PLC课程设计（论文）抢答器PLC控制系统设计

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1、机电控制综合设计课程设计设计说明书设计题目: 抢答器PLC控制系统设计 院系名称： 机电工程 专业班级： 机制F09 学生姓名： 学 号： 20094805 指导教师： 2012 年 12 月 14日内容摘要利用CPU224型PLC设计了八路抢答器控制系统，给出了系统结构图、外部端子接线图、梯形图及语句表。抢答器广泛应用于各种知识竞赛中，传统的抢答器大部分都是基于数字电路组成的，制作过程复杂，可靠性差。本文介绍一种以西门子S7-200系列PLC为核心的八路抢答器系统，它充分利用了PLC的优点，具有结构简单、可靠性好等特点。1、抢答器系统的功能：(1)抢答器可同时供8组选手参加比赛；(2)具有防

2、止违规功能：只有在主持人发出开始抢答指令后，选手才能开始抢答；(3)具有抢答限时功能：在无人抢答时设置了蜂鸣器提示信号；(4)具有数码显示功能：能显示抢答选手的编号及答题倒计时时间。2、抢答器控制系统抢答器控制系统分5部分：PLC、抢答按钮、蜂鸣器和显示部分，它利用抢答按钮输入各路的抢答信号，经PLC处理，输出控制信号，控制数码管和蜂鸣器提示电路工作。关键词：PLC;抢答器;倒计时;数码管显示;梯形图;语句表目 录第1章 引言11.1 设备概况11.2 控制要求1第2章 系统设计22.1 抢答器系统组成22.2 系统设计过程22.3 工作过程设计32.4 硬件接线图及端子分配表52.5调试运行

3、72.6梯形图82.7语句表20结论与设计总结25谢辞26参考文献27第1章 引言利用CPU224型PLC设计了八路抢答器控制系统，给出了系统结构图、外部端子接线图、梯形图及语句表。抢答器广泛应用于各种知识竞赛中，传统的抢答器大部分都是基于数字电路组成的，制作过程复杂，可靠性差。本文介绍一种以西门子S7-200型PLC为核心的八路抢答器系统，它充分利用了PLC的优点，具有结构简单、可靠性好等特点。1.1 设备概况实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多

4、数是早期设计的，只具有抢答锁定功能的一个电路，以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品，这部分抢答器已相当成熟。现在的抢答器具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来体现）、屏幕显示、按键发光等多种功能。但功能越多的电路相对来说就越复杂，且成本偏高，故障高，显示方式简单(有的甚至没有显示电路)，无法判断提前抢按按钮的行为，不便于电路升级换代。本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。1.2 控制要求1）抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 S7表示。2）设置一

5、个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。3）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时蜂鸣器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。4）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动开始键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示

6、器上显示00。第2章 系统设计2.1 抢答器系统组成抢答器控制系统分部分：、抢答按钮、音响电路和显示部分，它利用抢答按钮输入各路的抢答信号，经LC处理，输出控制信号，控制数码管和音响提示电路工作。图2.1八位选手抢答按钮主持人控制按钮P L C 控制器音效电路数码管显示 2.2 系统设计过程1）抢答器同时为八组选手提供了八个按钮SB0-SB7。2）复位按钮SB8，开始抢答按钮SB9。3）抢答器锁存与显示功能设计：当有选手按动按钮时，梯形图中M0.1实现自锁，当M0.1自锁得电时，常闭触电断开，在实现音响电路和指示灯电路的输出的同时完成优先锁存，实现屏蔽，并在LED数码管上显示。通过自锁优先抢答

7、选手的编号一直保持直到到主持人按下复位按钮SB8自锁解除。4）复位按钮SB8接PLC的I1.1，贯穿于整个梯形图，具有最高优先级，可实现随时中断，中断后数码管显示30。5）倒计时设计：本系统抢答计时30s，数码管、数码管显示部分的设计采用动态显示方式。整个过程为30s，当主持人发出开始抢答指令（即按下I1.0按钮）后，倒计时显示。6）数码管显示的设计：参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，由于常闭开关T38断开，步进梯形图停止到正在运行的一步，保持输出，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。七段数码管显示器编码表（表4.1）及示意图（图4.2）如

8、下：数字ABCDEFG图2.2 表2.22.3 工作过程设计1）每当主持人发出开始抢答指令（即按下I0.0按钮）同时音响电路发出音响提示信号（设持续0.5s），哪组选手最先按下抢答按钮，则数码管就显示该组的编号，以指示抢答成功，并对其后的抢答信号不再响应，选手答题完毕后，由主持人按下复位按钮，系统才能开始下一轮抢答。2）无法提前抢答。3）抢答限时：当主持人按下开始抢答按钮后，定时器38开始计时（设定时30，若30时限到时仍无人抢答，发出声响，以示选手放弃该题。工作流程图（图2.3）如下：开始开始抢答是倒计时时间到？否超时处理否有键按下？是按键处理结束本轮抢答图2.32.4 硬件接线图及端子分配

9、表本系统采用西门子公司生产的CPU224型PLC以及2个CM222。该型的PLC功能较强大，提供14个输入点和10个输出点，每个CM222扩展8个输出点。西门子PLC的编程指令简单易懂且程序设计灵活，可采用梯形图或者指令语言进行软件设计。I O端子分配表与硬件连接图如表2.4、图2.4所示：表2.4元件名设备名及作用I0.0-I0.7八路选手抢答按钮SB0SB7I1.1复位按钮SB8I1.0开始抢答按钮SB9Q0.0蜂鸣器Q0.1-Q0.7七段数码管1（ag）Q2.0-Q2.6七段数码管2（ag）Q3.0-Q3.6七段数码管3（ag）图2.42.5调试运行经过调试（如图2.5），按下开关SB8

10、计时器开始计时，选手开始抢答，在此期间按下选手按钮计时器停止计时，同时数码管1锁存选手号码，数码管2与数码管3共同显示所剩时间。若无人抢答计时器计时结束蜂鸣器输出端Q0.0有信号，同时选手按钮开关再按下无效。经过调试，程序满足需求，调试运行成功。图2.52.6梯形图2.7语句表27TITLE=PROGRAM COMMENTS Network 1 / Network Title/ Network CommentLD I1.0O M0.1AN I1.1AN T38TON T36, 5= M0.1Network 2 LD M0.3O I1.0AN I1.1AN I0.2AN I0.3AN I0.4A

11、N I0.5AN I0.6AN I0.7AN I0.0AN I0.1= M0.3Network 3 LD I1.0O Q0.0AN T36AN I1.1= Q0.0Network 4 LD Q0.7O Q0.1O Q0.2O Q0.3O Q0.4O Q0.5O Q0.6AN I1.1= M0.4Network 5 LD M0.5O Q0.1AN I1.1A M0.1= Q0.1Network 6 LD M0.6O Q0.2AN I1.1A M0.1= Q0.2Network 7 LD M0.7O Q0.3AN I1.1A M0.1= Q0.3Network 8 LD M1.0O Q0.4AN

12、I1.1A M0.1= Q0.4Network 9 LD M1.1O Q0.5AN I1.1A M0.1= Q0.5Network 10 LD M1.2O Q0.6AN I1.1A M0.1= Q0.6Network 11 LD M1.3O Q0.7AN I1.1A M0.1= Q0.7Network 12 LD I0.1O I0.2O I0.6O I0.4O I0.5O I0.7O M0.5AN M0.4= M0.5Network 13 LD I0.0O I0.1O I0.2O I0.3O I0.6O I0.7O M0.6AN M0.4= M0.6Network 14 LD I0.0O I0

13、.2O I0.3O I0.4O I0.5O I0.6O I0.7O M0.7AN M0.4= M0.7Network 15 LD I0.1O I0.2O I0.4O I0.5O I0.7O M1.0AN M0.4= M1.0Network 16 LD I0.1O I0.5O I0.7O M1.1AN M0.4= M1.1Network 17 LD I0.3O I0.4O I0.5O I0.7O M1.2AN M0.4= M1.2Network 18 LD I0.1O I0.2O I0.3O I0.4O I0.5O I0.7O M1.3AN M0.4= M1.3Network 19 LD I1.

14、0O M0.2A M0.3AN I1.1= M0.2TON T38, 31Network 20 LD M0.1AN T39AN T38A M0.2TON T39, 1Network 21 LD T39LD I1.1CTU C1, 100Network 22 LDW= C1, 21OW= C1, 10= Q2.0Network 23 LDN I1.1= Q2.1Network 24 LDW= C1, 11= Q2.2Network 25 LDW= C1, 21= Q2.3Network 26 LDW= C1, 1AW= C1, 21= Q2.4Network 27 LDW= C1, 21= Q2

15、.5Network 28 LDW= C1, 10= Q2.6Network 29 LDW= C1, 5LDW= C1, 7OLDLDW= C1, 10AW= C1, 17AW= C1, 18OLDLDW= C1, 20OLDLDW= C1, 27AW= C1, 30= Q3.0Network 30 LDW= C1, 6AW= C1, 16AW= C1, 26= Q3.1Network 31 LDW= C1, 9AW= C1, 19AW= C1, 29= Q3.2Network 32 LDW= C1, 4AW= C1, 7AW= C1, 10AW= C1, 14AW= C1, 17AW= C1,

16、 20AW= C1, 24AW= C1, 27AW= C1, 30= Q3.3Network 33 LDW= C1, 2AW= C1, 4AW= C1, 8AW= C1, 10AW= C1, 12AW= C1, 14AW= C1, 18AW= C1, 20AW= C1, 22AW= C1, 24AW= C1, 28AW= C1, 30= Q3.4Network 34 LDW= C1, 4AW= C1, 10AW= C1, 14AW= C1, 20AW= C1, 24AW= C1, 30= Q3.5Network 35 LDW= C1, 1AW= C1, 4AW= C1, 11AW= C1, 1

17、4AW= C1, 21AW= C1, 24AW= C1, 28OLD= Q3.6Network 36 LD T38AN I0.1= Q0.0结论与设计总结此次课程设计，每人一个题目。我做的是抢答器带倒计时显示的PLC电气控制。通过对课本新指令的学习及从图书馆借阅图书的查询，我对这个设计题目有了一定的认识，并形成了初步的设计思路。PLC是一门侧重应用方向的学科。所以要多一点实践。不要看不起小的项目，在其中你能总结出设计程序的逻辑思维方法，总结中不断进步。通过这次设计实践，我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做

18、实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。通过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。在课程设计过程中我了解到，PLC并不是一门单一的编程技术，它是一门系统专业课程。PLC可以广义的认为是一台背嵌入操作系统的高可靠性PC机。首先需要精深PLC本身的编程语言梯形图、语句表语言。本抢答器系统虽是针对八路参赛选手设计的，但通过原理分析可知， 它也完全适用于少于八路选手的抢答场合。当然，如果对外围电路及程序稍加修改，就很容易使之扩展

19、成更多路的抢答器。抢答器丰富了我们的生活，社会中本来就充满着竞争。只是没有很明显的表现出来，通过运用它我们可以很好的证明自己的胆识和自信，所以做起抢答器来，也很想去了解它，对于八路抢答器原理也只是通过PLC控制表达出来，也没什么复杂性，所以很好的做出来，但实践中就有些小小的麻烦，就是电压在实践中很难把握。在这次课程设计过程中，和同学交流中大家积极发言，提出各自的想法与意见，使得一些难题很快得到解决。在此过程中，加深了我们对PLC控制的认识与理解，同时也提高了我们的表过能力。谢辞 从课程设计开始到完成设计，衷心感谢王宗才老师的指导，王老师对我的设计给予了很大的帮助，详细指出了我的设计与实际情况之

20、间的差别，另外感谢小组同学们的帮助，以及学院组织的这次课程设计，让我对PLC有了更深入的了解。参考文献1王宗才，机电传动与控制.北京：电子工业出版社，2011：247-2602程宪平，机电传动与控制 .华中科技大学出版社，2003：102-1103吴中俊，黄永红.可编程控制器原理及应用.机械工业出版社，2003：57-664陈立定，苏开才.电气控制与可编程控制器.华南理工大学出版社，2001：42-455陈立定，电器控制与可编程控制器.广东：华南理工大学出版社，2001：35-376吴中俊，黄永红.可编程程序控制器原理及应用.北京：机械工业出版社，2003:7-97于庆广，可编程控制原理与系统设计.北京：清华大学出版社，2004:210-2148史国生，电器控制与可编程控制器技术.北京：化学工业出版社，2003：235-2399李媛，PLC原理与应用.北京：北京邮电大学出版社，2009：7-1510王永华，现代电气控制及PLC应用技术.北京：北京航空航天大学出版社，2008：4-6