plc交通灯控制论文

摘要

近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。学校，工厂，军队，电视台等越来越多的单位在开展活动时注重知识竞赛，抢答器成了不可少的工具。PLC型抢答器是将PLC用于对抢答器的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前使用的抢答器进行精确控制，特别是对多人抢答的控制可方便的实现。通过设计一个抢答器，使我们系统掌握可编程控制器的基本原理、功能、应用、程序设计方法和编程技巧，是我们掌握一些基本机型，掌握PLC控制技术的基本原理和应用，并学习PLC编程的多样性、灵活性，是我们掌握PLC在实际应用中的控制作用、动作顺序与原理，为今后从事自动化控制领域的工作打下坚实的基础。同时，在设计过程中还能培养我们独立工作能力与创造力，综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力，查阅图书资料、绘图、书写报告的能力

关键词：PLC 抢答器

目录

绪论................................................................................................................................ 1 1.系统设计..................................................................................................................... 2 1.1抢答器功能设计.............................................................................................. 2 1.2系统的设计要求.............................................................................................. 2 1.3功能要求.......................................................................................................... 2 1.4设计的主要任务.............................................................................................. 3 2.数码管设计................................................................................................................. 4 3系统结构..................................................................................................................... 5

3.1芯片控制图...................................................................................................... 5 3.2原图展现.......................................................................................................... 7 4 软件设计.................................................................................................................... 8 4.1 I/0分配表 ..................................................................................................... 8 4.2抢答顺序功能图.............................................................................................. 9 4.3程序顺序功能图............................................................................................ 10 4.4抢答器电路分析图........................................................................................ 13 5 硬件电路设计.......................................................................................................... 14 5.1 PLC机型选择步骤与原则 ........................................................................... 14 5.2外围电路的设计............................................................................................ 17 6 实训步骤.................................................................................................................. 18 6.1编写程序代码................................................................................................ 18 6.2连接线路........................................................................................................ 18 6.3调试运行........................................................................................................ 19 结束语.......................................................................................................................... 19 致谢.............................................................................................................................. 21 参考文献...................................................................................................................... 22 附录（梯形图）.......................................................................................................... 23

绪论

在电视上我们会经常看到一些智力抢答的节目，如果要是让抢答者用举手等方法，主持人很容易误判，会造成抢答的不公平，比赛中为了准确、公正、直观的判力竞赛的电路装置,该装置由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛组的输入信号在显示器上输出;用控制电路和主断出第一个抢答者，所设计的抢答器通常由数码显示、灯光、音响等多种手段指示第一抢答者。为了使这种不公平不发生，只能靠电子产品的高准确性来保障抢答的公平性。多功能抢答器是一个可供多个参赛组进行智持人开关启动报警电路,以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能,构成扩展电路。

通过这次设计，掌握PIC单片机的原理，了解简单多功能抢答器组成原理，初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法，提高动手能力和排除故障的能力。同时通过本课题设计与装配、调试，提高自己的动手能力，巩固已学的理论知识，建立单片机理论和实践的结合，了解多功能抢答器各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算定时计数的各个单元电路。初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法。提高动手能力和排除故障的能力。

1.系统设计

1.1抢答器功能设计

以往基于PLC设计的抢答器功能比较简单，对选手犯规的可能性研究不深入，也没有考虑到时间的限制。本设计总结实际比赛经验，对选手犯规的可能性进行了全面的考虑，并增加答题倒计时功能。

1.2系统的设计要求

1.抢答器可同时供4组选手参加比赛：每组抢答方有一抢答按钮分别为PB0、PB1、PB2、PB3和相应抢答指示灯L0、L1、L2、L3

2. 主持人控制面版：设置一个复位按钮PB10，实现系统电路的复位（所有指示灯熄灭）；抢答“开始”按扭PB11；答题“限时”按扭PB12。

3.状态显示面版：8段数码管显示器显示时间；音效电路①—抢答有效；音效电路○2—放弃抢答；音效电路○3—违规抢答；音效电路○4—答题时间到

1.3功能要求

1. 当主持人按下“开始”按扭PB11后，在设定时间5秒内，如果某组抢先按下抢答按钮，则驱动音效电路①发出声响，相应抢答组指示灯亮，此时电路实现互锁，其他组再按下抢答按钮为无效；

2.如果在按下“开始”PB11后5秒内，无人应答，则驱动音效电路○2发出声响，表示抢答者均放弃该题。

3. 具有违规提示功能：只有在主持人发出开始抢答指令后（即：主持人按下抢答“开始”按扭PB11后），选手才能开始抢答；否则驱动音效电路○3提示违规，且违规抢答组指示灯亮。

4.在抢答成功后，主持人按下答题“限时”按扭PB12，启动计时器，在设定的时间1分钟内回答有效。

5.当选手答题时间到50秒时，数码管从9、8、7、、、0开始显示倒计时，提醒选手剩余时间。

6.数码管倒计时至0时，表示答题时间到，此时驱动音效电路○4。表示答题结束。

1.4设计的主要任务

1.利用所学过的PLC的知识设计出四路抢答器的梯形图，

2.正确分配I/O，画出各部分顺序功能图，并将程序在相应软件中仿真运行。 3.尽可能利用实验室现有条件连接实际电路，实现部分功能控制过程。

2.数码管设计

而在比赛场合，数码管除了能够准确显示抢答成功的选手号码外，还要能够适应比赛地的要求，在强光线下，能够让主持人，选手和观众清晰到看到数码管显示的号码。以往抢答器的设计采用普通的数码管，存在亮度不够的缺点，本设计改善常规的方法，采用高亮度的指示灯八段数码管。

图2-1 数码管

像此类数码管分为两种，他们分别是共阳的和共阴的两种，这两种的区别的就是要着芯片给的电压够不够大，是否满足额定要求，如果是共阴的由于芯片给的电压不够理想，那么显现出来的就会不够亮，于是我选择共阳的，这样好便于主持人和观众查看。

3系统结构

3.1芯片控制图

PB0( 示灯1

PB1( PB2( 指示灯3 PB3( 指示灯4

音1

PB4( 音2 PB5( PB6(

选手

Y0 指选手2 指示灯2 选手 Y2 选手 Y3 Y4 复位 ) Y5 音3 ) Y7 音4

)

限时

图3-1三菱芯片

3.2原图展现

图3-2 三菱仿真

4 软件设计

4.1 I/0分配表

表4-1抢答I/O分配

4.2抢答顺序功能图

图4-2抢答顺序功能图

4.3程序顺序功能图

T3

图4-3 顺序功能图

4.4抢答器电路分析图

图4-4抢答器电路图

此电路是在强电下工作，首先控制芯片是三菱公司的，上电后主持人没有按下开始按钮，有人抢答提示犯规，显示号码，按下开始按钮开始抢答，有人抢答到也声音提示，和数码管显示，没人抢答此题作废，声音提示。

5 硬件电路设计

5.1 PLC机型选择步骤与原则

ＰＬＣ机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的ＰＬＣ；其它情况则最好选用模块式结构的ＰＬＣ。对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带Ａ／Ｄ转换、Ｄ／Ａ转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。

而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现ＰＩＤ运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全ＰＬＣ的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。

(一) 合理的结构型式

PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。

整体式PLC的每一个I／O点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便,在I／O点数、输入点数与输出点数的比例、I／O模块的种类等方面选择余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。

(二) 安装方式的选择

PLC系统的安装方式分为集中式、远程I／O式以及多台PLC联网的分布式。 集中式不需要设置驱动远程I／O硬件，系统反应快、成本低；远程I／O式适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程I／O可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增设驱动器和远程I／O电源；多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通讯模块。

(三)相应的功能要求

一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。

对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带A／D和D／A转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。

对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。

(四)响应速度要求

PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑PLC的响应速度，可选用具有高速I／O处理功能的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。

(五)系统可靠性的要求

对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。

(六)机型尽量统一

一个企业，应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑到以下三方面问题： １)机型统一，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。 ２)机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。

３)机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。

PLC的容量包括I／O点数和用户存储容量两个方面。 (一)I／O点数的选择

PLC平均的I／O点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的I／O点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的I／O点最少，但必须留有一定的裕量。

通常I／O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10％~15％的裕量来确定。

(二) 存储容量的选择

用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25％之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。

PLC的I／O点数的多少，在很大程序上反映了PLC系统的功能要求，因此可在I／O点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加20％~30％的裕量。

存储容量（字节）＝开关量I／O点数×10 ＋ 模拟量I／O通道数×100

另外，在存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择。

5.2外围电路的设计

图5-1外围电路图

6 实训步骤

6.1编写程序代码

程序代码分为2个子函数：公共部分，和自动部分。首先画出顺序功能图，按要求理清思路， 进行分析，分析无误之后，运用GX进行编译，转换，写入。

6.2连接线路

图6-1 连接线图

6.3调试运行

写入程序之后，发现三菱芯片出现红色灯光闪烁，知道线圈有可能双输出，或则出现书写的错误，经过多方的检查，原来是对GX的不够了解，通过看书，查资料，咨询老师，分步调节，最后终于可以写入，当主持人没有按下开始按钮（x5），有人抢答，出现灯亮和蜂蜜器响起，由于开始书写错误怎么也出不来，最后仔细查看，找到了错误之处，并改正。当主持人按下开始按钮，开始抢答，如果在规定的时间内没有人抢答，此题作废，有人抢答显示号码，并声音提示，接着主持人按下限时按钮（x6），开始限时作答。最后由于实验的器材有限，数码管部分就无法实验了。

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