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1、电气控制与PLC课程设计课 题： 抢答器PLC控制系统设计 系 别： 电气与信息工程学院 专 业： 自动化 姓 名： 学 号： 指导教师： 葛广军 王整风 王金鹏 任琦梅 河南城建学院2015年 6月 19日一、 引言21.1设计目的21.2设计内容及目标2二、 系统硬件设计22.1系统硬件配置及组成原理32.2系统硬件电路图42.2.1 I/O分配表42.2.2I/O接线图5三、 系统软件设计53.1系统功能分析53.2控制程序设计思路63.3各部分功能具体实现6四、 系统调试及结果分析114.1系统调试114.1.1调试过程114.1.2出现的问题及解决方法124.2结果分析13五、结论与
2、心得13六、 参考文献14附录151、 引言 1.1设计目的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
3、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设计内容及目标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
4、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。2、 系统硬件设计 2.1系统硬件配置及组成原理抢答器控制系统分部分：、抢答按钮、信号灯 、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（系统结构如图2.1所示）。图2-1 系统结构图根据对系统装置的分析，选用以下硬件如表2-1所示。 表2-1 硬件选择表名称型号数量PL
5、C主机单元FX2N1台控制按钮SB配套9个指示灯配套配套LED显示器配套2个 2.2系统硬件电路图 2.2.1 I/O分配表经分析控制系统有主持人控制按钮SW1和参赛选手S0-S7，复位按钮S10这十个输入，输出有八名选手的抢答指示灯亮、扬声器和7个LED显示管端子十三个输出，I/O分配表如下图所示：输入端子分配输出端子分配抢答按钮S0X00数码管AY0抢答按钮S1X01数码管BY1抢答按钮S2X02数码管CY2抢答按钮S3X03数码管DY3抢答按钮S4X04数码管EY4抢答按钮S5X05数码管FY5抢答按钮S6X06数码管GY6抢答按钮S7X07音效Y10复位按钮S10X11指示灯L1Y11
6、启动开关SW1X10音效Y12指示灯L2Y13音效Y14指示灯L3Y15数码管A1Y20数码管B1Y21数码管C1Y22数码管D1Y23数码管E1Y24数码管F1Y25数码管G1Y262.2.2I/O接线图3、 系统软件设计 3.1系统功能分析 系统流程图如下图所示 3.2控制程序设计思路本次抢答器的设计由于是供8个代表人参赛使用，所以用了八个按钮，分别由S0S7来表示，主持人开关由SW1来表示，由于此抢答器具有锁存与显示功能，所以梯形图设计中需要用互锁来实现。当主持人按下开关SW1(X011)时，定时器工作。此时八位选手开始抢答，在规定时间内抢答有效，在规定时间内有选手抢答的时候，两个指示灯
7、亮，并显示抢答人的号码，此时由于电路实现互锁，其他选手再按下抢答按钮为无效，如果定时器时间到了以后，仍无人抢答，则无人抢答指示灯亮，本次抢答无效。 3.3各部分功能具体实现 开始抢答前，主持人首先通过复位按钮是S10（X11）实现电路复位，在提问之后，打开选择开关SW1(X10)启动定时器T0（本程序预设为8s），通过修改下图(图3.1)所示的K值可以预设不同时间。图3.1抢答限时内，抢答者抢先按下对应的抢答按钮后，对应的辅助继电器被接通，同时切断其他抢答电路，实现互锁。例如当S0接通后，辅助继电器M0接通，此时其他的抢答电路被切断，抢答者再按下抢答按钮无效。抢答电路图如图3.2图3.2抢答成
8、功后，辅助继电器M8接通，常开触头闭合，启动音效电路（Y010）和指示灯L1（Y011）（图3.3），同时利用内部编码程序段控制输出点Y000-Y006，输出驱动信号，驱动外部数码显示器显示抢答成功的组号（图3.4）。图3.3图3.4如果在抢答时间内无人抢答，则启动音效，指示灯L2，数码管无显示。梯形图如下（图3.5）。图3.54、 系统调试及结果分析 4.1系统调试 4.1.1调试过程1.为了模拟抢答的操作过程，利用手动模拟出各种输入信号，用输出灯的亮灭表示系统在运行程序后的输出（选手抢答指示灯的亮灭、扬声器接触器线圈的得失电情况和数码显示LED管的各端子等），以便观察仿真器运行程序得到的输
9、出与实际想要得到的结果的匹配程度，进而对程序进行修改与完善。具体作法如下：1）主持人开始按钮的调试设PLC进入运行方式后，经过3s的准备时间，按下开关SW1，即输入信号X010，模拟支持人按下“开始”按钮；2）对抢答选手抢答开关的调试在模拟支持人按下“开始”按钮后，计时器开始计时，计时灯亮，任意按下8个开关S0-S7(X000X007)中得任意一个，模拟选手的抢答；所安开关SX对应的号码X亮起,并且一直亮着，同时Y010和Y011亮起。3）如果在计时器停止计时，仍无选手抢答开关按下，则Y012和Y013会持续亮着；2.若在系统在调试得过程中，出现与上述结论不一致的结果，要根据出现的情况针对性的
10、对程序进行分析，修改、完善程序至输出结果与上述的结论一致为止，反复运行程序若干次，保证程序能够成功运行。 4.1.2出现的问题及解决方法对仿真软件运用不太熟练，画完元件后选手的按键设置成了置位，导致数码管一直显示抢答选手的编号，不能复位。这个问题我们在排除了程序问题后怀疑到可能是按键的原因，后来通过和同学讨论修改为点动，解决了这个问题。这也告诉了我一个道理，细节决定成败，往往失误和差错都出现在不经意的小地方，这会是我今后要注意的。倒计时结束时的数码管和无人抢答指示灯不能同时亮，倒计时十秒的时候，这两个之间有两秒钟的延时，我们为了能同时亮，吧倒计时改为八秒，这样就能让两个灯同步。当第八个选手抢答
11、的时候数码管显示不全，只要在程序里加一个M8，同样很容易忽略，因为他是最后一个，而我们仿真一般会忽略后几个，所以以后也要注意。 4.2结果分析运行结果较为满意，小部分细节问题还没有解决，比如倒计时前的延迟。但是大部分目标功能已实现，基本完成目标要求。五、结论与心得此次课程设计，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个大概的构思。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
12、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。总之，这次实践算是成功的，但却不是非常成功，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，而且在实践操作的过程中，也出现了各种各种的错误，很多都是因为粗心和考虑不完善导致的，这也告诉我要细心，同时在考虑事情的时候应该更加全面，不能片面的思考。不断的发现错误和改正错误，这才是一种理想的学习过程。6、 参考文献 1 王宗才.机电传动与控制.电子工业出版社.2011.62 张万忠.电器与PLC控制技术.化学工业出版社，2003.83 熊幸明.电气控制与PLC.机械工业出版社.2011.1附录成绩评定指导教师评语：PLC课程设计成绩评定班级: 0924122 姓名: 学号: 综合成绩： 指导教师签字 2015年 06 月 19 日
