plc-八位抢答器的课程设计.doc

江南大学
物联网工程学院

课程设计报告

课程名称： 电气控制与PLC应用
设计题目： 抢答器 PLC 控制系统设计
班 级： 自动化1004
姓 名： 学 号： 07041004
指导教师： 赵忠盖 评 分：

2013年7月3日星期三

设计目的及要求 
1、熟悉电气控制系统的一般设计原则、设计内容及设计程序。 
2、掌握电气设计制图的基本规范，熟练掌握PLC程序设计的方法和步骤。 3、学会收集、分析、运用电气设计有关资料及数据。 
4、培养独立工作和工程设计能力以及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。
课题要求 
设计原则：国家现行有关电气设计规范及主管部门规定等。 
设计范围：控制系统主电路及控制电路设计，电器设备选型。 
设计成果：课程设计报告（设计说明书及计算书等），主电路图、控制电路图、流程图、I/O端子接线图、梯形图及程序。（所有成果均应为打印稿）
为什么要选用plc
具有控制准确，功能完善的优点，而且结构简单，操作方便，易于维修，一块八段码显示器既可以作为选手编码显示屏，也可以作为比赛所用的倒数计时器，具有较高的实用价值。
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。
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，同时扬声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，定时显示器上显示00。
三．I/O分配表：
输入
SB
I1.0
主持人开关
SB1
I0.0
1号选手按纽
SB2
I0.1
2号选手按纽
SB3
I0.2
3号选手按纽
SB4
I0.3
4号选手按纽
SB5
I0.4
5号选手按纽
SB6
I0.5
6号选手按纽
SB7
I0.6
7号选手按纽
SB8
I0.7
8号选手按纽
输出
HR
Q6.1
蜂鸣器
HL1
Q4.0
1号选手指示灯
HL2
Q4.1
2号选手指示灯
HL3
Q4.2
3号选手指示灯
HL4
Q4.3
4号选手指示灯
HL5
Q4.4
5号选手指示灯
HL6
Q4.5
6号选手指示灯
HL7
Q4.6
7号选手指示灯
HL8
Q4.7
8号选手指示灯
HL9
Q5.0

选手编号数码显示
HL10
Q5.1
HL11
Q5.2
HL12
Q5.3
HL13
Q5.4
HL14
Q5.5
HL15
Q5.6
HL16
Q8.0

时间倒计时数码显示
(十位)
HL17
Q8.1
HL18
Q8.2
HL19
Q8.3
HL20
Q8.4
HL21
Q8.5
HL22
Q8.6
HL23
Q9.0

时间倒计时数码显示
(个位)
HL24
Q9.1
HL25
Q9.2
HL26
Q9.3
HL27
Q9.4
HL28
Q9.5
HL29
Q9.6

硬件接线图：
HR2
HR1
SB

HL1
P
SB1

HL2
SB2

HL3
SB3

HL4￥
SB4

HL5
L

SB5

HL6
SB6

HL7&
SB7

HL8
SB88

HL9

HL15
HL14
HL13
HL12
HL11
HL10
C

HL16

HL21
HL20
HL19
HL18
HL17

HL22

HL23

HL28
HL27
HL26
HL25
HL24

HL29

I/O接线图

工作流程图：
主持人
闭合开关
30s定时器
清零
0.5s到?
开始提示
蜂鸣器响
N
开始提示
蜂鸣器关
到时？
30s计时器
开始工作
N
Y
30s定时器
停止工作
有抢答？
N
Y
Y
抢答失败
禁止抢答
读剩余时间
送数码管23
读剩余时间
送数码管23
信号
自锁
抢答
互锁
抢答提示
蜂鸣器响
LED输出
送数码管1
主持人
断开开关
抢答锁存
复位

七．程序设计（梯形图）
第一部分：

该部分是八位选手抢答控制，因为实验室用的是开关控制的而不是按钮所以就加了正跳变P负跳变N来控制复位。
第二部分：

该部分是30s定时器，在30s内只要有一名选手按灯就停止计时然后以BCD码形式输出停止时间。
第三部分：

主持人开始，选手抢答，超时都会接通，持续响0.5s。
第四部分：
八位选手抢答指示灯

该部分表示的是选手抢答后代表自己的指示灯接通亮起。
第五部分：

Q5.0-Q5.6分别与数码管的显示笔画a-g相对应，选手抢答后Q5.0-Q5.6会有选择地根据Q4.0-Q4.7（选手）的接通而接通从而使数码管显示笔画a-g显示相应的号码。
第六部分：
定时器十位显示

该部分显示的是定时器的十位，Q8.0-Q8.6分别对应数码管显示笔画a-g， 显示的数字即数码管的显示笔画（相应的Q）并列输出。
第七部分：
定时器个位显示

该部分与十位部分相类似，显示笔画显示的数字对应的Q并列输出。

结论与心得 
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。课设的前两天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。 
总之，这次实践是非常成功的，我们追求的是理论与实践并存，课程设计就很好的为大学生表现自己综合能力提供有力的平台。实践中有很多电路原理弄不清楚，这说明学的不太好，从中也反映了我们在那些知识的不足，我们也应通过老师和自己查资料弥补，这是理想的学习过程。

参考文献
1、《电气控制与可编程控制器应用技术》  郁汉琪主编   东南大学出版社 
2、《工厂电气控制技术》  方承远主编   机械工业出版社 
3、《可编程控制器原理应用网络》  徐世许主编   中国科学技术大学出版社 
4、《工厂常用电气设备手册》（第2版）上、下册   中国电力出版社