1、課程設(shè)計說明書題目: 基于PLC的六路搶答器系統(tǒng)設(shè)計 系 別： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級： 機(jī)設(shè)10-12 學(xué) 號： 2010302627 學(xué) 生 姓 名： 張 磊 指 導(dǎo) 教 師： 馬 天 兵 2014 年 0 1 月 15 日安徽理工大學(xué)課程設(shè)計（論文）任務(wù)書 機(jī)械工程學(xué)院 測控教研室 學(xué) 號2010302627學(xué)生姓名張磊專業(yè)（班級）機(jī)設(shè)10-12班設(shè)計題目基于PLC的六路搶答器系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計技術(shù)參數(shù)1.搶答器同時供6個人或6支參賽隊伍使用。2.每位選手配有一個搶答按鈕和一個搶答成功指示燈，違規(guī)搶答指示燈。3.主持人沒按下開始按鈕，選手按下?lián)尨鸢粹o屬于違規(guī)搶答，違規(guī)搶答的第一

2、個搶答有效。4.當(dāng)主持人按下起動按鈕時,準(zhǔn)備搶答信號燈滅,允許搶答;第一位搶答有效,對應(yīng)信號燈亮,其他選手則搶答無效。設(shè)計要求1. 搶答器同時供6個人或6支參賽隊伍使用。2. 主持人臺設(shè)有一個開始按鈕、一個復(fù)位按鈕和一個準(zhǔn)備搶答信號燈。3. 選手臺設(shè)有6個搶答成功指示燈和6個搶答違規(guī)指示燈。4. 當(dāng)主持人按下起動按鈕時,準(zhǔn)備搶答信號燈滅,允許搶答;第一位搶答有效,對應(yīng)信號燈亮,其他選手則搶答無效。5. 主持人按下復(fù)位按鈕時,所有指示燈都回到初始狀態(tài),準(zhǔn)備搶答信號燈亮。6. 如果在準(zhǔn)備搶答信號燈亮?xí)r搶答,則犯規(guī)者所對應(yīng)的搶答違規(guī)信號燈亮。工作量熟悉PLC技術(shù)，編寫程序并調(diào)試，課程設(shè)計說明書一份。

3、工作計劃第一周：查閱相關(guān)資料和書籍，進(jìn)行方案擬定。 第二周：進(jìn)行硬件和原理設(shè)計。第三周：編寫程序并進(jìn)行仿真調(diào)試。第四周：實物調(diào)試成功，編寫課程設(shè)計說明書。參考資料1 FX1S,FX1N,FX2N,FX2NC編程手冊2 鄭鳳翼. 三菱FX2N系列PLC應(yīng)用100例M. 電子工業(yè)出版社，2013.3 姜治臻.PLC項目實訓(xùn)FX2N系列M.北京:高等教育出版社，2008.4 魏德仙.可編程控制原理及應(yīng)用M.北京：中國水利水電出版社.2009.5 湯自春.PLC原理及應(yīng)用技術(shù)M.北京：高等教育出版社，2006.6 王阿根. 電氣可編程控制原理與應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社.2007.指導(dǎo)教師簽字教研室

4、主任簽字 2014 年 01月15 日 學(xué)生姓名： 張磊 學(xué)號： 2010302627 專業(yè)班級： 機(jī)設(shè)10-12班 課程設(shè)計題目： 基于PLC的六路搶答器系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo)教師評語： 成績： 指導(dǎo)教師： 年 月 日安徽理工大學(xué)課程設(shè)計（論文）成績評定表摘 要 搶答器在生活中應(yīng)用較為廣泛，我們常在各種電視的娛樂節(jié)目中看到。傳統(tǒng)舉手強(qiáng)大不適用于微小時間間隔的快速響應(yīng)場合。PLC 具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，功能完善，編程語言易學(xué)，體積小、重量輕、能耗低等特點(diǎn)。利用PLC控制的新型搶答器改變了傳統(tǒng)舉手搶答的不足之處，通過預(yù)定程序的設(shè)定能更準(zhǔn)確、更公正、更直觀的顯示搶答選手的信息?；赑LC設(shè)計的搶答器

5、能讓主持人很直觀的看到是誰搶答了或者是誰犯規(guī)了，讓比賽更加公正 ，更有趣味性，更有刺激性。 本設(shè)計任務(wù)是基于三菱FX1N型PLC為主要控制器進(jìn)行六人搶答器的設(shè)計。并針對要求給出了兩種設(shè)計方法，一種是采用基本指令實現(xiàn)，另一種是用數(shù)據(jù)傳送指令、比較指令實現(xiàn)。然后在基于實驗平臺進(jìn)行仿真模擬調(diào)試。關(guān)鍵詞：PLC;可編程控制器;六人搶答器目錄第一章 課程設(shè)計綜述11.1課程設(shè)計背景11.2課程設(shè)計任務(wù)11.3課程設(shè)計的意義2第二章 搶答系統(tǒng)技術(shù)介紹32.1 PLC技術(shù)介紹32.2 單片機(jī)與PLC的對比4第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計53.1 PLC選型53.2 LED燈的介紹53.3 功能布局6第四章 控制系統(tǒng)軟

6、件設(shè)計74.1 系統(tǒng)總體功能的確定74.2實現(xiàn)功能方案的確定74.3 I/O分配表和PLC接線圖74.4 方案一的實現(xiàn)94.4.1程序流程圖如下94.4.2 程序梯形圖94.5 方案二的實現(xiàn)144.5.1 實現(xiàn)方式圖解144.5.2 梯形圖與梯形圖解釋144.6 方案三的實現(xiàn)18第五章 程序調(diào)試225.1 軟件仿真調(diào)試225.1.1 軟件仿真調(diào)試概述225.1.2軟件仿真調(diào)試過程225.2 實物調(diào)試265.3 調(diào)試總結(jié)28總結(jié)與展望29參考文獻(xiàn)30安徽理工大學(xué)課程設(shè)計第一章 課程設(shè)計綜述1.1課程設(shè)計背景智力競賽是一種生動活潑的教育方式，而搶答就是智力競賽中非常常見的一種答題方式。搶答能引起參

7、賽者和觀眾的極大興趣，并且能在極短的時間內(nèi)，使人們迅速增加一些科學(xué)知識和生活常識。但是，在這類比賽中，對于誰先誰后搶答，在何時搶答，如何計算答題時間等等問題，若是僅憑主持人的主觀判斷，就很容易出現(xiàn)誤判。所以，我們就需要一種具備自動鎖存，置位，清零等功能智能搶答器來解決這些問題。PLC雖然在我國發(fā)展只有短短的四十多年，但由于其極高的可靠性高，高度抗干擾能力強(qiáng)的突出特點(diǎn) ，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)乃至人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€方面;PLC已成為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱（PLC、CAD/CAM、機(jī)器人）之一。 基于可編程控制器（PLC）設(shè)計搶答器具備開發(fā)周期短，性能呢穩(wěn)定、功能強(qiáng)大，容易功能擴(kuò)展等特點(diǎn)。使用P

8、LC設(shè)計搶答器具備優(yōu)秀的可行性和發(fā)展前景。圖1-1 六人搶答器1.2課程設(shè)計任務(wù)用六個搶答按鈕對應(yīng)六個搶答指示燈,一個主持人起動按鈕和一個復(fù)位按鈕, 一個準(zhǔn)備搶答信號燈和一個犯規(guī)信號燈(蜂鳴器),實現(xiàn)先輸入有效,后輸入無效的搶答器功能。當(dāng)主持人按下起動按鈕時,準(zhǔn)備搶答信號燈滅,允許搶答;第一位搶答有效,對應(yīng)信號燈亮,其他無效。主持人按下復(fù)位按鈕,回到初始狀態(tài),準(zhǔn)備搶答信號燈亮。如在準(zhǔn)備搶答信號燈亮?xí)r搶答,犯規(guī)者對應(yīng)信號燈亮,同時犯規(guī)信號燈(蜂鳴器)發(fā)光(發(fā)聲)。（1）搶答器同時供6個人或6支參賽隊伍使用。（2）主持人臺設(shè)有一個開始按鈕、一個復(fù)位按鈕和一個準(zhǔn)備搶答信號燈。(3)選手臺設(shè)有6個搶答

9、成功指示燈和6個搶答違規(guī)指示燈。（4）當(dāng)主持人按下起動按鈕時,準(zhǔn)備搶答信號燈滅,允許搶答;第一位搶答有效,對應(yīng)信號燈亮,其他選手則搶答無效。（5）主持人按下復(fù)位按鈕時,所有指示燈都回到初始狀態(tài),準(zhǔn)備搶答信號燈亮。（6）如果在準(zhǔn)備搶答信號燈亮?xí)r搶答,則犯規(guī)者所對應(yīng)的搶答違規(guī)信號燈亮。1.3課程設(shè)計的意義通過此次的搶答器課程設(shè)計，讓我對PLC搶答器的基本原理有了更深入的理解，在實驗平臺的仿真模擬提高了我們的動手能力和解決實際問題的能力。鞏固了所學(xué)的知識，并建立理論知識與實際的相結(jié)合。第二章 搶答系統(tǒng)技術(shù)介紹2.1 PLC技術(shù)介紹在PLC發(fā)明之前，在工業(yè)控制的控制領(lǐng)域內(nèi)，常常采用諸如鼓式開關(guān)、繼電器

10、、紙帶閱讀器等機(jī)械、電氣式器件作為控制元件，尤其是控制繼電器，在離散制造過程控制領(lǐng)域內(nèi)，成為“開關(guān)控制系統(tǒng)”中最廣泛使用的器件。但是，隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模越來越大，勞動生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量的要求在不斷提高，對于控制系統(tǒng)的可靠性也提出了更高的要求。但是傳統(tǒng)繼電器控制方案動作緩慢；壽命短、可靠性差；體積大、耗電多；設(shè)計制造周期長、程序修改費(fèi)時。原有“繼電器控制系統(tǒng)”已不適應(yīng)需要。為了解決傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的種種弊病，可編程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。PLC用固態(tài)電路（集成電路）來代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器邏輯電路，用微電子電路中的存儲數(shù)位（程

11、序）來代替繼電器系統(tǒng)的布線，用程序來規(guī)定邏輯關(guān)系；用固態(tài)I/ O觸電來檢測按鈕和限位開關(guān)的信號，給出輸出以控制電機(jī)和其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這時的PLC系統(tǒng)已開始具有如下一些特點(diǎn)：環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可以使用于工業(yè)現(xiàn)場，有較高的可靠性和自診斷能力，易于維修，基于能適應(yīng)不同的制造過程所需，只要改變系統(tǒng)中的程序即可改變控制“邏輯”，而無需改造或更換控制硬件等。這些特點(diǎn)使得PLC在柔性制造領(lǐng)域順風(fēng)順?biāo)?。第一代可編程控制器最早是用于替代傳統(tǒng)繼電器控制方案，功能上只有邏輯控制、計時、計數(shù)以及順序控制等，而且只能進(jìn)行簡單開關(guān)量控制。所以第一代可編程控制被命名為可編程邏輯控制器，英文名稱為Programmable Logi

12、c Controller，簡稱PLC。 后來，隨著電子科技的發(fā)展特別是微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC技術(shù)也取得了空前進(jìn)步，其控制功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出邏輯控制的范疇，PLC的功能也日益強(qiáng)大，在PLC中加入了模擬量、位置控制、字節(jié)寄存器及網(wǎng)路等功能，其名稱也就改為可編程控制器（Programmable Controller），稱PC。但PC容易與個人計算機(jī)（Personal Computer）的簡稱PC產(chǎn)生混淆，所以使用PLC這一簡稱，中文仍然稱“可編程控制器”。 自1976年以來，微處理器及微控制器開始引入PLC領(lǐng)域，這大大加強(qiáng)了PLC的功能，使PLC由簡單地代替繼電器控制，而發(fā)展為先進(jìn)的控制裝置系統(tǒng)的核心

13、設(shè)備。當(dāng)今PLC具有采集與處理大量數(shù)據(jù)、完成復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算、與其它智能設(shè)備互聯(lián)通信的能力，以及具有先進(jìn)的人機(jī)對話功能（如屏幕、鍵盤、CRT和語音對話），近年來由于現(xiàn)場總線理念的出現(xiàn)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建立，以及產(chǎn)品的迅速發(fā)展，PLC成為工業(yè)現(xiàn)場總線的一個重要組成部分，進(jìn)一步擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用領(lǐng)域。2.2 單片機(jī)與PLC的對比所謂單片機(jī)系統(tǒng)就是采用目前市場上的單片機(jī)CPU及其它外圍芯片，根據(jù)不同系統(tǒng)設(shè)計電路板，最終設(shè)計成一臺簡易的計算機(jī)系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計程序以達(dá)到所要求的控制功能。這種形式在 80年代國內(nèi)很流行，但由于受到本身可靠性及其它方面的限制，目前除了儀表上仍然采用外，在工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用已逐步被P

14、LC所代替。單片機(jī)的可靠性：由于目前國內(nèi)市場上的單片機(jī)芯片的品質(zhì)良莠不齊，很大一部分還是國外篩選出來的次等品，加上其它外圍元件（如電阻、電容等）的參數(shù)離散性也很大，批量小的產(chǎn)品不可能經(jīng)過篩選配對等技術(shù)處理，因此這樣的產(chǎn)品很難做到很好的一致性和高可靠性，因為任一元件的參數(shù)偏離設(shè)計要求都會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。另外，單片機(jī)的所有器件均不是工業(yè)級的，抗干擾性特別是抗電源干擾能力很弱，而國內(nèi)的電源一般都很差，加上壓片機(jī)的變頻調(diào)速對電源的干擾很大，因此，更可能引起單片機(jī)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。單片機(jī)的可擴(kuò)展性：由于單片機(jī)的線路是根據(jù)一定的功能要求特別設(shè)計的，所以要增加一個功能就要重新設(shè)計線路，而且對應(yīng)的程序都要重新

15、設(shè)計。這樣對于增加功能的開發(fā)成本和周期都會增加開發(fā)費(fèi)用。單片機(jī)的可維護(hù)性差。一旦單片機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，很難診斷出故障元件，最簡單的方法是更換整個系統(tǒng)，這樣維修成本增加了成本。操作：現(xiàn)在國內(nèi)單片機(jī)系統(tǒng)的操作均采用自設(shè)計的鍵盤，設(shè)定數(shù)據(jù)用撥碼開關(guān)，顯示用LED，整個面板顯得繁鎖，而且為了減少操作鍵，設(shè)計時往往一鍵多用，操作人員很難脫開說明書操作。特別是故障顯示只能顯示故障代碼，一旦發(fā)生故障，操作人員必須翻閱說明書方能發(fā)現(xiàn)故障所在，最終按說明書指示排除故障，這樣排除故障的時間相對較長?？傊?，這樣的人機(jī)對話不夠友善?？删幊炭刂破鳎≒LC）： 所謂PLC系統(tǒng)就是采用目前市場上各大工業(yè)控制廠家生產(chǎn)的可編程控

16、制器，根據(jù)要求選用不同的模塊，在此基礎(chǔ)上設(shè)計程序以達(dá)到所設(shè)計的功能。這種形式目前在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用最為廣泛。總結(jié)分析發(fā)現(xiàn)，雖然單片機(jī)的開發(fā)自由度更大，但是開發(fā)周期長，費(fèi)用高?；赑LC設(shè)計搶答器更具有前景。第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計3.1 PLC選型FX系列PLC是由三菱公司近年來推出的高性能小型可編程控制器，以逐步替代三菱公司原F、F1、F2系列PLC產(chǎn)品。其中FX2是1991年推出的產(chǎn)品，F(xiàn)X0是在FX2之后推出的超小型PLC，近幾年來又連續(xù)推出了將眾多功能凝集在超小型機(jī)殼內(nèi)的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC，具有較高的性能價格比，應(yīng)用廣泛。FX1N-60MR

17、型PLC具備36點(diǎn)輸入/24點(diǎn)輸出的普及型PLC。考慮到此次設(shè)計的六路搶答器具備8路輸入，13路輸出能力，F(xiàn)X1N-60MR型PLC適合六路搶答器的設(shè)計。本實驗選定FX1N-60MR型PLC。3.2 LED燈的介紹LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED燈相對于傳統(tǒng)白熾燈有諸多優(yōu)點(diǎn)。燈體很小巧LED是將很精巧，很細(xì)致的晶片封裝在透明的環(huán)氧樹脂里面，所以它體積小巧，非常輕便，在制作與應(yīng)用場合上可以節(jié)省大量的材料與空間。 能耗非常低 LED的工作電壓較低，一般只有23.6V，工作電流也微乎其微，只

18、要0.020.03A.也就是說：它消耗的電功率不超過0.1W，消耗的電能比相同光效的白熾燈至少少90%，比節(jié)能燈減少70%以上。所以，只有LED才稱得上真正的節(jié)能光源！ 堅固而耐用 LED的晶片被完全地密封在環(huán)氧樹脂里面。精巧的環(huán)氧樹脂顆粒極難摔破，整個燈體也沒有運(yùn)動部件；里面的晶片極難摔斷，也少有熱效應(yīng)而可能揮發(fā)，熔斷。這些特點(diǎn)使得LED很難損壞。相比于普通燈泡，熒光燈，LED可謂固若金湯，堅固無數(shù)倍，耐用無數(shù)倍。 使用壽命長 在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，LED的使用壽命可達(dá)10萬小時，也即理論上產(chǎn)品生命達(dá)到10年以上，是燈具領(lǐng)域唯一的長壽明星。 安全低電壓 LED使用低壓的直流電源（可將交流電整

19、流為直流電），供電電壓在624V之間，因產(chǎn)品不同而有所差異?？傊鼞?yīng)用比高壓電源更安全的直流電源，特別適用于家庭和公共場所。 適用范圍廣 由于小巧，每個單元LED小片是35mm的正方形或圓形，所以更適合于制備造型工藝復(fù)雜的器件。譬如制造軟的，可彎曲的燈管，燈帶，異型燈花，目前就只有LED適合。 色彩更豐富 以前的燈具色彩很單一，要想實現(xiàn)彩色目的，一是在燈具表面刷涂料或遮蓋有色片，二是在燈具中充惰性氣體發(fā)光，因此色彩的豐富性受到了限制。LED是數(shù)字控制，發(fā)光芯片目前能發(fā)出多種顏色，其中有紅，綠，藍(lán)三元色，正是有了這三元色，通過系統(tǒng)控制，可以還原出大千世界的五彩繽紛。 熱量散發(fā)少 LED是更加先進(jìn)

20、的冷光源，它不像白熾燈，熒光燈那樣輻射大量的紅外線和紫外線幾乎沒有白熾燈那樣的電流熱效應(yīng)，而且不會受熱脹冷縮的影響而炸泡。也不會令燈泡發(fā)黃，不會令燈具加速老化，不會對周邊環(huán)境構(gòu)成溫室效應(yīng)。 因此選用LED燈作為此設(shè)計的六路搶答器的指示信號燈十分合適。3.3 功能布局設(shè)想，每個人的面前都設(shè)置有搶答按鈕，指示燈。主持人有開始搶答按鈕和復(fù)位按鈕。搶答指示燈是用來指示搶答狀態(tài)。這些設(shè)備與PLC連接連接。 圖3-1 功能布局圖1 違規(guī)信號燈，2 搶答指示燈，3搶答按鈕， 4 3號選手，5 6號選手，6 搶答指示燈，7 主持人開始搶答按鈕， 8 主持人復(fù)位按鈕第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 系統(tǒng)總體功能的

21、確定六人搶答器，每人配備一個搶答按鈕和兩個指示燈。兩個指示燈分別指示搶答成功和違規(guī)搶答兩個狀態(tài)。主持人擁有一個復(fù)位按鈕，來使系統(tǒng)復(fù)位至初始狀態(tài)。系統(tǒng)最初位于準(zhǔn)備搶答狀態(tài)，如果此時有人按下?lián)尨鸢粹o，則判定這個人違規(guī)，與之對應(yīng)的違規(guī)信號燈亮。此時需要主持人按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)恢復(fù)至準(zhǔn)備搶答狀態(tài)。在準(zhǔn)備狀態(tài)下，若主持人按下開始搶答按鈕，系統(tǒng)允許人員搶答，第一個按下?lián)尨鸢粹o的有效，其他人再按無效，有效的人員的搶答成功信號燈亮。當(dāng)被搶答后，系統(tǒng)進(jìn)入已搶答狀態(tài)，需要主持人按下復(fù)位按鈕，恢復(fù)至準(zhǔn)備搶答狀態(tài)。4.2實現(xiàn)功能方案的確定根據(jù)對前面功能的分析，確定出各個搶答狀態(tài)。當(dāng)某一個動作發(fā)生時，系統(tǒng)進(jìn)入某一個狀態(tài)

22、，實現(xiàn)對應(yīng)的功能。經(jīng)分析，發(fā)現(xiàn)搶答系統(tǒng)擁有三個狀態(tài)，即準(zhǔn)備搶答狀態(tài)、違規(guī)搶答狀態(tài)、開始搶答狀態(tài)、搶答成功狀態(tài)。因此可以確定一下幾中方案方案一，使用4個中間繼電器確定系統(tǒng)的四個狀態(tài)。哪個中間繼電器置位，系統(tǒng)就處于哪個狀態(tài)中。哪個狀態(tài)下，實現(xiàn)哪種功能。方案二，經(jīng)過方案一的分析發(fā)現(xiàn)，違規(guī)搶答狀態(tài)和搶答成功狀態(tài)雖然是兩種狀態(tài)。但是兩種狀態(tài)的特征都一樣。特征都是，需要主持人按下復(fù)位按鈕進(jìn)行復(fù)位，只是搶答人員亮的指示燈不一樣?？梢钥紤]把違規(guī)搶答狀態(tài)和搶答成功狀態(tài)何在一起。此時系統(tǒng)只有三種狀態(tài)，而且這三種狀態(tài)是互斥狀態(tài)，就是說，某一時刻系統(tǒng)只能處于其中一種狀態(tài)，更重要的是，系統(tǒng)必須處于其中一種狀態(tài)。這種特性

23、正好是PLC中CMP指令的特性?？梢钥紤]用CMP指令與寄存器配合實現(xiàn)三種狀態(tài)的切換。方案三，該搶答系統(tǒng)是一種典型的狀態(tài)切換案例。用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖實現(xiàn)此功能可以更清晰明了。4.3 I/O分配表和PLC接線圖雖然三種方案的實現(xiàn)方式不同，但是外部設(shè)備資源和功能效果是相同的。因此三種方案共用一種I/O分配模式和接線方式。I/O分配表和接線圖如表4-1和圖4-1。表4-1 I/O分配表X0搶答器1Y0一號成功燈Y10一號違規(guī)燈X1搶答器2Y1二號成功燈Y11二號違規(guī)燈X2搶答器3Y2三號成功燈Y12三號違規(guī)燈X3搶答器4Y3四號成功燈Y13四號違規(guī)燈X4搶答器5Y4五號成功燈Y14五號違規(guī)燈X5搶答器6Y5

24、六號成功燈Y15六號違規(guī)燈X6開始搶答Y6準(zhǔn)備搶答信號燈X7復(fù)位按鈕SB7圖4-1 PLC接線圖4.4 方案一的實現(xiàn)4.4.1程序流程圖如下圖4-2 功能流程圖4.4.2 程序梯形圖圖4-3 方案一梯形圖4.5 方案二的實現(xiàn)4.5.1 實現(xiàn)方式圖解CMP指令進(jìn)行三種狀態(tài)切換。三種狀態(tài)與D0寄存器數(shù)值對應(yīng)關(guān)系如下：表4-2 寄存器數(shù)值與狀態(tài)對應(yīng)表CMP K1 D0 M0012M0M1M2初始狀態(tài)可以搶答狀態(tài)違規(guī)狀態(tài)（已經(jīng)搶答）而且M0、M1、M2這三種狀態(tài)是互斥狀態(tài)，就是說，某一時刻系統(tǒng)只能處于其中一種狀態(tài)，更重要的是，系統(tǒng)必須處于其中一種狀態(tài)。這種特性正好是PLC中CMP指令的特性。可以考慮用

25、CMP指令與寄存器配合實現(xiàn)三種狀態(tài)的切換。4.5.2 梯形圖與梯形圖解釋圖4-4 比較指令梯形圖程序中比較指令CMP將源操作數(shù)K1和D0的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，然后將比較的結(jié)果送到目標(biāo)操作數(shù)M中去，如果 K1大于D0，M0則置1；K1小于D0，M2則置1；K1等于D0，M1則置1；這樣對輔助繼電器M0、M1、M2進(jìn)行通斷控制，進(jìn)而通過M0、M1、M2的狀態(tài)控制搶答狀態(tài)指示燈和違規(guī)狀態(tài)指示燈，以至于指示燈不互相混淆。程序初始時K1大于D0故M0置1，準(zhǔn)備搶答指示燈亮，此時選手不能搶答，否則視為犯規(guī)。圖4-5 開始搶答梯形圖當(dāng)主持人按下?lián)尨鸢粹o時，傳送指令MOV把K1的數(shù)據(jù)傳給D0，這時K1和D0相等，M

26、0斷開，準(zhǔn)備搶答指示燈滅 ，同時M1閉合,選手可以搶答；當(dāng)一號搶答器被按下后，一號搶答指示燈Y000亮，同時傳送指令MOV把K2的數(shù)據(jù)傳給D0，K1小于D0，M1、M0斷開，M2閉合，此時其他選手則搶答無效。當(dāng)主持人沒有按下?lián)尨鸢粹o時，準(zhǔn)備搶答指示燈亮 ，M0處于閉合狀態(tài)，如果一號搶答器按鈕被按下后，則一號違規(guī)指示燈亮，同時傳送指令MOV把K2的數(shù)據(jù)傳給D0，K1小于D0，M1、M0斷開，M2閉合 ，此時其他選手則無法搶答。圖4-6 復(fù)位功能梯形圖不論是違規(guī)搶答還是正常搶答成功，違規(guī)指示燈或者搶答指示燈都處于亮的狀態(tài)，而此時M2處于閉合狀態(tài)，所以當(dāng)主持人按下復(fù)位按鈕時，對指示燈和輔助繼電器M進(jìn)

27、行重置，恢復(fù)到準(zhǔn)備搶答狀態(tài)，為下一次搶答做準(zhǔn)備。圖4-7 一號選手違規(guī)搶答梯形圖初始狀態(tài)，用戶搶答，則將K2數(shù)據(jù)傳輸給D0，CMP指令會使系統(tǒng)立刻進(jìn)入違規(guī)搶答狀態(tài)。并對違規(guī)狀態(tài)指示燈置位。圖4-8 一號選手搶答梯形圖可以搶答狀態(tài)下，用戶搶答，則將K2數(shù)據(jù)傳輸給D0，CMP指令會使系統(tǒng)立刻進(jìn)入已搶答狀態(tài)。并對違規(guī)狀態(tài)指示燈置位。圖4-9 二號選手違規(guī)搶答梯形圖二號選手搶答成功，成功指示燈亮。圖4-10 二號選手搶答梯形圖二號選手違規(guī)搶答，違規(guī)指示燈亮。圖4-11 三好和四號選手搶答五號選手違規(guī)搶答，違規(guī)指示燈亮。圖4-12 五號選手違規(guī)搶答五號選手搶答成功，成功指示燈亮。圖4-13 五號選手和六

28、號選手搶答4.6 方案三的實現(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)，該搶答器的工作過程是一個典型的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程。因此可以考慮使用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖SFC實現(xiàn)功能。設(shè)計狀態(tài)分配如下：表4-3 狀態(tài)說明表S0S10S11S12S13準(zhǔn)備搶答狀態(tài)可以搶答狀態(tài)違規(guī)搶答狀態(tài)搶答完成狀態(tài)違規(guī)搶答狀態(tài)1) PLC上電運(yùn)行后，M8002會對S0置位，程序進(jìn)入S0狀態(tài)。該狀態(tài)下只會驅(qū)動準(zhǔn)備搶答燈對應(yīng)的PLC輸出線圈Y6。2) 準(zhǔn)備搶答狀態(tài)S0狀態(tài)下，若主持人按下開始搶答按鈕X6，則系統(tǒng)進(jìn)入可以搶答狀態(tài)S10。3) S10狀態(tài)下，若選手按下?lián)尨鸢粹o，對應(yīng)的輸入線圈會對輸出線圈置位。同時系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)至S12狀態(tài)。4) S12狀態(tài)下，檢測復(fù)位信號。復(fù)位信號

29、是程序重新進(jìn)入準(zhǔn)備搶答狀態(tài)S0。5) 在S0狀態(tài)下，若選手提前搶答，則程序跳轉(zhuǎn)至S11狀態(tài)，置位對應(yīng)的違規(guī)燈，并跳轉(zhuǎn)至另外一個狀態(tài)S13，S13不會在對輸入信號做出響應(yīng)，用來阻止其他選手的重復(fù)違規(guī)。6) S13狀態(tài)下，檢測復(fù)位信號。復(fù)位信號是程序重新進(jìn)入準(zhǔn)備搶答狀態(tài)S0。2.6.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖1）起始命令圖4-14 程序其實指令2）狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖預(yù)覽圖4-15 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖概覽3） S0狀態(tài)圖4-16 S0狀態(tài)代碼4）S10狀態(tài)圖4-17 S10狀態(tài)跳轉(zhuǎn)指令圖4-18 S10狀態(tài)指令5）S11狀態(tài)圖4-19 S11狀態(tài)跳轉(zhuǎn)指令圖4-20 S11狀態(tài)指令6） S12狀態(tài)S12狀態(tài)不需要執(zhí)行任何指令，因

30、此為空。圖4-21 S12狀態(tài)跳轉(zhuǎn)指令7）S13指令圖4-22 S12狀態(tài)跳轉(zhuǎn)指令8）返回S0狀態(tài)圖4-23 跳轉(zhuǎn)返回指令 第五章 程序調(diào)試5.1 軟件仿真調(diào)試5.1.1 軟件仿真調(diào)試概述仿真軟件的功能就是將程序在虛擬的PLC中啟動運(yùn)行。GX Developer Simulator軟件可以與GX Developer配合，為用戶提供仿真功能。所以,在安裝仿真軟件GX-Simulator之前,必須先安裝編程軟件GX-Developer,并且版本要互相兼容。安裝好編程軟件和仿真軟件后,在桌面或者開始菜單中并沒有仿真軟件的圖標(biāo)。因為仿真軟件被集成到編程軟件GX-Developer中了，其實這個仿真軟件

31、相當(dāng)于編程軟件的一個插件。接下里就調(diào)試方案二中所設(shè)計的程序。表5-1 仿真軟件5.1.2軟件仿真調(diào)試過程（1）點(diǎn)擊菜單“工具”按鈕，并點(diǎn)擊“梯形圖邏輯測試啟動”選項。等待程序?qū)懭敕抡嫫鞑⑦\(yùn)行，可以看到運(yùn)行成功畫面，RUN指示燈亮。表5-2 仿真器運(yùn)行成功（2）配置監(jiān)控畫面，打開X監(jiān)控窗口，Y監(jiān)控窗口，M0M3監(jiān)控窗口，D0D5監(jiān)控畫面。排列好順序如下。表5-3 配置軟元件監(jiān)視窗口（3）程序運(yùn)行成功后。程序處于準(zhǔn)備搶答狀態(tài)。從上圖可以看出D0寄存器的值為0，M0置位，Y6燈亮，說明程序運(yùn)行情況與預(yù)期功能一致。此時雙擊啟動按鈕X6，并快速復(fù)位?？梢钥吹結(jié)6燈滅，D0寄存器置變1。M1取代M0置位。

32、此時系統(tǒng)進(jìn)入可以搶答狀態(tài)。表5-4 初始狀態(tài)軟元件狀態(tài)（4）在可以搶答狀態(tài)，用戶按下?lián)尨鸢粹o，與之對應(yīng)的搶答成功燈就會亮。比如現(xiàn)在2號人員搶答，雙擊X，Y1置位。系統(tǒng)自動進(jìn)入已搶答狀態(tài)。圖5-5 選手搶答成功（5）在已搶答狀態(tài)下，只有等主持人按下復(fù)位按鈕X7，系統(tǒng)重新進(jìn)入準(zhǔn)備搶答狀態(tài)。圖5-6 復(fù)位功能演示（6）在準(zhǔn)備搶答狀態(tài)，若有人提前搶答，被視為違規(guī)搶答。與之對應(yīng)的違規(guī)搶答信號燈亮。比如6號選手提前搶答。雙擊X5，Y15將會置位。圖5-7 開始搶答，并搶成功搶答5.2 實物調(diào)試（1）電源線的連接。使用紅色與黑色的線將市電與PLC供電端連接誒一起。（2）輸入端連接。PLC的輸入端為光電耦合器，耦合器的一段為24V正極，另一段為PLC的輸入端，即X端子。COM端為24V負(fù)極。若X端子與COM導(dǎo)通，這光電耦合器接通。因此連接本實驗臺的24V負(fù)極與輸入公共端子，24V級與COM端子。（3）輸出端的連線。連接5V負(fù)極，與輸出公共端子。為了將電壓串如PLC輸出端，連接5V正極與輸出COM端。（4）按照上圖連線原理和I/O分配表，連