近年来随着科技的飞速发展，单片机、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。本文采用日本三菱公司生产的FX2N-48MR型PLC 作为核心控制器进行四路抢答器系统的设计，并且设计出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。同时根据知识竞赛抢答器的控制要求和特点,确定PLC 的输入输出分配,并进行现场调试。关键词关键词:PLC 知识

5、竞赛抢答器 PLC程序设计前言前言可编程控制器（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 Co

6、ntroller） ，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。1.11.1 PLCPLC 的简介的简介国际电工委员会（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

7、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。1.21.2PLCPLC 的用途与特点的用途与特点1.2.11.2.1 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

8、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，（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

9、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

10、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。1.2.21.2.2 PLC 的特点（1）抗干扰能力强，可靠性高 继电接触器控制系统虽具有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触头，使设备连线复杂，由于器件的老化、脱焊、触头的抖动及触头在开闭时受电弧的损害大大降低了系统的可靠性。传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由

11、于触点接触不良，容易出现故障，PLC 用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的 1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。 而 PLC 采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成，大部分继电器和复杂的连线被软件程序所取代，故寿命长，可靠性大大提高。微机虽然具有很强的功能，但抗干扰能力差，工业现场的电磁波干扰，电源波动，机械振动，温度和湿度的变化，都可能使一般通用微机不能正常工作。而 PLC 在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸收了生产控制经验，主要模块均采用了大规模集成电路，I/O 系统设计有完善的通

12、道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、抗震等都有精确的考虑；在硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰能力，目前个生产厂家生产的 PLC，平均无故障时间都大大超过了 IEC 规定的 10 万小时，有的甚至达到了几十万小时。（2）控制系统结构简单、通用性强、应用灵活 PLC 产品均成系列化生产，品种齐全，外围模块品种也多，可有各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。在 PLC 构成的控制系统中，只需在 PLC 的端子上接入相应的输入、输出信号线即可，不需要诸如继电器之类的物理电子器件和大量而有繁杂的硬件接线线路。当控制要求改变，需要变更控制系统功能时，可以用编程器在线或离线修改程序

13、，修改接线量很小。同一个 PLC 装置有、用于不同的控制对象，只是输入、输出组件和应用软件不同而已。（3）编程方便，易于使用 PLC 是面向用户的设备，PLC 的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯，PLC 程序的编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。梯形图与继电器原理图相类似，直观易懂，容易掌握，不需要专门的计算机知识和语言，深受现场电气技术人员的欢迎，近年来又发（4）功能完善，扩展能力强 PLC 中含有数量巨大的用于开关量处理的继电器类软件，可轻松地实现大规模的开关量逻辑控制，这是一般的继电器控制所不能实现的。PLC 内部具有许多控制功能，能方便地实现 D/A、A/D 转换及 PID 运算，实现过程控制、数字控制等功能。PLC 具有通信联网功能，他不仅可以控制一台单机，一条生产线，还可以控制一个机群，许多生产线。他不但可以进行现场控制，还可以用于远程控制。（5）PLC 控制系统设计、安装、调试方便 PLC 中相当于继电器系统中的中间继电器、时间继电器、计数器等“软元件”数量巨大，硬件齐全，且