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PLC课程设计三路抢答器

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2020年4月19日
文档仅供参考
1 引言
1.1设计任务与要求
一、控制要求
设计三路抢答器控制系统，其控制要求如下：一个三路抢答器，任意一组抢先按下后，显示器能及时显示该组的编号而且指示灯开始闪烁，同时锁住抢答器，使其它组按下无效，抢答器复位后才可重新抢答。
二、设计I/O点分配
三、画出PLC的外部接线图
四、设计完整的梯形图
五、编译、下载、运行
六、工作流程如图1所示

图1.1工作流程图
1.2实用价值与理论意义
当前国内外市场上已有很多类型的知识竞赛抢答器，其大致采用模拟电路、数字电路、单片机或者PLC芯片、计算机控制系统等四类产品。对于采用模拟电路或者数字电路的产品，其技术相当成熟。可是随着功能的增多，电路也越复杂，而且成本偏高，故障率高，显示方式简单或者没有。而对于科技飞速发展的今天，PLC、单片机应用的不断深入，带动了传统控制检测技术的不断更新，并鉴于其本身具有的优点，以PLC、单片机为核心的部件成为主流。可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能强、可靠性极强、编程简单、使用方便、体积小。现已广泛应用于工业控制的各个领域，它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等，并经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.
抢答器广泛用于电视台、商业机构及学校，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。本文介绍一种抢答器，能使三个人同时参加抢答,赛场中设有1个裁判台，三个参赛台.总体设计选用施耐德PLC控制,抢答操作方便，在很多的场所都能够使用，而且给人的视觉效果非常好。 
抢答器，顾名思义就是用于比赛时，跟对手比反应时间，思维运转快慢的新型电器。随着社会科技技术的不断发展，她的应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更加方便可靠。用PLC进行知识竞赛抢答器设计，其控制方便，灵活，只要改变输入PLC的控制程序，便可改变竞赛抢答器的抢答方案。  
三路抢答器有三个抢答按钮，最先按下按钮有效，显示器能及时显示该组的编号而且指示灯开始闪烁，同时锁住抢答器，使其它组按下无效，抢答器复位后才可重新抢答。
2 PLC概述
2.1施耐德M218PLC
Modicon M218可编程控制器是施耐德生产的一款紧凑型可扩展控制器，内置多种强大功能，以紧凑型方式提供“All in One”解决方案。施耐德电气在推出了SoMachine平台下的M238 / M258 PLC产品后，又推出了全面满足工业过程控制和基础设施自动化控制需求的小型PLC平台 —— M218 PLC产品。 
Modicon M218作为Premium和Quantum以及M258/M238产品线的后的最佳拓展，融合了可编程控制创造者的最新核心技术，集合了多种强劲功能和创新技术与一身，在灵活、功能强大的SoMachine软件的配合下，称为小型项目的最佳解决方案。具体说明见图2.1

图2.1施耐德M218PLC部分说明书

2.2TM218LDAE24DRHN
本次课程设计中我们选用的是TM218LDAE24DRHN，它的具体说明见图2.2

图2.2TM218AE24DRHN具体说明
3设计详情
3.1PLC选择
在这次课程设计中，使用的是施耐德SoMachine系列M218编程软件，按控制要求及I/O分配系统采用施耐德公司Somachine系列PLC设计三路抢答器，按控制要求及I/O分配系统采用施耐德公司Somachine系列PLC设计三路抢答器，所选PLC型号为TM218LDAE24DRHN，所选触摸屏型号为HMIGXO3501。
LED数码动态显示的基本做法在于分时轮流选通数码管的公共端，使得各数码管轮流导通，在选通响应的数码管后，即显示字段上得到显示字形码。
3.2设计原理
选手X1按下抢答器时，X1闭合，Y1得电并自锁。选手回答完毕后，主持人按下按钮X0复位，选手X2、X3抢答原理同上。当选手X1按下抢答器时，常闭触点Y1断开，只有Y11和Y12通电，数码管显示为“1”；当选手X2按下抢答器时，常闭触点Y2断开，只有Y12和Y15失电，数码管显示为“2”；当选手X3按下抢答器时，常闭触点Y3断开，只有Y14和Y15失电，数码管显示为“3”。

3.3外部接线
本次课程设计外部接线图如图3.1所示。

图3.1外部接线图

3.4I/O地址分配
表3.1I/O地址分配表
输入端子分配
输出端子分配
抢答按钮1
X1
数码管a
Y10
抢答按钮2
X2
数码管b
Y11
抢答按钮3
X3
数码管c
Y12
主持人复位按钮4
X0
数码管d
Y13

数码管e
Y14

数码管f
Y15

数码管g
Y16

闪烁灯1
Y17

闪烁灯2
Y18

闪烁灯3
Y19

3.5变量声明

3.6按控制要求绘制梯形图
3.6.1抢答器部分
选手X1按下抢答器时，X1闭合，Y1得电并自锁。其余选手，同理。

图3.2抢答器部分
3.6.2数码管部分
当选手X1按下抢答器时，常闭触点Y1断开，只有Y11和Y12通电，数码管显示为“1”。
当选手X2按下抢答器时，常闭触点Y2断开，只有Y12和Y15失电，数码管显示为“2”。
当选手X3按下抢答器时，常闭触点Y3断开，只有Y14和Y15失电，数码管显示为“3”。

图3.3数码管部分
3.6.3闪烁灯部分
常开触点Y1闭合时，BLINK产生脉冲，使线圈Y17对应的灯随之闪烁。Y2、Y3原理同上。

图3.4闪烁灯部分
4利用软件仿真
4.1 梯形图对应的指令表

4.2触摸屏显示

4.3 时序图

图4.1 1号选手X1时序图

图4.2 2号选手X2时序图

图4.3 3号选手X3时序图

图4.4 主持人按键X0时序图
4.4 功能块

图4.4 功能块截图
5 课程设计心得体会
经过此次课程设计，我能运用已学的知识解决我在设计中遇到的问题，使自己的动手能力和思考问题的能力得到了很大的提高。课程设计就为我们提供了良好的实践平台，在做设计时，我复习了很多专业课的知识，这使得我的专业知识在得到了巩固。我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助的。在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，因此有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。
在此次课程设计中，我们主要分为电路设计和仿真，在课堂知识的基础上，我们还查阅了图书馆相关的书籍，很好的将理论应用到了实践，更加深了对PLC的理解和对M218的认识，虽然过程有点困难，但还是学到了不少知识。经过这次课程设计，熟悉了Somachine软件，对它的应该有了大致的了解。经过对这个编的小程序进行调试，得出了指令表、时序图等，对梯形图有了更好的了解。
可是，经过这次设计我也发现自己的很多不足之处，自己考虑问题很不全面，自己的专业知识掌握的很不牢固，所掌握的计算机应用软件还不够多，我将会在以后的学习中继续学习。作为一名电气工程及其自动化大三的学生，我觉得课程设计是很有意义的而且是很有必要的。
总之，这次课程设计给我弥补了很多我欠缺的知识，在今后的学习过程中，要更加努力的学习机子的专业知识，多多与同学和老师交流。

附录：实验连线图

参 考 文 献
[1] 曾繁玲. 施耐德PLC、变频器入门与应用实训.中国电力出版社.
[2] 王阿根. 电气可编程控制原理与应用. 清华大学出版社.
[3] 郭纯生. 可编程序控制器编程实战与提高. 电子工业出版社.
[4] 谢克明 夏路易. 可编程控制器. 电子工业出版社.

致 谢
能够顺利完成这次的课程设计任务，首先要感谢指导老师在上课时的详细讲解，这对我做设计电路时起了基础性的作用，也是至关重要的作用。其次要感谢学校提供给我们这次独立完成课程设计的机会，当然还要感谢帮助我们完成课程设计任务的指导老师以及在这次课程设计中所有帮助过我的同学，谢谢你们！