可编程控制器课程设计三路抢答器.doc

可编程控制器课程设计三路抢答器

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2020年4月19日
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目 录

1 引言 ………………………………………………………………………………………1
1.1 课题背景 ………………………………………………………………………………1
1.2 课题要求 ………………………………………………………………………………1
1.3 课题主要内容 …………………………………………………………………………1
2 系统设计内容及要求 ……………………………………………………………………2
2.1 PLC 的选择 ……………………………………………………………………………2
2.2 控制要求 ………………………………………………………………………………2
2.3 工作原理 ………………………………………………………………………………2
3 设计仿真过程 ……………………………………………………………………………3
3.1 I/O 点分配 ……………………………………………………………………………3
3.2 七段数码管 ……………………………………………………………………………3
3.3 外部接线图 ……………………………………………………………………………4
3.4 程序 ……………………………………………………………………………………5
3.5 梯形图 …………………………………………………………………………………5
3.6 编译仿真过程 …………………………………………………………………………7
4 总结 ………………………………………………………………………………………16
参考文献 ……………………………………………………………………………………17

1 引言
1.1 课题背景
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，无法准确判断抢按按钮的行为，也不便于参数调节及其功能的升级换代。对于计算机控制系统来说，其程序简单，反应灵敏，便于参数调节及其功能的升级换代，但鉴于其必须配合计算机实用，可操作性差，没有得到广泛的应用。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。PLC的学习比一般编程学习困难在于，要完成一个控制系统不但需要掌握一定的编程技术，更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合适PLC型号，然后进行资源配置，设计控制系统。
1.2 课题要求
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。
1.3 课题主要内容
1、设计I/O点分配
2、画出PLC的外部接线图
3、设计完整的梯形图
4、编译、下载、运行

2 系统设计内容及要求
2.1 PLC的选择
PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用能够编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能经过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
本次设计所选的是施耐德公司所生产的M218系列的TM218LDAE24DRHN。
执行时间 2ms/1K (70%布尔型+30%数据指令)
程序容量: 1024K字节（用户逻辑应用程序，标签和组态数据)
数据容量: 60000字
保持型内存字容量: 1000字节
实时时钟: 内置，靠外部电池供电
RTC供电电池时间: 3年
2.2 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。
2.3 工作原理
抢答器的核心设计为抢答模块，抢答模块的主要功能是自锁，即主持人将开关置“开始”状态，宣布开始抢答后，一旦有一个选手首先按下抢答按钮，其它两位选手将无法抢答，同时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，直到主持人按下再次开始复位按钮，三位选手才可再次抢答。

3 设计仿真过程
3.1 I/O点分配

输入端口I的分配

SB0

复位端口

I0

%IX0.0

SB1

1号抢答器

I1

%IX0.1
1号指示灯亮

SB2

2号抢答器

I2

%IX0.2
2号指示灯亮

SB3

3号抢答器

I3

%IX0.3
3号指示灯亮

输出端口O的分配
Q1
KM1
%QX0.1
控制1号指示灯
Q2
KM2
%QX0.2
控制2号指示灯
Q3
KM3
%QX0.3
控制3号指示灯
Q4
KA1
%QX0.4
控制a、d、g数码管
Q5
KA2
%QX0.5
控制c显示数码管
Q6
KA3
%QX0.6
控制b显示数码管
Q7
KA4
%QX0.7
控制e显示数码管

3.2 七段数码管

数码管显示数字真值表
S3
S2
S1
数
a
b
c
d
e
f
g
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
2
1
1
0
1
1
0
1
1
0
0
3
1
1
1
1
0
0
1

数码管与电路图的连接
KA1控制数码管的a、d、g显示
KA2控制数码管的c显示
KA3控制数码管的b显示
KA4控制数码管的e显示

图3.2.1
3.3 外部接线图

图3.3.1

3.4 程序

图3.4.1
3.5梯形图

图3.5.1

3.6 编译仿真过程
选手1抢答时摁下SB1,小灯1闪烁，控制数码管显示数字1。

图3.6.1

选手2抢答时摁下SB2,小灯2闪烁，控制数码管显示数字2。

图3.6.2

选手3抢答时摁下SB3,小灯3闪烁，控制数码管显示数字3。

图3.6.3
在新一轮抢答开始前需要主持人按下复位按钮SB0。

图3.6.4
在主持人摁下复位按钮SB0后，选手才能够进行下一轮抢答，否则抢答器无效。

4总结
经过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关PLC方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，经过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下与同学的帮助下，终于解决了。在今后社会的发展和学习实践过程中，我一定要不懈努力，不能遇到问题就想到退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及她人对你的认可!
经过这次课程设计，我能够更好地文献检索，特别是如何利用Intel网检索需要的文献资料；我的综合分析问题、发现问题和解决问题的能力得到了一定得提高；我比以前能够更加灵活得运用知识并完成简单的工程设计。我认为，在这学期的实践中，不但培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。
回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，能够说得是苦多于甜,可是我学到了很多很多的东西，同时不但巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。经过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，能够说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。
两个星期的课程设计让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。

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.